UNIDAD 2 - Materiales Metálicos

Metales

En épocas antiguas se conocieron siete metales: oro, cobre, plata, mercurio, estaño, hierro y plomo. Sus nombres y símbolos estaban relacionados con los astros: el Sol con el oro, la Luna con la plata, Venus con el cobre, etcétera.

Son materiales metálicos, los metales y sus aleaciones. Son un grupo de elementos químicos que presentan en mayor o menor grado, las siguientes propiedades físicas: buena conductividad eléctrica y térmica, brillo una vez pulidos, opacidad excepto en capas muy finas, dureza, fusibilidad, plasticidad, etc.

Son sólidos a temperatura ambiente excepto el mercurio (que se funde a -38,87º C) y el cesio (que se funde a 28,5º C).

Los átomos de los metales se unen por enlaces que permiten electrones libres, lo que explica su conductividad eléctrica y térmica. Los mejores conductores de la electricidad son, en orden decreciente: la plata, el cobre, el oro y el aluminio. Muchos metales se oxidan (corroen) fácilmente; algunos como el cromo, el oro, el tántalo y el vanadio, son mas resistentes a la corrosión.

Los materiales metálicos se pueden subdividir en dos grandes grupos: los ferrosos y los no ferrosos.

El primer grupo comprende el hierro y los materiales de él derivados: el acero y la fundición. Podemos decir que mas del 90% de los materiales metálicos que utiliza el hombre son aleaciones ferrosas, las que incluyen los aceros, que tienen entre el 0,03 al 2% de su peso de carbono (C), y los hierros fundidos con 2,0 a 4,5% de su peso de C.

El segundo grupo comprende todos los otros metales y sus aleaciones.

Las aleaciones son más importantes que los metales puros. Las aleaciones no ferrosas abarcan un amplio campo en el que podemos nombrar: las aleaciones de aluminio, magnesio y titanio, que tienen un amplio uso como materiales estructurales ligeros. Las aleaciones de aluminio se caracterizan por su baja densidad y su resistencia a la corrosión; las aleaciones de magnesio, si bien más caras, tienen densidades mas bajas que las de aluminio y se emplean en estructuras aerospaciales; las aleaciones de titanio también se caracterizan por su alta resistencia. Las aleaciones de cobre tienen excelente conductividad tanto térmica como eléctrica, lo que señala su uso en electricidad, como en radiadores e intercambiadores de calor. Otras aleaciones son las de níquel, de cinc, de plomo, etc.

A su vez, en función del peso, los metales se pueden subdividir en dos grupos: metales ligeros y metales pesados.

Los metales ligeros son aquellos cuyo peso específico es inferior a 5kg/dm3 (aluminio, magnesio, titanio, berilio, litio, bario, sodio, potasio, calcio, estroncio, rubidio, cesio, radio, etc.).

Los metales pesados son aquellos cuyo peso especifico supera los 5kg/dm3 (plomo, hierro, cobre, estaño, cromo, manganeso, cobalto, zinc, molibdeno, mercurio, plata, oro, platino, etc.)

Los elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleación. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas.

Metalurgia

Es la Ciencia aplicada cuyo objeto es el estudio de las operaciones industriales tendientes a la preparación, tratamiento (físico y/o químico) y producción de metales y sus aleaciones. Es la ciencia y tecnología de los metales, que incluye su extracción a partir de los minerales metálicos, su preparación y el estudio de las relaciones entre sus estructuras y propiedades. En términos generales, la técnica metalúrgica comprende las siguientes fases: Obtención del metal a partir de uno de sus minerales (mena) Afino o purificación del metal. Preparación de aleaciones. Tratamientos mecánicos, térmicos o termoquímicos para su mejor utilización.

Desde tiempos muy remotos, el uso de ciertos metales conocidos, como el cobre, hierro, plata, plomo, mercurio, antinómio y estaño, se convirtió en indispensable para la evolución de las distintas civilizaciones. Por ello, la metalurgia es una actividad a la que el ser humano ha dedicado grandes esfuerzos. Desde la antigüedad ya se aplicaban algunas técnicas metalúrgicas, como el moldeo a la cera perdida utilizado por los chinos, egipcios y griegos; la soldadura inventada por Glauco en el siglo VII a. C., y el tratamiento térmico para el temple con acero utilizado por los griegos. No fue hasta la edad media cuando aparecieron otras técnicas metalúrgicas de importancia, y así, durante el siglo XIII aparecieron los primeros altos hornos y la fundición.