MATERIALES METÁLICOS

ÍNDICE

1. Clasificación de los materiales metálicos.
2. Enlace metálico.
3. Características físicas/químicas de los materiales metálicos.
4. Estructura interna de los materiales metálicos.
5. Pureza y aleaciones.
6. Historia de los materiales metálicos.
7. Extracción, producción y reciclado de los materiales metálicos.
8. Oxidación y corrosión.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES METÁLICOS

Los materiales metálicos se pueden clasificar en:

• Férreos.
• No férreos.

• METALES FÉRREOS:

El material metálico más empleado hoy en día es el hierro, ya que tanto las técnicas de extracción del mineral como los procesos de obtención del metal son relativamente económicos.

     Hierro: Se denomina hierro a un producto siderurgico cuya composición no tiene más elementos que este, o en el caso de existir tienen carácter de impurezas. Presenta color blanco azulado, dúctil y maleable con temperatura de fusión a los 1539ºC.

De la aleación Fe-C obtenemos diversos productos en función de la temperatura a la que se encuentra la aleación y el porcentaje de Carbono. Puede contener pequeñas cantidades de otros materiales, como Si, Mn, S y P.

Aleaciones de alto contenido en C no tienen aplicación industrial debido a su alta dureza y fragilidad.

     Acero: Aleaciones Hierro-Carbono que contienen menos del 1,7% de C. Metal de color gris azulado. Su rotura presenta granos regulares, de distinto espesor y aspecto según calidad:

      · Grandes y brillantes en aceros de poco contenido en Carbono.

      · Finos y apretados en los aceros de alto contenido en Carbono.

Es duro y elástico capaz de absorber impactos, con capacidad plástica y dúctil.

• Aceros al carbono: También denominados no aleados, poseen en su composición además de hierro y carbono pequeñas cantidades de Mn (<1,6%) y de Si (<0,55%), P y S con contenidos limitados a 0,0035%. Tienen relativamente poca resistencia y alta ductilidad, lo que nos hace muy adecuados para conformar distintas partes de la carrocería del automóvil.
• Aceros aleados: Además de las impurezas normales incluyen otros elementos aleados que le proporciona un incremento de las características, como tenacidad, resistencia al calor (refractarios), a la oxidación, al choque, al desgaste...

                   o Carbono:

                                     Aumenta: La resistencia, la dureza, la templabilidad y la colabilidad del fundido.

                                     Reduce: El punto de fusión, la tenacidad y alargamiento, la resistencia en fundido, soldabilidad y forjabilidad.

                   o Silicio:

                                 Aumenta: La elasticidad, resistencia, dureza, segregación del carbono y la resistencia a la corrosión.

                                 Reduce: La soldablidad.

                   o Fósforo: 

                                    Aumenta: La resistencia en caliente, la forjabilidad, la fragilidad en frío.

                                    Reduce: El alargamiento y la tenacidad.

                   o Azufre:

                                  Aumenta: La fragilidad de las virutas, la fragilidad en forja caliente, la viscosidad y consistencia del hierro fundido.

                                  Reduce: La tenacidad.

                   o Niquel:

                                  Aumenta: La tenacidad, resistencia, templabilidad, resistencia al calor, resistencia a la corrosión y resistencia eléctrica.

                                  Reduce: El alargamiento técnico (Aceros INVAR).

• Aceros empleados en la fabricación de chapa de automóvil: 

             - Acero de conformación en frío convencionales: De contenido en carbono muy bajo (<<0,2%), alta ductilidad y soldabilidad. 

             - Aceros de Alto Límite Elástico (Aceros ALE): Debido a sus características elevan el límite elástico un tercio por encima de los aceros convencionales. Optimizan a la vez propiedades simultaneas, resistencia y tenacidad, mientras mantienen altos niveles de ductilidad y fusibilidad.

             - Aceros laminados en caliente y decapados.

     Fundiciones

Una fundición es un producto siderurgico, aleación Fe-C, con un contenido en carbono entre el 1,7 al 5% de carbono. poseen una gran variedad de propiedades lo que hace que se fundan en la forma necesaria en lugar de conformarlas o mecanizar las piezas a partir de bloque. Con frecuencia contiene otros elementos de aleación, como el silicio (3%), el manganeso (2%), para controlar determinadas propiedades.

En la mayoría de los casos son fácilmente mecanizables a la vez que duras y quebradizas, también son frágiles y poco tenaces, poco maleables y poco dúctiles.

Existen cinco clases de funciones diferenciadas por la distribución del carbono en su micro estructura: Fundición blanca, gris, atruchada, maleable y dúctil.

• Fundición blanca:

Se forma cuando la mayor parte del carbono de la fundición esta en estado líquido formando carburo de hierro, al solidificar mediante un rápido enfriamiento forman granos de perlita y cementita, sin grafito, lo que hace que su rotura sea blanca ( %C entre 1,7 y 2,5). Frágiles y duras, difícilmente mecanizables, baja facilidad para moldeo, gran resistencia al desgaste y a la abrasión.

• Fundición gris:

Se forma cuando hay una alta proporción en carbono, 2,5 a 4%, y en forma de grafito, sin que el hierro se haya combinado con él para formar cementita, debido a un enfriamiento lento desde el estado líquido. Fractura gris a causa de los cristales de grafito. Menor densidad que las fundiciones blancas. Su aptitud para el moldeo es superior al de las blancas, a coste de una menor dureza (más fáciles de mecanizar), pequeña resistencia a la tracción. Bajo coste, no son frágiles, buena resistencia a la compresión y al desgaste.

• Fundición dúctil: 

Fundición de grafito esferoidal o nodular, se añade magnesio sobre la fundición gris, para mejorar su resistencia. La función solidifica inicialmente formando cementita, que al cesar la acción del magnesio se descompone formando grafito en forma de minúsculas esferas. Buena fluidez y moldeabilidad. Alta resistencia, tenacidad y templabilidad.

• Fundición atruchada:

Intermedia entre las blancas y las grises, utilizada para la fabricación de hierro y acero.

• Fundición maleable:

Se obtiene a partir de fundiciones blancas con tratamientos de maleabilización. Con estos tratamientos se elimina parte del carbono combinado en forma de cementita, reduciendo así las malas características de las fundiciones blancas, fragilidad, excesiva dureza, etc. Proceso de descarburación a 1000ºC rodeadas del amterial oxidante o calentadas a 900ºC durante más de 5 días rodeadas de material neutro. La segunda obtiene mejores características de resistencia y alargamiento.