Clasificación de los materiales:

Naturales:

se encuentran en la naturaleza.Ejemplo:madera.

Artificiales:

a partir de naturales sin transformación previa.Ejemplo:hormigón(materiales naturales y artificiales).

Sintéticos:

fabricados a partir de artificiales.Ejemplo:plásticos.

Propiedades:

Sensoriales:

tacto,olor,forma,brillo,textura y color.

Ópticas:

opacos(no pasa luz),transparentes(sí),y translúcidos(pasa pero no se ve nítido).

Térmicas:

buenos conductores del calor o aislantes.

Magnéticas:

capacidad para ser atraído por imán.

Químicas:

oxidación y corrosión.

Mecánicas:

[Elasticidad:
capacidad de recuperar la forma desaparecida la fuerza que lo deforma.

Plasticidad:

conservar la forma.Opuesto a elasticidad.

Ductilidad:

estirarse en hilos.

Maleabilidad:

extenderse en láminas sin romperse.

Dureza:

oposición a dejarse rayar o penetrar por otro(resistencia al desgaste).

Fragilidad:

opuesta a resilencia,romperse en añicos.

Tenacidad:

resistencia a su rotura al someterse a esfuerzos lentos de deformación.

Fatiga:

deformación por someterlo a cargas variables inferiores a rotura por cierto tiempo o nº de veces.

Maquinabilidad:

facilidad a dejarse cortar por arranque de viruta.

Acritud:

aumento de dureza,fragilidad y resistencia por deformación en frío.

Colabilidad:

capacidad de un material fundido para llenar un molde.

Resilencia:

resistencia a choques o esfuerzos bruscos.]Esfuerzos físicos:

Tracción:

la fuerza alarga el objeto y es perpendicular a la superficie.

Compresión:

acortar,perpendicular.

Flexión:

curvar,paralela.

Torsión:

retorcer,paralela.

Cortadura:

romper,paralela.

Pandeo:

poca sección y gran longitud.

Ensayos:

Tracción:

estirar probeta(pieza del material normalizada) hasta romper.Se analizan los alargamientos producidos.

Fatiga:

hacer girar rápidamente probeta al tiempo que se deforma.

Límite de fatiga:

revoluciones antes de romperse.

Dureza:

hacer fuerza con diamante o bola de acero y ver medidas de huella dejada.Se calcula con fórmula el grado de dureza en escala de Brinell o Rockwell.

Resilencia:

determinar energía necesaria para romper probeta mediante un impacto.Se usa un péndulo de Charpy a entre 5 y 7 m/s.Se anota la altura a la que se suelta,que será una energía potencial.Tras romper,energía sobrante hará ascender el péndulo con un ángulo.

Estructura interna:

BCC(cúbica centrada en el cuerpo):

un átomo en cada vértice de la red cúbica y otro en el centro.

FCC(cúbica centrada en las caras):

un átomo en cada vértice y otro en el centro de cada cara.
HCP(hexagonal compacta):un átomo en cada vértice, tres en el centro y uno en la cara superior e inferior.

Características: -Nº de átomos por celda:

BCC:

2,FCC:

4,HCP:

6, Máximo empaquetamiento:

BCC y FCC:

átomos en contacto según la diagonal.

BCC:

a = 4R/√3,FCC:

a = 4R/√2,HCP:

átomos de las bases en contacto,a=2R,factor de empaquetamiento:

BCC:

0,68,FCC:

0,74,HCP:

0,74.(R=radio del átomo).

Solidificación de los metales:Fase 1:nucleación:

átomos se unen formando redes cristalinas(en el hierro son estructuras BCC).Se inicia alrededor de impurezas o sobre la pared del molde.Más átomos se van uniendo a la red,formando otras y lo que se denomina núcleos.

Fase 2:crecimiento:a)Velocidad de enfriamiento muy lenta:

los átomos se unen a los núcleos originales y forman otros,aunque la mayoría contribuyen a aumentar los existentes.Cuando toda la masa esté sólida,habrá núcleos de gran tamaño formando granos

.b)Velocidad rápida:

los átomos forman nuevos núcleos.El resultado son muchos granos pequeños.

Propiedades según la velocidad:

cuanto más pequeño es el grano,mejores son las propiedades.Mejoran la resistencia,elasticidad,dureza,tenacidad y fragilidad.

Disminuir el tamaño del grano:

fragmentar los núcleos ya formados mediante un enfriamiento lento, al tiempo que se agita bruscamente la masa.

Transformaciones al enfriar o calentar hierro puro:

si se enfría muy lentamente una masa de hierro desde líquido hasta temperatura ambiente,hay estas transformaciones:

A) 1538 ºC

Se solidifica,formando una estructura BCC, denominada hierro delta (δ).

B) 1394 ºC

Cambia su estructura obteniéndose una red FCC o hierro gamma (γ).

C) 910 ºC

El hierro gamma se transforma en ferrita o hierro alfa (α).El enfriamiento se debe hacer muy lentamente para que no se fracture.

Constituyentes de los aceros:

los metales puros se suelen mezclar, en estado líquido, con otros materiales formando aleaciones.El acero es una aleación (mezcla de 99% de hierro y 1% de carbono).Las propiedades de un acero dependen de su composición (cuanta más proporción de carbono, más duro es) y de sus constituyentes, que están relacionados con la velocidad de enfriamiento.Constituyentes:

-Cementita

el más duro y frágil.Depende de la cantidad de carbono que tenga el acero.

-Martensita:

aparece cuando el enfriamiento es extremadamente brusco.

-Bainita:

dureza media(entre la martensita y la perlita).Aparece cuando la velocidad de enfriamiento no es demasiado grande.

-Perlita:

sus granos tienen el aspecto de una perla.Es el constituyente más blando.Aparece cuando el enfriamiento es muy lento.

-Ferrita:

cuanto menos carbono, más ferrita.

Uso racional:

Agotamiento prematuro de los materiales:

-Renovables:

un uso racional no provocará su agotamiento, pasado cierto tiempo se obtendrán otros.Ejemplos: madera, papel, algodón, lino.

-No renovables:

proceden del interior de la Tierra y una vez usados, si no se reciclan, se pueden agotar.Ejemplos: todos los metales:cobre, aluminio, hierro…

Soluciones adoptadas:

-Nuevos diseños:

un diseño adecuado puede reducir el volumen de materia prima usada.Los botes de refresco han reducido su peso en más de 30% en los últimos años.

-Reciclado:

se deberán establecer métodos para separar e identificar distintos materiales, para que cuando el producto llegue al final de su vida útil se puedan separar y seleccionar las piezas que lo componen.Es el caso de las piezas de automóvil. 

-Reutilización:

que se puedan volver a usar productos o piezas.Ya se usa desde hace años en botellas de refrescos, bolsas de supermercados y piezas de automóviles.

Residuos industriales:

Tipos de residuos:

-Residuos inertes:

no presentan ningún riesgo para el ambiente ni las personas,porque la naturaleza los degrada o en el vertedero no tienen transformaciones físicas ,químicas ni biológicas importantes.Ejemplos:escombros,fibras,gravas,cerámicas,ladrillos.Se pueden usar como relleno en obras públicas o recubrirlos de tierra y plantas en vertederos.

-Residuos tóxicos y peligrosos:

sustancias inflamables,corrosivas,tóxicas o que producen reacciones químicas,originando peligros para la salud o el medio ambiente.Pueden ser sólidos,líquidos o gaseosos.

Operaciones a realizar con los residuos:

-Reducción en origen:

que se generen menos residuos o parte de ellos se usen en otros procesos de fabricación.

-Tratamiento:

depende del estado del residuo:

-Tratamientos físicos:

separar el residuo del resto con filtros,centrifugado,decantado…

-Químicos:

neutralizar el residuo tóxico haciéndolo reaccionar con determinados reactivos.

-Biológicos:

para residuos sólidos o líquidos orgánicos.Se hacen fermentar o se meten en digestores,tanques en los que se dejan para ser transformados por microorganismos y se descompongan en sustancias más simples y estables.

-Incineración:

se introducen en hornos especiales, se reducen su volumen y se obtiene energía térmica.

-Vertido controlado:

el emplazamiento del vertedero se debe estudiar para evitar que los materiales contaminen aguas o tierras a través de filtraciones.