Los Materiales de Uso Técnico y sus propiedades.

1. Clasificación de los materiales: 

• Edad de piedra: herramientas de piedra y huesos de distintas formas y tamaños.
• Edad de bronce: herramientas hechas de cobre y estaño.
• Edad de hierro: herramientas hechas de hierro.
• Época actual: se podría llamar la época del Silicio. 

En la actualidad se pueden distinguir 3 grupos de materiales:

(1) Naturales.- se encuentra en la naturaleza.

(2) Artificiales.- se obtienen a partir de materiales naturales que no han sufrido transformación previa.

(3) Sintéticos.- son fabricados por el ser humano a partir de materiales artificiales, es decir, no se encuentran en la naturaleza ni ellos ni ninguno de sus componentes.

2. Propiedades de los materiales:

3. Esfuerzos físicos a los que pueden someterse los materiales: 

• Tracción: la fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la superficie que lo sujeta.
• Compresión: la fuerza tiende a acortar el objeto. Actúa perpendicularmente a la superficie que lo sujeta.
• Flexión: la fuerza es paralela a la superficie de fijación. Tiende a curvar el objeto.
• Torsión: la fuerza tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas son paralelas a la superficie de fijación.
• Cortadura: la fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
• Pandeo: Es similar a la compresión, pero se da en objetos con poca sección y gran longitud. La pieza se pandea.

4. Introducción a los ensayos materiales:

5. Estructura interna de los materiales: existen 3 tipos de estructuras.

(1) Cúbica centrada en el cuerpo: hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otros en el centro. (2 átomos)

(2) Cúbica centrada en las caras: hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otro en el centro de cada cara. (4 átomos)

(3) Hexagonal compacta: hay un átomo en cada uno de los vértices, tres en el centro, uno en la cara superior y otra en la inferior. (6 átomos)

• Solidificación de los metales: la energía necesaria para que se produzcan los cambios de fase se denomina calor latente. El proceso consta de 2 fases:

(1) Nucleación: los átomos se unen entre sí formando redes cristalinas (en estructura BCC), se va extrayendo calor mientras que los átomos se unen formando redes nuevas que se siguen uniendo entre sí y forman los núcleos.

(2) Crecimiento: dependiendo de la velocidad de enfriamiento del metal, distinguimos entre velocidad de enfriamiento muy lenta (mientras que se extrae calor, los átomos se unen a los núcleos originales y así se forman otros núcleos. Cuando  toda la masa está sólida, tendremos núcleos de gran tamaño formando lo que llamamos granos) o la velocidad de enfriamiento rápida (los átomos no tienes tiempo de moverse por el líquido para unirse a los núcleos existentes, por lo que ellos mismos forman nuevos núcleos. Se forman granos de un tamaño más pequeño).

• Transformaciones al enfriar o calentar hierro puro: Partimos de un hierro fundido. Este se enfría hasta los 1538ºC y se convierte en hierro delta que tiene una estructura BCC. Se sigue enfriando y al llegar a los 1394ºC se convierte en hierro gamma con estructura FCC. Por último, se enfría hata los 910ºC y se convierte en hierro alfa por lo que vuelve a la estructura BCC.

• Constituyentes de los aceros: 

- Cementita: es el más duro y frágil de los aceros.

- Martensita: el segundo más duro y aparece cuando el enfriamiento es extremadamente brusco.

- Bainita: tiene una dureza media y aparece cuando la velocidad de enfriamiento no es muy grande.

- Perlita: tiene granos en forma de perla. Es el más blando de todos y aparece cuando el enfriamiento es muy lento. Está formado por capas de ferrita y cementita.

- Ferrita: cuanto menos carbono, más ferrita.

- Austenita: parecida al hierro gamma.

6. Modificación de las propiedades de los metales: 

• Temple: Consiste en el calentamiento del acero hasta una temperatura de Austenización (la cual depende de la composición química), seguido de un tiempo de sostenimiento a dicha temperatura para que ocurra la transformación de la estructura que posee el acero a temperatura ambiente, y luego se somete a enfriamiento a una velocidad crítica proporcionada por el medio de enfriamiento que se vaya a utilizar. El objetivo principal del temple es endurecer el acero.
• Recocido: El recocido se aplica para acondicionar los diversos materiales y facilitar los procesos de conformación, bien sea para arranque de viruta o para trabajo en frío. En este caso el enfriamiento es muy despacio. Con el recocido se logra disminuir la dureza hasta el mínimo posible de un acero.
• Revenido: Este proceso es indispensable aplicárselo al material que haya sido templado (temple). Aquí se somete la pieza a una temperatura y un enfriamiento apropiado en un tiempo adecuado. Este tratamiento le permite al acero neutralizar lentamente las tensiones internas producidas durante el temple y estabilizar sus estructuras.
• Normalizado: El objetivo del tratamiento de normalizado es cambiar la estructura irregular de granos gruesos, (que aparece durante la colada o la conformación en caliente), en una estructura uniforme de grano fino, es decir, homogeneizar toda la masa.

7. Tipos de residuos industriales: inertes, tóxicos y peligrosos.

8. Operaciones con residuos: reducción en origen, tratamiento, incineración y vertido controlado.