Introducción: ¿Qué son los metales?

Los metales son materiales que tiene múltiples aplicaciones y constituyen, actualmente, una pieza clave en la industria del transporte y de las telecomunicaciones, en el sector agrícola, en el campo de la construcción y en la maquinaria de fabricación, entre otros sectores.

Sus propiedades:

Los materiales metálicos presentan:

1. Buena resistencia mecánica (a los esfuerzos de tracción, comprensión y flexión)
2. Sondúctiles y maneables.
3. Algunos presentan elasticidad y plasticidad (se deforman permanentemente cuando actúan sobre ellos fuerzas externas)
4. Algunos son buenos conductores eléctricos, témicos y acústicos.
5. Algunos tienen un característico comportamiento magnético.
6. Algunos tienen una elevada capacidad de oxidación.
7. Algunos son reciclables.
8. Otros resultan tóxicos

Por: Mafalda Peña y Joana Fraga

Características del acero y del hierro

Acero:

Aunque es dificil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con muchos tipos de características, se pueden citar algunas propiedades genéricas:

1. Su densidad media es de 7850 kg/m(3)




2. 
   
   En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.




3. 
   
   Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.




4. 
   
   Es maleable. Se puede obtener láminas delgadas llamadas hojalata (lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrólica, por estaño)




5. 
   
   Permite buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.




6. 
   
   Algunas composiciónes y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.




7. 
   
   La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos. Los aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominadas aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio.




8. 
   
   Se puede soldar con facilidad.
   
   
   
   

Hierro:

Es un metal melable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y pesado.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que u núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (conh 30 neutrones).

Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura de presión.

El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones pra utilizar su potencial magnético.

Por: Mafalda Peña y Joana Fraga

Proceso de obtención de acero

Este proceso incluye un gran número de pasos hasta la obtención final del acero.

Primero, el mineral de hierro se lava y se somete a procesos de trituración y cribado. Con esto, se logra separar la ganga de la mena. A continuación, se mezcla el mineral de hierro (mena) con carbón y caliza y se introduce en el interior de un horno a más de 1.500ºC. Así se obtiene el arrabio, que es mineral de hierro fundido con carbono y otras impurezas.

El arrabio obtenido es sometido a procesos posteriores con objeto de reducir el porcentaje de carbono, eliminar impurezas y ajustar la composición de acero, añadiendo los elementos que procedan en cada caso: cromo, níquel, manganeso...




Por: Mafalda Peña y Joana Fraga

Tipos de metales

- Los metales, segun su procedencia, pueden clasificarse en ferrosos y en no ferrosos:

• Materiales ferrosos:

Son aquellos cuyo componente es el hierro. Son los más empleados en la actualidad, ya que tanto las técnicas de extracción del mineral como los procesos de obtención del metal son relativamente económicos.Los minerales de hierro que se extraen de la corteza terrestre deben someterse a diferentes procesos a fin de conseguir el hierro puro. Además del hierro puro se usa tembién las aleaciones (una aleación es una mezcla de dos o más elementos químicos, de los cuales al menos uno, el que se encuentre en mayor proporción, es un metal)

• Materiales no ferrosos:

Metal	Densidad	Metal	Densidad
Wolframio	19,26	Estaño	7,29
Mercurio	13,55	Cromo	7,19
Plomo	11,34	Cinc	7,13
Níquel	9	Titanio	4,43
Cobre	8,92	Aluminio	2,7
Hierro	7,88	Magnesio	1,74

Estos materiales materiales metálicos no proceden del hierro y gracias a sus propiedades características tienen una gran variedad de aplicaciones.

Estos pueden clasificarse en, según su densidad en:

1. Metales pesados: Son aquellos que se oxidan fácilmente y presentan una alta conductividad térmica y eléctrica.
2. Metales ligeros y ultraligeros: Presentan una alta conductividad eléctrica y térmica.

Por: Mafalda Peña y Joana Fraga

Fundición

Pieza hecha de fundición.

Presenta una elevada dureza y una gran resistencia al desgaste. Se utiliza para fabricar diversos elementos de maquinaria, carcasas de motores, engranajes, pistones, farolas, tapas de alcantarilla, etc.

Por: Mafalda Peña y Joana Fraga

Dilatación

Casi todos los sólidos se dilatan cuando se calientan,o al revés, se encogen al enfriarse. Esta dilatación o contracción es pequeña, pero sus consecuencias son importantes. Un puente de metal de 50 m. de largo que pase de 0° a 50 podrá aumentar unos 12 cm. de longitud; si sus extremos son fijos se engendrarán tensiones muy peligrosas. Por eso se suele montarlos sobre rodillos como muestra la ilustración. En las vías del ferrocarril se procura dejar un espacio entre los rieles por la misma razón; este intersticio es el causante del traqueteo de los vagones.

¿POR QUÉ SE DILATAN LAS SUSTANCIAS CON LA TEMPERATURA?

La temperatura no es más que la expresión del grado de agitación de las partículas o moléculas de una sustancia. Cuando se da calor a un sólido se está dando energía a sus moléculas; éstas, estimuladas, vibran más enérgicamente. Es cierto que no varían de volumen; pero aumentan en un  espacio más grande para su mayor oscilación, de manera que al aumentar la distancia entre molécula y molécula, el sólido concluye por dilatarse. La fuerza que se ejerce en estos casos es enorme.


Por: Mafalda Peña y Joana Fraga

Metales Pesados

Los metales pesados son un grupo de elementos químicos que presentan una densidad relativamente alta y cierta toxicidad para los seres humanos.El término "metal pesado" no está bien definido. A veces se emplea el criterio de densidad.Otros criterios empleados son el número atómico y el peso atómico.Además, el término siempre suele estar relacionado con la toxicidad que presentan, aunque en este caso también se emplea el término "elemento tóxico" o "metal tóxico".

Muchos de los metales que tienen una densidad alta no son especialmente tóxicos y algunos son elementos esenciales en el ser humano, independientemente de que a determinadas concentraciones puedan ser tóxicos en alguna de sus formas. Sin embargo, hay una serie de elementos que en alguna de sus formas pueden representar un serio problema medioambiental y es común referirse a ellos con el término genérico de "metales pesados".

Los metales pesados tóxicos más conocidos son el mercurio, el plomo, el cadmio y el talio. También se suele incluir un semimetal como es el arsénico y, en raras ocasiones, algún no metal como elselenio. A veces también se habla de contaminación por metales pesados incluyendo otros elementos tóxicos más ligeros, como el berilio o el aluminio.

Metal Pesado tóxico

Metales ligeros y ultraligeros

Estos dos tipos de metales no ferrosos se caracterizan:

• Los ligeros: Se obtiene de la bauxita, su densidad es de 2,7 kg/dm³, su punto de fusión es de 660 ºC, es muy ligero e inoxidable, es buen conductor de electricidad y del calor.

• Los ultraligeros: Se obtiene de la carnalita, dolomía y magnesita, su densidad es de 1,74 kg/dm³, su punto de fusión es de 650 ºC. en estado liquido y en polvo es muy inflamable, tiene un color blanco parecido al de la plata, es manejable, y es mas resistente al aluminio.

Ejemplos de metales no ferrosos ligeros y ultraligeros:

Aluminio

Titanio

Magnesio

Por: Mafalda y Joana

Técnicas de conformación

Para obtener piezas de diferentes formas y productos industriales, se somete el material a una serie de procesos de conformación que se eligen en función del metal y de la aplicación posterior.

                                         Deformación
Comprende un conjunto de técnicas que modifican la forma de una pieza metálica através de fuerzas externas. 


Técnicas de deformación: 


Laminación: La pieza metálica pasa por una serie de rodillos llamados laminadores, que la comprimen, con lo que disminuye su grosor y aumenta su longitud. Este proceso suele hacerse en caliente y se emplea para obtener planchas, chapas, etc.
El siguiente video nos muestra un proceso de laminación:

Forja: Una forja contiene básicamente una fragua para calentar los metales (normalmente compuestos de hierro), un yunque y un recipiente en el cual se pueden enfriar rápidamente las piezas forjadas para templarlas. Las herramientas incluyen tenazas para coger el hierro caliente y martillos para golpear el metal caliente.

En la forja se modela el metal por deformación plástica y es diferente de otros trabajos del hierro en los que se retira o elimina parte del material mediante brocas, fresadoras, torno, etc., y de otros procesos por los que se da forma al metal fundido vertiéndolo dentro de un molde (fundición).

El siguiente video nos muestra el proceso de conformación mediante forja:

Embutición: Embutición es el proceso de conformado en frio por el que se transforma una chapa plana en un cuerpo hueco adaptandola a la forma definida por la matriz del util, mediante la presion ejercida por la prensa. Se trata de un proceso de conformado de chapa por deformacion plastica en el curso de el cual la chapa sufre simultaneamente transformaciones por estirado y por recalcado produciendose variaciones en su espesor.

El siguiente video nos muestra el proceso:

Por: Joana Fraga y Joana Fraga