Investigacion Documental DE LOS Materiales Ferrosos Y LOS NO Ferrosos PDF

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TNM INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA INDUSTRIAL

Materia Propiedades de la Materia 13-15 (IB)

Trabajo: una investigación documental sobre Materiales Ferrosos y No Ferrosos.

GRUPO IB ALUMNO: PEREZ CRUZ MIGUEL

FACILITADOR: ING. Matias Mejia Ediberto

22 De Abril del 2021

Introducción Materiales FERROSOS y NO FERROSOS. Los materiales Ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y el acero. Los materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No Ferrosas. Son aquellos metales que no contienen hierro en cantidades apreciables. Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las

necesidades

específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones. ¿Qué es el Acero? El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados. Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero. Ademas son aquellos metales que no contienen hierro en cantidades apreciables ensu composición. Que se suelen clasificar en tres grupos según su densidad:pesados (más de 5 kg/dm3), ligeros (entre 2 y 5 kg/dm3) y ultraligeros (menos de 2 kg/dm3). Habitualmente, tienen menor resistencia mecánica que los metales ferrosos y su coste de obtención suele ser más elevado, por lo que suelen utilizarse menos con fines industriales. Son muy variados, en general presentan un punto de fusión más bajo que los ferrosos y resisten mejor la oxidación y la corrosión. A menudo se combinan para formar aleaciones.

Desarrollo Materiales ferrosos Todos los materiales que contengan cualquier cantidad de hierro

en

su

forma básica son considerados un material ferroso. Debido a esto, el único elemento metálico ferroso en la tabla periódica es el hierro. Muchos metales, tales

como

el

acero,

tienen

un

porcentaje de hierro, lo que significa que es un metal ferroso. Algunos ejemplos de metales ferrosos son el acero inoxidable, acero al carbono y el hierro forjado. características de los materiales ferrosos Los materiales ferrosos incluyen el acero dulce, el acero al carbono, el acero inoxidable, el hierro fundido y el hierro forjado. Estos materiales se utilizan principalmente por su resistencia a la tracción y durabilidad. También puedes encontrar chatarra ferrosa en la construcción de viviendas, contenedores industriales, tuberías a gran escala, automóviles, rieles para ferrocarriles y transporte, la mayoría de las herramientas y accesorios que usa en su casa y los cuchillos con los que cocina en casa. Debido a las altas cantidades de carbono que se utilizan al crearlos, la mayoría de los materiales ferrosos y aleaciones son vulnerables al óxido cuando se exponen a los elementos. Si bien esto no es cierto en el caso del hierro forjado, que es tan puro que resiste la oxidación, o del acero inoxidable, que está protegido gracias a su alto contenido de cromo, es una buena regla empírica que si se ve óxido, es un metal ferroso. La mayoría de la chatarra ferrosa también tienen propiedades magnéticas, lo que los hace muy útiles en la creación de grandes motores y aparatos eléctricos.

Tipos de materiales ferrosos Hierro puro y hierro dulce. El hierro forjado (o hierro dulce) es un material de hierro que posee la propiedad de poder ser forjado y

martillado

cuando está muy caliente («al rojo») y que se endurece enfriándose rápidamente. Funde a temperatura mayor de 1500 °C, es poco tenaz y puede soldarse mediante forja. El hierro dulce se obtiene a partir del arabio o fundición de primera fusión quitándole la mayor parte de sus impurezas; esta operación se denomina pudelaje, y se realiza en un horno de reverbero. Aceros. Aleaciones de hierro y otros materiales (carbono y silicio, principalmente), en los que este último material no excede nunca el 2% del contenido. Fundiciones. Con presencia de carbono u otros materiales en una medida superior al 2%.

Materiales

Hierro dulce o “hierro forjado”

Características

contenido

de

Carbono inferior al 0.03%

Carbono

entre

0.03% - 1.76%

Aplicaciones



De color plateada.

Muy pocas, en



Se oxida con facilidad y se afrieta

aplicaciones

internamente.

eléctricas porque es



Blando, cuanto más puro.



Muy dúctil y maleable.



Buen conductor de la electricidad.



Admite la forja para moldearlo.



Difícil soldadura.



Excelentes propiedades

Aceros al carbono,

mecánicas: dureza, tenacidad,

simples o comunes:

resistente la esfuerzos

son los constituidos

Más duros cuanto más carbono.

solo por hierro y

de 

contenido Aceros

Propiedades



Bajo cueste de obtención.



Se oxidan con facilidad.



Permiten buena soldadura.



Admiten la forja y el mecanizado.

bueno conduc-tor. Núcleos de electroimanes.

carbono. Se emplea en herramientas, clavos, tornillos, relojes, vehículos ferroviarios, automóviles, embarcaciones, perfi-les de vigas, piezas...



contenido Fundiciones

Carbono

Menos dúctiles y menos tenaces

Mobiliario urbano:

que los aceros.

farolas, bancos,



Mala soldadura.

fuentes, tapas de



Más duros que los aceros ya que el carbono le da dureza pero

de entre

1.76%-6.67%

aumenta la fragilidad.



Más fáciles de mecanizar que los aceros.

alcantarilla. Bancadas o bloques de motores, de maquinaria, calderas, … Lingotes para obtener acero.

Se denomina materiales ferrosos a aquéllos que contienen hierro como elemento base, pueden llevar pequeñas proporciones de otros. Todos los inconvenientes que presenta estos materiales ( Hierro, acero, y fundiciones) por ser muy pesados, al oxidarse con facilidad y ser difíciles de trabajo y que ademas son unos de los mas usados en la actualidad. la propiedades de los material ferrosos son:

Materiales ferrosos poseen una atracción magnética y tiene una gran resistencia a la tracción, ya que pueden llevar a una gran cantidad de tensión. También tienen las propiedades de un metal estándar, tales como la conducción de calor y electricidad, ductilidad, maleabilidad y un aspecto brillante.

Ejemplos de materiales ferrosos

Hierro puro: El hierro no se encuentra en estado puro en la naturaleza, se obtiene principalmente a partir de óxidos y otros materiales. La mayor cantidad de reservas de hierro en minas se encuentras en Australia. El hierro es un metal de color blanco plateado brillante, que se oxida rápidamente al aire húmedo o con agua que tenga oxigeno disuelto.Este material, de los más abundantes del planeta, es un metal gris plateado de capacidad magnética, gran dureza y densidad. Se le considera puro cuando se integra en un 99,5% de átomos del mismo elemento y, sin embargo, no es demasiado útil, dada su fragilidad.

Hierro dulce: También llamado hierro forjado, posee un contenido de carbono ínfimo (no alcanza el 1%) y es una de las variedades comerciales más puras que existen del hierro. Es útil para aleaciones y para la forja, tras calentarlo a altísimas temperaturas y martillado al rojo vivo, pues enfría y endurece muy rápidamente. El hierro dulce se obtiene a partir del arabio o fundición de primera fusión quitándole la mayor parte de sus impurezas; esta operación se denomina pudelaje, y se realiza en un horno de reverbero.

Acero inoxidable: Esta aleación del hierro es muy popular, dada su alta resistencia a la corrosión y a la acción

del

oxígeno

(oxidación),

producto

de

su

fabricación a partir de cromo (10 a 12% como mínimo) y otros metales como molibdeno y níquel. Lo que le hace especial al acero inoxidable es que se oxida formando una delgada patina de oxido de cromo, que permanece inalterada sin aumentar su volumen. El inoxidable resiste a la corrosión básicamente porque se oxida.

Acero galvanizado: El acero es una aleación de hierro con carbono, tras pasar por un proceso de galvanización se convierte en un acero cubierto por varias capas de zinc. Este proceso es el que hace que las principales características del acero galvanizado sean su resistencia al óxido y al paso del tiempo. Existen diferentes técnicas para elaborar el acero galvanizado. Las más comunes son la galvanización en frío, galvanización en caliente, galvanización por pistola, galvanizado por laminación y galvanizado electrolítico. El acero galvanizado puede durar de 50 a 100 años y en caso de entornos muy corrosivos puede durar de 25 años.

Acero al carbono: Es un tipo de acero que contiene carbono, el cual es el principal componente de este tipo de acero, también posee hierro y manganeso. Es conocido este ejemplar de acero como forjado, y es flexible lo cual permite que pueda obtener cualquier forma. El 90% de los aceros son de carbono. Este tipo de acero cuando está en bruto se somete a tratamiento térmico que permita darle las cualidades requeridas de acuerdo al uso para el cual se necesita, es decir, que se vuelca en bloques que son laminados en caliente en la forma necesitada y luego el carbono aprueba que el compuesto se endurezca.

Acero (wootz): El acero Wootz fue posiblemente redescubierto a mediados del siglo XIX cuando el metalúrgico ruso Pavel Petrovich Anosov intentó descubrir

el

secreto

de

su

elaboración

y

manufactura.Es un acero caracterizado por poseer una especie de patrones o bandas de capas de microcarburos temperados en una matriz con martensita o perlita. Una de las características principales del acero wootz es la alta cantidad de carburos que hacen de éste un acero de gran dureza, es decir que tiene una gran resistencia a la penetración o rayadura. Fundiciones del hierro: Las fundiciones de hierro están compuestas por una matriz de hierro con un alto contenido de carbono. El porcentaje más bajo de carbono de una fundición

puede

ser

de

2.08%.

Las

fundiciones más conocidas comercialmente llegan hasta un 4.5% pero se conocen casos que superan esta cantidad.

Hay tres tipos de fundiciones de hierro que son los más conocidos: Fundición blanca: presenta carbono y silicio en su composición. Esto se debe a que en su estructura el carbono cristaliza combinado con el hierro formando la cementita. Esta fase es bastante dura y frágil, con alta tendencia a la fisuración Las fundiciones blancas son bastante utilizadas por su alta dureza. Aunque se han conocido casos exitosos de reparaciones sobre ellas, no se recomienda este tipo de procedimiento.

Fundición gris: en la fundición gris el carbono está en forma de laminillas, lo que hace que esta fundición sea soldable. Tiene buena resistencia a la compresión. Sus propiedades mecánicas son adecuadas para un gran número de actividades. Es un material satisfactorio para maquinarias. Aunque sus propiedades son superadas por la fundición nodular, la fundición gris sigue siendo ampliamente utilizada. Fundición nodular: Este elemento hace que el carbono se cristalice en forma de nódulos. Ha sido bastante aceptada debido a sus buenas propiedades mecánicas, similares a las de un acero al carbono. Se conoce como fundición nodular o dúctil y es bastante fácil de producir. Permalloy:Aleación magnética de hierro y níquel en diversas proporciones, caracterizado por una alta permeabilidad magnética y resistencia eléctrica, que lo hace

ideal

para

elaborar

sensores,

magnéticos y otros complementos del ramo.

cabezales

Acero al silicio: El acero de Damasco era una especie de aleación que tenía al mismo tiempo las cualidades de dureza y flexibilidad, una combinación que lo convertían en un material especial para la construcción de buenas espadas. cuando las espadas de este material se cotizaron ampliamente en Europa, debido a su gran dureza y filo “casi eterno”. Aún se debate cuál fue exactamente la técnica usada para obtenerlo en la época, si bien hoy en día se lo ha replicado para una amplia gama de cuchillos y utensilios cortantes de hierro. Materiales No Ferrosos Los materiales no ferrosos son lo contrario de los metales ferrosos y no contienen hierro. Los metales de aleación que están libres de hierro también se consideran no ferrosos. Todos los metales en la tabla periódica, con la excepción del hierro, son no ferrosos. Algunos ejemplos de metales no ferrosos son el aluminio, latón, cobre y el acero de tungsteno. Metales no ferrosos. Son todos los metales y aleaciones que no tienen en su composición química Hierro. En general, son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Y los más importantes son : Cobre, Zinc, Plomo, Estaño, Aluminio, Níquel y Manganeso. Ademas hay muchos otros metales no ferrosos; ya que sin embargo, como las cantidades que se producen son pequeñas, o los procesos son altamente costosos, y se utilizan poco. Los metales no ferrosos se pueden clasificar según su peso específico, en pesados, ligeros y ultraligeros.

Clasificación de los materiales no ferrosos Tipos

Características

Metales no ferrosos

Pesados

Con densidad es igual o Estaño. mayor de 5 kg/dm

Cobre,

Cinc,

Plomo, Cobre, Niquel, Wolframio y Cobalto.

Ligeros

Su

densidad

es Aluminio y Titanio

comprendida entre 2 y 5 kg/dm Ultraligeros

Su densidad es menor

Magnesio y Berilio

de 2 kg/dm

Los Materiales No Ferrosos Pesados. Estaño Estaño Densidad: 7,28 Kg/dm3 Punto de fusión: 231 o C Resistividad: 0,115 Ω · mm2 /m Resistencia a la tracción: 5 Kg/mm2 Alargamiento: 40% Es un metal de color blanco grisáceo parecido al de la plata, es suave, dúctil, y maleable pero muy poco resistente a la atracción, ademas carece de tenacidad, el metal al ser doblado produce un crujido debido a la dislocación de sus cristales. Sus principales características del Estaño es: 

El estaño puro tiene un color muy brillante, a temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo exterior.



A temperatura ambiente es muy maleable y blando, pudiéndose obtener hojas de décimas de milímetros de espesor. Sin embargo en caliente es frágil y quebradizo.



Por debajo de -18 C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo gris. A este proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño

Ejemplo de materiales no ferrosos Cobre

Cobre Densidad: 8,90 Kg/dm3 Punto de fusión: 1083 o C Resistividad: 0,017 Ω · mm2 /m Resistencia a la tracción: 18 Kg/mm2 Alargamiento: 20%

Es un metal de color rojo, muy maleable dúctil el estado de alta pureza, posee una elevada conductividad térmica y eléctrica.Los cobres mas utilizados en la actualidad se encuentran en forma de cobre negativo, sulfuros y óxidos. Gracias al cobre por su conductividad eléctrica se ha convertido en uno de los materiales mas utilizados en fabricación de los cables eléctricos. Las características del cobre es:  

Es muy dúctil y maleable (pueden obtenerse láminas de hasta 0,02 mm de grosor) Posee una alta conductividad eléctrica y térmica

Cinc Cinc Densidad: 7,14 Kg/dm3 Punto de fusión: 419 o C Resistividad: 0,057 Ω · mm2 /m Resistencia a la tracción: Piezas moldeadas: 3 Kg/mm2 Piezas forjadas: 20 Kg/mm2 Alargamiento: 20%

Es un metal de color blanco azulino, que funde a los 419oC e hierve a 907 o C, el zinc a temperatura ambiente es frágil, y resistente a la corrosión en condiciones normales, pero cuando se une el contacto con el aire húmedo se opaca.

Sus características es: 

Es muy resistente a la corrosión y a la oxidación, tanto en el aire como en el agua. Pero es poco resistente al ataque de ácidos y sales.



Tiene uno de los mayores de coeficientes de dilatación térmica de todos los metales.

Plomo PLOMO Densidad: 11,34 Kg/dm3 Punto de fusión: 327 o C Resistividad: 0,22 Ω · mm2 /m Resistencia a la tracción: 2 Kg/mm2 Alargamiento: 50% El plomo es un metal de color gris azulado muy brillante, dentro del metales comunes es el más pesado, su elevada plasticidad le permite ser trabajado fácilmente en frío, este metal jamás debe de estar en contacto con las bebidas y alimentos. Es un metal gris azulado, blando y pesado, se corta fácilmente con un cuchillo. Las características del plomo es: 

Es muy maleable y blando



De color grisáceo-blanco muy brillante cuando está recién cortado. Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato básico que lo auto-protege



Resiste bien los ácidos sulfúrico y clorhídrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre

Cromo El cromo es un metal de transición duro, frágil, color blanco agrisado y brillante. Es muy resistente frente a la corrosión. El cromo se utiliza principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un

acabado brillante. En aleaciones, por ejemplo, el acero inoxidable es aquel que contiene más del 12% de cromo, aunque las propiedades antioxidantes del cromo empiezan a notarse a partir del 5% de concentración. Además tiene un efecto alfágeno, es decir, abre el campo de la ferrita y lo fija. En procesos de cromado (depositar una capa protectora mediante electrodeposición). También se utiliza en el anodizado del aluminio. En pinturas cromadas como tratamiento antioxidante Níquel El níquel es un metal plateado-blanco, duro pero flexible que ocurre naturalmente y es encontrado en casi todo tipos

de

tierras.

En

el

ambiente,

se

encuentra

comúnmente combinado con oxígeno y azufre. En su pura forma, el metal puede tomar un lustre brillante y es resistente a deslustrarse. 

Características: Color plateado brillante, muy resistente a la oxidación y a la corrosión, es magnético.



Aplicaciones: Fabricación de acero inoxidable (junto con acero y cromo), en recubrimiento de metales



por electrólisis (niquelado)

Materiales No Ferreros Metales Aluminio

Aluminio Densidad: 2,7 Kg/dm3 Punto de fusión: 660 C Resistividad: 0,026 Ω · mm2/m Resistencia a la tracci...