MATERIALES METALICOS
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA
LOS MATERIALES METÁLICOS
INDICE:
 Los materiales.
 Los metales.
- Obtención de los metales
- Tipos de metales.
 Propiedades de los metales.
- Propiedades Físicas (propiedades mecánicas, propiedades térmicas, propiedades eléctricas y
magnéticas).
- Propiedades Químicas.
- Propiedades ecológicas.
- Otras propiedades.
 Metales Ferrosos.
- El hierro y las fundiciones.
- El acero
- Proceso de obtención del acero.
 Metales no ferrosos
 Técnicas de conformación.
 Técnicas de manipulación
 Uniones.
LOS MATERIALES
 En la Fabricación de objetos y productos se utilizan materiales:


Animal
La materia prima puede ser de origen Mineral
Vegetal
Las materias primas
Se extraen de la naturaleza
Se transforman
para
Se elaboran
Orgánicos
Metálicos
Sintéticos
Animal
satisfacer nuestras necesidades
mejorar nuestra calidad de vida
 Depediendo de las propiedades de los materiales pueden ser adecuados para unos
determinados usos y aplicaciones.
MATERIALES
Férricos
Hierro
Acero
Fundiciones
Metálicos
No férricos
No metálicos
Maderas y derivados
Pétreos
Cerámicos
Plásticos
Cobre y
Pesados
Aleaciones
Ligeros
Aluminio
Ultraligeros Magnesio

Se conocen y utilizan desde la prehistoria hasta la actualidad

Los primeros metales usados, hacia el año 4000 a.C. fueron el oro, la plata,
el cobre y,posiblemente, el estaño.

Se utilizan en todos los sectores: Industria, joyerías, herramientas, transporte,
informática
Piensa y deduce:
a)
b)
c)
d)
¿Qué tienen en común estos productos tecnológicos?
¿Qué otros objetos son elaborados con metales?
¿De qué materias primas se obtienen estos materiales?
¿Sabes de dónde se extraen dichas materias primas?
PROCESO DE OBTENCIÓN
• Cuando se formó la tierra, la masa fundida
contenía los múltiples metales.
• La mayoría de los metales se combinaron con
rocas cuando estaban fundidos para formar
minerales metálicos, ejemplo: bauxita y mineral
de hierro
• Muchas veces combinamos metales distintos, o
metales con otros materiales para formar
aleaciones y mejorar así las propiedades del
metal
PROCESO DE OBTENCIÓN
• Todos los metales se obtienen a través de la
minería
• Minería: Es la extracción física de materiales de
la corteza terrestre
Minas a cielo abierto
Minas subterráneas
Materiales de uso técnico: metales
•
Los materiales metálicos los utiliza el ser humano desde tiempos prehistóricos y están presentes en
todas las actividades económicas hoy en día.
Obtención
•
Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales que forman parte de las rocas. Por
ejemplo, el metal hierro se extrae de minerales de hierro como la magnetita o la siderita.
•
Los minerales, que se extraen de las minas, se componen de dos partes:
MENA: es la parte útil del mineral, de la que se extrae el metal.
GANGA: es la parte no útil del mineral. Esta parte se desecha. La ganga debe separarse de la
MENA.
•
La rama de la técnica que el ser humano ha desarrollado para obtener el metal de los minerales se
llama METALURGIA. Existe una rama de la metalurgia que trabaja sólo con minerales de hierro
que se llama SIDERURGIA.
 TAMIZADO: Separa las
partículas sólidas por su tamaño
usando tamices.
 FILTRACIÓN: Separa
partículas sólidas de un líquido
utilizando filtros.
 FLOTACIÓN: Se separa los
sólidos de un líquido por su
densidad. Los más densos se
depositan en el fondo.
Los Metales se pueden dividir en dos grandes
grupos:
 Metales ferrosos: Son aquellos metales que contienen hierro como
componente principal. Entre estos están…
• El hierro puro
• El acero
• La fundición
 Metales no ferrosos: Son aquellos metales que no contienen hierro o
contienen muy poca cantidad de hierro. Hay muchos:
• El cobre
• El aluminio El bronce El cinc
• El plomo, etc
Hay un tipo de metales no ferrosos que destacan por su valor económico, llamados metales
nobles, los cuales son: oro, plata y platino.
 Otra forma de clasificar los metales es, según si están mezclados entre sí o no, así
tenemos:

Metal puro: como el cobre, aluminio, oro, plata, plomo, cinc,…
 Aleación: Es la mezcla de dos o más materiales donde al menos uno de ellos, el de
mayor proporción, sea un metal. Ejemplo: acero, bronce, latón,…
PROPIEDADES
• Tienen un brillo muy característico.
• Son más densos y pesados que
otros materiales de uso técnico.
• Su gran resistencia mecánica les
permite soportar grandes esfuerzos, presiones
o golpes.
• Algunos de ellos son muy duros.
• Conducen muy bien el calor y la electricidad.
• Tienen grandes posibilidades de trabajo, como
doblar, cortar, estampar, fundir o moldear.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas son aquellas relacionadas con la aplicación de fuerza sobre los
metales. Tenemos…
•
•
•
•
•
•
•
Dureza: Es la resistencia que ofrece un metal a ser rayado, cortado o perforado.
Tenacidad: Es la resistencia que ofrece un metal a romperse cuando es golpeado.
Ductilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de convertirse en hilos finos
cuando son estirados.
Maleabilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de convertirse en láminas
finas cuando son extendidos.
Fragilidad: Es la facilidad con la que se rompe un metal cuando es golpeado. Es lo
contrario de tenacidad.
Elasticidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de recuperar su forma inicial
cuando finaliza la fuerza que lo ha deformado.
Plasticidad: Los metales tienen plasticidad cuando no son capaces de recuperar su
forma inicial al finalizar la fuerza que lo ha deformado. Lo contrario de plasticidad es
elasticidad.
 Propiedades térmicas
Las propiedades térmicas son aquellas relacionadas con la aplicación de calor sobre los
metales
•
Conductividad térmica: Es la capacidad que tienen los metales para conducir el calor a
través de ellos. Todos los metales tienen buena conductividad térmica.
•
Dilatación y contracción: Un metal se dilata cuando aumenta de tamaño al aumentar la
temperatura y se contrae cuando disminuye de tamaño al disminuir la temperatura.
•
Fusibilidad: Es la propiedad que tienen los materiales de fundirse, es decir, de pasar de
estado sólido a líquido cuando sube la temperatura. Todos los metales tienen fusibildad.
•
Soldabilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de unirse a altas
temperaturas.
Propiedades eléctricas
Las propiedades eléctricas son aquellas relacionadas con el paso de la
corriente eléctrica sobre los metales.
• Conductividad eléctrica: Es la capacidad que tienen los metales para
conducir la corriente eléctrica a través de ellos. Todos los metales
tienen buena conductividad eléctricas, por eso son, conductores
eléctricos. Los mejores son la plata y el cobre.
Propiedades químicas
Son aquellas relacionadas con la forma en que los metales reaccionan con sustancias.
•
Oxidación: Es la facilidad con la que reaccionan el metal con el oxígeno del aire o del
agua y cubrirse con una capa de óxido. Los metálicos férricos se oxidan con cierta
facilidad, pero el oro apenas se oxida.
Propiedades ecológicas
Son aquellas que relacionan los metales con el medio ambiente.
• Los metales se pueden reciclar: Es decir, que una vez desechados, se
pueden reutilizar más adelante.
• Los metales son materiales no renovables: Es decir, algún día, los
metales se agotarán, pues las minas agotarán sus reservas de minerales.
• Algunos metales son tóxicos: Es decir, hacen daño a los seres vivos.
Tenemos el caso del plomo y del mercurio.
 DEFINICIÓN
Son los metales cuyo componente principal es el hierro
•
El hierro es el metal más empleado en la actualidad.
•
Los procesos de extracción y de obtención del hierro son económicos.
•
Los minerales que contienen hierro son:
oMagnetita
oHematites
oLimonita
oSiderita
•
El hierro puede utilizarse como hierro puro o como aleaciones.
 ALEACIONES: Son mezclas de 2 o más elementos químicos siendo
al menos el que se encuentra en mayor proporción un metal
CLASIFICACIÓN
Existen 3 tipos de aleaciones de hierro en función del porcentaje de carbono
que tenga.
•
Hierro puro: Que apenas es utilizado. La proporción de carbono oscila entre
el 0.008 % y el 0.03%.
•
Acero: Es una aleación de hierro y carbono (que no es un metal), de modo
que el porcentaje de carbono es de menos de un 1,7%
•
Fundición: Es una aleación de hierro y carbono, de modo que el porcentaje de
carbono está entre un 1,7% y un 6,7%.
DIFERENCIAS ENTRE EL ACERO Y LA FUNDICIÓN
•
•
•
1. La fundición tiene más carbono que el acero
2. La fundición es más dura que el acero, es decir, es más difícil de rayar.
3. La fundición es más resistente a la oxidación y al desgaste que el acero.
•
4. La fundición es muy frágil. Si se intenta deformar se fractura
.
 VENTAJAS:
• Color blanco grisáceo
• Buenas propiedades magnéticas

•
•
•
•
•
DESVENTAJAS:
Se corroe con facilidad
Punto de fusión elevado
Difícil mecanizado.
Resulta frágil y quebradizo.
Se emplea en componentes eléctricos y electrónicos
METALES FÉRRICOS
• Aleaciones de hierro
Fundición: entre 1,7 y 6,6% de carbono
• Son de fácil moldeo, y de mayor resistencia
a la corrosión que el acero
Aceros: menos del 1,7% de carbono.
• Tienen una elevada dureza y tenacidad.
EL ACERO
• El acero fue utilizado por primera vez en China hacia
el año 2200 a. C.
• En Egipto se comenzó a elaborar acero hacia el año
1450 a. C.
• A partir de 1855, el inglés Bessemer ideó un método
mucho más barato que los existentes en su época
para la producción de acero.De esta manera, el uso
industrial del acero se generalizó en Occidente.
Proceso de obtención del acero
 El proceso de obtención del acero es un proceso siderúrgico que consta de varios pasos:
1. Extraer de la mina el mineral de hierro
2. Se Lava y tritura el mineral para separar la mena de la ganga. La mena se aprovechará y
la ganga se desecha.
3. Se mezcla la mena de hierro con carbón de coque y caliza y se introduce en
el llamado alto horno a una temperatura de 1500 ºC. El carbón de coque hace
combustible y la caliza ayuda a fundir la mezcla. El alto horno mide más de
30 m de altura.
4. Del fondo del alto horno se obtiene un material líquido llamado arrabio, el cual tiene
mucho hierro.
Aparte del arrabio sale otra sustancia que se desecha, llamada escoria.
El arrabio tiene un alto contenido en carbono que hay que eliminar. Esto se hace en unos
recipientes llamados convertidores.
5. En los convertidores se introduce el arrabio y se inyecta oxígeno, para salir acero y más
escoria que se desecha.
OBTENCIÓN DEL ACERO
•
•
•
•
•
•
Alto Horno
Entra mena de hierro + caliza + carbón de coque
Sale: escoria y arrabio
En el convertidor
Entra: arrabio + oxígeno
Sale: Acero + escoria
OBTENCIÓN DEL ACERO
RECICLADO DEL ACERO
 DEFINICIÓN
•
Son los metales cuyo componente principal NO es el hierro
•
Los procesos de extracción y de obtención son MUY COSTOSOS.
•
Hay pequeñas concentraciones
•
Elevado consumo de energía para obtenerlo
 CLASIFICACIÓN (En función de la densidad)
Pesados ( Cobre y aleaciones, plomo, estaño,…)
No férricos
Ligeros (Aluminio)
Ultraligeros (magnesio)
METALES NO FÉRRICOS
Aluminio:
Latón:
• Es blando y dúctil
• Aleación de cobre y cinc
• Resistente a la corrosión
• Buen conductor de electricidad y calor
• Se utiliza: aviones, automóviles, bicicletas,…
Cobre:
• Color rojizo, se oxida en su superficie con un
tono verdoso.
• Alta ductilidad
• Metal poco duro
• Buen conductor de electricidad y calor
• Poco corrosivo
•Se utiliza: cables eléctricos, tuberías,
radiadores,…
• Fácil de moldear
• Bastante económico.
•Se utiliza: artesanía, cubertería, tuberías,…
Bronce:
• Es una aleación de cobre + estaño.
• Tiene elevada ductilidad, resistencia al
desgaste y a la corrosión.
• Se emplea: monedas, tuercas,
campanas,…
UN POCO DE HISTORIA
• La metalurgia propiamente dicha nació con los primeros metales
trabajados: el cobre, el oro y la plata.
• Los primeros utensilios de metal eran elaborados por artesanos
trabajando el metal en frío.
• Hacia el año 5000 a. C. se produjo un descubrimiento clave: la
fundición de los materiales metálicos.
• Se utilizaban moldes de arcilla para dar la forma deseada y
luego,cuando se enfriaba, el metal adquiría una gran resistencia y
dureza.
• El bronce es una aleación de cobre y estaño empleada por primera
vez en Mesopotamia hacia el 3000 a. C. La cantidad de estaño
hace variar la dureza de la aleación.
PROCESOS DE FABRICACIÓN
Fundición y moldeo:
• Es el modelado de un metal vertiendo metal fundido en un molde
• Para obtener formas y relieves complicados
Deformación mediante perforadora y troquel
• Deformación de metal laminado, para obtener piezas planas.
Corte y mecanizado:
• Dar forma a la pieza quitando material sobrante
HERRAMIENTAS
• Trazar y marcar
Regla metálica
Punta de trazar
Escuadra metálica
Granete
Compás de trazar
HERRAMIENTAS
• Cortar , ajustar, perforar
Tijeras de chapa
Electroesmeriladora
Cortatubo
Sierra de arco
Limas
Taladradora de
columna
ACTIVIDADES
1. ¿Qué es la siderúrgia?
Se llama así al proceso de obtención de aleaciones de
hierro
2. ¿Qué es la metalúrgia?
Se llama así al proceso de obtención del resto de
metales
3. ¿Qué es el acero?
Una aleación de hierro con menos del 2% de carbono, bastante
resistente, muy empleada en la industria y en la construcción.
Actividades
4. El acero inoxidable es una aleación de:
Hierro, carbono, cromo y niquel
5. ¿Por qué las estructuras de los aviones se realizan
de aleaciones de aluminio en vez de acero como los
coches?
El aluminio es tres veces más ligero que el acero, además es
muy resistente a la corrosión y tiene una aceptable resistencia a
los esfuerzos.
6. El bronce es una aleación de
cobre y estaño
7. El latón es una aleación de
cobre y cinc
Actividades
8. Relaciona las siguientes columnas
Cerradura
Acero común
Cable eléctrico
Aluminio
Viga
Cobre
Ventana
Acero especial
Hoja de sierra
Latón
Conductor de electricidad
Aspecto decorativo
Inoxidable
Resistente a los esfuerzos
Duro
Actividades
9. ¿Qué materias primas intervienen en la producción
de acero?
Mineral de hierro
Mineral de carbón
Minerales fundentes
Oxígeno inyectado
Otros elementos metálicos
10. Relaciona las siguientes columnas
Sierra de arco
Doblar un alambre
Lima
Cortar un tubo de acero
Taladradora
Eliminar una rebaba
Alicates
Perforar un perfil
Compás de puntas
Doblar una chapa en ángulo recto
Tijeras de chapa
Recortar una pieza de chapa
Tornillo de banco
Trazar un círculo
ACTIVIDADES
11. La aleación de hierro con más de un 2% de carbono, de fácil
moldeo y resistente a la corrosión, recibe el nombre de:
Fundición
12. El proceso de fabricación de piezas con formas y relieves
complicados que se realiza introduciendo el metal fundido en
moldes, se llama:
Fundición y moldeo
13. La prensa de troquelado,el torno y la fresadora son máquinas
que se emplean para:
Dar forma a las piezas metálicas quitando el material sobrante
ACTIVIDADES
Exterior: cupro-niquel
Interior: 3 capas (niquel-latón/niquel/niquel-latón)
Exterior: niquel-latón
Interior: 3 capas (cupro-niquel/niquel/cupro-niquel)
Oro nórdico: cobre-aluminio-cinc-estaño
Acero recubierto de cobre
VOCABULARIO
• Arrabio: material fundido que se obtiene en el alto horno
• Colada: etapa de una fundición en donde se vierte el material
fundido en un molde
• Coque: Combustible sólido, ligero y poroso que resulta de calcinar
ciertas clases de carbón mineral
• Escoria: son un subproducto de la fundición de la mena para
purificar los metales
• Etalaje: Parte de la cavidad de la cuba de los hornos altos, inferior al
vientre y encima de la obra
• Palanquilla: El forjado en barras de sección cuadrada de cuatro
centímetros de lado
• Refractario: Que resiste la acción del fuego sin alterarse
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