Materiales sintéticos

Materiales sintéticos

Los materiales sintéticos no se encuentra en la naturaleza sino que son los seres humanos los que los fabrican es decir, son materiales artificiales. 

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas grandes que son las que llamamos polimeros. 

Los polímeros se producen por la unión de moléculas pequeñas qué denominamos monómeros que forman enormes cadenas extrañas y diversas formas. Muchas de estas formas pueden ser parecidas a fideos otras tienen ramificaciones y algunas se parecen más a escaleras de mano y otras como de redes tridimensionales. 

La mayoría de los polímeros que usamos en la vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas dependiendo del uso que se les vaya a dar. 
Lo que distingue un polímero de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal, es que las propiedades mecánicas de los polímeros son mucho mejores, los polímeros tienen muy buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadebas de monómeros se atraen, esta fuerte atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. 

Una forma en la que podríamos clasificar los polimeros y según su respuesta mecánica frente a temperaturas elevadas. Dependiendo de la cómo se comporta el material a esa temperatura podemos dividir los polimeros en dos subdivisiones:

• Los polímeros termoplásticos que son polímeros que se ablandan al calentarse y también se pueden fundir y  al enfriarse estos procesos son totalmente reversibles de repetirse varias veces sin que el material piedra demasiadas propiedades.                                                                   Este tipo de material se fabrican mediante la aplicación de temperatura y calor. Esto tiene una explicación muy sencilla a nivel molecular ya que a medida que la temperatura aumenta, la fuerza de los enlaces secundarios se debilitan y como consecuencia la movilidad de las moléculas es mayor y esto facilita el movimiento de las cadenas de monomeros al aplicar un esfuerzo.                                                                                                                         Se produce una degradación irreversible cuando la temperatura que alcanza un termoplastico hace que se funda ya que la temperatura se eleva hasta tal punto que las vibraciones moleculares son tan violentas que pueden romper los enlaces covalentes.                                                Una de las características generales de los termoplásticos es que son relativamente blandos y dúctiles es decir es fácil darle forma. 

• Los polimeros termoestables se endurecen al calentarse y no se ablandan cuando se mantiene el calor. Esto tiene una explicación científico, y es que el tratamiento térmico que se le da a este tipo de materiales hace que se originen unos entrecruzamientos covalentes entre las cadenas contiguas que produce que se dificulte el movimiento de vibración y de rotacion de las cadenas a elevadas temperaturas, generalmente se entrecruzan entre un 10 y un 50% de las cadenas, el calentamiento excesivo del material que se rompan los entrecruzamientos y que se produzca una degradación del polímero no las características generales de los termoestables es que son más duros, más resistentes y más frágiles que los termoplásticos y tienen mejor estabilidad dimensional. Un ejemplo sol y caucho vulcanizado, los epoxi y las resinas fenolicas y de poliéster. 

El proceso de sintetizado de los polimeros se denomina polimerizacion y puede producirse naturalmente o de manera artificial. 

Industrialmentela polimerizacion se produce de forma artificial mediante la aplicación de  presiones y temperaturas elevadas y también por la aplicación de catalizadores es decir compuestos químicos que intervienen en la transformación, pero que no aparecen en el compuesto final. 
Los polímeros artificiales constituyen el núcleo de todos los plásticos empleados en la actualidad. Aunque existen multitud de polímeros distintos cada uno posee características distintas de flexibilidad, resistencia, transparencia, etc... El proceso de polinerizacion similar en todos los casos. 


Según el proceso de polimerización que hayan tenido los polimeros, se pueden clasificar en naturales y sinteticos. 

• Naturales son aquellos que proceden de los seres vivos por ejemplos puede ser  los polisacáridos, las proteinas y los acidos nucleicos que son polimeros naturales que cumplen funciones biológicas muy importancia en los seres vivos, por esto se les llama biopolímeros. 
• Los polimeros sintéticos son aquellos que se obtienen por síntesis ya sea de manera industrial o en un laboratorio. Uno de los ejemplos de polimeros sinteticos puede  ser el polietileno de los envases plásticos, el poliuretano de las zapatillas, etc...

En la actualidad hay tantos polímeros artificiales para infinitos propósitos diferentes que es difícil imaginar nuestro mundo sin los plásticos, y las razones por las que los plásticos son tan populares es:

• Los plásticos son más económicos 
• Son más livianos y pueden sustituir a la madera, la piedra o el metal 
•  Son muy resistentes a la oxidación y el ataque de ácidos y bases 
• Son muy resistentes a los agentes atmosféricos como la luz, el agua y el aire. 
• Se pueden fabricar con ellos objetos de gran diversidad en cuanto a formas, texturas y colores pudiendo llegar a ser tan suaves como las plumas y mas resistentes que el mismo acero. 
• Son muy buen aislante de la corriente eléctrica. 

Estas mismas ventajas pueden ser sus peores inconvenientes ya que la alta resistencia a la corrosión, al agua ya la descomposición bacteriana nos convierte en unos residuos difíciles de eliminar y que como consecuencia tienen un grave impacto ambiental. 

Según la procedencia, los podemos clasificar en plásticos procedentes de materiales naturales y procedentes de materiales sintéticos 
Los procedentes de materiales naturales son las primeras que se emplearon aunque en la actualidad prácticamente ya no se utilizan, podemos dividirlos en :

• Derivados de la celulosa: todos estos derivados son termoestables y entre ellos podemos citar:

1. Celuloide es muy inflamable pero se sigue empleando en la obtención de pelotas de ping pong plastificados, películas...
2. Cellon que se obtiene añadiendo ácido acético a la celulosa. Sus propiedades son semejantes al celuloide, con la diferencia de que no es tan inflamable, se emplea en la montura de gafas y en vidrios que utilizan la capa intermedia para que no sean inastillables. 
3. Celofán consigue después de disolver la celulosa mediante un tratamiento térmico .Se emplea como medio de envasado y empaquetado. 

• Derivados de la caseina se emplea en la fabricación de mangos de cubiertos, peines, botones... 
• Derivados del caucho podemos distinguir entre caucho natural y sintético 

1. El caucho natural viene de la resina natural denominada látex que procede de un árbol tropical que conocemos como hevea que produce mas o menos anualmente entre 1 y 3 kilos. El látex coagula rápidamente, lo que le quita sus propiedades elásticas. Para solucionar este problema se le añade ácido formico con el cual se obtiene caucho crudo o coagulado este cuacho tiene el problema de que por debajo de menos 10 grados es quebradizo y por encima del 25 es pegajoso esto se soluciona mediante el proceso de vulcanizacion consiste en  mezclarlo con azufre y calentar a una temperatura de 142 grados centígrados despues se somete toda la masa a una presión de 5 atmósferas sobre el molde en el que se quiere tener la pieza. Cuanto mayor es la cantidad de azufre más aumenta la dureza, resistencia a la tracción, a los agentes químicos y a la oxidación.
2. Caucho sintético exterior tuvo por primera vez en Alemania durante la Primera Guerra Mundial. Tiene la ventaja de disponer de una de las propiedades parecidas a las del caucho natural esto es la impermeabilidad, la plasticidad y la gran propiedad de poder ser fabricada por síntesis a partir de derivados del petróleo. 

Plásticos procedentes de los materiales sintéticos, estos plásticos proceden de materiales fabricados por el hombre y han sustituido en un porcentaje muy alto a los procedentes de los materiales naturales. 
Los plasticos procedentes de materiales sinteticos que son termoestables, pero como ya sabies que es termoestable voy a pasar directamente a ejemplos de materiales termoestables más usados 

• Fenolicas tienen como combinación química del fenol, que es un derivado del carbono y el formaldehido. Estas resinas no son adecuadas para el envasado de productos alimenticios, debido al olor caracteristico del fenol. 
• Resinas uricas que se obtienen a partir de la urea sintético que procede del nitrógeno del aire y del formaldehido. Ésta reside sensible a la luz, por lo tanto se emplea para obtener piezas de colores blancos y claros. Se puede emplear recipientes que se utilizan en la alimentación debido a que no tiene ni olor ni sabor las aplicaciones más importantes son en el glandes eléctricos vajillas material espumoso y acústico. También es conocido como formica. 
• Resinas melamínicas se fabrican con melamina, que se obtiene del carbono cálcico y del formaldehido. Las características y aplicaciones son similares a las resinas uricas ya que no desprenden ni olor ni sabor se utilizan mucho en la fabricación de transparencias y diapositivas. 
• Resinas de poliéster que se obtienen los derivados del alquitrán de hulla y del estirón. Este tipo de resinas son incoloras y transparentes, pueden colorearse a voluntad. Poder resistir temperaturas entre los 100 y 200 grados centígrados sin sufrir modificaciones. Se emplea en recubrimiento de fibra de vídeo, para la fabricación de barcos, aviones, piscinas.. 
• Resinas de epoxido tienen como materia prima el acetileno y el fenol. En estado líquido son venenosas y sus vapores irritan la piel, pero en estado solido son incoloras e insípidas. Resiste muy bien los ácidos y las lejías, así como las temperaturas hasta 150 grados, sin sufrir modificacion . Tienen unas buenas características mecánicas y resistencia al desgaste. Son buenas aislantes eléctricos se adhieren facilmente a los metales.las aplicaciones más importantes en la fabricación de barnices, circuitos impresos, etc.. 
• Poliuretano disfrute de este material depende de ciertos elementos que entren en la proporción de su composición.

Plasticos procedentes de materiales termoplásticos,estos plásticos tienen la ventaja de que se pueden reciclar, sin embargo tienen poca resistencia mecánica. Los podemos clasificar en:

• Polivinílicos: se obtienen por polimerización del acetileno y el ácido clorhídrico. El más importante es el PVC. Es un material y resiste muy bien la acción de las lejías, ácidos y gasolinas. 
• Poliestireno: se obtiene a partir del estirol (derivado del petróleo y benzol). Son transparentes y se pueden colorear a voluntad. Se fabrican de dos formas.

1. Poliestireno duro: es un material frágil. Se emplea mucho en forma de película delgada y transparente para envoltorios de productos frescos. Es un producto algo rígido y también se fabrican reglas, carcasas de cadenas musicales…
2. Poliestireno expandido: es conocido como corcho blanco. Es rígido, tiene gran resistencia a los hongos y bacterias. Absorbe muy poca agua y no tiene efectos tóxicos. Tiene una densidad muy baja. Es muy empleado para el envasado y embalaje de productos delicados y como aislante del calor y del sonido.

• Polietileno: se obtiene del petróleo. Está compuesto de C y H y al quemarse se combina con el aire formando agua y CO2, que son unos elementos naturales que existen en el medio ambiente. Resiste bien los ácidos, lejías y disolventes. Son transparentes y ligeros. Al mismo tiempo son buenos aislantes eléctricos. 
• Policarbonatos: se obtienen a partir del ácido carbónico. Tienen una gran resistencia a los impactos, lo mismo que al calor. No se deforman hasta los 10ºC. Pueden tener un color transparente, translúcido u opaco. Pueden ser mecanizados igual que los metales. Es ignífugo. Posee una gran resistencia eléctrica, por este motivo se emplea en placa de circuitos impresos y condensadores. Sus usos más conocidos se dan en ventiladores, cristales irrompibles de aviones y trenes de alta velocidad…

• Polimetacrilatos: se conocen también con el nombre de resinas acrílicas o metacrilatos. Se obtiene a partir del gas natural, aire comprimido y acetona. No se decoloran con el paso del tiempo, ni con la luz. Son muy ligeros y resistentes a los golpes. Sustituyen en algunos casos al cristal. Las principales aplicaciones son en cristales de ventanas de aviones, herramientas del campo, mobiliario, accesorios de baño…

• Poliamidas: se fabrican a partir del fenol. La más conocida es el nylon. Son muy resistentes al desgaste, a la fatiga, al impacto y al agua caliente y detergentes. Las aplicaciones más importantes son en correas de transmisión, tejidos, cinturones de seguridad…

• Fluorocarbonatos: se obtiene a partir del acetileno. Poseen una gran resistencia al calor y a los agentes químicos. Tienen unas propiedades mecánicas aceptables. Los dos compuestos más utilizados son:

• Politetrafluoretileno: conocido como teflón. Es el de mayor resistencia química que se conoce en la actualidad. La superficie de este material es deslizante y con muy poca capacidad adhesiva, lo que puede hacerlo muy útil para fachadas y superficies antipintadas. Se emplea en medicina en distintos tipos de prótesis. También se utiliza mucho en sartenes y cazuelas que llevan una capa antiadherente.

• Policlorofluoretileno: es menos resistente desde el punto de vista químico que el anterior. Es más rígido y tenaz que el teflón. Se emplea en aislamientos de conductores eléctricos y en el recubrimiento de objetos metálicos para evitar la oxidación y corrosión.

Ahora vamos a hablar un poco de la historia de los materiales sinteticos , ya que es importante saber como aparecieron y no solo sus propiedades.
El desarrollo de los materiales sintéticos surge, cuando se descubrió que las resinas naturales podían emplearse para elaborar objetos estas resinas serian betún, la gutapercha, la goma laca y el ámbar. En América se conocía otro material que yo utilizaban sus habitantes antes de la llegada de Colón, el caucho. El caucho y otras resinas tenian algunos inconvenientes y por lo tanto su aplicacion era limitada. 
A principios del siglo XIX se conseguía la primera resina semisintetica, el caucho vulcanizado. El caucho vulcanizado fue obtenido por Charles Goodyear 1839 al hacer reaccionar  azufre con la regional natural caliente. El producto obtenido resultó ser muy resistente a los cambios de temperatura y a los esfuerzos mecánicos. 

El primer plástico se obtuvo como resultado de un invento en un concurso realizado en 1860.Cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and collarder ofreció una recompensa de 10000 $ a quien consiguiera un sustituto del marfil natural que se usara para la fabricación de bolas de billar. 
En el concurso estaba participando el inventor norteamericano John Wesley, que desarrolló el celuloide,disolviendo celulosa, un material natural, en una solucion de alcanfor y etanol. No consiguio el premio pero lo que si que consiguió fue comercializar el producto que en un futuro sería vital para el desarrollo de la industria cinematográfica de finales de siglo XIX. 
En 1909 se sintetizó un polímero de gran interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehido, gracias al químico norteamericano Leo Hendrik , este compuesto se denominó baquelita y fue el primer plástico totalmente sintético de la historia, fue la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionaron la tecnología moderna iniciando así la" era del plástico". A lo largo del siglo XX el uso del plástico se comercializó y se hizo extremadamente popular de ahi que llegara a sustituir otras materiales tanto en el ámbito doméstico, como en el industrial y el comercial. 

Durante los años 1920 y 1930, se desarrolaron los procesos para la fabricación de materiales sintéticos derivados del petróleo,estos tuvieron rápidamente una gran fama gracias a que los materiales tenian una gran variedad de características, tales como la resistencia térmica, la maleabilidad, y la resistencia a la conductividad electrica. 
Despues durante los años 1930 y 1950, debido a la Segunda Guerra Mundial surge la necesidad de desarrollar nuevos materiales que cumplan con mejores propiedades materiales que cumplieran con mejores propiedades, mayor resistencia, menor gasto que sustituyeran a otros que escaseaban. .
Durante este periodo surgieron materiales sinteticos como el nylon, polietileno de baja densidad y el teflón.



Estos han sido los momentos mas importantes en los materiales sinteticos, espero que no se me haya escapado ninguno.
Con esto acabo esta estrada sobre los materiales sinteticos . Espero que os haya gustado y nos vemos en la proxima.

Jackdoor Tapa grande

Tapa grande - Jackdoor

Bienvenidos de nuevo a esta nueva entrada de practica, esta vez vamos a realizar la segunda tapa del jackdoor, esta es diferente a la primera por lo que deberemos guiarnos de un plano diferente. 

Lo primero que vamos a hacer después de mirar el plano es buscar un trozo de material para marcarlo y sacar la pieza,esta pieza tiene diferentes medidas, ya que deberá medir 20x40 mm como la primera pero su grosor es de 15mm.

Lo siguiente que hemos echo a sido sacar dos piezas de 20x40 ya que la practica la estaba haciendo con un compañero. Para cortar la pieza hemos usado la rotaflex, siempre siguiendo unas normas de seguridad como son usar guantes,, gafas,sujetar bien la pieza, etc... 

Así es como queda cada pieza al cortarla, pero todavía nos hace falta la otra, ya que tenemos que cortar 2 piezas , aparte esto nos  ayudara a facilitar la pieza

Como la practica la he echo con un compañero y a la pieza hay que hacerle unos agujeros que son media circunferencia .Lo que hemos echo ha sido unir las dos piezas para que solo haya que pasar una broca por el medio y así queden las medias circunferencas en las dos piezas

Para hacer las soldadura le hemos pedido el favor a un compañero que estaba haciendo la practica de soldadura, lo que ha echo ha sido poner un punto a cada lado de la pieza juntando asi sus dos grosores

Lo siguiente que hay que hacer es poner la polea de la maquina en la posicion correcta , ya que los agujeros que hay que hacerle es de 4 y 5 mm de radio,  habrá que pasar una broca de 8 y 10 mm . Como se ve en la imagen habra que colocar la polea en la 4º posicion, como se ve en la foto siguiente.

Despues de colocar el taladro bien y sujetar la pieza bien en el taladro vamos a realizar los dos agujeros por donde se unen las dos piezas ,primero el agujero con la broca 8 mm

Asi es como deberia de quedar el priomer agujero. Para el segundo habra que hacer lo mismo , pero cambiando la broca por una de 10 mm

Con los dos agujeros ya echos , ya podemos separar las piezas de cada uno. Ahora solo nos falta realizar el agujero del centro de la pieza que es de diametro 9 mm.

Despues de haber quitado bien los dos puntos y haber separado las dos piezas , lo proximo que haremos será colocar bien la pieza en el taladro y le haremos el agujero con una broca de  9 mm 

Asi acabaremos esta pieza , quedara mas o menos como se ve en la imagen , tambien se ve bien como quen las medias circunferencias a las que nos referiamos antes , pero de las que no tenia fotos.

Espero que os haya resultado facil y nos vemos en la proxima entrada.

Materiales metalicos

Hola bienvenidos de nuevo a esta entrada de teoría en la que vamos hablar sobre los materiales metálicos y un poco sobre cómo se enlazan los elementos químicos entre ellos
Como en este tema vamos a entrar a los tipos de enlaces que existen .Antes de poder explicar los tipos de enlaces que hay deberíamos explicar porque se enlazan entre sí

Los átomos se enlazan entre sí porque tienden a buscar una estructura electrónica más estable, para ello lo que hacen es ceder absorber o compartir electrones este proceso está explicado por la regla del octeto ya que un átomo tiene diferentes capas de electrones pero en su última capa también conocida como capa de valencia lo que hacen es lo que ya hemos dicho antes ceder ganar o compartir electrones ya que lo que se busca es que en esta última capa ocho electrones, cuando esta capa hay 8 electrones se dice que está capa es estable y es comparable con la de un gas noble ya que los gases nobles son los más estables de la tabla periódica.

Para conseguir esa estabilidad electrónica que buscan todos los elementos se producen tres tipos de enlaces químicos
Enlace covalente
Enlace iónico
Enlace metálico

Enlace covalente como ya ha explicado un poco de la introducción a principios del siglo XX Lewis sugirió la regla del octeto qué deducción a la estabilidad que presentan los gases nobles en el que hay 8 electrones en su última capa, capa de valencia.
Una de las formas de que los átomos alcancen 8 electrones su última capa es compartir los electrones con otros átomos, estación de compartir los átomos es lo que se llama enlace covalente, si se comparte únicamente un par de electrones hablamos de un enlace simple, si se comparten drones entonces es un enlace doble y por último si se comparten tres pares de electrones es un enlace triple.

El enlace iónico ocurre entre elementos metálicos que son electropositivos y pues no metálicos electronegativos.
Un enlace iónico es un enlace que se da por una atracción eléctrica entre iones, exactamente entre cationes procedentes del metal que tienen carga positiva y aniones procedentes del no metal que tienen carga negativa.
Una cosa que deberíamos de saber es que los metales tienden y los no metales tienden a captarlos.
Por lo tanto la formación de un compuesto iónico ocurre cuando un metal cede electrones convirtiéndose en un catión y él no metal capta convirtiéndose en un anión. Los cationes y aniones formados mantienen después unidos entre sí mediante una atracción electrostática formando así una red cristalina perfectamente ordenada.

Y ahora vamos al enlace que más nos interesa qué es enlace metálico el enlace metálico muy distinto a los otros dos tipos de enlaces que hemos descrito hasta ahora. En los compuestos metálicos los átomos están muy próximos los unos a los otros y forman estructuras muy compactas y una de y una de las características que destaca gracias a esa organización es la elevada conductividad eléctrica.

Esta propiedad se consigue gracias a que los  electrones del  enlace metálico tienen una gran libertad y facilidad de movimiento.
Para qué un compuesto metálico tenga esta características tienes que tener primero dos condiciones a nivel atómico.
La primera es que la energia de ionizacion sea baja, es decir, que la energía necesaria para arrancar un electrón de la capa de valencia sea baja y la segunda condición es que posea orbitales de valencia vacíos y accesibles que permita al electrón moverse con facilidad.

El enlace metálico se explica mediante la teoría del gas electrónico también conocida cómo nube electrónica, esta teoría dice que los átomos metálicos pierden los electrones de valencia y forman una red compacta de cationes.
Estos electrones no pertenecen los átomos individuales sino que son comunes a todos los átomos que forman la red o nube electrónica. Se dice que los electrones están deslocalizados.

Dependiendo del número de electrones de valencia que tenga el metal habrá cuántos electrones deslocalizados como átomos o más.
Los cationes se disponen formando un retículo cristalino compacto y cada catión se rodea de el máximo número de cationes posibles. Los electrones de valencia se mueven libremente por la nube electrónica formando así el gas electrónico y actuando para evitar la repulsión de los distintos cationes.
Dada la libertad de los electrones de valencia la teoría del enlace metálico explica muy bien la mayoría de las propiedades metálicas cómo puede ser la buena conductividad eléctrica y térmica.
Se puede ver claramente el porque el material es dúctil y maleable ; ya que las capas de cationes pueden deslizarse unas sobre otras manteniendo el tipo de estructura y fortaleciendo el enlace.

Características de los materiales metálicos

Los metales son materiales que tienen una gran importancia en la fabricación de todo tipo de herramientas, piezas y elementos. Los materiales metálicos se llevan usando desde hace varios milenios y ha ido aumentando su uso constantemente a lo largo de la historia.
Los metales tienen una serie de propiedades mecánicas qué hacen que este material tenga una gran importancia en todo tipo de industrias. Y sus características son las siguientes:

• Forman redes cristalinas metálicas en las que el catión se encuentra perfectamente ordenados en el espacio
• Presentan una elevada densidad ya que los cationes están organizados de manera compacta.
• Tienen elevada térmica y eléctrica ya que los electrones tienen una gran movilidad en la capa de valencia, como ya hemos visto en la explicación de los enlaces metálicos.
• Otra característica importante es la gran deformabilidad que tienen ya que las capas de cationes se pueden desplazar entre sí sin altere su estructura. Un ejemplo es que se pueden estirar como hilos como el cobre cuya propiedad recibe el nombre de ductibilidad y tambien se puede laminar como el aluminio y esta propiedad se llama maleabilidad.
• Algo que caracteriza mucho a los metales es su alto punto de fusión y ebullición es decir que hace falta una gran cantidad de energía para separar los átomos que forman la estructura. Aunque sus puntos de fusión varían notablemente dentro de un intervalo muy amplio.Un el mercurio a temperatura ambiente es líquido, y el galio funde a 29 grados y el Wolfram yo a 3380 grados.
• Tienen un brillo metálico y la mayoría de los metales no absorbe ninguna radiación luminosa sino que la refleja en su totalidad.
• Los metales pueden emitir electrones al ser irradiados con una radiación de la frecuencia adecuada y del mismo modo este fenómeno puede ocurrir por el calor y recibe el nombre de termoionico.

A estas propiedades interesantes para la fabricación de materiales se les unen otras más específicas de ciertos metales, cómo por ejemplo las propiedades magnéticas ciertos metales y el coste reducido de algunos metales.
Lo normal es dividir los metales en dos grandes grupos: ferrosos que contienen como elemento principal el hierro y los no ferrosos que comprenden los demás. El hierro y el acero son metales ferrosos.. Mientras que en el grupo de los no ferrosos se encuentran el zinc, plomo, aluminio, cobre, estaño.

La estructura de los metales

Ahora vamos a explicar la estructura microscópica de los metales que se denomina metalografia. La metalografía es la disciplina qué estudia microscópicamente las características de la estructura de un metal o de una aleación. Se usa para determinar el tamaño de grano forma y distribución de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto sobre las propiedades mecánicas del metal.

Un trozo de metal contiene millones cristales denominados granos cada grano posee una única estructura de red cristalina, pero los diversos granos están orientados aleatoriamente en el metal. Cuándo solidifica va formando granos en posiciones aleatorias y a medida que se enfría dichos granos van creciendo y uniéndose unos con otros.Así forman así fronteras de grano.

El tamaño, la forma y orientación de los granos es un factor de dominante en las propiedades mecánicas del metal. Los granos más pequeños proporcional por regla general mayor dureza y resistencia a la rotura así como una mejor ductibilidad y acabado superficial. El proceso de solidificacion influye en buena medida en el tamaño del grano, ya que una solidificación rápida da lugar a un grano más pequeño y una solidificación rápida da lugar a granos más grandes.
Redes cristalinas de los metales
En los metales los átomos se ordenan formando redes tridimensionales ocupando posiciones de equilibrio en los vértices de determinadas formas geométricas.
A la agrupación elemental de átomos se la conoce como celda unitaria cómo ir a la agrupación de las formaciones redes cristalinas y se define en cristalografia por tres vectores concurrentes en un origen y los tres ángulos que forman estos entre ellos.
Las cristalinas mas usuales en los metales para uso industrial son:
- Red cúbica centrada (c.c.): hierro alfa, cromo, titanio, molibdeno, etc.

- Red cúbica de caras centradas (c.c.c.): hierro gamma, cobre, aluminio, oro, plomo, níquel, etc.

- Red hexagonal compacta (e.c.): magnesio, cinc, cadmio, etc.

También se emplea la abreviatura inglesa para designar las redes cristalinas:

-Red cúbica centrada BCC.

-Red cúbica de caras centradas FCC.

-Red hexagonal compacta HCP.

RED CÚBICA CENTRADA: los átomos se hallan dispuestos en los vértices y en el centro del cubo.

-Átomos por celdilla: 2 (1 en el centro más otro que comparte con los ocho vértices).

-Indice de coordinación: 8 átomos (el átomo central equidista de los 8 vértices).

-Arista de la celda unitaria: a = 4r/√3

-Factor de empaquetamiento: 0,68 (el 68% del volumen de la celda unitaria está ocupada por átomos).

RED CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS: los átomos están dispuestos en los vértices y en los átomos de las caras del cubo.

-Átomos por celdilla: 4 

-Indice de coordinación: 12 átomos.

-Arista de la celda unitaria: a = 4r/√2

-Factor de empaquetamiento: 0,74 (el 74% del volumen de la celda unitaria está ocupada por átomos, por tanto los metales que cristalizan según esta red poseen mayor densidad y son más resistentes que los anteriores).

RED HEXAGONAL COMPACTA: En esta red, los átomos se sitúan en los vértices de un prisma hexagonal, además uno en cada base y tres en un plano horizontal en el centro del prisma.

-Átomos por celdilla: 6

-Indice de coordinación: 12 átomos.

-Arista de la celda unitaria: a = 2R

-Factor de empaquetamiento: 0,74

Los metales que se emplean en las industrias en su mayoría se suelen usar aleaciones ya que las aleaciones permiten mejorar las propiedades físicas del material.
Las aleaciones son mezclas metálicas obtenidas con metales que al estado de fusión son solubles entre ellos ya sea en parte o en todas las proporciones.

El acero

El acero posee un contenido de carbono que oscila entre el 0,2 y el 1,5%; con este porcentaje de carbono, e.l metal presenta unas propiedades que combinan dureza y maleabilidad.

Para obtener el acero primero se necesita conseguir el hierro ya que a partir del mineral de hierro es de donde se obtiene el acero, el hierro también hay que conseguirlo por lo que se usará un alto horno qué es un dispositivo que se emplea para extraer el hierro a partir del mineral.

Este proceso lo que se hace es una reducción de los óxidos de hierro para conseguir el hierro; en este proceso el coque que actúa a la vez como combustible y como agente reductor.

Los primeros altos hornos datan de finales de la Edad Media; ymediante una construcción que tenía forma de chimenea se intensificaba la combustión haciendo pasar un flujo de aire forzado por una serie de capas alternadas de coque, caliza y hierro de mineral.
Hasta el siglo XVIII, en lugar de coque q se empleaba carbón vegetal es por esto que el uso masivo de este combustible causo una gran deforestacion en Europa.
Durante este proceso lo que ocurre es que el coque al arder libera monóxido de carbono, y la caliza por otra parte se emplea como fundente para eliminar las impurezas del hierro y convertirlas en Escorial, y aparte también se usa como fuente adicional de monóxido de carbono.
El uso de oxígeno puro en la fabricación de acero comenzó justo antes del estallido de la Segunda Guerra Mundial, principalmente en austria y fuera de las grandes corporaciones líderes del sector. Las investigaciones conducen al desarrollo del proceso LD( Lindz-Donawitz) o de oxígeno básico, con el que actualmente se fabrica la mayor parte del acero mundial.
El horno LD es una adaptación del convertidor Bessemer, que a diferencia de este, que empleaba aire para quemar las impurezas del acero y el exceso de carbono del arrabio, el horno LD empleo oxígeno puro. En el proceso siderurgico, el arrabio fundido se transporta al horno en un tren lanzadera y el horno y el horno LD se rellena aproximadamente con un 30% de chatarra. Se introduce la lanza y se inyecta un flujo de oxígeno puro a velocidad elevada; en este proceso reacciona con el carbono y las impurezas del arrabio y la chatarra en las que se encuentra silicio, manganeso, fósforo, etc y se oxidan.
El contenido de carbono del arrabio desciende linealmente con la inyeccion del oxígeno, lo que permite efectuar el afino necesario.

Gracias a esto se consiguen aceros de diversos porcentajes de carbono cómo es el acero de bajo contenido en carbono menos de 0,20% de carbono y se usa generalmente para aplicaciones generales cómo pueden ser raíles ferroviarios, piezas de automóvil, acero de construcción, etc... ; Aceros de contenido medio que estan entre un 0,20 y 0,50 %de carbono que se usa generalmente para componentes de maquinaria que requieren una mayor resistencia. Y aceros de alto contenido en carbono que tienen más de un 0,50% de carbono se usa generalmente para herramientas o piezas especialmente resistentes al desgaste.
El tiempo que se necesita para procesar una carga de 200 toneladas de acero es alrededor de unos 20 minutos. Cuando se extrae el acero fundido a la cuchara se añaden aditivos para mejorar las propiedades del metal. Alguno de esos aditivos más habituales suelen ser:

• El cromo que mejora la dureza, la resistencia y la resistencia al desgaste del acero.
• El manganeso que incrementa la resistencia y la dureza del acero.
• El molibdeno que incrementa la tenacidad del metal y la dureza en caliente.
• El níquel que mejora la resistencia y la tenacidad del acero.
• El vanadio que evita el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos incrementando así la resistencia y la tenacidad del acero.

El acero se puede someter a procesos de tratamiento térmico dónde se puede alterar su estructura cristalina pero no su composición química ;por esta razón podríamos decir que el acero posee buenas propiedades mecánicas. A el acero se le pueden dar características mecánicas concretas a través de sucesivos calentamientos y enfriamientos que lo se consigue es dar una estructura cristalina según se desee.

Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama poliformismo y es por lo que se usan tratamientos térmicos.

El aluminio

El aluminio es un metal que es muy abundante en la corteza terrestre. El aluminio se consigue de la naturaleza a través del mineral de la bauxita que es una roca sedimentaria compuesta por alúmina y por hidróxido de aluminio. 


La extracción del metal puro, es decir, el aluminio a partir de la bauxita es un proceso bastante complejo que consta generalmente de 3 pasos.
El primero es el lavado y la pulverización de la bauxita, el segundo es la transformación de la bauxita en alúmina pura mediante el proceso Bayer que disuelve lo disuelve en una solución de sosa cáustica. Tercero y último, se lleva a cabo  la electrolisis para separar el óxido de aluminio en sus elementos.
El aluminio como ya sabréis tiene una buena conductividad térmica y eléctrica. Es un material muy maleable y aunque posee una resistencia mecánica relativamente baja, puede alearse y someterse a tratamientos térmicos compitiendo así con los aceros, especialmente en aquellas aplicaciones en las que el peso es un factor importante.

La industria del aluminio avanzado a velocidades muy grandes pasando de una produccion de apenas unas decenas de kilogramos en 1859 a una producción estimada de aluminio puro en 2008 de 25,6 millones de toneladas.
Se cree que alrededor de un 75% de todo el aluminio que se ha producido a lo largo de la historia sigue todavía en uso siendo así un ejemplo de que que a pesar de su abundancia en la naturaleza el aluminio es un metal relativamente joven.
Ahora vamos a contar un poco de la historia del aluminio ya que Hand Christian Oerstedfue el primero capaz de aislar el aluminio en el año 1825, aunque no totalmente puro, y es por eso por lo que se pone en duda el logro, lo que hizo fue reaccionar una amalgama de potasio sobre cloruro de aluminio, despues del cambio, destiló en vacío la nueva amalgama para eliminar el mercurio. Fue ya en 1827 friedrich Wohler en conseguir claramente y de manera repetida la separación del aluminio por reduccion del cloruro de aluminio por el potasio con lo que obtiene un polvo gris de aluminio el cual tiene presencia de óxidos y de impurezas que impiden recogerlo en una sola masa. Después de mejorar su método y ya en 1845,conseguía pequeños glóbulos de un metal suficientemente puro para describir correctamente las propiedades del aluminio.