Los metales

LOS METALES

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

Los metales: Introducción
• Los metales son elementos sólidos a temperatura ambiente, a
excepción del mercurio que es líquido.

• Cuando se pulen adquieren un brillo característico conocido como
brillo metálico.

• Se obtienen a partir de minerales que forman parte de las
rocas. A las acumulaciones naturales de los minerales se les llama
yacimientos.
• La extracción de un mineral de un yacimiento se realiza mediante:
• Minas a cielo abierto, cuando el mineral se encuentra en la
superficie terrestre.
• Minas subterráneas, cuando el mineral a extraer se
encuentra a una cierta profundidad.
• En ambos casos se utilizan explosivos, excavadoras, taladradoras y
otra maquinaria para arrancar el mineral de la roca.

MINA A CIELO ABIERTO

MINA SUBTERRÁNEA

Los metales: Introducción
• En el yacimiento se encuentran unidos los minerales útiles (MENA)
y los que no se van a aprovechar (GANGA). Estos últimos deben
separarse de los primeros mediante alguna técnica de separación
física (sistemas de electroimanes, tamizado, flotación, etc).
• Una vez separada la mena de la ganga hay que extraer el metal de
la mena. Para ello se transporta a industrias metalúrgicas donde se
someterá a complicados procesos físicos y químicos con el fin de
obtener el metal deseado.
•
• Los metales pueden emplearse en estado puro o en forma de
aleaciones (combinaciones de un metal con otros elementos que
pueden ser metálicos o no, siendo la finalidad de la aleación el
mejorar las propiedades de los elementos que la componen).
• Llamamos METALURGIA al conjunto de procesos y técnicas
que intervienen en la extracción y elaboración de los metales y
aleaciones. A la metalurgia del hierro se le llama SIDERURGIA.

Los metales: PROPIEDADES MECÁNICAS
• Dureza: Resistencia que ofrece un • Ductilidad: Capacidad que tienen
material a ser rayado o penetrado algunos metales para extenderse en
por otro (los metales son hilos (cobre, plata, oro).
generalmente duros y no se
perforan ni se cortan con facilidad) • Tenacidad: Capacidad que tienen
la mayoría de los metales de no
• Resistencia mecánica: Capacidad romper al ser golpeados.
de un material para soportar un
esfuerzo sin romperse. Los
esfuerzos a los que pueden estar MALEABILIDAD
sometidos son: tracción,
compresión, flexión, torsión y
cizalladura.
• Plasticidad: Capacidad de algún
metal de deformarse cuando sobre
él actúa una fuerza y mantener esa
forma al cesar la fuerza.
• Elasticidad: Capacidad de los
metales de recuperar su forma
inicial al cesar la fuerza que lo DUCTILIDAD
deformaba.
• Maleabilidad: Capacidad que
tienen algunos metales para
extenderse en finas láminas sin
llegar a romperse (aluminio, estaño,
oro).

Los metales: PROPIEDADES TÉRMICAS
• Conductividad térmica: Todos
los metales presentan una
buena conductividad térmica, es
decir, transmiten muy bien el
calor.
• Dilatación y contracción: Los
metales se dilatan (aumentan de
volumen) al aumentar la
temperatura y se contraen si se
disminuye la temperatura.
• Fusibilidad: Los metales tienen
la propiedad de fundirse (pasar
de estado sólido a líquido),
aunque cada uno lo hace a
distinta temperatura.

Los metales: PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Los metales permiten el paso
de la corriente eléctrica con
facilidad. Son por tanto buenos
conductores de la
electricidad.
Los metales: PROPIEDADES QÚIMICAS
Capacidad de oxidación: Los
metales reaccionan fácilmente
con el oxígeno del aire
formando una capa de óxido.
Generalmente se intenta evitar
que se forme esta capa de
óxido ya que hace que el metal
pierda el brillo y puede dañar la
pieza y provocar un deterioro
en sus propiedades
mecánicas.

Los metales: PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Algunos metales
presentan un
característico
comportamiento
magnético que
consiste en la
capacidad de atraer a
otros materiales
metálicos.

Los metales: PROPIEDADES ECOLÓGICAS

• La mayoría de los
metales son
RECICLABLES, es decir,
una vez desechados,
pueden volver a
procesarse para ser
usados de nuevo.
• Algunos metales
pesados, como el
mercurio y el plomo, son
TÓXICOS para los seres
vivos, por lo que debe
restringirse su uso.

Los metales: CLASIFICACIÓN
• METALES • METALES NO
FERROSOS: son FERROSOS: Son
aquellos cuyo materiales metálicos
componente principal que no contienen
es el hierro. Entre hierro o que lo
ellos se encuentran el contienen en muy
hierro puro, el acero y pequeñas cantidades,
las fundiciones. por ejemplo el cobre,
bronce, cinc,
aluminio…

Metales ferrosos: EL HIERRO
• Se obtiene de minerales como
la pirita, siderita, magnetita...
Su contenido en carbono (C)
es inferior al 0,03% .
• Es un metal de color blanco
grisáceo, con buenas
propiedades magnéticas, buen
conductor del calor y de la
electricidad. Presenta como
inconvenientes que se corroe
con facilidad, que es frágil y su
escasa resistencia mecánica
que hace que tenga poca
utilidad.
• Se emplea en componentes
eléctricos y electrónicos.

Metales ferrosos: EL ACERO
• Es una aleación de Fe y C, cuyo contenido en carbono oscila entre el 0,03% y el
1,8%.
• El acero posee mayor resistencia a la tracción, mayor tenacidad y dureza que el
hierro y por lo tanto presenta una mayor resistencia mecánica
• Para mejorar las propiedades mecánicas de los aceros, éstos se someten a
tratamientos térmicos como el TEMPLADO (consiste en enfriar la pieza bruscamente
cuando está al rojo vivo) y el RECOCIDO (consiste en dejar que enfríe lentamente el
metal caliente).
• Además de hierro y carbono, los aceros pueden contener otros elementos químicos
con la finalidad de mejorar sus propiedades. Se obtienen así los aceros aleados.
Alguno de los metales usados para la elaboración de dichos aceros son:
• Silicio (Si) : Le da una gran elasticidad al acero (muelles).
• Cromo (Cr): A este acero se le conoce como acero inoxidable (normalmente
también lleva Níquel).
• El acero se utiliza para construir barcos, automóviles, cubiertos, material
quirúrgico, hormigón armado, herramientas, perfiles....

Metales ferrosos: LA FUNDICIÓN
• Es una aleación de Fe y C
cuyo contenido en carbono
oscila entre el 1,8% y el 6,7%.

• Presenta una elevada dureza
y resistencia al desgaste, por
lo que se usa para fabricar
elementos de maquinaria,
carcasas de motores,
engranajes, pistones,
farolas.....

• Son fáciles de moldear y
presentan mayor resistencia a
la corrosión que el acero.

PROCESO DE OBTENCIÓN DEL ACERO
• Primero se lava el mineral de hierro y se somete a procesos de trituración y cribado
con el fin de eliminar impurezas.
• A continuación se mezcla el mineral de hierro (mena) con carbón y caliza. Se
introduce dentro de un alto horno a más de 1500 ºC, obteniéndose un producto que
se llama ARRABIO.
• Por último, se somete al arrabio a procesos que permiten reducir el porcentaje de
carbono y eliminar impurezas, al mismo tiempo que se le añaden los elementos
adecuados al tipo de acero que se quiere obtener.

CLASIFICACIÓN DE
LOS METALES
Según su densidad, los metales
se clasifican en pesados, ligeros y
ultraligeros:
- METALES PESADOS: Cobre,
plomo, estaño, cinc….
- METALES LIGEROS: Aluminio,
titanio.
- METALES ULTRALIGEROS:
Magnesio.

Metales no férricos: COBRE
• Se obtiene a partir de la cuprita,
calcopirita y malaquita.
CARACTERÍSTICAS:
• Blando, de color rojizo y brillo
intenso.
• Buen conductor del calor y de la
electricidad.
• Dúctil y maleable.
• Resistente a la oxidación (se
forma una capa de óxido de color
verdoso en la superficie)
APLICACIONES
Se utiliza para la fabricación de
cables eléctricos, hilos de
telefonía, bobinas de motores...
También se usa para fabricar
tuberías, calderas, bisutería,
productos de artesanía....

ALEACIONES DEL COBRE
• Latón: Aleación de cobre y zinc.
Presenta una gran resistencia a la
corrosión y soporta el agua mejor
que el cobre. Se usa para
bisagras, manillas de puertas,
tornillos, hélices , productos de
artesanía y decoración...

• Bronce: Aleación de cobre y
estaño.
Presenta buena resistencia al
desgaste por rozamiento y a la
corrosión y oxidación. Se usa en
la construcción de campanas,
objetos de adorno, estatuas,
válvulas, rodamientos....

• Alpaca: Aleación de cobre,
níquel, zinc y estaño. Se le
conoce también como plata
alemana.
Se usa mucho en bisutería barata

ALEACIONES DEL COBRE

• CUPRONIQUEL: Es una
aleación de cobre y
níquel, muy empleada en
la fabricación de
monedas. También suele
llevar en muy pequeñas
proporciones hierro y
manganeso

Metales no férricos: PLOMO
• Se obtiene de la galena.
• Es un metal de color gris
plateado, blando y
pesado.
• Tiene una notable
plasticidad, es maleable y
buen conductor del calor.
• Tóxico por inhalación.
• Se emplea en la
fabricación de baterías,
vidrio y como protector de
radiaciones nucleares.

Metales no férricos: ESTAÑO
• Se obtiene de la casiterita.

• Es un metal de color blanco brillante, muy blando, poco dúctil pero muy
maleable, que no se oxida a temperatura ambiente.

• Con el se fabrica el papel de estaño y la hojalata, que es una chapa de
acero con sus dos caras recubiertas de estaño.

• La aleación estaño+plomo se utiliza como material de unión en soldadura
blanda

Metales no férricos: CINC
• Se obtiene de la blenda.
azulado y escasa resistencia
mecánica. En contacto con el
aire adopta una coloración
gris, ya que se recubre con
una capa de óxido que lo
protege de la corrosión.
• Se usa como electrodo
negativo en algunas pilas
eléctricas y en cubiertas de
edificios.
• Mediante el proceso de
galvanizado se recubren
piezas metálicas (Por ejemplo
de acero) con una ligera capa
de zinc para protegerlas.

Metales no férricos: ALUMINIO
• Se obtiene de un mineral llamado bauxita, a partir del cual se
extrae la alúmina, y posteriormente mediante un proceso de
electrolisis, el aluminio.
• Es un metal blanco plateado que presenta una alta resistencia a la
corrosión ya que forma una capa de óxido en su superficie que lo
protege.
• Es blando, ligero, dúctil y maleable. A su vez es buen conductor del
calor y de la electricidad.
• Se usa como sustituto del cobre en las líneas eléctricas de alta
tensión y, por su baja densidad, en la fabricación de aviones y
bicicletas. También se usa mucho para fabricar puertas y ventanas,
útiles de cocina, botes de refrescos, envoltorio para alimentos, etc.

Metales no férricos: TITANIO
• Es un mineral que se extrae
de dos minerales, el rutilo y
la ilmenita.
• Es de color blanco y
plateado, brillante, ligero,
muy duro y resistente.
• Su brillo característico hace
que resulte adecuado en
ciertas estructuras
arquitectónicas.
• Se emplea también en la
industria aeroespacial y en
la fabricación de prótesis
médicas.

Metales no férricos: MAGNESIO
• Se extrae de diferentes
minerales, como la magnesita,
la dolomita, la carnalita , la
epsomita y el olivino.
brillante similar a la plata, muy
ligero, blando, maleable y
poco dúctil.
• Reacciona violentamente con
el oxígeno, por lo que se
emplea en pirotecnia.
• En combinación con otros
metales, permite obtener
aleaciones muy ligeras, que se
emplean en aeronáutica y en
la fabricación de automóviles,
motas y bicicletas.

TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN DE
METALES
DEFORMACIÓN por MOLDEO:
• Consiste en introducir el metal en un recipiente que dispone de una
cavidad interior. Dicho recipiente denominado molde, puede estar
fabricado a base de arena, acero o fundición.
• Aplicaciones: Piezas de motores, objetos decorativos, joyería,
piezas de odontología, álabes de turbinas…

TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN DE METALES

DEFORMACIÓN por LAMINACIÓN:
• Consiste en hacer pasar la
pieza metálica por una serie
de rodillos denominados
laminadores que la
comprimen, con lo cual
disminuye su grosor y
aumenta su longitud.
• Se hace en caliente.
• Aplicaciones: Chapas,
láminas, planchas…


DEFORMACIÓN POR
EXTRUSIÓN:
Se realiza en caliente.
Se hace pasar el metal por
un orificio con la forma
deseada, aplicando una
fuerza de compresión
mediante un émbolo o
pistón.
Se obtienen piezas largas
con perfil apropiado,
barras, tubos y perfiles
variados


FORJA:
• Se somete la pieza metálica a
esfuerzos de compresión
repetidos y continuos
mediante martillo, tenaza y
yunque.
• Hoy en día la forja es
industrial, mediante un
mecanismo neumático o
hidráulico la maza se eleva y
cae sucesivamente sobre la
pieza.
• La pieza suele estar en
caliente
• Se pueden obtener piezas
muy diversas.


ESTAMPACIÓN:
• Se introduce una pieza
metálica en caliente entre
dos matrices, una fija y
otra móvil, cuya forma
coincide con la que se
desea dar al objeto. A
continuación se juntan las
dos matrices, con lo que
el material adopta su
forma interior.
• En caliente.
• Aplicaciones: Carrocerías
de automóviles,
radiadores…


EMBUTICIÓN:
• En frío.
• Consiste en golpear
una plancha metálica
de forma que se
adapte al molde o
matriz con la forma
deseada.
• Aplicación: Piezas
huecas a partir de
chapas.

EMBUTICIÓN
• 1: Se coloca en su
sitio el disco a
embutir.
• 2:La placa prensa
el disco.
• 3: Al desplazarse
el émbolo penetra
el material.
• 4: Se expulsa la
pieza embutida.


DOBLADO:
• Se somete una
plancha a un esfuerzo
de flexión a fin de que
adopte una forma
curva con un
determinado radio de
curvatura.
• También permite
obtener piezas con
ángulos.


TREFILADO:

Se hace pasar la punta afilada de
un alambre por un orificio con
las dimensiones y la forma
deseada. A continuación, se
aplica una fuerza de tracción
mediante una bobina de
arrastre giratoria. De este
modo, al atravesar el alambre
el orificio, aumenta su longitud
y disminuye su sección.

Aplicaciones: Hilos o cables
metálicos con secciones y
diámetros diversos.

UNIONES DE METALES: Uniones desmontables

• TORNILLO PASANTE CON
TUERCA:
El tornillo atraviesa por un lado las
piezas que se van a unir. La
tuerca se une al tornillo por el otro
lado. Entre ambas piezas suelen
colocarse arandelas para impedir
que se afloje la unión o que se
rompa el material a unir.

• CHAVETA Y LENGÜETA:
La chaveta es una pieza de acero en
forma de cuña que permite finar
dos piezas cuando se coloca en
los chaveteros o huecos
practicados en las mismas.
Cuando a la chaveta se le añaden
tornillos para reforzar la unión, se
denomina lengüeta.

UNIONES DE METALES: Uniones desmontables
• TORNILLO DE UNIÓN:
Su función es finar una pieza
enroscándose en otra sobre la que se
ha practicado previamente el agujero
roscado.

• ESPÁRRAGO:
Es una varilla roscada por sus dos
extremos, con la parte central sin
roscar. Uno de los extremos se fina a
una pieza metálica de gran tamaño, a
la que se une mediante el espárrago
otra pieza desmontable más sencilla.
Con dos tuercas se asegura una mejor
fijación.

• EJES ESTRIADOS:
Las dos piezas cilíndricas poseen unas
ranuras que encajan entre sí. Permiten
el giro entre ambas.

• GUÍAS:
Permiten el desplazamiento de dos piezas
entre sí, una de las cuales suele estar
fija

UNIONES DE METALES: Uniones fijas

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