Taxonomia de Materiales

 

 

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL E.A.P. INGENIERÍA INDUSTRIAL

Tema: 

Curso:

Taxonomía de materiales

Ingeniería de Materiales 

Alumnos:

Profesor:

- Lacma Cabrera, Anabel Karina

N° matricula 17170224

- Peniel Unzueta, Gabriel Javier

N° matricula 16170182

- Rodriguez De la Cruz, Jeanette Lisbeth

N° matricula 17170010

- Tafur Villegas, José Angel

N° matricula 17170183

Ing° Juan Coasaca Portal

Ciudad Universitaria –  Universitaria –  2019  2019

 

 

Índice de contenido 1.

Objetivos ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ...................................... ................ 4

2.

Marco teórico ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. .............................. ....... 5 2.1. Definición de los materiales mater iales ........................................... .................................................................. ............................................. ...................... 5 2.2. Clasificación de los materiales. mate riales. .......................................... ................................................................. ......................................... .................. 5 2.3. Los metales ............................................... ..................................................................... ............................................ ............................................. ....................... 6 2.3.1. Metales ferrosos .......................................................................................................... ......................................................................................................... 7 2.3.2. Metales no ferrosos .................................................................................................... 7 2.3.3. Propiedades ................................................................................................................. 8 2.4. Los no metales .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ....................... 8 2.4.1. Polímeros ..................................................................................................................... .................................................................................................................... 9 2.4.2. Cerámicos ..............................................................................  .................................................................................................................. .................................... 10 2.4.3. Vidrios............................................................. ........................................................................................................................ ........................................................... 10

3.

Parte experimental ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 12 3.1. Materiales .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................. ............................ ..... 12 3.2. Procedimiento ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 15

4.

Discusión de resultados........................................... ................................................................. ............................................ .................................... .............. 16 4.1. El plástico. ............................. .................................................... ..................................... .............. Error! Bookmark not defined.  4.2. El algodón y la madera ............................................. ............................................... .. Error! Bookmark not defined.  4.3. Cobre, hierro y aluminio. ........................................... ........................................... Error! Bookmark not defined.  4.4. El cerámico ........................................... ................................................................ ..................... Error! Bookmark not defined. 

5.

Conclusiones ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................. ............................ ..... 18

6.

Recomendaciones ............................................ .................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 18

7.

Referencias ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. ................................ ......... 19

8.

Anexos .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ....................................... ................. 21

 

 

Lista de figuras Figura 1.

Clasificación de los materiales

5

Figura 2.

Clasificación de los metales y no metales

6

Figura 3.

Tipos de polímeros

9

Figura 4.

Cerámica brindada en el laboratorio

11

Figura 5.

Trapo textil brindado en el laboratorio

11

Figura 6.

Barras de hierro brindadas en el laboratorio

11

Figura 7.

Barra de acero brindada en el laboratorio

12

Figura 8.

Barras de bronce brindadas en el laboratorio

12

Figura 9.

Barras de aluminio brindadas en el laboratorio

12

Figura 10.

Barra de madera brindadas en el laboratorio

13

Figura 11.

Casco y botella de plástico brindados en el laboratorio

13

Figura 12.

Discusión de las características y propiedades de los materiales

14

Figura 13.

Clasificación de materiales por origen

19

Figura 14.

Clasificación de materiales minerales

19

Figura 15.

Clasificación de materiales naturales

20

Figura 16.

Clasificación de materiales artificiales

20

Figura 17.

Clasificación y características de los materiales metálicos

21

Figura 18.

Propiedades de los materiales metálicos

22

Figura 19.

Estructura cristalina de los metales

23

 

4

1.  Objetivos 1.- Comprender la utilidad de los tratamientos térmicos. 2.- Conocer los diferentes tipos de tratamientos térmicos para poder emplearlos en situaciones convenientes convenientes.. 3.- Analizar los diferentes tratamientos térmicos, recocido y temple que se realizan a los metales y aleaciones con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, como la dureza, tenacidad y resistencia. resistencia. 4.- Comparar y comprobar si los resultados obtenidos en el laboratorio de tratamientos térmicos, si son como se muestra en la teoría, y se de no ser así explicar por qué no se llegó ll egó al resultado esperado.

 

5

2.  Marco teórico 2.1. Definición de los materiales. Los materiales son los elementos que se necesitan  para fabricar fabric ar un objeto. Los objetos que nos rodean están est án fabricados por diversos materiales. La fabricación de los objetos puede ser hecha por uno o más materiales. Según su procedencia hay dos tipos de materiales, estos pueden ser naturales o artificiales (Marelli, 2011).

2.2. Clasificación de los materiales. Hay muchas formas de clasificar los materiales: según su composición, por su origen, de acuerdo con sus propiedades físicoquímicas, desde el punto de vista de la fabricación, fabrica ción, etc. Según su origen, los materiales se pueden clasificar en materiales naturales y materiales artificiales, dependiendo de que se encuentren directamente en el medio natural o sean el resultado de algún proceso de fabricación. Por ejemplo, el granito es un material natural, mientras que el acero es un material artificial (Marelli, 2011).

 

6

 Figura 1. Clasificación 1. Clasificación de los materiales. Fuente: http://sebamarrelli.blogspot.com/p/w.html Fuente:  http://sebamarrelli.blogspot.com/p/w.html

2.3. Los metales. Algunos metales son aleaciones, mezclas homogéneas de materiales metálicos (y no metálicos en ocasiones). Entre ellos destacan las aleaciones del hierro (que suponen la gran mayoría de metales de la producción mundial), metal que tratamos en adelante. Es por esta razón que clasificamos los metales según tengan o no presencia de este metal (Pérez, 2011).

 

7

 Figura 2. Clasificación 2. Clasificación de los metales y no metales. Fuente:   materialesbuap2013.weebly.com/clasificacioacutenFuente: materialesbuap2013.weebly.com/clasificacioacuten-de-losmateriales.html de-losmateriales.html

2.3.1. Metales ferrosos

Todos los metales que contengan cualquier cantidad de hierro en su forma  básica son considerados un metal 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 ferros os son el acero inoxidable, acero al carbono y el hierro forjado (Christensen, 2018).

2.3.2. Metales no ferrosos f errosos

Los metales 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

 

8

ferrosos son el aluminio, latón, cobre y el acero ace ro de tungsteno (Christensen, 2018).

2.3.3. Propiedades

Los metales ferrosos y no ferrosos difieren en alguna de sus propiedades. Los metales 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. Los metales ferrosos también tienen la capacidad de la oxidación, que se conoce como corrosión. Las oxidaciones en los metales ferrosos forman un depósito de color marrón rojizo en la superficie y es un óxido de hierro. Los metales no ferrosos también poseen las mismas propiedades que los metales básicos. Sin embargo, los metales no ferrosos difieren de los metales ferrosos en que por lo general tienen pesos más ligeros, li geros, puntos de fusión más altos y son, básicamente, resistentes a la corrosión, ya sea de naturaleza atmosférica o química (Christensen, 2018).

2.4. Los no metales. Su apariencia varía mucho, en general no presentan lustre, no son buenos conductores de la electricidad ni del calor excepto por ciertas excepciones, en general, los puntos de fusión son menores que los de los metales. Cuando los no-metales reaccionan con los metales, tienden ti enden a ganar electrones (obteniendo así la configuración del gas noble más cercano) y generan aniones, es

 

9

decir se reducen. Los compuestos que están formados únicamente por no-metales son sustancias moleculares (es decir no son iónicas). La mayoría son óxidos ácidos, los cuales al disolverse en agua reaccionan para formar ácidos. Los óxidos no-metálicos  pueden combinarse con bases para formar sales (Universidad Autónoma de Puebla, 2013).

2.4.1. Polímeros

Un material polimérico es un material cuya estructura interna está formada  por polímeros. Los polímeros están formados por por largas cadenas de moléculas elementales más pequeñas, llamadas monómeros. Estas cadenas se repiten cíclicamente dando lugar a moléculas de gran tamaño de elevado  peso molecular, que reciben el nombre de polímeros. polímeros.

 

10

 Figura 3. Tipos 3. Tipos de polímeros.

4 Fuente: Instituto de enseñanza a distancia se Andalucía.

2.4.2. Cerámicos

Según Javier Alarcón una definición amplia de materiales cerámicos diría que son sólidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico. Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables Pueden utilizarse en ambientes con temperatura alta, corrosivos y tribológicos. En dichos ambientes muchas cerámicas exhiben buenas propiedades electromagnéticas, ópticas y mecánicas.

2.4.3. Vidrios 

 

11

El vidrio es un material solido a temperatura ambiente que no presenta una estructura cristalina, manifiesta iguales propiedades físicas en todas las direcciones (isotropía) y no tiene una temperatura de fusión precisa. Muchas veces se usa la palabra “cristal” “crist al” como sinónimo de vidrio, lo que es incorrecto, ya que el vidrio no presenta una estructura estructur a cristalina, es un sólido amorfo. Las características exteriores más evidentes son la l a transparencia a la luz y fragilidad. El vidrio es un material muy versátil utilizado en diferentes campos de la industria: fibras ópticas, vidrios fotosensibles y biovidrios.

 

12

3.  Parte experimental 3.1. Materiales - Cerámica

 Figura 4. Cerámica 4. Cerámica brindada en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Textil

 Figura 5. Trapo 5. Trapo textil brindado en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Hierro

 

13

 Figura 6. Barras 6.  Barras de hierro brindadas en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Acero

 Figura 7. Barra 7.  Barra de acero brindada en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Bronce

 Figura 8. Barras 8.  Barras de bronce brindadas en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Aluminio

 

14

 Figura 9. Barras 9.  Barras de aluminio brindadas en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Madera

 Figura 10. Barras 10. Barras de madera brindadas en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

- Plástico (casco y botella)

 Figura 11. Casco 11. Casco y botella de plástico brindados en el laboratorio Fuente: Foto tomada en clase

 

15

3.2. Procedimiento Con los materiales que se proporcionaron en el laboratorio, se procedió a discutir y analizar la clasificación de cada uno de los materiales: 1)  Se tomó la cerámica, como primer material a discutir, se analizaron sus características y propiedades y se procedió a la clasificación. 2)  Como segundo material, se analizó al textil, se identificaron sus características y propiedades y se clasificó. 3)  Se analizó el hierro, se discutieron sus propiedades y características y se  procedió a la clasificación. 4)  Como cuarto material, se tomó al acero, se s e discutieron sus propiedades y características y se clasificó. 5)  Luego, se procedió a analizar el bronce, se identificaron sus características y  propiedades y se clasificó. 6)  Se cogió el aluminio, se analizaron sus propiedades y características caracte rísticas y se  procedió a la clasificación. 7)  Se procedió a analizar la madera, se discutieron sus características y  propiedades y se clasificó. 8)  Finalmente, se tomó el plástico, teniendo dos muestras de este (el casco de  polietileno y la botella de plástico), se discutieron sus características y  propiedades y se procedió a la clasificación.

 

16

 Figura 12. Discusión 12. Discusión de las características y propiedades de los materiales Fuente: Foto tomada en laboratorio

4.  Resultados Con los diferentes tipos de enfriamiento para el temple y recocidos, se realizó una tabla poniendo los resultados de la forma que se encontró e ncontró en la corteza del corte que se realizó y clasificando la dureza del temple analizado gracias a la maquina Charpy ;

Corteza del

Agua

Aceite

Tierra

Aire

Rayado

Granulado

Llano

llano

Blandos

Blandos

recocidos

recocidos

corte Dureza

Medio llano duro

Semi-duro

 

17

 Figura . Tabla . Tabla de resultados del tratamiento térmico realizado Fuente: Foto tomada en laboratorio

5.  Discusión de los Resultados 1)  Al observar mediante el microscopio las cortezas que se dejaron en el material enfriado con agua, se encontró que esta tenía una forma rayada y cuando se quería medir su dureza se pudo observar que esta era muy dura, mas que cuando estaba antes de realizarse el tratamiento térmico. 2)  Lo mismo paso con el aceite ya que al ponerse al templado, aumento su dureza, pero no de una misma proporción que al ponerse a enfriar en al agua. Se encontró en su corteza pequeños gránulos 3)  Para lo que es el recocido, en el caso del enfriamiento por tierra se ve que el material quedo mas blando que cuando estaba no recocido. En la corteza se vio que estaba de una forma llana. 4)  Por ultimo el en caso del aire, se encontró el material de la misma forma del agua, con una disminución de su dureza y volviéndolo mas blando, en su corteza se encontró una forma muy llana y recta.

 

18

6. Conclusiones 1.- Los tratamientos térmicos son esenciales en la ciencia de los materiales porque nos permiten variar la estructura cristalina del metal a tratar, obteniendo de este modo un material con una mayor resistencia que la matriz original mediante el recocido o templado. 2.- Por los resultados obtenidos, se llega l lega a la conclusión de que si se desea incrementar la dureza de un material se debe realizar el templado y si se desea un material blando, se debe realizar el tratamiento térmico de recocido. 3.- Por medio de esta práctica de laboratorio corroboramos la teoría de los tratamientos térmicos de templado y recocido.

7.  Recomendaciones

1)  Es necesario el uso de guantes y pinzas al momento de realizar el ensayo de tratamientos térmicos. 2)  Cuando usamos la máquina de impacto “Charpy” se debe alzar el martillo con un ángulo de 90°, también es necesario asegurarse que el metal o aleación este bien sujeto en la prensa. 3)  Corroborar que el metal o aleación llegue a la temperatura deseada (cuando lo estamos calentando), para que nuestros resultados sean óptimos.

 

19

8.  Referencias Julián Pérez Porto. (2011). “Definición de metales”. Recuperado de: https://definicion.de/metales/ Susan MacDowell. (2018). “Diferencia entre metales ferrosos fer rosos y no ferrosos”. Recuperado de: https://www.geniolandia.com/13104428/diferencia-entre-metales-ferrosos-y-no-ferrosos de:  https://www.geniolandia.com/13104428/diferencia-entre-metales-ferrosos-y-no-ferrosos Javier Alarcón. “Introducción a la Química de los materiales cerámicos” Recuperado de: https://www.uv.es/uimcv/Castellano/ModuloMatCeramicos/Unidad%201.pdf

 

20

Instituto de enseñanza a distancia de Andalucia. “Tecnología Industrial Materiales: Ma teriales: Materiales no metálicos” metálicos” Recuperado de:  de:  http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/27092012/6e/esan_2012092713_9144631/PAU_  TI_U2_T3_Contenidos_v03.pdf Ciencia de los materiales. “Clasificación de los materiales” Recuperado de:  de:   https://materialesbuap2013.weebly.com/clasificacioacuten-de-los-materiales.html Químicas. “Materiales no metálicos” Recuperado de:  de:  https://iquimicas.com/materiales-no-metalicos-el-vidrio/

 

21

9.  Anexos

 Figura 15. Resultados 15. Resultados de la prueba de tratamiento térmico Fuente: Foto tomada en laboratorio

 Figura 16.  16. Máquina de impacto “Charpy”  “Charpy”  Fuente: https://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/7124_impacto.pdf