Materiales de Ingeniería: Clasificación, Propiedades y Aplicaciones

Un material es cualquier tipo de sustancia que se utiliza para la construcción de un objeto. Materia prima: son aquellos recursos obtenidos de la naturaleza con el fin de emplearlos en algún proceso posterior de producción. La evolución de los materiales se debe al progreso de la tecnología.

Propiedades de los Materiales

Las propiedades de los materiales pueden clasificarse según: propiedades electromagnéticas, térmicas, químicas y ópticas. Las propiedades mecánicas son las más importantes. Las principales son:

• Dureza: es la resistencia que ofrece un material a ser perforado o rayado por otro.
• Tenacidad: es la capacidad que tiene un material de no deformarse ni romperse cuando se le aplica una fuerza.
• Plasticidad: es la capacidad que tiene un material de deformarse por acción de una fuerza y de retener la nueva forma.
• Elasticidad: es la capacidad de un material de recuperar su forma original.
• Ductilidad: es la capacidad de un material de experimentar grandes deformaciones en frío sin romperse.
• Maleabilidad: es la capacidad de un material de sufrir una deformación plástica sin que se produzcan roturas.

Clasificación de los Materiales

Los materiales se pueden clasificar según su origen:

• Origen mineral (metales y aleaciones, no metales)
• Origen biológico (vegetal, animal)
• Sintéticos (polímeros, nanotecnología, eléctricos, siliconas, inteligentes, híbridos)

Metales y Aleaciones

Si el material está formado por un solo elemento químico, es un material metálico puro. Si está formado por más de un elemento químico, es una aleación.

Metales Puros

Para aislarlos a partir de minerales que los contienen, se necesitan procesos de transformación complejos, que suponen un gran consumo de energía y tienen elevados costes económicos.

Propiedades: Tienen una gran dureza. Se pueden trabajar mediante procesos de fundición. Son buenos conductores de calor y electricidad. Su resistencia permite utilizarlos en aplicaciones estructurales sometidas a grandes esfuerzos. Se pueden reciclar con facilidad.

El principal problema para la utilización de metales es su tendencia a la corrosión. Excepto el oro y la plata, los demás están expuestos al deterioro provocado por el ataque del oxígeno atmosférico.

Ejemplos de Metales Puros

• Cobre: Fue el primero de los metales puros utilizados por el ser humano. Sus propiedades son: capacidad de conducir electricidad, ductilidad, es un material fácil de trabajar, maleable, dúctil y bastante blando. Acepta la soldadura y tratamientos térmicos.
• Hierro: Es el más utilizado en la actualidad. Es un metal abundante, de gran resistencia y maleabilidad (fabricación de estructuras). Destacan sus propiedades magnéticas (construcción de imanes). Se corroe fácilmente. Por ello, en muchos casos es preferible usar aleaciones como el acero, o aplicar tratamientos protectores, como la cobertura con pinturas antioxidantes.
• Aluminio: Más ligero que el resto de los metales, buen conductor del calor y la electricidad, maleable, dúctil y más blando que el cobre. Admite la soldadura y la aplicación de procesos de fundición y de forja. Es uno de los metales con mayor número de aplicaciones.
• Plata y Oro: La plata es un metal muy dúctil y maleable. Es el mejor conductor de la electricidad y del calor. Se usa también en la fabricación de espejos. El oro es el más dúctil y maleable de todos los metales. De gran densidad, buen conductor del calor y la electricidad. Se usa en joyería y para cubrir y proteger objetos de gran valor del sol.

Las Aleaciones

Una aleación es una combinación de varios metales, en la que también pueden participar pequeñas cantidades de algunos elementos no metálicos. Se suelen clasificar en:

Aleaciones Férreas

La principal es el acero, obtenido al añadir al hierro un % de carbono inferior al 2%. Los aceros sin otros elementos se conocen como aceros al carbono. Casi el 90% de los aceros usados en la industria son aceros al carbono, en los que la proporción de carbono se mantiene por debajo del 1%.