Un metal es un elemento químico proveniente de la naturaleza que aglutina ciertas propiedades como la conductividad eléctrica, la ductilidad o la maleabilidad. Además, son los elementos más presentes en la corteza de la tierra.
Los metales han sido útiles a la humanidad desde tiempos antiguos. Sus propiedades físicas los hacen idóneos para la creación de herramientas fuertes y resistentes, de estatuas o estructuras arquitectónicas de todo tipo.
Los metales han sido útiles a la humanidad desde tiempos antiguos. Sus propiedades físicas los hacen idóneos para la creación de herramientas fuertes y resistentes, de estatuas o estructuras arquitectónicas de todo tipo.
PROPIEDADES DE LOS
METALES
Propiedades físicas |
Las propiedades físicas de los metales son aquellas que logran cambiar la materia sin alterar su composición. Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general las principales propiedades de los metales son:
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Las propiedades químicas de los metales son aquellas propiedades en las que se hace evidente durante una reacción química (que existe un cambio); es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad química de una sustancia.
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Propiedades químicas |
Propiedades mecánicas |
Las propiedades mecánicas de los metales, son las características inherentes (propias de cada metal), que permiten diferenciar un metal de otro. Podemos distinguir las siguientes propiedades mecánicas de los metales:
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Aleaciones
Las aleaciones son mezclas homogéneas de metales. En ellas no se produce reacción química alguna y, por lo tanto, no hay formación de nuevos compuestos químicos. Por otro lado, cada aleación suma las propiedades de los distintos componentes de la mezcla.
Las aleaciones son métodos físicos de combinación de metales o de metales y no metales, llevados a cabo a altas temperaturas. Así se obtienen nuevos materiales, por ejemplo:
Las aleaciones son métodos físicos de combinación de metales o de metales y no metales, llevados a cabo a altas temperaturas. Así se obtienen nuevos materiales, por ejemplo:
- Acero. Aleación de hierro y carbono y otros elementos en menor proporción.
- Bronce. Aleación de cobre y estaño.
- Latón. Aleación de zinc y cobre.
- Duraluminio. Aleación de aluminio y cobre.
- Acero inoxidable. A la aleación del acero se le agrega níquel y cromo.
Clasificación de los
metales
Materiales ferrosos |
El grupo de metales ferrosos constituye el 90 % de todos los materiales metálicos que se emplean en la industria. Los metales ferrosos son el hierro dulce o forjado, el acero y la fundición.
Son los más utilizados debido a su bajo coste de extracción y obtención. El hierro es el elemento químico (Fe) que constituye el 5% de la corteza terrestre (2º metal más abundante). No está presente en estado puro sino en combinación con otros elementos en minerales: magnetita, siderita, hematita,… Su principal inconveniente es que pode oxidarse al reaccionar con el oxígeno del aire o agua degradando el metal hasta provocar su rotura. El hierro puro tiene muy pocas aplicaciones técnicas debido la que sus propiedades son muy deficientes. Pero se lo combinamos con pequeñas cantidades de Carbono, un no metal, mejora notablemente sus propiedades. |
Hierro Dulce o forjado
Es hierro prácticamente puro. Su contenido en carbono se encuentra por debajo del 0,1 %.
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Acero
El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono que puede variar entre 0,1% y 2% en peso de su composición, dependiendo del grado. La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje de carbono.
El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas, sobre todo su resistencia:
Existen muchos tipos de acero según el/los elemento/s aleante/s que estén presentes. Cada tipo de acero permitirá diferentes aplicaciones y usos, lo que lo hace un material versátil y muy difundido en la vida moderna, donde podemos encontrarlo ampliamente. |
La UNE-EN 10020:2001 es una especie de Biblia del acero. Según este código los aceros se pueden clasificar:
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Hierro fundido
Los hierros fundidos son una categoría de aleaciones de hierro con contenido de carbono mayor a 2%. Ellos son hierros relativamente baratos y densos. Cuando son calentados y fundidos, tienen mucha mayor fluidez a menores temperaturas que el acero.
Los hierros fundidos básicos tienen buenas propiedades de compresión, pero son frágiles: se quebrarán antes de doblarse o distorsionarse. En Europa Occidental es donde se le dieron los primeros usos a este material, en el siglo XIV d.C. específicamente para fabricar cañones y construcción de tuberías. Hay registros de que en el siglo XV d.C. fue instalada la primera tubería de hierro fundido en Alemania. Actualmente algunas de las aplicaciones más importantes de este material es en la fabricación de artículos para el hogar como los utensilios de cocina, parrillas y muebles, también en la construcción de puentes, edificios y otras estructuras, debido a su gran durabilidad y resistencia. |
Se trata de un conjunto muy extenso de materiales en el que se integran todos los metales que no proceden del hierro. Por su interés y sus aplicaciones analizaremos el aluminio, el cobre, el cinc, el cromo y las diferentes aleaciones en las que participan estos metales.
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Metales no ferrosos |
Aluminio
El Aluminio es un metal con mucha menor densidad que el hierro, haciéndolo un metal vital en aplicaciones que necesitan fuerza sin peso, como en la industria aeroespacial. Es resistente a la corrosión porque el aluminio, como el acero inoxidable, reacciona a la oxidación creando un caparazón de óxido de metal que lo protege.
El aluminio también tiene un punto de fundición menor que el de muchos de los aceros y hierros que puede reemplazar, lo cual lo hacer más fácil de fundir que el acero, necesitando menos supervisión para formas complejas. La mayor desventaja del aluminio es la expansión. |
Cobre
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El cobre es un metal brillante y de coloración rojiza, caracterizado por ser uno de los mejores conductores conocidos de la electricidad (después de la plata). Si a ello sumamos su ligereza, alta maleabilidad, ductilidad y precio económico, tendremos uno de los elementos más idóneos para la fabricación de herramientas, piezas eléctricas y electrónicas, y muchos otros dispositivos de usos industriales.
A esto se debe que el cobre fuera uno de los primeros elementos en ser empleado por el ser humano prehistórico, que descubrió su utilidad en aleación con el estaño, tanto así que se denomina Edad del Cobre al período que va desde el Neolítico a la Edad de Bronce de la historia humana. El cobre es un elemento sumamente abundante en la naturaleza. |
Dos de las aleaciones de cobre más conocidas, son el latón (donde se mezcla con zinc) y el bronce (donde se mezcla con estaño).
El latón es una aleación de cobre y zinc. Cuando el porcentaje de zinc es inferior al 18%, el latón tiene un color rojo; al aumentarse el contenido de zinc, el metal se vuelve más claro y dorado. Esta aleación es más dura que el cobre puro. El latón fundido no es viscoso y se adapta perfectamente a moldes detallados. Muchos instrumentos musicales están hechos de latón.
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El bronce es toda aleación de cobre y estaño. El contenido de cobre en esta aleación es generalmente superior al 60%. Se puede reconocer el contenido de estaño por el color del bronce: los tonos más dorados tienen un mayor contenido de estaño, mientras que los tonos más rojizos tienen un menor contenido de estaño. Además, el estaño ayuda a que se forme la característica pátina protectora que aumenta la dureza del cobre y su resistencia a la corrosión.
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Cinc
Es un metal maleable, dúctil y de color gris. El zinc es un metal maleable, dúctil y de color gris y es buen conductor del calor y la electricidad.
Los usos más importantes del zinc los constituyen las aleaciones y el recubrimiento protector de otros metales. El hierro o el acero recubiertos con zinc se denominan galvanizados.
Los usos más importantes del zinc los constituyen las aleaciones y el recubrimiento protector de otros metales. El hierro o el acero recubiertos con zinc se denominan galvanizados.
Cromo
El cromo es un elemento que se caracteriza por ser un metal de transición duro, frágil, de color gris acerado y muy resistente a la corrosión.
Sus propiedades mecánicas, incluyendo su dureza y la resistencia a la tensión, determinan la capacidad de utilización de la sustancia. Posee una capacidad relativamente baja de forjado y enrollamiento, sin embargo, cuando se encuentra absolutamente libre de oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno es muy dúctil y puede ser forjado y manejado. El cromo se utiliza principalmente en la industria metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante. |
Reciclaje de metales
Metales férricos
Son muy valorados para el reciclaje, ya que ahorran el 62 % de energía respecto a la producción con mineral de hierro, además de gran cantidad de agua y evitar mucha contaminación. Este tipo de metales provienen del automóvil, electrodomésticos, mobiliario y envases (latas). En nuestra basura este tipo de materiales constituye alrededor del 3%. Para separarla del resto de las basuras se utilizan imanes. Por esto es el material más fácil de recuperar. |
Metales no-férricos
Suelen ser metales de alto valor como el aluminio, cobre, plomo y el oro o el platino de los equipos electrónicos. Por esto se realiza un gran esfuerzo en su recuperación, ya que ahorra grandes cantidades de materias primas muy caras y difíciles de extraer además de ahorros energéticos que pueden llegar al 96% para el caso del aluminio. En nuestra basura este tipo de materiales constituye alrededor del 1%. La separación de estos metales de nuestros residuos es más difícil y requiere técnicas más complicadas, pero su precio y ahorros merecen la pena. Lo más corriente de encontrar en nuestras basuras es el aluminio y el plomo. |
TRABAJO CON METALES
Para cualquier trabajo básico de mecanizado del metal se precisa contar con una serie de herramientas de calidad que permitan desarrollar la actividad en un entorno seguro.
Para poder trabajar adecuadamente con este material, vamos a elaborar un listado de las herramientas básicas para trabajar el metal.
Para poder trabajar adecuadamente con este material, vamos a elaborar un listado de las herramientas básicas para trabajar el metal.
Herramientas de corte |
Un primer utensilio son las tijeras para metal (o cizallas), sobre todo si se tratan de planchas y placas de metal finas. Se puede ir un paso más allá con las sierras de arco, siempre y cuando la hoja instalada permita cortar metal. Esta herramienta permitirá un control bastante exacto del corte. Por último, para un trabajo constante con materiales metálicos es importante disponer de una maquinaria más potente y rentable como pueden ser las sierras de cinta, tronzadora, sierra de calar, sierra de sable o amoladora.
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Otro grupo de máquinas clave para esta actividad son las máquinas para perforar y taladrar metal. Entre ellas los taladros y su amplia selección de brocas para garantizar un perforado con el diámetro perfecto para cada pieza. Otro modelo de maquinaria que cumplen esta función son las fresadoras.
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Herramientas para perforar |
Herramientas para soldar |
Para trabajos industriales particulares, como los relacionados con todo el proceso de soldadura y fijación de varios elementos metálicos se requiere un equipo de soldadura completo. Sin olvidar de los materiales y medidas de seguridad pertinentes para el uso de estas maquinarias de gran potencia.
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En este grupo podemos agrupar a una sección de instrumentos cuyo fin es el de conseguir que el trabajo con el metal adquiera su mejor aspecto. Un tratamiento al detalle que tanto las limas, las esmeriladoras, las satinadoras o las lijadoras pueden ofrecer.
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Otras herramientas |
Diario de Aprendizaje
En las minas de la bahía de Portman se vertía al mar una cantidad de tierra con Zn, Cd y Pb. Investiga y responde a las siguientes preguntas:
- ¿A qué elementos corresponden los símbolos?
- ¿Cuáles son sus propiedades físicas y mecánicas?
- ¿Cuáles son sus principales usos?
- ¿Cómo se podrían reciclar de la tierra?
ACTIVIDADES
A partir del contenido del weebly de tecnología tendréis que elaborar un mapa mental con Mindomo.
Os dejo en classroom la rubrica de evaluación con los requisitos que voy a tener en cuenta para realizar la evaluación de la actividad
Os dejo en classroom la rubrica de evaluación con los requisitos que voy a tener en cuenta para realizar la evaluación de la actividad
Abre Pages y crea una tabla similar a la que se ve a continuación, combinando las celdas necesarias, modificando los bordes y aplicando sombreados de celda a tu gusto, pero con un aspecto final original.
Una vez hayas creado la tabla, puedes copiarla tantas veces como necesites.
Para finalizar la actividad, rellénala con los datos solicitados de todos los materiales estudiados en el tema.
Una vez hayas creado la tabla, puedes copiarla tantas veces como necesites.
Para finalizar la actividad, rellénala con los datos solicitados de todos los materiales estudiados en el tema.
Fuente: http://www.tecnosecundaria.es