SEMANA VI: PROCESOS METALÚRGICOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

July 11, 2024

SEMANA VI: PROCESOS METALÚRGICOS PARA LA CONSTRUCCIÓN

LOS METALES

Los metales son elementos químicos que se caracterizan por ser buenos conductores de electricidad y calor, tener un brillo característico y ser sólidos a temperatura ambiente (a excepción del mercurio). Estos elementos son esenciales en la vida moderna, ya que se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde la fabricación de herramientas y maquinaria hasta la construcción de edificios y estructuras. En este artículo nos adentraremos en el fascinante mundo de los metales, explorando sus propiedades, su clasificación y sus diversas aplicaciones en el mundo actual.

Los metales son elementos químicos que se caracterizan por su brillo, ductilidad, maleabilidad y conductividad eléctrica y térmica. Son materiales que se encuentran en la naturaleza en forma de minerales y que han sido utilizados por el ser humano desde la antigüedad para la fabricación de herramientas, armas y objetos decorativos.

La importancia de los metales en la vida diaria es incalculable. Estos materiales se encuentran presentes en una gran variedad de productos que utilizamos a diario, desde utensilios de cocina y electrodomésticos hasta vehículos y dispositivos electrónicos. Los metales también son fundamentales en la construcción de edificios, puentes y otras estructuras.

Además, los metales son esenciales en la industria y en la generación de energía. La mayoría de los procesos de producción industrial requieren el uso de metales, ya sea como materia prima o como componentes de las maquinarias utilizadas. Los metales también son utilizados en la generación de energía eléctrica, ya que son fundamentales en la construcción de turbinas y generadores.

Sin embargo, el uso de metales también tiene consecuencias negativas en el medio ambiente y en la salud humana. La extracción y procesamiento de metales puede generar contaminación y residuos tóxicos, por lo que es importante que se desarrollen prácticas y tecnologías que minimicen estos impactos.

En conclusión, los metales son elementos fundamentales en la vida diaria y en la industria, pero su uso debe ser responsable y sostenible para evitar impactos negativos en el medio ambiente y en la salud humana.

Propiedades físicas y químicas de los metales: ¿qué los hace diferentes?

Los metales son un grupo de elementos químicos que se caracterizan por tener ciertas propiedades comunes. Estos elementos se encuentran en la tabla periódica en la parte izquierda y central de la misma, y se distinguen de los no metales por su brillo, conductividad eléctrica y térmica, maleabilidad y ductilidad.

Las propiedades físicas de los metales son aquellas que se pueden medir sin cambiar la composición química del material. Entre las principales propiedades físicas de los metales se encuentran su densidad, punto de fusión y ebullición, dureza, conductividad eléctrica y térmica, y brillo. Estas propiedades hacen que los metales sean ampliamente utilizados en la fabricación de una gran variedad de productos, desde maquinarias hasta joyas y utensilios de cocina.

En cuanto a las propiedades químicas, los metales tienen una gran afinidad por los electrones, lo que los convierte en elementos altamente reactivos. Los metales pueden perder electrones para formar iones positivos, y a menudo reaccionan con los no metales para formar compuestos iónicos. Además, los metales son capaces de formar aleaciones, mezclas de dos o más metales, que pueden tener propiedades físicas y químicas diferentes a las de los metales puros.

En resumen, las propiedades físicas y químicas de los metales, como su conductividad eléctrica y térmica, maleabilidad y ductilidad, y capacidad para formar aleaciones, hacen que sean elementos fundamentales en la industria y la tecnología moderna. Además, su gran reactividad química los convierte en elementos esenciales en procesos biológicos y en la vida cotidiana.

Procesos metalúrgicos

El procesamiento de metales en estado sólido se puede dividir en dos etapas principales:

Trabajo en caliente. Primero, la materia prima en forma de lingotes o palanquillas grandes se trabaja en caliente, generalmente por laminación, forja o extrusión, en formas y tamaños más pequeños. Estos procesos ocurren a una temperatura superior a la que se produce la recristalización. Estar por encima de la temperatura de recristalización permite que el material se recristalice durante la deformación. Esto es importante porque la recristalización evita que los materiales se endurezcan por deformación, lo que en última instancia mantiene el límite elástico y la dureza bajos y la ductilidad alta. Para las operaciones de trabajo en caliente son posibles grandes deformaciones, que pueden repetirse sucesivamente porque el metal permanece blando y dúctil. En general, los metales se moldean mediante procesos como:

Forjar
Laminación
Extrusión
Dibujo
Fundición

Trabajo en frio. El trabajo en frío es un proceso de trabajo de metales, que se produce por debajo de la temperatura de recristalización. Porque la deformación plástica resulta del movimiento de dislocaciones, los metales se pueden fortalecer evitando este movimiento. Cuando un metal se deforma plásticamente, las dislocaciones se mueven y se generan dislocaciones adicionales. Las dislocaciones pueden moverse si los átomos de uno de los planos circundantes rompen sus enlaces y se vuelven a unir con los átomos en el borde de terminación. La densidad de la dislocación en un metal aumenta con la deformación o el trabajo en frío debido a la multiplicación de la dislocación o la formación de nuevas dislocaciones. Cuantas más dislocaciones haya dentro de un material, más interactuarán y se enredarán o enredarán. Esto dará como resultado una disminución en la movilidad de las dislocaciones y un fortalecimiento del material. Este proceso se conoce como trabajo en frío porque la deformación plástica debe ocurrir a una temperatura lo suficientemente baja como para que los átomos no puedan reorganizarse. Es un proceso de hacer un metal más duro y más fuerte a través de la deformación plástica. Las técnicas de conformado en frío generalmente se clasifican en cuatro grupos principales:

Apretando
Doblado
Dibujo
Cizallamiento

Procesamiento térmico de metales

Los metales se pueden tratar térmicamente para alterar las propiedades de resistencia, ductilidad, tenacidad, dureza o resistencia a la corrosión. Hay una serie de fenómenos que ocurren en metales y aleaciones a temperaturas elevadas. Por ejemplo, recristalización y descomposición de austenita. Estos son eficaces para alterar las características mecánicas cuando se utilizan tratamientos térmicos o procesos térmicos adecuados. De hecho, el uso de tratamientos térmicos en aleaciones comerciales es una práctica muy común. Los procesos habituales de tratamiento térmico incluyen recocido, endurecimiento por precipitación, temple y revenido.

Recocido. El término recocido se refiere a un tratamiento térmico en el que un material se expone a una temperatura elevada durante un período de tiempo prolongado y luego se enfría lentamente. En este proceso, el metal elimina las tensiones y hace que la estructura de la veta sea grande y de bordes blandos, de modo que cuando el metal es golpeado o estresado, se abolla o quizás se dobla, en lugar de romperse; también es más fácil lijar, moler o cortar metal recocido.
Enfriamiento. El término temple se refiere a un tratamiento térmico en el que un material se enfría rápidamente en agua, aceite o aire para obtener ciertas propiedades del material, especialmente la dureza. En metalurgia, el temple se usa más comúnmente para endurecer el acero mediante la introducción de martensita. Existe un equilibrio entre dureza y tenacidad en cualquier acero; cuanto más duro es el acero, menos tenaz o resistente a los impactos es, y cuanto más resistente a los impactos, menos duro es.
Templado. El término templado se refiere a un tratamiento térmico que se utiliza para aumentar la tenacidad de las aleaciones a base de hierro. El revenido generalmente se realiza después del endurecimiento, para reducir parte del exceso de dureza, y se realiza calentando el metal a una temperatura por debajo del punto crítico durante un cierto período de tiempo, luego dejándolo enfriar en aire tranquilo. El templado hace que el metal sea menos duro y lo hace más capaz de soportar impactos sin romperse. El revenido hará que los elementos de aleación disueltos se precipiten o, en el caso de los aceros templados, mejore la resistencia al impacto y las propiedades dúctiles.
Envejecimiento. El endurecimiento por envejecimiento, también llamado endurecimiento por precipitación o endurecimiento por partículas, es una técnica de tratamiento térmico basada en la formación de partículas extremadamente pequeñas y uniformemente dispersas de una segunda fase dentro de la matriz de fase original para mejorar la resistencia y dureza de algunas aleaciones metálicas. El endurecimiento por precipitación se utiliza para aumentar el límite elástico de los materiales maleables, incluidas la mayoría de las aleaciones estructurales de aluminio, magnesio, níquel, titanio y algunos aceros y aceros inoxidables. En las superaleaciones, se sabe que provoca anomalías en el límite elástico, lo que proporciona una excelente resistencia a altas temperaturas.

El uso de metales en la industria: ¿Cómo se aplican en la fabricación de productos?

Los metales son elementos químicos que se caracterizan por ser buenos conductores de electricidad y calor, además de ser resistentes y duraderos. En la industria, los metales se utilizan en una amplia variedad de productos y procesos que van desde maquinarias y herramientas hasta la construcción de edificios y transportes.

Uno de los metales más utilizados en la industria es el hierro, que se utiliza principalmente para la fabricación de acero, un material resistente y versátil que se utiliza en la construcción de edificios, puentes y maquinarias. Otro metal muy utilizado es el aluminio, que es ligero y resistente a la corrosión, lo que lo hace ideal para la fabricación de aviones, automóviles y equipos electrónicos.

Además, el cobre es un metal importante en la industria eléctrica debido a su alta conductividad. Se utiliza en la fabricación de cables y alambres eléctricos, transformadores y motores. El zinc es otro metal que se utiliza en la industria, especialmente en la galvanización de hierro y acero para protegerlos de la corrosión.

En la fabricación de productos, los metales se pueden utilizar de diversas maneras. Por ejemplo, se pueden fundir para crear piezas de maquinarias y herramientas o se pueden laminar para crear láminas de metal que se utilizan en la construcción y en la fabricación de piezas de automóviles. También se pueden cortar y soldar para crear estructuras metálicas en la construcción.