Se denominan metales a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio y galio (elemento)); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.1
El concepto de metal se refiere tanto a elementos puros, así como aleaciones con características metálicas, como el acero y el bronce. Los metales comprenden la mayor parte de la tabla periódica de los elementos y se separan de los no metales por una línea diagonal entre el boro y el polonio.2
Propiedades de los materiales.
Las propiedades mecánicas y físicas de los materiales determinan si un material es aplicable en el diseño de un producto y cuál será su comportamiento ante diferentes circunstancias. Las propiedades se determinan en laboratorios de prueba bajo procedimientos estandarizados.
Conforme al libro Welding Metallurgy 4ª edición del AWS, las propiedades de los metales se pueden dividir en 3 grupos generales:
- Propiedades mecánicas
- Propiedades físicas
- Propiedades químicas
Otra forma de agrupar los metales categorizar por su estructura: sensitiva o insensitiva.
Las propiedades insensibles a la estructura están bien definidas y no varían de un metal a otro del mismo tipo. Estas propiedades comúnmente se determinan como constantes.
Las propiedades sensibles a la estructura dependen de la composición química, manufactura e historial del metal.
Propiedades de los Metales
| Propiedades insensibles a la estructura | Propiedades sensibles a la estructura | |
| Propiedades mecánicas | Módulos elásticos | Resistencia a la tracción
Fuerza de ruptura Yield Strength Limite elástico Limite proporcional Resistencia a la rotura por fluencia Tasa de endurecimiento por deformación Reducción de la tracción del área Resistencia a la fractura Resistencia a la fatiga Resistencia al impacto Dureza Capacidad de amortiguamiento Alargamiento a la tracción Resistencia a la fluencia |
| Propiedades físicas | Expansión térmica
Conductividad térmica Punto de fusión Calor específico Emisividad Presión de vapor Densidad Tasa de evaporación térmica Propiedades termoeléctricas |
Propiedades magnéticas
Conductividad eléctrica |
| Propiedades químicas | Potencial electroquímico
Resistencia a la oxidación Efectos catalíticos |
Table 3.1- The Properties of Metals Welding Metallurgy. Linnert Volume I AWS
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Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas son las propiedades que posee un material relacionadas con su capacidad de transmitir y resistir fuerzas o deformaciones. Revelan la elasticidad e inelasticidad del material cuando se aplica una fuerza y son especialmente importantes al momento de elegir el material del que debe estar construido un determinado objeto.
Las propiedades mecánicas son determinadas por la aplicación de la fuerza para determinar si es idóneo para su servicio mecánico.
Las propiedades mecánicas de los materiales son: elasticidad/ plasticidad, maleabilidad, ductilidad, dureza, tenacidad y fragilidad.
- Elasticidad / Plasticidad
Elasticidad es la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que les había deformado.
Plasticidad es la aptitud de los materiales de adquirir deformaciones permanentes, es decir de no recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que les había deformado.
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- Maleabilidad es la capacidad que presentan algunos metales de separarse en láminas delgadas sin romperse al ser sometidos a esfuerzos de compresión.
- Ductilidad es la propiedad que presentan algunos metales de poder estirarse (ser sometidos a esfuerzos de tracción) sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos.
- Dureza es la oposición que presenta un material a ser rayado por otro.
- Tenacidad / Fragilidad es la capacidad de un material de soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se le apliquen. Tenacidad resistencia que presentan los metales al romperse o al recibir fuerzas bruscas (golpes, etc.) Fragilidad es la facilidad para romperse un material por la acción de un impacto.
- Resistencia Mecánica es la capacidad para resistir esfuerzo de tracción, compresión, torsión y flexión sin deformarse ni romperse.
- Fatiga es una propiedad que nos indica el comportamiento de un material ante esfuerzos, inferiores al de rotura, pero que actúan de una forma repetida.
- Resiliencia es una medida de la energía que se debe aportar a un material para romperlo.
- Soldabilidad es la posibilidad que tienen algunos materiales para poder ser soldados.
- Colabilidad es la aptitud que tiene un material fundido para llenar un molde.
- Mecanibilidad es la facilidad de algunos materiales para ser mecanizados por arranque de viruta. También se le llama maquinabilidad.
- Acritud es el aumento de dureza y fragilidad que adquieren los materiales cuando son deformados en frío.
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Propiedades físicas
Las propiedades físicas de un metal se refiere a aquellas cualidades observables y medibles que no alteran la composición del compuesto. Las características como densidad, conductividad eléctrica, expansión térmica y calor específico que son inherentes a la composición particular y estructura cristalográfica del metal.
- Densidad es la relación de la masa con respecto al volumen del material.
- Conductividad eléctrica es la capacidad del metal para conducir la corriente eléctrica.
- Conductividad térmica capacidad de un metal para transmitir calor a través de su masa.
- Expansión térmica o dilatación es el incremento en la dimensión de un metal causado por el calor. La dilatación de un metal en dirección longitudinal se conoce como dilatación lineal.
- Temperatura o Punto de fusión está relacionado con la temperatura cuando el metal cambia de estado sólido a líquido.
- Calor específico es una medida de la cantidad de calor que se requiere para incrementar la temperatura de un metal en una cantidad específica.
- Color se relaciona con la calidad de la luz reflejada por el metal.
- Masa relaciona la masa con respecto al volumen. Una de las formas más comunes de describir esta propiedad es por medio de la gravedad específica, que es la proporción de la masa de un volumen determinado de un metal con la masa del mismo volumen de agua.
- Punto de ebullición es la temperatura a la cual el metal cambia del estado líquido al estado de vapor.
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Propiedades químicas
Las propiedades químicas de los metales están determinados por los electrones de valencia y por su electronegatividad.
- Formación de cationes es la capacidad de ceder electrones de valencia y formar cationes es una de las propiedades de los metales. Por ejemplo, los metales alcalinos, como el sodio y el potasio, ceden fácilmente un electrón. Los metales alcalino térreos, como magnesio y calcio, ceden los dos electrones de su última capa de valencia
- Agentes reductores cuando reacciona un metal con un no metal, generalmente el metal actúa como agente reductor, mientras el no metal es el agente oxidante
- Formación de compuestos iónicos. Los metales forman compuestos iónicos con elementos no metales. Por ejemplo en la fluorita o fluoruro de calcio CaF2, el calcio es el metal y el flúor es no metal.
Referencias:
1 [https://books.go s/books?id=VmdvQfFbq9UC&pg=PA546&dq=metales+++sales++iones+electropositivos&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwj_p9jY5YfZAhWL7RQKHUjiCH0Q6AEINjAD#v=onepage&q=metales%20%20%20sales%20%20iones%20electropositivos&f=false Diccionario de química]. Editorial Complutense. 2003. ISBN 9788489784727. Consultado el 2 de febrero de 2018.
2 Daub, G. William; Seese, William S. (1996). Química. Pearson Educación. ISBN 9789688807903. Consultado el 2 de febrero de 2018.
https://www.fisica.unam.mx/es/areas_investigacion/propiedades_mecanicas_magneticas_materiales.php
https://www.todamateria.com/propiedades-de-los-metales/
https://sites.google.com/site/construyetuingenio2013/3-propiedades-de-los-metales
Welding Metallurgy
Linnert
Volume I
4th Edition
American Welding Society
Pag1-15
