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La mayoría de los materiales de ingeniería pueden clasificarse en: metales y no metales dentro de
la categoría de los no metálicos se tiene a: los cerámicos y polímeros; entre los metales los cerámicos y
los polímetros se forma un grupo de tres materiales básicos utilizados en la manufactura. Tanto sus
características químicas como sus propiedades físicas y mecánicas son diferentes; estas diferencias
afectan los procesos de manufactura. Además de estas tres categorías básicas existe otra: los materiales
compuestos, los cuales son mezclas no homogéneas de los otros tres tipos básicos de materiales
Los metales ferrosos se basan en el hierro: el grupo incluye acero y hierro colado. Dichos metales constituyen el grupo comercial más importante, más de las tres cuartas partes del peso total de los metales de todo el mundo. El hierro puro tiene un uso comercial limitado, pero cuando se mezcla con carbono tiene más usos y mayor valor comercial que cualquier otro metal. Las aleaciones de hierro y carbono forman acero y hierro colado.
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 no ferrosos incluyen los demás elementos metálicos y sus aleaciones. En casi todos los casos, las aleaciones tienen más importancia comercial que los metales puros. Los metales no ferrosos incluyen los metales puros y aleaciones.
En general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales. Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización, son: cobre (y sus aleaciones), aluminio, estaño, plomo, cinc, níquel, cromo, titanio y magnesio.
El acero se define como una aleación de hierro-carbono que contiene 0.02%-2.11% de carbono. Es la categoría más importante dentro del grupo de metales ferrosos. Es frecuente que su composición incluya otros elementos de la aleación, tales como manganeso, cromo, níquel y molibdeno, para mejorar las propiedades del metal. Las aplicaciones del acero incluyen la construcción (por ejemplo: puentes, vigas tipo I, y clavos), transporte (camiones, rieles y equipo rodante para vía férrea), y productos de consumo (automóviles y aparatos). Es el material industrial mas utilizado debido a su resistencia.
Los polímeros termoplásticos o termovariables pueden sujetarse a ciclos múltiples de calentamiento y enfriamiento sin que se altere en forma sustancial la estructura molecular del polímero. Los termoplásticos comunes incluyen polietileno, poliestireno, cloruro de polivinilo y nailon.
Los polímeros termoestables o termofijos sufren una transformación termo establequímica (curado) hacia una estructura rígida después de haberse enfriado a partir de una condición plástica calentada; de ahí el nombre de “termoestables”. Los miembros de este tipo incluyen los fenoles, resinas, amino y epóxicas. Aunque se emplea el nombre “termoestable”, algunos de dichos polímeros se curan por medio de mecanismos distintos del calentamiento.
Los elastómeros son polímeros que muestran un comportamiento muy elástico; de ahí el nombre de elastómeros. Incluyen el caucho natural, neopreno, silicón y poliuretano.
Los cerámicos cristalinos se forman de distintos modos a partir de polvos que después se calientan (a una temperatura inferior del punto de fusión a fin de lograr la unión entre los polvos).
Existen dos características que componen los materiales cerámicos cristalinos que determinan la estructura cristalina: el valor de la carga eléctrica de los iones componentes y los tamaños relativos de los cationes y aniones.
Los cerámicos vidriados (vidrio, sobre todo) se mezclan y funden para después formarse en procesos tales como el vidrio soplado tradicional.
Algunas de las características de cerámica vidriada son:
Proporciona una superficie lisa y visualmente atractiva.
Permite una fácil limpieza de la superficie del componente.
Reduce la posibilidad de formación de arcos eléctricos.
Puede mejorar la resistencia química.
Los compuestos no constituyen en realidad una categoría separada de materiales; son mezclas de los otros tres tipos. Un compuesto es un material que consiste en dos o más fases que se procesan por separado y luego se unen para lograr propiedades superiores a las de sus constituyentes. El término fase se refiere a una masa homogénea de material, tal como la agregación de granos de estructura celular idéntica y unitaria en un metal sólido. La estructura usual de un compuesto consiste en partículas o fibras de una fase mezclada en una segunda que se llama la matriz.
Las propiedades de un compuesto dependen de sus componentes, las formas físicas de éstos, y la manera en que se combinan para formar el material final. Algunos compuestos combinan una resistencia elevada con el poco peso, y son apropiadas para aplicarlos en componentes aeronáuticos, carrocerías de automóviles, cascos de barcos, raquetas de tenis, y cañas de pescar. Otros compuestos son fuertes, duros y capaces de conservar dichas propiedades a temperaturas elevadas, por ejemplo, las herramientas cortadoras de carburo cementado.