Materiales Metálicos y Propiedades

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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones acerca de los materiales metálicos es correcta?

Los materiales metálicos no son dúctiles.

Los metales férreos son aquellos cuya composición principal es el hierro. (correct)

El acero inoxidable es un material no férrico.

Los materiales metálicos siempre son más ligeros que los no metálicos.

¿Qué propiedad del hierro disminuye cuando aumenta el contenido de carbono en una aleación férrica?

Ductilidad

Dureza

Plasticidad (correct)

Tenacidad

¿Qué tipo de materiales incluye el término 'no metálicos'?

Materiales férreos y no férreos.

Solo plásticos y metales.

Cerámicos, textiles y poliméricos. (correct)

Aleaciones de acero y carbono.

¿Cuál es la temperatura de fusión del hierro?

1536 ºC Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor a la fundición?

Es una aleación rica en carbono y muy frágil. Signup and view all the answers

¿Qué mineral no es un mineral del hierro?

Cobre Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes materiales se considera un metal no férrico?

Titanio Signup and view all the answers

¿Qué característica del hierro lo convierte en un material comúnmente utilizado en la industria?

Su abundancia y versatilidad. Signup and view all the answers

A qué temperatura se moldean los termoplásticos de baja temperatura?

Menos de 80 ºC Signup and view all the answers

Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta acerca de los termoplásticos de alta temperatura?

Requieren un calentamiento por encima de los 80 ºC. Signup and view all the answers

Qué limitación presentan los termoplásticos de baja temperatura?

Tienen baja resistencia a la fatiga. Signup and view all the answers

Cuál es una característica de los materiales termoestables?

Tienen moléculas interconectadas permanentemente. Signup and view all the answers

Qué tipo de enlaces presentan los materiales termoestables rígidos?

Cortos y muchos Signup and view all the answers

Cuál de las siguientes no es una desventaja de los materiales termoestables?

Dificultad para moldear formas complejas. Signup and view all the answers

Para qué aplicaciones son comúnmente utilizados los elastómeros?

Rellenos o selladores en mecanismos hidráulicos. Signup and view all the answers

Cómo varían las propiedades de los termoplásticos a lo largo del tiempo?

Pierden rigidez con el tiempo. Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las principales ventajas del titanio en comparación con el acero?

Tiene mejor resistencia a la corrosión. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes características no pertenece a los materiales plásticos?

Tienen un alto coste de fabricación. Signup and view all the answers

¿Qué tipo de polímero se caracteriza por tener cadenas que se ensamblan con una fuerte unión a bajas temperaturas?

Termoplásticos Signup and view all the answers

¿Cuál es una desventaja de los materiales metálicos en comparación con los termoplásticos?

Se adaptan con mayor dificultad a los contornos del cuerpo. Signup and view all the answers

¿Qué tipo de materiales no metálicos incluye la madera?

Materiales textiles Signup and view all the answers

¿Qué característica es exclusiva de los plásticos en comparación con los metales?

Son de fácil mecanización. Signup and view all the answers

¿Qué propiedad afecta la resistencia a la fatiga del aluminio en órtesis y prótesis?

Su baja resistencia a la fatiga. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los termoplásticos es incorrecta?

Son más difíciles de mecanizar. Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes tipos de recocido se enfoca en la recristalización del material?

Recocido de recristalización Signup and view all the answers

¿Qué característica NO se asocia al estañado como recubrimiento metálico?

Alta resistencia a la temperatura Signup and view all the answers

El revenido se realiza normalmente después de qué tratamiento?

Templado Signup and view all the answers

¿Cuál es una propiedad destacada de las aleaciones de metal blanco o antifricción?

Buena resistencia a la compresión Signup and view all the answers

¿Qué tipo de tratamiento térmico se utiliza para obtener aceros de alta dureza llamados martensita?

Templado Signup and view all the answers

El estañado se puede realizar en qué formatos?

Estático y rotativo Signup and view all the answers

Cuáles de los siguientes factores determinan las características del revenido?

Temperatura y tiempo de exposición Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe un efecto del temple en los metales?

Disminuye el alargamiento unitario Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica de los tratamientos térmicos?

Mantienen la composición química inalterable Signup and view all the answers

El cromado se utiliza principalmente para?

Proteger metales de la corrosión Signup and view all the answers

Cuál es la función principal de la temperatura en el proceso de revenido?

Alcanzar el grado de tenacidad necesario Signup and view all the answers

¿Qué función específica tiene el proceso de recocido en los metales?

Relajar tensiones internas Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el estaño es incorrecta?

Es un material muy pesado Signup and view all the answers

¿Qué propiedad tienen las aleaciones antifricción respecto a la temperatura?

No se contraen durante el enfriamiento Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes tratamientos NO es un tratamiento térmico?

Mecánico Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con la resistencia a la fatiga de los metales tras aplicar tratamientos térmicos?

Puede disminuir en algunos tratamientos Signup and view all the answers

¿Cuál es el módulo que se relaciona con la resistencia a la tracción de un material?

Módulo de Young Signup and view all the answers

¿Qué sucede generalmente con la probeta de un material dúctil durante un ensayo de compresión?

Se acorta y adquiere forma de barril Signup and view all the answers

En un ensayo de flexión, ¿qué parte de la viga se somete a tracción?

La parte que tiende a alargarse Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes tensiones se determina a partir de los diagramas del ensayo de compresión?

Tensión al límite de aplastamiento Signup and view all the answers

Durante un ensayo de flexión, ¿qué se denomina eje neutro?

La superficie que no experimenta deformaciones Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal propósito de normalizar las dimensiones de la probeta en los ensayos de compresión?

Evitar la aparición de pandeo Signup and view all the answers

¿Qué característica se observa en los materiales frágiles durante el ensayo de flexión?

Tienden a romperse o fracturarse Signup and view all the answers

En un ensayo de compresión, ¿qué se determina respecto al material cuando se aplica carga estática?

Tensión máxima o resistencia estática a la compresión Signup and view all the answers

Study Notes

Unidad 01: Materiales Empleados en Productos Ortoprotésicos

El diseño de productos ortoprotésicos requiere considerar no solo el diseño estético, sino también propiedades como resistencia, durabilidad, ligereza y ductilidad para adaptarse a la geometría del paciente.
Las propiedades del material influyen en las propiedades finales del producto ortoprotésico.

1. Clasificación de Materiales

Materiales Metálicos:
- Férreos: Hierro, acero, acero inoxidable. El contenido de carbono afecta la dureza y fragilidad de las aleaciones férricas. La fundición tiene un alto contenido de carbono y es muy dura pero frágil. El hierro puro tiene un bajo contenido de carbono.
- No Férreos: Aluminio, cobre, latón, bronce, estaño, magnesio, níquel, plomo, titanio, zinc. Estos metales no contienen hierro en su composición.
Materiales No Metálicos:
- Plásticos/Polímeros: Termoplásticos (PE, PVC), termoestables y compuestos (resinas, fibras de carbono), elastómeros (caucho, siliconas). Difieren en sus propiedades y usos de acuerdo a su estructura.
- Otros: Textiles, maderas, corchos, cuero, cerámicos (escayolas).

1.1 Materiales Férreos: Hierro

El hierro es el metal más importante industrialmente, por su abundancia y aplicaciones.
- Sus principales minerales son la magnetita, el oligisto, la limonita y la siderita.
- El hierro es un material duro, tenaz, resistente, dúctil y trabajable.
- El hierro puro es una aleación férrea con un contenido de carbono inferior al 0,1 %.
- La temperatura de fusión del hierro es de 1536 °C y su densidad es de 7,86 g/cm³.

1.1 Materiales Férreos: Fundición

La fundición es un hierro obtenido en altos hornos, antes del refinado.
Su alto porcentaje de carbono (3% a 6%) y otras impurezas la hacen muy dura pero frágil.
A altas temperaturas (1400°C a 1500°C) es útil para producir piezas fundidas en moldes.

1.1 Materiales Férreos: Aceros

El acero es una aleación de hierro y carbono, principalmente, y otros elementos como vanadio y cromo para mejorar dureza o resistencia a la corrosión.
La dureza y la flexibilidad del acero se pueden ajustar variando el porcentaje de carbono.
Aceros con bajo contenido de carbono (0.1-0.3%): Suave, duro, mayor resistencia a la tracción, densidad de 7.8 g/cm3, funde a 1600°C.
Aceros con medio contenido de carbono (0.3%-0.7%): Aumenta la dureza, disminuye la plasticidad, se usa en piezas sometidas a desgaste.
Aceros con alto contenido de carbono (0.7%-1.3%): Muy duro pero frágil.
- Acero inoxidable: Aleación de hierro, carbono, cromo y níquel (13%-27% de cromo). Su resistencia a la corrosión se debe a la capa de óxido de níquel.

1.2 Materiales No Férreos

Estos materiales no contienen hierro.
Los más importantes son: cobre, zinc, plomo, estaño, aluminio, níquel y magnesio.
- Cobre: Es blando, dúctil, maleable, buen conductor del calor y la electricidad, alta conductividad, usado en aleaciones (latón, bronce). Su punto de fusión es 1080 °C y su densidad es de 8 g/cm³.
- Zinc: Blanco azulado, moderadamente dúctil y maleable, resistente a la corrosión, punto de fusión 419.5°C, densidad 7.14 g/cm³. Se usa para galvanizar otros metales.
- Plomo: Gris azulado, blando, dúctil, maleable, con baja temperatura de fusión (328°C), densidad de 11.34 g/cm³, alta toxicidad, usado en acumuladores eléctricos y aleaciones.
- Estaño: No se oxida con facilidad, blando, dúctil, maleable, baja temperatura de fusión (231°C), densidad de 7.3 g/cm³, usado en soldaduras.
- Aluminio: Blanco brillante, buen conductor del calor y la electricidad, ligero y resistente, baja temperatura de fusión (660°C), densidad de 2.7 g/cm³, se oxida superficialmente pero no se deteriora.
- Níquel: Plateado brillante, duro, dúctil, resistente a la corrosión, buen conductor, temperatura de fusión 1455°C, densidad de 8.9 g/cm³. Se usa en aleaciones y recubrimientos.
- Magnesio: Blanco plateado, ligero, suave, buen conductor térmico, inflamable, baja temperatura de fusión (650°C), densidad de 1.74 g/cm³, usado en aleaciones.

2. Constitución y Propiedades

El tipo de material determina las características fisicoquímicas y mecánicas del producto ortoprotésico.

2.1 Propiedades Fisicoquímicas

Calor latente de fusión: Cantidad de calor que absorbe la unidad de masa de un metal al pasar del estado sólido al líquido.
Conductividad calorífica: Facilidad de los metales para transmitir el calor a través de su masa.
Conductividad eléctrica: Facilidad de los metales para transmitir la corriente eléctrica.
Corrosión: Deterioro lento y progresivo del metal por agentes externos como oxígeno y humedad.
Densidad: Relación entre el peso y el volumen de un material.
Dilatación: Aumento de volumen de un material al aumentar su temperatura.
Magnetismo: Cambios físicos en un material al estar expuesto a un campo magnético: diamagnéticos, paramagnéticos, ferromagnéticos.
Oxidación: Efecto del oxígeno sobre la superficie del metal.

2.2 Propiedades Mecánicas

Dureza: Resistencia de un material a ser rayado o deformado.
Elasticidad: Capacidad de un material de volver a su forma original después de una deformación.
Fatiga: Debilitamiento o ruptura de un material por someterlo a fuerzas repetidas.
Fluencia: Deformación lenta de un material bajo una carga constante.
Fragilidad: Tendencia de un material a romperse sin deformarse.
Plasticidad: Capacidad de un material a deformarse permanentemente sin romperse.
Resiliencia: Capacidad de un material de absorber energía durante la deformación y volver a su forma original.
Resistencia: Capacidad de un material de soportar una fuerza sin romperse o deformarse.
Tenacidad: Capacidad de un material de resistir el impacto sin romperse.

3. Aleaciones Ligeras y Aleaciones de Cobre

Las aleaciones son mezclas sólidas homogéneas de dos o más metales o metales con elementos no metálicos y presentan una alta conductividad eléctrica y térmica.
Las propiedades dependen de su composición, tamaño, forma y distribución de las fases.
Las aleaciones ligeras suelen tener aluminio como elemento base o principal.
Las aleaciones de cobre incluyen aleaciones como latón y bronce, que contienen zinc o estaño.
Algunos tipos de aleaciones ligeras ofrecen una alta relación de resistencia mecánica a peso específico.

4. Materiales Antifricción

Los metales antifricción, conocidos como metales blancos, reducen el desgaste por fricción.
Caracteristicas: Alto rendimiento, dificultades de desgaste, propiedades térmicas, incrementan la capacidad de soportar cargas, garantizan la minimización de corrosión.
Tipos de aleaciones: Aleaciones a base de plomo, estaño y antimonio y cobre, entre otras.

5. Tratamientos Térmicos y Químicos

Los metales pueden someterse a tratamientos térmicos, termoquímicos, mecánicos y superficiales para mejorar propiedades físicas.
Tratamientos Térmicos: Recocido, temple y revenido. Recocido reduce dislocaciones y aumenta la ductilidad. Temple endurece y reduce la tenacidad. Revenido reduce la dureza y la fragilidad.
Tratamientos Termoquímicos: Cementación, nitruración, cianuración, carbonitruración, sulfinización. Implican el calentamiento y enfriamiento de metales con la adición de otros elementos en la superficie.
Tratamientos Mecánicos: Forja (caliente) y en Frío. Para deformar el material para cambiar las propiedades.

6. Ensayos Mecánicos

Son pruebas para determinar propiedades de los materiales.
Tipos de ensayos: Científicos (para exactitud e investigación, absoluto cuidado y precisión) y Control- Verificación (para cumplir requisitos).
Ensayos: Tracción, Compresión, Flexión y Torsión, Dureza (metodológicos como Brinell, Rockwell, Vickers, Shore), Plegado, Otros (Fatiga).
- Tracción: Aplica fuerzas en un único sentido para evaluar propiedades de alargamiento, tenacidad y módulos de elasticidad.
- Compresion: Aplica cargas estáticas en un único sentido con precauciones contra pandeo.
- Flexión: Crea esfuerzos de tracción y compresión en objetos (vigas).
- Torsión: Medida de desplazamiento circular en un objeto con cálculo y análisis de ángulo y módulo de rigidez.
- Dureza: Resistencia de un material a ser rayado o penetrado. Diferentes métodos miden la dureza (Brinell, Rockwell).
- Plegado: Evalúa la capacidad de un material para doblarse sin romperse.
- Otros: Propiedades bajo cargas variables en el tiempo (fatiga).

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Este cuestionario se centra en el conocimiento de los materiales metálicos, sus propiedades y su clasificación. Los estudiantes evaluarán su comprensión sobre el hierro, aleaciones, fundición y materiales no metálicos. Prepárate para poner a prueba tus conocimientos en este tema esencial de la Física y la Química.

Materiales Metálicos y Propiedades - 10th class

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