Materiales Metálicos y Propiedades - 10th class
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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?

    <p>1536 ºC (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Es una aleación rica en carbono y muy frágil. (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué mineral no es un mineral del hierro?

    <p>Cobre (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Titanio (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Su abundancia y versatilidad. (B)</p> Signup and view all the answers

    A qué temperatura se moldean los termoplásticos de baja temperatura?

    <p>Menos de 80 ºC (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Requieren un calentamiento por encima de los 80 ºC. (D)</p> Signup and view all the answers

    Qué limitación presentan los termoplásticos de baja temperatura?

    <p>Tienen baja resistencia a la fatiga. (D)</p> Signup and view all the answers

    Cuál es una característica de los materiales termoestables?

    <p>Tienen moléculas interconectadas permanentemente. (C)</p> Signup and view all the answers

    Qué tipo de enlaces presentan los materiales termoestables rígidos?

    <p>Cortos y muchos (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Dificultad para moldear formas complejas. (C)</p> Signup and view all the answers

    Para qué aplicaciones son comúnmente utilizados los elastómeros?

    <p>Rellenos o selladores en mecanismos hidráulicos. (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Pierden rigidez con el tiempo. (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Tiene mejor resistencia a la corrosión. (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Tienen un alto coste de fabricación. (B)</p> 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?

    <p>Termoplásticos (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Se adaptan con mayor dificultad a los contornos del cuerpo. (A)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de materiales no metálicos incluye la madera?

    <p>Materiales textiles (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Son de fácil mecanización. (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Su baja resistencia a la fatiga. (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Son más difíciles de mecanizar. (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Recocido de recristalización (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Alta resistencia a la temperatura (C)</p> Signup and view all the answers

    El revenido se realiza normalmente después de qué tratamiento?

    <p>Templado (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Buena resistencia a la compresión (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Templado (C)</p> Signup and view all the answers

    El estañado se puede realizar en qué formatos?

    <p>Estático y rotativo (A)</p> Signup and view all the answers

    Cuáles de los siguientes factores determinan las características del revenido?

    <p>Temperatura y tiempo de exposición (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Disminuye el alargamiento unitario (C)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una característica de los tratamientos térmicos?

    <p>Mantienen la composición química inalterable (C)</p> Signup and view all the answers

    El cromado se utiliza principalmente para?

    <p>Proteger metales de la corrosión (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Alcanzar el grado de tenacidad necesario (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Relajar tensiones internas (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Es un material muy pesado (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>No se contraen durante el enfriamiento (C)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Mecánico (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Puede disminuir en algunos tratamientos (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Módulo de Young (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Se acorta y adquiere forma de barril (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>La parte que tiende a alargarse (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Tensión al límite de aplastamiento (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>La superficie que no experimenta deformaciones (A)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Evitar la aparición de pandeo (D)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Tienden a romperse o fracturarse (B)</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Tensión máxima o resistencia estática a la compresión (D)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Materiales ortoprotésicos

    Materiales usados en la creación de prótesis y ortesis, considerando propiedades como resistencia, durabilidad, ligereza y adaptabilidad a la forma del paciente.

    Materiales metálicos (ortoprótesis)

    Materiales como hierro, acero, aluminio, cobre, titanio, entre otros, y sus aleaciones, utilizados en la fabricación de prótesis y ortesis.

    Materiales férreos

    Materiales metálicos con hierro como componente principal.

    Hierro (material)

    Metal abundante con alta resistencia, ductilidad y tenacidad, útil en la elaboración de acero y piezas metálicas.

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    Fundición

    Hierro con alto contenido de carbono (3%-6%), lo que lo hace muy duro pero frágil.

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    Aleación

    Mezcla de dos o más metales, que al combinarse originan una sustancia con nuevas propiedades.

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    Dureza (materiales)

    Resistencia de un material a ser rayado o penetrado.

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    Ductilidad (materiales)

    Capacidad de un material para deformarse bajo tensión sin romperse.

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    Materiales Metálicos

    Materiales como aluminio y titanio, caracterizados por su peso y resistencia. Usados en estructuras ortopédicas, pero a veces limitados por la resistencia a la fatiga.

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    Aluminio

    Metal ligero, usado en órtesis para niños y estructuras, pero con poca resistencia a la fatiga, lo que limita su uso en articulaciones.

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    Titanio

    Metal ligero con buena resistencia a la corrosión, pero más costoso que el acero.

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    Materiales No Metálicos

    Materiales diversos como plásticos, textiles, madera y cuero, generalmente más ligeros y adaptables que los metales.

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    Termopláticos

    Un tipo de polímero que, al calentarse, se ablanda y se puede moldear, y al enfriarse, recupera su forma original. Son más ligeros y adaptables que los metales.

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    Polímeros

    Cadenas de compuestos orgánicos que forman plásticos y otros materiales. Son más ligeros y adaptables que los metales.

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    Materiales plásticos

    Materiales derivados de compuestos orgánicos, como carbono, que son estables, ligeros y fáciles de moldear. Se utilizan en muchas aplicaciones.

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    Desventaja de metales

    Los metales tienden a ser pesados y tienen dificultad para adaptarse a formas complejas del cuerpo, en contraste con materiales no metálicos.

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    Termoplásticos de baja temperatura

    Termoplásticos que se moldean a temperaturas por debajo de los 80°C. Usados en miembro superior o aplicaciones temporales.

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    Termoplásticos de alta temperatura

    Termoplásticos que se moldean a temperaturas por encima de los 80°C, usados en prótesis y órtesis permanentes.

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    Termoestables rígidos

    Termoestables con cadenas cortas y muchos enlaces cruzados, por lo que son rígidos.

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    Termoestables flexibles

    Termoestables con largas cadenas y pocos enlaces cruzados, por lo que son flexibles.

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    Moldeo termoestables

    Moldeo permanente, las moléculas permanecen interconectadas fuertemente despues del proceso de moldeo.

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    Propiedades termoestables

    Resistentes al calor y estables dimensionalmente. Ideal para formar anatomía compleja.

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    Elastómeros

    Materiales gomosos con alta elongación y fricción. Usados como selladores o rellenos.

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    Fuerzas intermoleculares (termoplásticos)

    Fuerzas que se debilitan al calentar termoplásticos, facilitando el moldeado.

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    Propiedades de las aleaciones antifricción

    Las aleaciones de metal blanco, o antifricción, tienen alta resistencia a la compresión, buena conductividad térmica, alta resistencia a la corrosión y al desgaste, no se contraen al enfriarse y las variaciones de temperatura no afectan sus propiedades.

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    Tratamientos térmicos

    Cambios en la temperatura de un metal o aleación, sin alterar su composición química, para modificar sus propiedades mecánicas.

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    Templado (Temple)

    Tratamiento térmico que eleva la temperatura del acero a cerca de 1000 ºC y luego un enfriamiento rápido, para obtener alta dureza (martensita).

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    Efectos del temple

    Aumenta la dureza y resistencia mecánica, pero disminuye la tenacidad y alargamiento del material.

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    Recocido

    Tratamiento térmico que consiste en calentar y enfriar un material para mejorar la ductilidad y la maleabilidad.

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    Revenido

    Tratamiento térmico que se aplica despues del temple para reducir la fragilidad del material.

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    Materiales antifricción

    Materiales con bajo coeficiente de rozamiento, que resisten el desgaste, diseñados para reducir fricción en máquinas.

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    Conductividad calorífica

    Capacidad de un material para transferir calor.

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    Recocido completo

    Un tratamiento térmico que calienta el metal hasta una temperatura específica y luego lo enfría lentamente. Esto ayuda a eliminar las tensiones internas, mejorar la ductilidad y la tenacidad del metal, y obtener una estructura más uniforme.

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    Recocido incompleto

    Un tratamiento térmico similar al completo, pero calienta el metal a una temperatura más baja y se enfría más rápido. Esto reduce la dureza y la fragilidad del metal, pero no produce un cambio completo en su estructura.

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    Recocido de recristalización

    Un tratamiento térmico que se utiliza para eliminar las deformaciones en frío y restaurar la estructura cristalina original del metal. Se calienta el material por encima de la temperatura de recristalización y luego se enfría.

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    Estañado

    Un revestimiento metálico de estaño aplicado a otros metales como acero, latón, cobre u otros, mediante baño electrolítico. Aumenta la resistencia a la oxidación, corrosión y desgaste, mejora la soldabilidad y el aspecto.

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    Ventajas del estañado

    Proporciona protección contra la corrosión, mejora la calidad técnica del material y otorga un acabado blanco y brillante.

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    Estático

    Un método de estañado que se realiza en piezas grandes o delicadas suspendidas en ganchos dentro de un baño.

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    Rotativo

    Un método de estañado que se utiliza para piezas pequeñas que se introducen en un tambor que rota. El movimiento del tambor permite un recubrimiento uniforme.

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    Cromado

    Un proceso de galvanizado, mediante electrólisis, que recubre objetos metálicos con una fina capa de cromo. Se usa para proteger de la corrosión, mejorar el aspecto y las prestaciones del metal.

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    Módulo de Young

    Es una medida de la rigidez de un material. Indica cuánto se estira o comprime un material por unidad de fuerza aplicada. A mayor Módulo de Young, más rígido es el material.

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    Tensión al límite de proporcionalidad

    Es la tensión máxima que un material puede soportar antes de comenzar a deformarse de manera permanente. Hasta este punto, el material se comporta elásticamente, recuperando su forma original al eliminar la fuerza.

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    Tensión límite de fluencia

    Es la tensión a la que un material comienza a deformarse de manera permanente. A partir de este punto, el material ya no se comporta elásticamente y adquiere deformaciones permanentes.

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    Tensión máxima o resistencia estática a la tracción

    Es la tensión máxima que un material puede soportar antes de romperse. Es una medida de la resistencia a la tracción del material.

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    Alargamiento porcentual

    Es la medida de la elongación de un material después de romperse, expresada como porcentaje de su longitud original. Indica la ductilidad del material.

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    Estricción porcentual

    Es la medida de la reducción del área de la sección transversal de un material después de romperse, expresada como porcentaje de su área original. Indica la ductilidad del material.

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    Ensayo de compresión

    Un ensayo en el que se aplica una fuerza que presiona el material. Se usa principalmente en materiales frágiles como las fundiciones, pero también se puede realizar en materiales dúctiles.

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    Tensión al límite de aplastamiento

    En un ensayo de compresión, es la tensión a la que un material comienza a colapsar o aplastarse de manera permanente. Es una medida de la resistencia del material a la compresión.

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    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.

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