Propiedades de los materiales.

Introducción.

Actualmente cuando fabricamos un objeto o componente del mismo se realiza para que cumpla con una función determinada, dotándole de una funcionabilidad, diseño, resistencia, durabilidad, etc. Por ello a la hora del diseño uno de los factores más importante a tener en cuenta es el material con el cual será fabricado.

Conocer las propiedades y características de los materiales es de vital importancia en la fase de diseño, los cuales son posibles de conocer gracias a los llamados ensayos de materiales, y con estos podemos llegar a conocer las características físicas y químicas; aptitud de material a deformarse, maleabilidad, soldabilidad, etc.; resistencia o capacidad para absorber esfuerzos, etc.

Propiedades generales de los materiales.

Para los materiales empleados en la industria, las propiedades de los cuerpos más importantes pueden ser:

• Propiedades Físicas
• Propiedades Químicas.
• Propiedades Magnéticas.  
• Propiedades Mecánicas.    

PROPIEDADES FÍSICAS.

Son todas aquellas propiedades relacionadas con la naturaliza interna del material y su estructura (composición, cristalización, variación de la temperatura, tratamientos térmicos y mecánicos). Las principales propiedades físicas son:

• Densidad.
• Peso específico.
• Conductividad térmica o calorífica.
• Conductividad eléctrica.
• Fusibilidad.
• Soldabilidad.
• Templabilidad. 

Densidad.

La densidad o la densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia homogénea. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por centímetro cubico (kg/cm³), aunque también es expresada en g/cm³.

Formula de la Densidad absoluta. 

Peso específico.

El peso específico es la relación entre el peso de una sustancia y su volumen. Su unidad en el Sistema Internacional es el newton por metro cubico (N/m³) y en el Sistema Técnico se mide en kilogramos-fuerza por metro cubico (kf/m³). 

Formula del Peso específico.

donde:

• γ = peso específico.
• P = peso.
• v = volumen.
• m = masa. 
• ρ = densidad absoluta.
• g = constante gravitatoria. 

Conductividad térmica o calorífica.

Representa la mayor o menor facilidad con que un cuerpo transmite energía térmica a través de el mismo.

Conductividad eléctrica.

Se define como la capacidad de un material para dejar pasa libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material.

Fusibilidad.

Es la facilidad con que un material puede derretirse o fundirse. Es la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas.

Soldabilidad.

Es la capacidad que tienen los materiales, de la misma o diferente naturaleza para ser unidos de manera permanente mediante el proceso de la soldadura.

Templabilidad.

Es la propiedad de algunos materiales de obtener una gran dureza mediante un tratamiento térmico llamado temple. 

PROPIEDADES QUÍMICAS.

Son todas aquellas propiedades que hacen que un material cambie su composición. Cuando se expone una sustancia química a distintos reactivos o condiciones experimentales puede o no reaccionar con ellos. Las principales propiedades químicas son:

• Corrosión.
• Oxidación.
• Reducción.

Corrosión.

Se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De forma más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna en el medio.

Oxidación.

La oxidación ocurre cuando una sustancia química pierde electrones y al mismo tiempo aumenta su número de oxidación.

Oxidación = perdida de electrones = aumenta su número de oxidación.

Reducción.

La reducción ocurre cuando una sustancia química gana electrones y simultáneamente disminuye su número de oxidación.

Reducción = ganancia de electrones = disminuye se número de oxidación.

PROPIEDADES MAGNÉTICAS.

Es la propiedad que tiene los cuerpos a magnetizarse cuando entra en un campo magnético. En definitiva es un fenómeno físico por la que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros. Dentro de los materiales con propiedades magnéticas nos encontramos con:

Material	Características
Diamagnéticos	Estos materiales se oponen al campo magnético al que están sometidos debido a que las líneas magnéticas se oponen, es decir se repelen. Ejemplo: bismuto, plata, oro, plomo, etc.
Paramagnéticos	Estos materiales favorecen, se suman al campo magnético al que están sometidos, las líneas magnéticas están casi en la misma dirección, es decir se atraen. Ejemplo: aluminio, paladio, platino, etc.
Ferromagnético	Son materiales que al estar a una temperatura inferior de un determinado valor presenta un campo magnético fuerte. Ejemplo: hierro, cobalto, níquel, etc.
Antiferromagnético	Material no magnético aun estando sometido a un campo magnético. Ejemplo: oxido de manganeso.
Ferrimagnético	Material que presenta menos magnetismo que los materiales ferromagnético. Ejemplo: ferrita de hierro.
Superparamagnético	Es un comportamiento magnético con algunas características del ferromagnetismo y otras del paramagnetismo. Ejemplo: materiales utilizados en vídeo y audio.
Ferritas	Son materiales cerámicos ferromagnéticos compuestos por hierro, boro y bario, estroncio o molibdeno. Tienen una alta permeabilidad magnética, con lo cual les permite almacenar campos magnéticos con más fuerza que el hierro.
No magnéticos	Que no les afectan las líneas de campos magnéticos. Ejemplo: el vacío.

Tabla tipos de materiales magnéticos. 

PROPIEDADES MECANICAS.

Las propiedades mecánicas son aquellas propiedades de los materiales solidos que se manifiestan cuando aplicamos una fuerza. Se refieren a la capacidad de los mismos a resistir acciones de cargas: oposición al ser rayados, estirados, comprimidos, a deformaciones, su resistencia al choque, etc. Las principales propiedades mecánicas son:

• Cohesión.
• Elasticidad.
• Resistencia.
• Plasticidad.
• Ductilidad.
• Maleabilidad.
• Dureza.
• Tenacidad.
• Fragilidad.
• Fatiga.
• Resiliencia. 

Cohesión.

Se define como la resistencia de los átomos del material a separarse entre sí.

Elasticidad.

Es la propiedad que tiene un material de ser deformado por fuerzas exteriores y recobrar si forma primitiva u original al cesar dichas fuerzas.

Resistencia.

Es la propiedad que presenta los materiales para soportar las diversas cargas o fuerzas. Es la oposición al cambio de forma y a la separación.  

Plasticidad.

Es la capacidad de un material para adquirir una determinada deformación si llegar a la rotura.

Ductilidad.

Es la propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza pueden deformarse sin romperse permitiendo obtener alambre o hilos de dicho material.

Maleabilidad.

Es la propiedad de algunos materiales, los cuales bajo la acción de una fuerza pueden deformarse sin romperse permitiendo obtener láminas de dicho material.

Dureza.

Es la oposición que ofrecen los materiales a acciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, etc.

Tenacidad.

Es la energía de deformación total que puede absorber o acumular el material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto.

Fragilidad.

Es la capacidad que tiene un material a fracturarse (rotura) con escasa deformación.

Fatiga.

Es la capacidad que tiene un material a resistir esfuerzos repetitivos, variables en magnitud y sentido.

Resiliencia.

Es la capacidad de oponer resistencia a la destrucción por carga dinámica.