ingenieria de materiales

1. Integrantes:
• Paucar Mallqui , Walter
• Perez Masape, Alexander
• Pezo Torres, William
• Sulluchuco Quispe, Cinthya
•Terán Morante, Vicky
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
MATERIALES DE INGENIERIA
MATERIALES FERROSOS Y NO FERROSOS
Profesor: Abel Inga Díaz
2016

2. Se definen los metales como materiales formados por elementos
químicos metálicos. Estos elementos se caracterizan por estar
formados por átomos unidos por enlaces metálicos, los cuales
aportan una decisiva influencia en sus propiedades. En virtud de la
nube de electrones que es compartida por un cierto número de iones
metálicos, los materiales metálicos permiten el desplazamiento
relativo de unas capas de iones respecto a otras sin que se produzca
rotura, lo que determina su plasticidad: una de las propiedades
mecánicas más interesantes de los materiales en ingeniería, sin
olvidar la conductividad eléctrica y térmica. Los metales los
encontramos generalmente en la naturaleza combinados con otros
elementos como son carbonatos, sulfatos, óxidos,… Al proceso de
extracción del metal estudiando sus propiedades se le denomina
metalurgia. Si nos concentramos en los proceso para la extracción
del acero e hierro hablamos de siderurgia.

3. 1.- OBJETIVO GENERAL:
• Identificar mediante ensayos físicos las características de los diferentes tipos de
materiales ferrosos y no ferrosos usados en la industria así como reconocerlos
entre aquellos de similar apariencia.
2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
•Determinar cuál de estos elementos ferrosos es el más duro, pesado y más fácil
de mecanizar
•Distinguir las características de los diferentes metales, como ferrosos y no
ferrosos.
• Explicar el efecto de los diferentes elementos de aleación en las propiedades del
acero
•Determinar a cuales de los ensayos físicos los metales ferrosos son mecanizables
y a cuales no lo son
•Poder identificar a simple vista las características de los metales ferrosos y no
ferrosos

4. Los metales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o
más elementos metálicos. Pudiendo también contener algunos
elementos no metálicos. Los elementos metálicos pueden estar
formando parte de compuestos organometálicos.

5.  Poseen una estructura interna
común
 Son sólidos a temperaturas
normales, excepto el mercurio y el
galio - tienen una alta densidad
 Tienen elevada conductividad
térmica y eléctrica
 Tienen considerable resistencia
mecánica
 Suelen ser maleables
 Se pueden fundir, conformar y
reciclar. Ejemplos de metales: Hierro,
cobre, aluminio, níquel y titanio

6. Los materiales metálicos se clasifican en:
• MATERIALES FERROSOS: Son aquellos
materiales que tienen al hierro como
elemento principal en su
composición.(Aceros y Hierros Fundidos)
• MATERIALES NO FERROSOS: Son
aquellos materiales que NO tienen al hierro
como elemento principal en su composición.
(Aluminio y sus aleaciones, Cobre y sus
aleaciones, Zinc y sus aleaciones, Magnesio
y sus aleaciones, Níquel y sus aleaciones,
etc.)

7. Se denominan metales ferrosos o férricos a aquellos que contienen
hierro como elemento base; pueden llevar además pequeñas
proporciones de otros. A pesar de todos los inconvenientes que
presentan estos materiales (hierro, acero y fundiciones) por ser
muy pesados, oxidarse con facilidad y ser difíciles de trabaja, entre
otros, son uno de los más usados en la actualidad.

8. • Punto de fusión: aproximadamente 1500 ºC
• Densidad alta (7,87 g/cm3 .)
• Buen conductor del calor y la electricidad.
• Se corroe y oxida con mucha facilidad.
• Bajas propiedades mecánicas (al corte, limado, conformado, etc.).
• Es un metal más bien blando.
• Es un metal maleable de color gris plateado y presenta propiedades
magnéticas, es ferromagnética a temperatura ambiente y presión
atmosférica.
• Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por
fusión, y el más ligero que se produce por fisión debido a que su
núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón.

9. Hierro industrial: cuando el contenido en
carbono es menor al 0,03%.
Acero: Cuando el contenido en carbono está
comprendido entre el 0’03 y el 1’67%.
Fundición: El porcentaje de carbono está
comprendido entre el 1’67 y el 6’67%.

10. El hierro con un contenido en carbono bajo (< 0,03 %) posee unas
características mecánicas inadecuadas y, por ello, apenas se emplea
industrialmente. Cuanto mayor sea el contenido en carbono de un acero,
mayores serán su dureza y su resistencia a la tracción, pero su ductilidad
disminuirá y se incrementará su fragilidad. Su densidad oscila entre 7,6 y 7,8
g/cm3 , y su punto de fusión varía entre 1.300 y 1.400 ºC.
En general, se puede decir que los aceros presentan las siguientes propiedades:
• Son dúctiles y maleables.
• Su resistencia mecánica, dureza y fragilidad se incrementan con el contenido en
carbono. De acuerdo con ello, los aceros se pueden clasificar en: extradulces,
muy dulces, dulces, semidulces, semiduros, duros, muy duros y extraduros.
• La soldabilidad disminuye con el porcentaje en carbono.
• Se oxidan fácilmente (salvo los aceros inoxidables).

11. Es una aleación de hierro que tiene un contenido de carbono que varia
entre 0.02% y 2.11% en peso.
El acero se puede obtener añadiendo carbono al hierro, aunque
industrialmente se procede de manera inversa; es decir, se extrae
carbono de la fundición, ya que su contenido en ella -como consecuencia
de los procesos de obtención en el alto horno- es muy elevado.
Por regla general, además de hierro y carbono, en los aceros se
encuentran presentes otros elementos que modifican notablemente sus
propiedades. Así, se tiene:
• Aceros al carbono
• Aceros aleados

12. El acero es una aleación de hierro que
tiene un contenido de carbono que varía
entre 0.02% y 2.11%, no contiene
escoria y se puede moldear, laminar o
forjar, generalmente también incluye
otros elementos como el manganeso,
cromo, níquel, etc. Pero es el contenido
de carbono lo que realmente transforma
el hierro en acero. El acero se clasifica de
acuerdo con los elementos de aleación
que contiene. Como el carbono es el
elemento más importante, este también
se clasifica por la cantidad que contiene.

13. Entre los aceros podemos encontrar:
ACEROS AL BAJO CARBONO
Contienen menos del 0.20% y son los más
utilizados. Se puede lograr el incremento en la
resistencia por medio del trabajo en frio. Su micro
estructura consiste en ferrita y perlita, cuenta con
unas aleaciones
bastante débiles, pero lo compensa con una ductil
idad y tenacidad sobresaliente.
Tal vez son los más populares ya que son los que
tienen menor costo de producción. Son usados
comúnmente para la elaboración de tuberías y
componentes de automóviles.
Se pueden encontrar en planchas, clavos,
alambres , varillas, etc.

14. ACEROS AL MEDIO CARBONO
Su contenido de carbono varia de 0.20% a
0.50%, pueden tratarse térmicamente con
templado y revenido,
los aceros no aleados al carbono
tienen baja capacidad de endurecimiento y solo
pueden tratarsetérmicamente en secciones
delgadas y con elevada rapidez de enfriamiento.
Sus aplicaciones incluyen componentes de
maquinaria y piezas de motores.

15. ACEROS AL ALTO
CARBONO
Contienen carbono en
cantidades superiores al 0.60%,
son los aceros más duros, más
resistentes y menos dúctiles de
los aceros al carbono. A pesar
del desgaste son capaces
de mantener un filo cortante, los
aceros para herramientas (Tool
Steel) caen dentro de esta
categoría. Se usa para la
fabricación de resortes y hojas
de corte.

16. Tienen agregados varios elementos en pequeñas cantidades para mejorar
resistencia a la tensión, dureza, resistencia a la temperatura, resistencia a la
corrosión y otras propiedades.
Por ejemplo:
Se agrega Cromo para mejorar la resistencia al desgaste, la tenacidad y la
capacidad de endurecimiento.
Se agrega Níquel para mejorar la resistencia sin perder ductilidad, y mejora
también la capacidad de endurecimiento por cementación.
La resistencia máxima a la tensión de los aceros aleados puede variar desde
80 hasta 300 Kpsi dependiendo de los elementos de aleación y del tratamiento
térmico, a diferencia de los aceros al carbono que la resistencia oscila entre 60
a 150 Kpsi.

17. Definimos temple como el tratamiento térmico del acero en el que se le confiere
mayor dureza y resistencia a la tracción y elasticidad, mediante un enfriamiento rápido
con una velocidad mínima llamada "crítica" en un medio de enfriamiento, tras haberlo
calentado a temperaturas superiores a la crítica. El templado del acero se realiza en
tres escalones: calentamiento a temperatura de temple, detención a esta temperatura
y enfriamiento rápido.
El temple se consigue al alcanzar la temperatura de austenización y además que todos
los cristales que componen la masa del acero se transformen en cristales de austenita,
ya que es la única estructura constituyente del material que al ser enfriado
rápidamente se transforma en martensita, estructura que da la máxima dureza a un
acero hipoeutectoide. Los aceros inferiores a 0,3% de carbono no toman temple
debido a que al ser enfriados rápidamente de la temperatura de austenización fijan
estructuras no martensíticas como por ejemplo: Perlita y Ferrita. La temperatura de
austenización es variable, dependiendo del porcentaje de carbono que contenga el
acero.

18. Los aceros, después del proceso de temple,
suelen quedar frágiles para la mayoría de los
usos al que van a ser destinados. Por esta razón,
las piezas después del temple son sometidas casi
siempre a un revenido (al conjunto de los dos
tratamientos también se le denomina
"bonificado").
En general los fines que se consiguen con este
tratamiento son los siguientes:
• Mejorar los efectos del temple, llevando al
acero a un estado de mínima fragilidad.
• Disminuir las tensiones internas de
transformación, que se originan en el temple.
• La temperatura de revenido sobre las
características mecánicas, esta varia con el
tipo de acero y el empleo y tipo de
solicitaciones que haya de soportar la pieza.

19. El austemplado, convierte la austenita en una estructura dura llamada
bainita. En el austemplado el acero se templa en sales fundidas a una
temperatura de entre 232°C y 426°C (450 y 800°F).
Esta temperatura produce una estructura con el grado de tenacidad y
ductilidad deseadas. Cuando se mantiene una temperatura constante
durante un tiempo suficiente para completar la transformación de la
austenita, la estructura resultante es bainita. La bainita es más tenaz que
la martensita de revenido. Es menos probable que ocurran el
agrietamiento y el alabeo porque el descenso de temperatura en el
austemplado es menos severo que en el temple ordinario o en el
martemplado.

20. Es un proceso usado para ciertos tipos de acero dúctil que aumenta la dureza de la
superficie de 2 a 6 veces. Se conduce generalmente en una caja resistente al calor
calentado la pieza a una temperatura de 900 ºC. Se puede efectuar este procedimiento con
medios sólidos (carbón de madera con aditivos, baño de sales con cianuros), o con medios
gaseosos CO, H2, N2. La utilización de medios gaseosos es la más utilizada ya que permite
un control de la profundidad del tratamiento.

21. El tratamiento térmico de normalización del acero se lleva a cabo al calentar
aproximadamente a 20 ºC por encima de la línea de temperatura crítica
superior seguida de un enfriamiento al aire hasta la temperatura ambiente. El
propósito de la normalización es producir un acero más duro y más fuerte que
con el recocido total, de manera que para algunas aplicaciones éste sea el
tratamiento térmico final. Sin embargo, la normalización puede utilizarse para
mejorar la maquinabilidad, modificar y refinar las estructuras dendríticas de
piezas de fundición, refinar el grano y homogeneizar la microestructura para
mejorar la respuesta en las operaciones de endurecimiento.

22. Los fundidos tienen baja resistencia al impacto y ductilidad, pero
son buenos para la abrasión, desgaste y resistencia a la
corrosión.
Entre los principales tipos encontramos:
• Fundición Blanca
• Fundición Gris
• Fundición Dúctil o modular
• Fundición Maleable

23. •Se forma cuando la mayor parte del carbono
en el hierro está como carburo de hierro.
• Contiene grandes cantidades de carburo de
hierro en una matriz Perlítica.
• Se rompen para producir una superficie
cristalina fracturada brillante o blanca.
• Se debe mantener bajos contenidos de
carbono y silicio (2.5 a 3% y 0.5 a 1.5%
respectivamente) y alta velocidad de
solidificación para retener el carbono en forma
de carburo de hierro.
• Alta resistencia al desgaste y a la abrasión
debido a la gran cantidad de carburo de hierro
en su estructura.
• Sirve como material bruto para la fabricación
de hierro maleable.

24. • Se forma cuando el carbono se encuentra
en una cantidad superior a la que puede
disolverse en la austenita y precipita como
hojuelas de grafito
• Contienen de 2.5 a 4.0% de carbono y de
1 a 3% de silicio
• Se rompen para producir una superficie
cristalina
fracturada gris a causa del grafito expuesto.
• Bajo costo
• Alta capacidad de mecanizado
• Buena resistencia al desgaste
• Excelente capacidad de amortiguamiento
vibracional

25. • Posee buena fluidez y moldeabilidad
• Excelente capacidad de mecanizado
• Buena resistencia al desgaste
• Tiene propiedades mecánicas similares a
las del acero (alta resistencia tensil,
tenacidad, ductilidad, trabajado en caliente
y
templabilidad)
• Su composición es similar a la del hierro
gris, 3-4% C y 1.8 – 2.8 % Si

26. • Se funde primero como hierro blanco
• Los contenidos de C y Si se encuentran
en proporciones del 2 al 2.6% en C y de
1.1 a 1.6% de Si
• Se produce calentando en un horno de
fundición el hierro blanco para disociar el
carburo de hierro del hierro blanco en
grafito y hierro
• El grafito está en forma de agregados
nodulares irregulares

27. Son todos los metales y aleaciones que no tienen en su composición química
Hierro. En general, son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Los más
importantes son 7: Cobre, Zinc, Plomo, Estaño, Aluminio, Níquel y Manganeso.
Hay muchos otros metales no ferrosos; sin embargo, como las cantidades que
se producen son pequeñas, o los procesos son altamente costosos, se utilizan
poco.

28. Los metales no ferrosos ofrecen una gran variedad de propiedades físicas y
mecánicas, tienen un amplio rango de temperaturas de fusión y difieren
grandemente en costos y aplicaciones.
PESADOS:
Su densidad es igual o mayor de 5kg/dm cúbico.
Tales como: estaño, cobre, zinc, plomo,
níquel, Wolframio y Cobalto.
LIGEROS:
Su densidad está comprendida entre 2 y 5kg/dm
cúbico. Tales como: Aluminio y Titanio.
ULTRALIGEROS:
Su densidad es menor de 2kg/dm cúbico. Tales
como: magnesio y Berilio.

30. Es uno de los materiales más utilizados después
del acero, cuyo punto de fusión es de 660°C
PROPIEDADES DEL ALUMINIO
• Tiene baja densidad (2.7 g/cm3) ideal para la
industria del transporte, mientras que el Acero (7.8
g/cm3).
• Tiene una alta relación resistencia/peso.
• Buena resistencia a la corrosión, por la película
de oxido que se forma en la superficie.
• Buena formabilidad, es conductor eléctrico, no es
magnético y no produce chispa.
• Se fabrica en dos formas: producto trabajado
mecánicamente y piezas coladas o lingotes.

31. • El cobre es conocido por su facilidad de conformado y de unión, así como
su excelente conductividad eléctrica y térmica y resistencia a la corrosión.
• Cobre y sus aleaciones tiene baja relación resistencia/peso y bajas
resistencia a temperatura elevadas

32. Su densidad es de 6,8 kg/dm³; su punto de fusión es de 1900ºC; tiene un color
grisáceo acerado, muy duro y con una gran acritud, resiste muy bien la oxidación y
la corrosión.
Aleaciones y aplicaciones:
• Cromado brillante: para objetos decorativos
• Cromado duro: para la fabricación de aceros inoxidables y aceros para
herramientas.

33. El antimonio es un elemento duro y muy frágil pudiéndose granular y pulverizar
fácilmente, desde color blanco, placas cristalino. Este elemento semimetálico
tiene cuatro formas alotrópicas. Su forma estable es un metal blanco azulado.
El antimonio negro y el amarillo son formas no metálicas inestables.
Principalmente se emplea en aleaciones metálicas y algunos de sus
compuestos para dar resistencia contra el fuego, en pinturas, cerámicas,
esmaltes, vulcanización del caucho y fuegos artificiales.

34. Es un metal de color blanco grisáceo parecido al de la plata, es suave, dúctil, y
maleable pero muy poco resistente a la atracción, o sea casi carece de
tenacidad, el metal al ser doblado produce un crujido debido a la dislocación de
sus cristales.
APLICACIONES
• Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos
metales usados en la fabricación de latas de conserva. Su uso también es de
disminuir la fragilidad del vidrio
• Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentifrícos (SnF2)
y pigmentos
• Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y cobre
• Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo
• Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los
órganos musicales
• En etiquetas y recubrimiento de acero

35. El níquel es un metal blanco ligeramente pálido y
brillante, es duro y muy tenaz cuando contiene una
pequeña cantidad del Carbono, se vuelve maleable
dejándose laminar, pequeños porcentajes de
magnesio, en muy resistente a la corrosión
atmosférica, y aliado a hierro le imparte gran
resistencia a la oxidación. Estas aleaciones se usan
para fabricar monedas, joyas, y artículos tales
como válvulas e intercambiadores de calor. La mayor
parte del níquel se usa para fabricar acero inoxidable.
Muchos compuestos de níquel se disuelven fácilmente
en agua y son de color verde.
APLICACIONES Y ALEACIONES:
Ni + Cr + acero: se emplea para aceros inoxidables
En aparatos de la industria química y en
recubrimiento de metales por electrolisis.

36. El plomo es un metal de color gris azulado muy brillante, dentro del metales
comunes es el más pesado, su elevada plasticidad le permite ser trabajado
fácilmente en frío, este metal jamás debe de estar en contacto con las bebidas y
alimentos. Es un metal gris azulado, blando y pesado, se corta fácilmente con un
cuchillo. Se lámina y estira por extrusión, pero pequeñas cantidades
de Arsénico, Antimonio, cobre y metales alcalinos térreos aumentan su dureza. Su
resistencia a la corrosión atmosférica, y al ataque de los ácidos hace que sea muy
útil.
ALEACIONES Y APLICACIONES:
Oxido de plomo - pinturas antioxidantes (minio)
Tuberías: en desuso
Recubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares (rayos X)
Formando aleación:
Soldadura blanda: Pb + Sn empleado como material de aportación.

37. Es un metal de color blanco plateado brillante, es laminable entre 350ºC y 400ºC, es
soluble con los ácidos diluidos exceptuando al ácido fluorhídrico, se alea con mayoría de
los metales exceptuando el hierro y el cromo, los metales con los metales con los que
más se une como elemento aleado son el aluminio, cobre, Cadmio, zinc y manganeso.
Como metal puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las
sales de magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento
de aleación.

38. APLICACIONES
• Aditivo en propelentes convencionales.
• Obtención de fundición nodular (hierro–silicio-Mg) ya que es un agente
esferoidizante/nodulizante del grafito.
• Agente reductor en la obtención de uranio y otros metales a partir de
sus sales.
• El hidróxido (leche de magnesia), el cloruro, el sulfato (sales Epson) y
el citrato se emplean en medicina.
• El polvo de carbonato de magnesio (MgCO3) es utilizado por los atletas
como gimnastas y levantadores de peso para mejorar el agarre de los
objetos. Es por este motivo prácticamente imprescindible en la escalada de
dificultad para secar el sudor de manos y dedos del escalador y mejorar la
adherencia a la roca. Se lleva en una bolsa colgada de la cintura
• Otros usos incluyen flashes fotográficos, pirotecnia y bombas incendiarias

39. Es un metal de color blanco azulino, funde a 419ºC e hierve a 907ºC,
el zinc a temperatura ambiente es frágil, y resistente a la corrosión en
condiciones normales, pero cuando se une el contacto con el aire
húmedo se opaca al formarse una película bicarbonatos básicos de
zinc.
La principal aplicación del zinc —cerca del 50% del consumo anual— es
el galvanizado del acero para protegerlo de la corrosión, protección
efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el zinc actúa
como ánodo de sacrificio.

40. Son materiales que tienen estabilidad química y resistencia mecánica a alta
temperatura, en general superior a 1400 ºC Se utilizan en muchas industrias como
elementos de los reactores Son elementos fundamentales en industrias tales como las
del hierro y acero, vidrio, cemento, etc. Se determina mediante las técnicas de
microscopía óptica y electrónica. Existen varias clases de metales refractarios.
MICROESTRUCTURA O TEXTURA : Los
materiales refractarios son productos
policristalinos que contienen una o más
fases cristalinas y usualmente fase líquida o
vítrea. Las propiedades físicas, tales como
la resistencia mecánica, dependen del
tamaño y forma de los cristales
individuales, la naturaleza de la unión entre
cristales y la distribución de la fase líquida.

41. ESTABILIDAD QUÍMICA INTERVALO DE VITRIFICACIÓN
Es el intervalo de temperaturas comprendido entre el inicio de la densificación
debido a la presencia de la fase líquida y el desmoronamiento de la pieza debido a
contenidos excesivos de fase líquida Debe ser tan grande como sea posible
Depende críticamente de la composición Es directamente gobernado por el
diagrama de fases apropiado
RESISTENCIA
Los refractarios Son materiales quebradizos a temperatura ambiente Tienen poca
resistencia a la tensión y exhiben deformación plástica a temperaturas altas.

42. MATERIALES REFRACTARIOS AVANZADOS:
Son cerámicas basadas en nitrógeno: El nitruro se silicio, Si3N4, es un material inerte
que aguanta temperaturas más altas que muchas aleaciones metálicas Está considerado
como un material de construcción de turbinas de gas La dificultad en su uso es la
sinterización del polvo para obtener un material policristalino denso en los estudios de
sinterización se descubrieron los SIALONS que son cerámicas básicamente de Si, Al, N y
O, aunque pueden contener otros elementos.
TIPOS DE ENLACE EN MATERIALES REFRACTARIOS:
Los refractarios son materiales con puntos de fusión altos y por tanto con enlaces
interatómicos fuertes. Es de destacar que en los refractarios se encuentran tanto enlaces
iónicos como covalentes. Tipos de materiales refractarios utilizados en la industria: Los
principales tipos de refractarios industriales son de sílice, básicos de magnesia-cromo, de
arcilla cocida y de alúmina. Otros materiales como SiC y Si3N4 tienen también
aplicaciones especializadas industrialmente.