Esquema del intercambio de electrones en el proceso de oxidación de los metales.
Propiedades de los metales
L os metales poseen una serie de características mecánicas y físicas que los definen. Son las denominadas propiedades de los metales.
Las propiedades físicas hacen referencia al comportamiento del metal en situaciones que afectan a su estructura interna.
La dilatación y contracción es la variación de las dimensiones del metal en función de la temperatura que se le aplica. Al calentar aumentan las dimensiones del metal, se dilata, y al enfriarse disminuyen, se contrae.
Por fusibilidad se entiende la temperatura a la que un metal se vuelve líquido por medio de la absorción de calor.
La conductividad térmica y eléctrica obedece a la capacidad de los metales de permitir la transmisión del calor o la electricidad a través de sus moléculas.
La soldabilidad es la propiedad que permite la unión de los metales por medio de la fusión.
La forjabilidad es la capacidad de deformación plástica del metal en caliente por medio de la percusión o el estampado.
Las propiedades mecánicas son las que determinan el comportamiento de los metales ante esfuerzos y cargas que tienden a cambiar su forma. Por ejemplo:
La maleabilidad es la propiedad que permite modificar la forma del metal sin que se produzcan grietas. Esto permite transformarlos en láminas y perfiles de cualquier clase.
La ductilidad es la propiedad que permite el estirado del metal para formar hilos sin que se produzca su rotura.
La tenacidad es la resistencia a la rotura al someter el metal a cargas de tracción.
La elasticidad es la propiedad que permite a los metales deformarse ante una fuerza y volver a su forma inicial al cesar ésta.
La flexibilidad permite al metal doblarse o curvarse sin que se produzca su rotura.
La resiliencia es la resistencia de los metales a la rotura por la acción del choque o la percusión.
La dureza es la resistencia del metal al desgaste por frotamiento.
Jordi Torras, Salamandra, 1995. Bronce y madera. La fusibilidad permite licuar el metal para obtener objetos por medio de un molde.
Gracias a la maleabilidad se consiguen láminas de metal muy finas, en este caso de estaño.
La ductilidad permite crear hilos de metal muy finos, como es el caso del cobre.
Algunos metales poco flexibles, como este trozo de aluminio, sufren la rotura de fibras ante esfuerzos de doblado.
Descripción de los metales
Acero inoxidable
Es una aleación de hierro, carbono y cromo como elementos principales a los que se puede añadir níquel, molibdeno, titanio o silicio, entre otros, que influyen en las características y propiedades de este acero. Se clasifican en tres grandes grupos: martensíticos, ferríticos y, los más empleados, austeníticos.
Todos son resistentes a la corrosión en contacto con el aire, la humedad o algunos ácidos. Los martensíticos y los ferríticos son magnéticos, es decir, son atraídos por un imán, mientras que los austeníticos no.
Acero al carbono
Es una aleación de hierro y carbono, de color gris, llamada habitualmente hierro. La cantidad de carbono en la aleación determina sus propiedades y características. El más usado es el acero con un contenido en carbono inferior al 1,7 %; cuando éste es superior recibe el nombre de fundición.
El acero al carbono es dúctil y maleable, duro, elástico y tenaz y funde a 1535 °C.
Aluminio
Se trata de un metal ligero de color blanco, muy resistente a la corrosión en contacto con el aire o la humedad. Es un metal relativamente blando muy dúctil, maleable y poco denso, que funde a 660 °C.
Cobre
Metal de color rojizo, muy dúctil y maleable y excelente conductor de la electricidad y del calor. Es muy tenaz y su temperatura de fusión es de 1083 °C.
Latón
Se trata de una aleación de cobre y cinc, de color amarillo. Es duro y tenaz y muy resistente a la corrosión. Funde en un intervalo de fusión de entre 800 y 1025 °C, dependiendo de su composición.
Cinc
Metal de color gris azulado muy resistente a la corrosión en contacto con el aire o la humedad. Es blando, poco elástico y maleable y su temperatura de fusión es de 419 °C.
Estaño
Metal de color blanco brillante muy resistente a la corrosión. Es maleable, flexible, poco dúctil y frágil a temperaturas elevadas. Es un metal denso que funde a 232 °C.
Plomo
Metal de color gris oscuro muy blando y denso que se raya fácilmente. Es tenaz, dúctil, maleable y resistente a la corrosión del ambiente. Funde a 327 °C.
Acero inoxidable (A), Acero al carbono (B), Aluminio (C), Cobre (D), Latón (E), Cinc (F), Estaño (G), Plomo (H).
Fabricación del acero
El hierro es un metal con un porcentaje de carbono inferior al 0,05 %. Aleado en proporción adecuada con carbono se mejoran algunas de sus características, como la dureza o la elasticidad, además se le pueden aplicar tratamientos térmicos como el temple. Es el caso de los aceros. En cambio, si se alea con carbono en proporción superior al 1,7 % se vuelve un material frágil y rompedizo, muy poco dúctil y maleable. Es el caso de la fundición.
El acero es una aleación compuesta básicamente por hierro y carbono. Este último entra en un porcentaje alrededor de un 0,05 % y un 1,7 %. El acero se fabrica a partir del mineral de hierro como la magnetita, el oligisto y los hematites, entre otros.
Escena del libro noveno de De Re Metallica (1556), obra enciclopédica de Georgius Agricola (1494-1555), que representa todos los trabajos en metal del siglo XVI.
Hasta el siglo XIV se producía una variedad de hierro forjado calentando una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno al que se le insuflaba aire de forma manual. Se obtenía así una masa esponjosa de hierro y escorias, debido a las impurezas del metal y a las cenizas del carbón vegetal. Esta masa de hierro con impurezas se golpeaba aún incandescente con pesados martillos a fin de extraer de ella