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UNIVERSIDAD DEL BIO BIO 
FACULTAD DE INGENIERIA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Apunte 3 : División Básica de los Materiales 
Asignatura : Materiales 
Profesor : Federico Grossmann. 
 
 
 
2006.09.04 
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DIVISIÓN BÁSICA DE LOS MATERIALES EN INGENIERÍA 
 
1. METALES 
 Cu, Al, Ni, Fe, Cr, Ag, Ti 
 Aceros, Hierro Fundido 
 Aceros Inoxidables 
 Bronce, Latón 
 Metal Blanco 
 
2. CERAMICOS 
 
 Vidrio, Ladrillo, Cemento 
 Loza, Refractarios 
 Óxidos ⎯→ SiO2, Al2O3, MgO, CaO 
 Carburos ⎯→ WC, SiC 
 UO2 forma parte de la combustión Nuclear 
 Diamante 
 
3. PLÁSTICOS Y POLÍMEROS 
 
 Termoplásticos 
 Termoestables o Termofijados 
 Elastómeros 
 
PE : Polietileno 
PEBD : Polietileno de baja densidad (Petrodow) 
PET : Polietilen-tereftalato 
PEAD : Polietileno de alta densidad 
PEADL : Polietileno de alta densidad lineal 
UHMW-PE : Polietileno de ultra alto peso molecular 
PS : Poliestireno 
PS – E : Poliestireno expandido 
PVC : Cloruro de Polivinilo 
PTFE : Politetrafluoretileno ( teflón ) 
PP : Polipropileno ( Petroquim ) 
PC : Policarbonato 
PU : Poliuretano 
 
Fenolformaldehido 
Poliéster 
Poliamidas 
Nylon 
 
Goma, Caucho, Hule 
Resinas, Adhesivos 
 
 
4. SEMICONDUCTORES 
 
 Silicio 
 Germanio 
 
 
 
 
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5. MATERIALES COMPUESTOS 
 
5.1 METAL - METAL 
 Acero revestido con Titanio (Alta resistencia a la corrosión) 
 Acero esmaltado 
 
5.2 METAL – CERÁMICO 
5.2.1. Herramientas de corte ( muy resistentes al impacto ) 
 WC en matriz del Cobalto 
 Carburos Cementados 
 
5.2.2. Titanio reforzado con fibras de SiC 
 
5.2.3. Aluminio en polvo con un máx. de 14% AL2O3 (óxido duro), 
 ( Sinterizado ) compuesto endurecido por dispersión 
 
5.2.4. Aleaciones de Ni, W y superaleaciones, con adiciones de 1-2% 
 de ThO2 (Toria) que endurece significativamente 
 
 CERMET (Metales Cerámicos) 
 Materiales reforzados con partículas, se producen por Pulvimetalurgia 
(Polvo + presión + Temperatura), como TiC + WC ligado con Co. 
 
5.3 CERÁMICO – CERÁMICO 
 Concreto 
Mezcla de Cemento/Grava/Chancado/Arena/Agua 
(Compuesto particulado) 
 
5.4 CERÁMICO – POLÍMERO 
5.5.1. Fibra de Vidrio (Fiberglass) 
 Fibras de Vidrio rígidas en polímeros 
 Compuesto reforzado con fibras rígidas y resistentes 
 
5.5.2. Grafito en Matriz Epóxica 
5.5.3. Asfalto (resina Termoplástica) 
 Compuesto de agregado + (Bitumen – Alquitrán) 
 
5.5 POLIMERO - POLIMERO 
5.6.1 Fibras de Kevlar en polímero 
 
5.6 OTROS 
5.6.1. Madera Terciada 
 Capas alternadas de madera chapada con resina 
 
5.6.2. Madera aglomerada con resina 
 Trupan 
 Masisa 
 Cholguan 
 
 
 
 
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PROPIEDADES DE UN MATERIAL 
 
Provienen de la estructura interna del material. La estructura interna de un 
material involucra: 
 
 Que los átomos están presentes 
 En que cantidad 
 Cómo están localizados en las celdas unitarias 
 Los granos resultantes 
 
Átomos 
 Estructura Submicroscópica 
Celada Unitaria 
 
Cristales o Granos ⎯→ Microestructura Microscópica 
 
Moléculas, presentes en los polímeros 
 
Según la estructura, será la forma como responden los materiales a condiciones de 
esfuerzo, deformación, temperatura, campos magnéticos y otros. 
 
Asociado al tipo de enlace atómico están las propiedades físicas y estructurales de los 
materiales. 
 
ENLACES 
 
 
METALES ⎯→ ENLACE METÁLICO 
 
CERÁMICOS ⎯→ ENLACE IONICO ( AL2O3 –NACL– MGO ) 
 ⎯→ ENLACE COVALENTE (SIO2 – SIC – DIAMANTE ) 
 
POLÍMEROS⎯→ ENLACE COVALENTE 
 ⎯→ FUERZAS I. DE VAN DER WAALS 
 
SEMICONDUCTORES ⎯→ ENLACE COVALENTE ( SI – GE ) 
 
 
 
METALES 
 
 
Están formados por elementos Metálicos ⎯→ Enlace Metálico 
 
 
ENLACE METALICO 
 
Caracterizado por nudos de electrones libres, los cuales están muy poco 
atados al núcleo y tienen una alta movilidad. 
 
Según el Nº de electrones libres presentes será: 
 
 Calor 
⎯→ > ó < Conductor 
 Electricidad 
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Característica común a los elementos metálicos 
 
 Tienen solamente 1, 2 ó 3 electrones en la capa externa 
 Tendencia a donar electrones con facilidad, esta propiedad hace que los 
metales sean buenos conductores. 
 
Todo lo cual explica: 
 
 Alto nivel de Resistencia ( en las aleaciones ) 
 Ductilidad (ser deformados sin ruptura) ( importante en los metales puros ) 
 Relativa alta temperatura de fusión de los metales 
 ( Hg 39 ºC, W 3410 ºC, Sn 232 ºC, Al 660 ºC, Cu 1083 ºC ) 
 Alta conductividad térmica y eléctrica 
 Alta Densidad – Pesados ( a menudo) 
 Brillo metálico característico ( por pulido) 
 Son opacos en relación con la luz, pero tienen relativa alta reflectividad. 
 Cristalinidad por lo general no evidente. 
 
 
MATERIALES CERÁMICOS 
 
Tienen enlaces IÓNICOS y COVALENTES, compuestos formados por elementos 
metálicos y no metálicos. 
 
Propiedades 
 Alta resiliencia mecánica y dureza a temperaturas elevadas. 
 Alta temperatura de ablandamiento y fusión ( 2000 – 4000 ºC ) 
 Fragilidad. 
 Módulo de elasticidad elevada. 
 Densidad, dilatación térmica, conductividad térmica y eléctrica bajas. 
 Químicamente Inertes 
 Refractarios y Aislantes. 
 Resistencia al desgaste, a la corrosión. 
 
Sin embargo, en vista de la amplia diversidad de composiciones de material 
cerámico y de tamaño de grano, las propiedades mecánicas y físicas de los cerámicos 
varían significativamente; por ejemplo; la conductividad eléctrica de los cerámicos se 
puede modificar de baja a alta. Este cambio es el principio subyacente a los 
semiconductores. 
Tienden a ser más resistentes que los metales y polímeros, junto a altas 
temperaturas y severas condiciones del medio ambiente. 
En grandes volúmenes se utilizan en elementos cerámicos tales como cemento, 
ladrillo, vidrio, etc. 
 
Ejemplos: 
 Óxidos metálicos ( SiO2, Al2O3, MgO, CaO, ZrO2 ) 
 Carburos ( WC, TiC, TaC, SiC, HfC ) 
 Boruros ( WB, HfB, TiB2, ZrB2 ) 
 Nitruros ( CBN, SiN4, TiN, TiAlN, ZrN, HfN ) 
 
 
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POLÍMEROS 
 
Características 
 Depende primordialmente de su Estructura Molecular 
 
 Baja Densidad (usualmente contienen elementos ligeros) 
 Contienen elementos no metálicos 
 Enlace covalente y fuerzas intermoleculares de Van der Waals 
 Reflejan mal la luz. 
 Tienden a ser transparentes (por lo menos en espesores pequeños) 
 Contienen sólo elementos no metálicos, que forman moléculas muy grandes. 
 Algunos tienen gran resistencia y pequeñas elongaciones. 
 Algunos son flexibles y se deforman a bajas temperaturas. 
 Aislantes térmicos y eléctricos 
 Se funden y se curan a temperaturas relativamente bajas ( termoplásticos ) 
 Formados por grandes moléculas que contienen un gran número de MEROS 
de dónde proviene el nombre polímero. 
 A diferencia de los metales, son fáciles de moldear, requieren menos energía 
en su procesamiento. 
 
Se pueden procesar con relativa facilidad y en pocas operaciones para obtener 
muchas formas. Por ejemplo: moldear, colar, conformar, maquinar y pegar. 
 
 
 
TERMOPLÁSTICOS 
 
Características 
 
 Elongación elevada bajo esfuerzo 
 Son polímeros lineales 
 Son moléculas largas en forma de cadenas 
 Se convierten en líquidos calentándolos y se endurecen enfriándolos 
 El calor permite vencer las Fuerzas ( intermoleculares ) de Van der Waals 
 Son reciclables 
 Moldeado por SOPLADO, INYECCIÓN, EXTRUSIÓN, POR VACIO – 
ESTAMPADO 
 
 
TERMOFIJADOS / TERMOESTABLES 
 
Características 
 
 Polímeros formados por redes tridimensionales, enlaces cruzados 
 Gran resistencia 
 Pequeñas elongaciones 
 Alta estabilidad dimensional 
 Con la temperatura ocurren procesos químicos irreversibles y se degradan 
 A temperatura ambiente, tienen mayor resistencia 
 Se obtienen por Polimerización por Condensación 
 
 
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FUERZAS DE VAN DER WAALS 
 
 Es un enlace secundario entre moléculas, debido a la atracción entre las 
cargas. Esta atracción sedebe a la distribución asimétrica de las cargas, más que 
enlaces primarios, aquí se atraen las moléculas no los iones. 
Este enlace es importante sólo a bajas temperaturas, cuando la débil fuerza de 
atracción puede vencer la agitación térmica de los átomos. 
Enlace importante en los plásticos y polímeros mayores. Las moléculas están 
conformadas por una columna dorsal de átomos de carbono con enlaces covalentes y 
otros átomos como: 
 
 H2, N2, F, Cl, S, O2 
 
Unidos a los lados con los otros enlaces de carbono. El estado en que se 
encuentre dependerá del número de átomos / moléculas. En la medida que aumenta el 
número de átomos / moléculas pasamos de: 
 
 GAS ⎯→ LÍQUIDO ⎯→ PLÁSTICO SÓLIDO 
 
 
TERMOPLÁSTICOS 
 
 Un material termoplástico se hace bastante plástico si se eleva la temperatura, 
entonces se puede moldear para darle cualquier forma, incluso a temperaturas 
inferiores ala del punto de fusión y luego se endurece enfriándolos. 
 Las propiedades mecánicas de estos plásticos son de relativa sensibilidad a la 
temperatura. 
Son POLIMEROS LINEALES formados por moléculas largas en forma de 
cadenas. El efecto de temperatura / calor, es vencer las fuerzas de Van Der Waals 
entre las moléculas a través de la agitación térmica, haciendo posible el flujo. 
Es fácil moldear o extruir un material termoplástico, debido a la ausencia de 
enlaces cruzados. 
Un material termoplástico se puede moldear a cualquier forma, a temperaturas 
inferiores a la del punto de fusión y luego se endurecen enfriándolos. Las propiedades 
mecánicas son de relativa sensibilidad a la temperatura. 
 
 
 
 
PREPARACIÓN TERMOPLÁSTICOS 
 
Se empiezan con el (los) MONÓMERO(S) que formará las unidades repetidas 
en el polímero. Bajo condiciones de Presión y Temperatura y en presencia de un 
catalizador las cadenas MOLECULARES CRECEN por la adición de moléculas de 
Monómeros, una a una en los extremos de las cadenas. 
Pueden ocurrir ramificaciones, aunque los enlazamientos cruzados casi están 
totalmente ausentes, el proceso se conoce como “POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN” 
 
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EJEMPLO 
 
POLIETILENO (uno de los polímeros más sencillos) 
Se forma uniendo muchas moléculas del Monómero ETILENO C2H4 
 
 
 
 H H H H H H H H H H 
 ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ 
 C = C ⎯ C ⎯ C ⎯ ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ C ⎯ 
 ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ 
 H H H H H H H H H H 
 
 Etileno Monómero de Etileno Polímero de Polietileno 
 
 
 
 
 Soplado 
MOLDEADO Inyección 
 Extrusión 
Por Vacío 
 
 
 
 
 
POLÍMEROS TERMOFIJADOS O TERMOESTABLES 
 
Formados por REDES TRIDIMENSIONALES con enlaces cruzados entre 
cadenas. Estas redes no se rompen tan fácilmente con el calor, por lo que se tiene 
Materiales más fuertes y duros. 
Estos polímeros se fijan en una red dada cuando se fabrican y no pueden ser 
remodelados posteriormente para formar una nueva figura. Al elevar la temperatura, al 
punto que se rompan los enlaces cruzados, ocurren procesos Químicos irreversibles 
que destruyen las propiedades útiles del plástico, denominado DEGRADACIÓN. 
A temperaturas normales los ENLACES CRUZADOS hacen bastante rígido al 
sólido (mayor esfuerzo a temperatura ambiente). 
 
 Peso ligero 
 Altas propiedades de aislamiento eléctrico y térmico

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