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MATERIALES 1. Haz un listado de diez objetos que estén fabricados con materiales naturales, cinco con materiales artificiales y tres con sintéticos. ● Naturales: madera, lana, esparto, arcilla, oro, lino, algodón, plata, arena, cuero… ● Artificiales: hormigón, vidrio, cerámica, bronce, cemento… ● Sintéticos: PVC, baquelita, nylon... 2. Indica si cada uno de los siguientes objetos es natural (N) , artificial (A) o sintético (S):

Puerta de armario-N

Cesta de mimbre-N

Cuaderno-A

Tijeras-S

Tienda de campaña-S

Muro de piedra-N

Teja-A

Neumáticos-S

Sartén-A

Camiseta de algodón-A

Zapatos-S

Fotografía-S

Viga de madera-N

Sofá-A

Medias de lycra-S

3. ¿En qué se diferencia la tenacidad de la resiliencia y de la acritud? La tenacidad es la resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación. La resiliencia es la resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos. La acritud es el aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos metales como consecuencia de la deformación en frío. 4. Indica al menos tres materiales que destaquen en cada una de las propiedades que se indican a continuación: ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Elasticidad: goma, látex, lycra Fragilidad: cristal, cerámica, hielo Transparencia: plástico, cristal, grafeno Dureza: diamante, rubí, grafeno Acritud: acero, hierro, acero inoxidable Maleabilidad: plastilina, estaño, Veteado: madera Ductilidad: cobre, estaño, aluminio Inoxidabilidad: acero inoxidable, oro, platino Plasticidad: plástico, acero, vidrio Opacidad: acero, oro, madera Resiliencia; acero, hierro, bronce

5. Explica mediante dibujos esquemáticos en qué consisten los esfuerzos de tracción, compresión, flexión y torsión.

6. Busca tres objetos, piezas de mecanismos o máquinas que en algún momento se encuentren sometidos a esfuerzos de torsión y de cortadura. Torsión: destornillador, camiseta al ser estrujada, llave alen Cortadura: papel, hilo, cable 7. ¿En qué se diferencia el esfuerzo de compresión del esfuerzo de pandeo? La diferencia es que en la compresión el objeto solo se acorta, mientras que en la de pandeo el objeto de arquea al ser comprimido. 8. ¿A qué tipo de esfuerzos se encuentran sometidos los ganchos y los tornillos de las perchas de un aula cuando hay prendas colgadas? Flexión, ya que se ejerce fuerza paralela a la superficie de fijación, los tornillos a la fuerza de torsión al ser colocados, y los ganchos a tracción ya que se pueden romper si tiras de ellos perpendicularmente. 9. Determina a qué tipo de esfuerzo estarán sometidos los siguientes objetos: ● Peldaños escalera cuando alguien apoya el pie ​Compresión ● Estantería llena de libros ​Flexión ● Poste de teléfonos, soporta el peso de los cables ​Compresión ● El eje de un volante de un coche cuando gira ​Torsión ● Un árbol cuando el viento actúa sobre él ​Flexión ● Tornillos que sujetan el equipo de aire acondicionado​ Compresión

10. Explica cómo se lleva a cabo el ensayo de tracción. Se sitúa una barra de cualquier material y se fija a dos máquinas en cada extremo. Estas máquina tiran de la barra en direcciones opuestas, el ensayo acaba con la rotura de la barra, se recogen los datos obtenidos y se valora si la tracción es la buscada. 11. ¿En qué se diferencia el ensayo de dureza del de resiliencia? El ensayo de dureza consiste en ejercer una determinada fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas de la huella dejada. Luego se aplica una fórmula y se calcula el grado de dureza. En el de resiliencia se determina la energía necesaria para romper una probeta del material mediante un impacto. Se usa el péndulo de Charpy, que lleva una velocidad de entre 5 y 7 m/s. Para calcular la energía se anota a la altura a la que se suelta. Después de haber roto la probeta, la energía sobrante hará ascender el péndulo a un ángulo beta. 12. Explica en qué consiste la propiedad mecánica de la fatiga y tres objetos reales que se encuentren sometidos a esfuerzos que originan fatiga en los materiales sobre los que actúan. La fatiga consiste en deformar un material, sin llegar a la rotura, sometiéndolo a cargas variables, inferiores a la rotura, cuando actúan un cierto tiempo o un cierto número de veces. 13. Explica y dibuja cuáles son las tres principales redes cristalinas correspondientes a la estructura interna de cristalización de metales y sus aleaciones.

14. ¿Qué criterios se deben tener en cuenta a la hora de elegir un material para su uso en una aplicación determinada? ● Propiedades que deben cumplir los materiales: Deberemos escoger un material con las propiedades idóneas para la aplicación. Tendrá que tenerse en cuenta también a quién va dirigido el producto. ● Tipos de esfuerzos a los que estará sometido el objeto. ● Diseño de piezas: Un mismo material, dependiendo de una forma u otra, según la dirección de la fuerza que actúa sobre él, resistirá mejor o pepor a los esfuerzos. 15. Señala qué propiedades deben cumplir los materiales empleados para la fabricación de los siguientes elementos: ● ● ● ● ● ●

Mástil de un barco de vela: ​Resiliencia Trampolín de una piscina: ​Elasticidad Tenedor: ​Dureza y elasticidad Mesa: ​Dureza y tenacidad. Silla con respaldo: ​ Tenacidad. Terrazo de entrada de una cafetería: ​Dureza, tenacidad y resiliencia.

Metales ferrosos 1. ¿Qué diferencia existe entre la ganga y la mena? La mena es un mineral del que se puede extraer algún elemento ( en este caso el hierro) ya que contiene cantidad suficiente para poderlo aprovechar. Sin embargo la ganga es el material sobrante de la extracción de mena. 2. Realiza un listado de al menos quince objetos fabricados con metales férreos que se encuentren en el instituto? Tuberías, cúter, martillo, tenazas, tornillos, tuercas, destornillador, alicates, llave inglesa, cerradura,patas sillas, patas mesas, grifo, grapas y chinchetas. 3. ¿De qué dos maneras se puede obtener acero para fabricar piezas industriales? A través del horno alto o a través del horno eléctrico. 4. ¿Qué diferencias hay entre el horno alto y el horno eléctrico? JAVI

Primeramente, el alto horno exige una separación del mineral de hierro de la parte despreciable (tierra, rocas, etc.) denominada ganga. A continuación se introduce en el horno con carbón de coque y fundentes para obtener el arrabio.El horno eléctrico, por el contrario, emplea la chatarra para obtener el acero. En cuanto a su funcionamiento podemos diferenciarlos en que el alto horno, una vez encendido está funcionando ininterrumpidamente hasta que surja algún problema o avería y sea necesario repararlo. Mientras que el horno eléctrico funciona en distintas etapas, no de forma continua. 5. Explica utilizando un diagrama de bloques o mapa conceptual todas las etapas en el procedimiento de obtención del acero y otros productos ferrosos a través del horno alto. En el horno alto: 1. Se inclina el horno y se añade el arrabio, el fundente y a veces chatarra. 2. Se pone vertical y se baja la lanza para inyectar oxígeno en el metal fundido. Las impurezas se queman. 3. Se inclina el horno y se extrae la escoria que flota sobre el acero. 4. Se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden ferroaleaciones y carbono. 6. Explica utilizando un diagrama de bloques o mapa conceptual todas las etapas en el procedimiento de obtención del acero y otros productos ferrosos a través del horno eléctrico. Después de haber introducido la chatarra seleccionada (sin otros metales), y haber introducido el fundente (cal) se suceden estos pasos: 1. Se cierra la tapadera y se acercan los electrodos a la chatarra, para que salte un arco eléctrico y comience a fundir el metal. 2. Cuando la chatarra está fundida, se inyecta oxígeno para eliminar impurezas. 3. Se inclina el horno y se extraen la escoria. Luego se introducen las ferroaleaciones. 4. Se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara.

7. ¿Qué es el arrabio? El arrabio es una mezcla de carbón de coque y de piedras calizas (fundente) realizada en un alto horno. 8. Explica para qué sirven las ferroaleaciones y los fundentes.

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Fundentes: ​Son piedra caliza que reacciona químicamente con la ganga del mineral, arrastrándola hacia la parte superior de la masa líquida y formando la escoria. También baja el punto de ebullición de la escoria para que la ganga sea líquida.

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Ferroaleaciones: ​Llevan diferentes tipos de elementos químicos que se combinan con el acero para mejorar sus cualidades finales. Si dicho acero contiene como mínimo un 12% de cromo y níquel, se convierte en acero inoxidable y pierde su magnetismo.

9. ¿Qué son los trenes de laminación y para qué sirven? Rodillos o cilindros que giran a la misma velocidad y en sentido contrario para reducir la sección transversal y aumentar la longitud del acero solidificado 10. Indica cómo se pueden clasificar los productos ferrosos atendiendo a su proporción de carbono y sus principales características. Hierros dulces​: % de carbono entre el 0,01 y el 0.03. Son muy blandos y difíciles de obtener, por lo que tienen pocas aplicaciones industriales. Aceros: ​% de carbono entre el 0.03 y el 1.76. Pueden contener otros elementos químicos. Fundiciones: ​Idem. % entre el 1.76 y el 6.67% Grafitos: ​% de carbono superior al 6.67. Son muy frágiles, por lo que no tienen aplicaciones. 11. Dibuja y explica en qué consiste el diagrama hierro-carbono. Representa gráficamente el estado de los constituyentes de la aleación Fe-C en función de la temp. y el % en C. 12. ¿En qué se diferencia un acero aleado de otro que no lo es? Son aquellos aceros que contienen algún otro elemento a parte del Fe+C 13. ¿Qué ventajas e inconvenientes presentan los aceros que llevan mucho carbono? Son muy duros y poco maleables, tienen una gran resistencia mecánica y su principal utilidad en la confección de herramientas, carriles pequeños, resorte de gran resistencia, cuchillos 14. Indica qué propiedades se mejoran cuando a un acero se le añaden (en forma de ferroaleación) vanadio y cobalto. Al añadir vanadio se aumenta la resistencia,se promueve estructura de grano fino y se aumenta la resistencia a altas temperaturas. Mientras que al añadir cobalto aumenta la dureza del acero en caliente, su resistencia a la corrosión, a la oxidación y también al desgaste.

15. ¿A qué se denomina acero inoxidable? ¿Qué elementos químicos debe tener? ¿Cómo se puede diferenciar de forma más o menos sencilla un acero inoxidable de uno que no lo es? Este tipo de acero contiene un 12 % de cromo debido a que este aleante crea una capa de óxido de cromo que protege al acero de la corrosión y de la formación de óxidos de hierro, así impide que se oxide y de ahí viene su nombre acero inoxidable.También se puede usar otros aleantes como el níquel o el molibdeno para lograr el mismo propósito. Se puede diferenciar ya que este 16. Observa alguna herramienta de acero al cromo-vanadio (por ejemplo, llaves de tubo fijas). Justifica por qué se emplean estos dos elementos de aleación en esas aplicaciones concretas. El cromo proporciona al acero mayor dureza y tenacidad. Aumenta la penetración del tratamiento térmico y la resistencia a la corrosión. Mientras que el vanadio posee acción desoxidante. Le confiere al acero una buena resistencia a la fatiga , tracción y poder cortante en los aceros para herramientas. 17. Indica un par de objetos fabricados con fundición. Motores, válvulas y engranajes. Metales no ferrosos. Aleaciones 1. Indica cómo se podrían clasificar los metales no ferrosos según su peso específico. a. Pesados Densidad igual o mayor de 5 kg/dm​3 b. Ligeros Densidad entre 2 y 5 kg/dm​3 c. Ultraligeros Densidad de 2 kg/dm​3 2. Señala al menos dos características fundamentales del estaño y describe sus principales aleaciones. Es un metal muy maleable y blando. Si se calienta es frágil y quebradizo. Por debajo de -18 ºC se empieza a descomponer y a transformarse en polvo gris. Sus principales aleaciones son: a. Bronce → Es una aleación de estaño y cobre

b. Soldaduras blandas → Aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño que varían entre el 25% y el 90% c. Aleaciones de bajo punto de fusión Entre ellas se encuentran el Darcet (estaño, plomo y bismuto) que funde a 97 ºC y el Cerrolow (estaño, plomo, bismuto, indio y cadmio) que funde a 47 ºC 3. ¿Qué es la hojalata? Es un material que consiste en una chapa de acero recubierta con dos capas muy finas de estaño puro que la protege de la oxidación. 4. Señala qué dos características definen al cobre. ¿Cuáles son los minerales de cobre más utilizados en la actualidad? Es un material muy dúctil y maleable, y posee una alta conductividad térmica y eléctrica. Los minerales del cobre más utilizados son el cobre nativo, los sulfuros (calcopirita y calcosina) y los óxidos (malaquita y cuprita) 5. Explica qué es el latón y para qué se emplea. El latón es una aleación compuesta por cobre y cinc, el cual se encuentra en una proporción de entre un 30% y 55%. En algunas ocasiones también se puede combinar con otros elementos químicos. Sus principales aplicaciones se encuentran en el mundo de la tornillería así como en grifos y tuercas. 6. Explica en qué consiste el forjado del cobre y qué se consigue con la forja. El forjado de cobre es un proceso de manufactura en el que se calienta el cobre a altas temperaturas para reducir su resistencia y deformarlo aplicando fuerzas de compresión. Con la forja conseguimos, además de dar forma al cobre, afinar su grano, eliminar sus cavidades y poros, y orientar su fibra. 7. Indica cuáles son las aplicaciones más importantes del cinc y sus aleaciones. Sus principales aplicaciones son: a. Crear aleaciones para fabricar otros productos, para este fin se fabrica latón (cobre y cinc) para sustituir al bronce ya que es más barato; alpaca (cobre, níquel y cinc), utilizada para joyería barata, cubertería y fabricación de estuches; y zamak (aluminio, cobre y cinc), que se utiliza para fabricar piezas de gran precisión y gran calidad superficial.

b. En estado puro se utiliza en forma de chapas para recubrir tejados, fabricar canalones, cornisas, tubos de bajada de agua y depósitos y recubrimientos de pilas. c. Recubrir piezas (galvanizado electrolítico, galvanizado en caliente, metalizado y sherardización). d. También se utilizan óxidos de cinc en la fabricación de bronceadores, desodorantes etc., así como en colorantes, pegamentos, conservantes... 8. Explica en qué consiste el proceso de galvanizado y cuál es su utilidad. El galvanizado es una técnica de recubrimiento de piezas que consiste en recubrir una pieza metálica con una capa muy fina de cinc. Puede realizarse mediante electrólisis o en caliente, bañando la pieza en cinc fundido. Se utiliza principalmente para proteger los metales. 9. Indica como mínimo tres aplicaciones de los siguientes metales: cromo, níquel, wolframio y cobalto. a. Cromo→ Cromado brillante, cromado duro en la fabricación de aceros inoxidables y cromado duro en la fabricación de aceros para herramientas. b. Níquel → Fabricación de aceros inoxidables, en aparatos de la industria química y recubrimientos de metales. c. Wolframio → Filamentos de lámparas incandescentes, fabricación de herramientas de corte para máquinas y producción de aleaciones acero para altas velocidades. d. Cobalto → Endurecimiento de aceros para herramientas, como elemento para la fabricación de metales duros y en la fabricación de imanes 10. ¿Qué metales no ferrosos se utilizan para la fabricación del acero inoxidable? Cromo, níquel y magnesio. 11. ¿En qué se diferencia el níquel del cobalto? Tienen propiedades análogas, pero el cobalto no es magnético mientras que el níquel sí. 12. Indica cuáles son las principales características del aluminio. Ligero e inoxidable al aire, buen conductor de la electricidad y el calor, maleable y dúctil.

13. Indica al menos cinco aplicaciones del aluminio en las que haya desplazado a otros materiales debido a su bajo peso específico y una buena resistencia a la oxidación. Sustituto del acero en fabricación de bicicletas, sustituto del acero en las puertas levadizas de los camiones, sustituto del cobre en sistemas de potencia a bordo, sustituto del cobre en los sistemas ferroviarios y sustituto del acero en fabricación de vehículos. 14. ¿Para que se usa el titanio en odontología? Señala en qué aplicaciones resulta recomendable la utilización del titanio, a pesar de ser un producto bastante caro. Se utiliza como base de piezas dentales, debido a que no provoca rechazo alguno por parte del cuerpo humano. Debido a esta propiedad es recomendable su utilización en implantes y unión de huesos y articulaciones. También en la aeronáutica debido a sus grandes prestaciones mecánicas y su ligereza. 15. Señala qué tipo de aleación o metal no ferroso utilizarías si tuvieses que fabricar cada uno de los siguientes productos: ● Imán permanente → Aleación de aluminio, níquel y cobalto ● Bicicleta → Aleación de aluminio y cobre ● Pistón de moto → Aleación de aluminio y magnesio ● Base de sartén → Aleación de aluminio y cobre ● Filamento de lámpara → Wolframio ● Cuchillo de acero inoxidable → Cobalto, níquel y cromo ● Broca para taladrar fundición blanca (elevada dureza) → Cobalto ● Hojalata → Estaño ● Metal de aportación para soldadura blanda → Plomo ● Tubería → Cobre ● Canalón → Cinc ● Monedas → Cuproníquel (cobre y níquel) ● Campana → Bronce (cobre y estaño) ● Escultura → Bronce (cobre y estaño)