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La era de los metales, Edad de Bronce

El cobre, además del oro, también es atractivo a la vista y es muy maleable. Se realizaron con este mineral las primeras armas y fue uno de los metales que más se utilizó durante el neolítico ya que es tan maleable que se puede modelar con martillos. Sólo se utilizó inicialmente en su estado natural, pero debido a su fragilidad no es útil para herramientas de trabajo, más bien se utilizaba para piezas ornamentales y algunas armas. Se han encontrado instrumentos de cobre puro en diferentes partes del globo demostrando que fue un material muy usado y conocido. Más tarde se descubrió accidentalmente que por medio del calor el cobre podía pasar de estado sólido al líquido.

Con el control del calor en el horno se fundieron el cobre y otros metales, así también se descubrieron otros procesos donde se generaban aleaciones como el bronce, que es una aleación de cobre y estaño. Este proceso abrió las puertas a un nuevo mundo donde los materiales se podían crear y diseñar para su uso futuro.

El bronce ofrecía tantas ventajas sobre el cobre puro que generó su propia división en la historia humana según los historiadores, la edad de bronce, material más resistente y con mayores aplicaciones. Además se podían hacer armas más afiladas y más fuertes. Es aquí donde surge uno de los inventos que hoy en día nos parecen más sencillos, pero que revolucionaron la edad de bronce, el clavo. Con este artilugio revolucionario les permitió unir vigas y madera de forma más simple y rígida, permitiendo la creación de estructuras más estables y duraderas. Parece difícil de imaginar, pero una invención tan sencilla como el clavo logró revolucionar la forma en la que se vivía y se hacían las cosas en la época.

Imágenes:

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Elementos. Manganeso (Mn) Parte 2

Desde el siglo XVII se sospechaba que la pirolusita escondía un nuevo elemento, pero no fue que en 1774 el químico sueco Johan Gottlieb Gahn lo pudo aislar al separar el óxido de magnesio.

Este metal pronto se convertiría en algo más importante que su uso como productor de lejía que era en lo que se usaba comúnmente. Como otros metales de transición se agregó al acero y se comprobó que cambiaba sus características de acuerdo a la cantidad en que se mezclara. El problema en ese entonces era que el acero invariablemente contiene impurezas, entre ellas el azufre. Al mezclarse con el hierro formaba sulfuro de hierro que tiene una temperatura de fusión relativamente baja. En los puntos de mayor concentración de contaminación de sulfuro de hierro el metal se fundía bastante rápido convirtiéndose en puntos débiles. Es aquí donde entra el manganeso, ya que al añadirse a la mezcla se combinaba con el azufre con mayor fuerza que el hierro, “robandoselo” y evitando estos puntos débiles. Además el sulfuro de manganeso tiene un punto de fusión más alto que el acero convirtiendo este nuevo acero en una maravilla de la siderurgia.


Si se añade un 4-5% el acero se vuelve quebradizo al punto de que se puede romper con un martillo, sin embargo, en la búsqueda de un acero más resistente, el británico Sir Robert Hadfield descubrió que subiendo la concentración a un 12-15% las propiedades cambian radicalmente y se obtiene un acero con una extraordinaria resistencia a los impactos, creando de esta manera el acero Hadfield. Esta nueva aleación se utiliza para fabricar los cascos de los soldados británicos durante la primera guerra mundial ya que eran lo suficientemente resistentes para soportar las metrallas, algo muy común en la guerra de trincheras.

Hoy en día casi el 90% de la producción mundial de manganeso (unas 11 toneladas anuales) se destina al acero. Sus usos antiguos se siguen manteniendo aunque en mucha menor proporción. También se utiliza en la industria del aluminio para fabricar las latas de refrescos pues con un 1.5% de manganeso aumenta la resistencia a la corrosión del aluminio.

Fuentes:
trituradora-piedra.com.mx
eltamiz.com

Imágenes:
trituradora-piedra.com.mx
periodictable.com

eltamiz.com
eltamiz.com


Aleaciones: Acero 2


Aceros al cromo-molibdeno: Son aceros más fáciles de trabajar que los otros con las máquinas herramientas. El molibdeno comunica una gran penetración del temple en los aceros; se emplean cada vez más en construcción, tendiendo a la sustitución del acero al níquel. De los tipos más corrientes tenemos los de carbono 0,10% , cromo 1% y molibdeno 0,2% y el de carbono 0,3%, cromo 1% y molibdeno 0,2%; entre estos dos ejemplos hay muchos otros cuya composición varía según su empleo.

Aceros al cromo-níquel molibdeno: Son aceros de muy buena característica mecánica. Un ejemplo de mucha aplicación es el que tiene carbono 0,15% a 0,2%, cromo 1 a 1,25%, níquel 4% y molibdeno 0,5%.

Aceros inoxidables: Los aceros inoxidables son los resistentes a la acción de los agentes atmosféricos y químicos. Los primeros que se fabricaron fueron para la cuchillería, con la proporción de 13 a 14% de cromo. Otros aceros fueron destinados a la fabricación de aparatos de cirugía, con la proporción de 18 a 20% de cromo y 8 a 10% de níquel; son también resistentes a la acción del agua de mar. Un acero de gran resistencia a la oxidación en caliente es el que tiene 20 a 30% de cromo y 5% de aluminio.

Aceros anticorrosivos: Estos son aceros soldados de alta resistencia y bajo tenor de sus componentes de aleación: carbono, silicio, azufre, manganeso, fósforo, níquel o vanadio, cromo y cobre. A la intemperie se cubren de un óxido que impide la corrosión interior, lo que permite se los pueda utilizar sin otra protección. Como resultado de ensayos efectuados por algo más de diez años, se ha establecido que su resistencia a los agentes atmosféricos es de cuatro a ocho veces mayor que los del acero común al carbono.

Imagen Vía: arqhys.com

Aleaciones: Anticorodal



Siendo el aluminio un material blando, no es apto para construcción, pero con los ensayos efectuados para mejorarlo, se consiguió aumentar su dureza en la aleación que se llamó duraluminio y que ya hemos citado.

Este material no debe ser calentado a más de 120ºC, debido a que llegado a esta temperatura disminuye su resistencia; es preferible el manipuleo en frío. Se recomienda para embutir o enderezar chapas de hasta 5mm. de espesor, el empleo de martillos de madera.

Es importante ahondar en  las especificaciones de esta aleación,  ya que en ésta no llegó a obtener la propiedad esencial de  resistencia a la acción atmosférica, por lo que los ensayos se continuaron con dos objetivos: el de aumentar la resistencia mecánica y mantener la resistencia a la acción atmosférica igual o casi igual a la del aluminio puro.

El anticorodal es un material que la industria suministra en chapas y flejes o prensado en barras, tubos y perfiles en el color natural o coloreado con vistosos colores y muy firmes todos ellos en cuatro cualidades:

1) Blanda, el material puede doblarse y plegarse fácilmente.

2) Semidura, puede curvarse, pero con cuidado y con un radio mínimo del doble del grueso de la chapa, en caso contrario se rompe.

3) Dura, se puede doblar con cuidado, pero el radio mínimo es de 5 veces el grueso de la chapa.

4) Muy dura, dureza de resorte; no es apropiado para curvar debido a su gran dureza y poca elasticidad.

Imagen Vía: sp04.com

Aleaciones: Duraluminio

El duraluminio es una aleación de aluminio con una base de magnesio, que en un principio recibió el nombre de “endurecimiento del aluminio por envejecimiento”. El duraluminio fue descubierto accidentalmente por el alemán Alfred Wilm en 1906.

Es un metal liviano, pero muy duro; tiene la aleación en la proporción de 2,5 a 5% de cobre, 0,5 a 4% de magnesio, 4 a 6% de zinc, con silicio, hierro y el 0,1 % de titanio. Este último es el llamado R.R 59 y el anterior R.R77.

El duraluminio se corroe más que otras aleaciones, motivo por el cual se recubren ambas caras de la chapa de duraluminio con otras de aluminio. En estas condiciones se lo utiliza mucho en aviación. La proporción conveniente del duraluminio es del 90% al 95% de aluminio, 4,5% de cobre, 0,25% de manganeso, 0,5% de magnesio, 0,5% de hierro y 0,5% de estaño.

Para su utilización en la construcción naval se usa la aleación denominada A.G3M. compuesta por magnesio, manganeso y cromo. Los paneles tipo sándwich de aleación de aluminio que se emplean para la construcción del sistema modular, corresponde a la aleación 3003 que contiene magnesio, se lo suministra en planchas de 60X60 cm. con un espesor de 51mm.

Imagen Vía: vivastreet.com

Aleaciones: Bronce y Alpaca o Metal Blanco.

Bronce

El bronce es una aleación de cobre y estaño en proporción del 80% del primero y 20%del segundo y también del 95% y 5% respectivamente. El estaño trasmite al cobre la resistencia y dureza. En construcción está muy generalizado su uso en cañerías, chapas de aplicación artística, herrajes artísticos, cierta carpintería metálica y en fabricación de elementos revestidos con un baño de níquel o de cromo.
Si a la aleación de cobre y estaño se le agrega zinc, plomo, magnesio, aluminio, se obtiene un material maleable sin sopladuras. Otro tipo de aleación es la del bronce fosforoso, compuesto por estaño hasta el 30% , desoxidado, con 0,5% o más de fósforo; es muy duro y tenaz , se usa para engranajes, motores, etc. En estado de fusión es muy fluido, no reteniendo oxígeno, lo que constituye una ventaja para las piezas fundidas por no presentar sopladuras o burbujas.
Bronce de aluminio. Compuesto por el 90% de cobre y el 10% de aluminio, es muy parecido al oro y muy apreciado para los trabajos artísticos.

Alpaca o Metal Blanco

Recibe también el nombre de plata alemana. Está formado por la aleación de cobre, níquel y zinc en proporción del 50 al 70% de cobre, 13 al 25% de níquel y 13 a 25% de zinc; su color es blanco argentino. La combinación de su color tan atractivo y su resistencia a la corrosión le dan preferencia para los trabajos arquitectónicos; en Inglaterra fabrican con alpaca los servicios de mesa, que llevan las siglas E.P.N.S
El platinoide es un metal blanco, compuesto por 60% de cobre, 14% de níquel, 24% de zinc y 1 a 2 % de tungsteno.

Imagen Vía: todoparaelcomercio.com / cobreybronce.com

Aleaciones: Aluminio y Latón

Aluminio

La evolución técnica continúa experimentando y aplicando nuevas aleaciones de aluminio, entre ellas las más corrientes son las que tienen como componentes principales el cobre y el silicio, cada una de las cuales le incluyen características particulares.

Aleado con el cobre, éste le disminuye el inicio del punto de fusión, produciéndose a partir de los 530ºC, pero aumenta la resistencia a la rotura y su límite elástico, tiene el inconveniente de reducir su resistencia a los agentes atmosféricos aumentando su fragilidad . El silicio al 12% forma una aleación eutéctica (homogénea), disminuyendo también el punto de fusión a unos 575ºC pero con la ventaja sobre el anterior de aumentar su resistencia a los agentes atmosféricos y recibir un buen moldeo.

A estas aleaciones se les adiciona, buscando mejorar determinadas condiciones, en porcentajes entre el 0,2 y el 2%, son éstos el manganeso, el níquel, el titanio, el tungsteno, el cinc y el cobalto.

Latón

Constituido por aleaciones de cobre y zinc obtenidas por fusión simultánea; es más duro que el cobre y de oxidación más difícil. Forjable y laminable, el latón común tiene 35% de zinc, con una coloración amarilla. De color blanco grisáceo cuando tiene más del 50% de zinc, es duro y quebradizo. El latón empleado para soldar contiene del 40 al 50% de zinc, siendo su punto de fusión más bajo que el de los metales a soldar.

El latón se expende en el comercio en forma de chapas de 0,12 a 0,17 mm. de espesor, en alambres cuyos diámetros tienen de 0,5 a 2 mm., tornillos, herrajes, etc.

Imágenes Vía: gstatic.com / artemet.com.mx

Tratamiento de Metales: Aleaciones


Se entiende por aleación a la unión íntima de dos o más metales en mezclas homogéneas. Es muy raro encontrar aleaciones al estado natural; se las obtiene por fusión, mediante el aumento de la temperatura, al estado sólido. Cuando interviene el mercurio queda al estado líquido, en cuyo caso se denomina amalgama. Cuando se obtiene una aleación homogénea y bien definida se denomina eutética.

El objetivo de las aleaciones es modificar en un sentido determinado las condiciones de los metales, tratando de mejorar bajo el punto de vista utilitario, ya sea su aspecto o su resistencia mecánica. Pero el número de aleaciones empleadas en construcción es grande, y algunas de ellas, como el bronce y el latón, datan de muy antiguo.
Las aleaciones resultan a veces verdaderas combinaciones químicas, pero en la mayoría de los casos son simplemente mezclas bastante homogéneas, como puede comprobarse con el examen microscópico. También se llama aleaciones a las combinaciones de los metales con los metaloides.

Al alearse un metal con otro, queda afectado el punto de fusión de cada uno de ellos. Aunque la proporción sea el 50% de cada metal, rara vez es la que pueda calcularse matemáticamente el punto de fusión de la aleación entre el cobre  y el níquel, cuya aleación al 50% resulta con un punto de fusión próximo a la media aritmética de esas dos temperaturas.

Imagen Vía: knots.com

Tratamientos térmicos: Revenido


El revenido es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tanto, exclusivamente a las aleaciones templadas.

Existen dos clases: Revenido normal y Revenido de endurecimiento.

Revenido normal: o simplemente revenido, es el que se aplica a las aleaciones tratadas por temple martensítico, con el fin de mejorar la tenacidad de las piezas templadas, a  costa de disminuir su dureza.  La temperatura es inferior a la de temple, y cuando más se aproxima a ésta y  mayor es la permanencia de tiempo a dicha temperatura mayor es la disminución de la  dureza y la resistencia y mejor la tenacidad. La velocidad de enfriamiento no tiene  influencia en el resultado final.

Revenido de endurecimiento  o maduración artificial: Se aplica a las aleaciones que  han sido tratadas por temple de precipitación. Su objeto es acelerar la precipitación del  compuesto químico que endurece el material, por lo que produce un efecto contrario al  revenido normal, ya que en lugar de ablandar el material lo endurece. Las temperaturas  de maduración artificial dependen de las aleaciones de que se trata, al igual que la permanencia a dicha temperatura. La velocidad de enfriamiento tampoco tiene  influencia.

Imagen Vía: fundicionwayras.com