El titanio es tan duro que se rompe cuando recibe un impacto importante a temperatura ambiente, pero otros metales, como el aluminio se hunden y deforman con golpes mucho más tenues en lugar de romperse. ¿Se ha preguntado alguna vez por qué se produce este comportamiento?
La razón por la que los metales se doblan o abollan al ser golpeados está relacionada con la maleabilidad, una propiedad física muy importante tanto para los químicos como para los ingenieros.
¿Qué es la maleabilidad de los metales?
La maleabilidad de los metales es una medida de la capacidad de un material para ser moldeado o laminado. Esta propiedad está directamente relacionada con la “fragilidad” del material y sólo puede medirse en relación con ella.
¿Qué es maleable?
Los metaloides y los no metales no son maleables.
Ningún metal lo es completamente, y todos se rompen cuando se someten a una tensión extrema.
Los metales son maleables debido a su estructura cristalina. Los metales con estructuras cristalinas cerradas (hexagonal cerrada (hcp) o cúbica centrada en la cara (fcc)) suelen ser más maleables que los que tienen estructuras más amplias, como la cúbica centrada en el cuerpo (bcc).
Por ejemplo, el oro, la plata y el magnesio son más maleables que el vanadio o el cromo.
Los átomos de las estructuras cerradas están organizadas como láminas planas apiladas, por lo que los planos pueden deslizarse entre sí al aplicar una fuerza. En cambio, las estructuras centradas en el cuerpo se parecen más a las láminas onduladas que se resisten al deslizamiento.
Pero los metales adoptan diferentes estructuras en función de la temperatura, las impurezas y otros factores. Por tanto, la propiedad de un elemento o aleación depende de sus condiciones.
¿Son maleables todos los metales?
No todos los metales presentan esta caracteristica. Estos son ejemplos de metales que no lo son:
Osmio
Iridio
Tungsteno
Vanadio
Latón
Bronce (comparado con los metales que lo componen)
¿Cómo se mide la maleabilidad?
Hay dos formas de medirla. La primera consiste en medir la presión o el esfuerzo de compresión que soporta un material antes de romperse. La otra prueba consiste en medir el grosor de una lámina metálica antes de romperse.
La escala de fragilidad se utiliza para medir la cantidad de fragilidad o dureza, y la cantidad de maleabilidad o plasticidad de un material. Se calcula dividiendo la dureza por la plasticidad, como se muestra a continuación.
La escala de fragilidad está representada por un número y se utiliza para determinar si un material se enrollará, torcerá, doblará o deformará cuando sea sometido a una fuerza. Esto se utiliza a menudo para determinar el uso de un metal en una pieza que requiere maleabilidad.
Esta escala de fragilidad es el resultado de dividir la tenacidad, o la cantidad de fuerza necesaria para romper un material, por la plasticidad, o la cantidad de fuerza necesaria para estirar un material. Si el valor se acerca a 1, el material es más difícil de moldear. Pero, si el valor es más cercano a 0, entonces un material es más fácil de moldear.
De quebradizo a maleable = Dureza / Plasticidad
¿Qué es la fragilidad?
La fragilidad es la pérdida de propiedades del material causada por una fuerza aplicada. Cuando un metal es frágil, se agrieta fácilmente cuando se le aplica una fuerza. El metal puede volverse frágil por ser químicamente reactivo o por tener defectos o impurezas.
El metal frágil puede agrietarse cuando está sometido a una fuerza o presentar un fallo por fatiga, como se muestra en el siguiente gráfico.
¿Cuáles son los dos tipos de fractura?
La fractura se produce cuando un material se rompe, se agrieta y se parte. Hay dos tipos de fracturas, una se llama fractura dúctil y la otra fractura frágil.
La fractura dúctil se refiere a la fractura de un material frágil en la que el material se estira a medida que se forman las grietas.
El material es dúctil porque puede estirarse fácilmente sin romperse. Pero, cuando se retira la carga, las grietas formadas en el material desaparecen, y el material conservará su forma.
La fractura frágil se produce cuando un material frágil se fractura, se agrieta y se parte. Se trata de una fractura frágil porque el material conserva su forma.
Hay un punto de rotura en el que el material se romperá, y una vez alcanzado el punto de rotura, no hay nada que pueda detener la fractura.
¿Maleabilidad es una propiedad intensiva o extensiva?
Es una propiedad intensiva.
Se conoce como la capacidad de una sustancia para ser martilleada en forma de lámina. Es una propiedad intensiva ya que la cantidad de un metal no cambia su maleabilidad. Depende únicamente de la identidad de un metal.
Maleabilidad a baja y alta temperatura
La temperatura del metal es otro factor importante que afecta a esta característica. Por ejemplo, el acero a temperatura ambiente no es muy maleable.
Cuando se calienta a temperaturas más altas, por ejemplo, cuando un herrero está haciendo una herradura, el acero se vuelve mucho más maleable y puede ser golpeado con un martillo para formar la herradura.
En la mayoría de los metales, el aumento de la temperatura reduce el número de límites de grano y aumenta la maleabilidad. Así, algunos metales que no son maleables en condiciones normales responden al tratamiento térmico. Por ejemplo, el zinc es frágil hasta que se calienta por encima de los 300 °F (~150 °C). Por encima de esta temperatura, es posible enrollar el metal en láminas.
¿Cuál es la diferencia entre un metal maleable y un metal blando?
Los metales maleables y los metales blandos tienen densidades, puntos de fusión y resistencias a la tracción diferentes.
Los metales maleables tienen una densidad baja, y los metales blandos tienen una densidad más alta. También difieren en el tamaño de los átomos que componen el metal. Estos metales tienen un tamaño y una densidad de los átomos mucho menor.
¿Cuál es la diferencia entre un metal maleable y un metal dúctil?
Hay una gran diferencia entre los metales maleables y los metales dúctiles. Los metales maleables tienen la capacidad de deformarse fácilmente, pero un metal dúctil sólo puede deformarse una pequeña cantidad.
Los metales dúctiles pueden estirarse fácilmente, pero los maleables no son tan estirables. No es la capacidad de estirarse lo que hace que los metales dúctiles sean maleables, sino el hecho de que los metales maleables pueden deformarse y enrollarse o doblarse.
Un metal dúctil es más difícil de moldear y los metales maleables pueden hacerse más blandos en caliente.
El metal dúctil y el metal maleable son muy similares. La diferencia estriba en la deformación que pueden soportar antes de romperse.
Esta ductilidad de un metal es importante para entender la diferencia en la forma en que el metal puede ser moldeado.
El cobre es un ejemplo de un metal que tiene tanto una buena ductilidad (puede estirarse en forma de alambres) como una buena maleabilidad (también puede enrollarse en láminas).
Aunque la mayoría de los metales maleables son también dúctiles, ambas propiedades pueden ser excluyentes. El plomo y el estaño, por ejemplo, son maleables y dúctiles cuando están fríos, pero se vuelven cada vez más frágiles cuando las temperaturas empiezan a subir hacia sus puntos de fusión.
La mayoría de los metales, sin embargo, se vuelven más maleables cuando se calientan. Esto se debe al efecto que la temperatura tiene sobre los granos de cristal de los metales.
La ductilidad y la maleabilidad no están siempre relacionadas entre sí: por ejemplo, el oro es dúctil y maleable, pero el plomo no presente ductilidad. La propiedad física de un metal suele medirse por la proporción de presión (esfuerzo de compresión) que soporta sin romperse.
Las variaciones en las propiedades físicas de los metales se deben a las variaciones en sus estructuras cristalinas.
Diferencia entre maleabilidad y plasticidad
La plasticidad es una medida de la facilidad con la que algo puede deformarse y volver a su estado de reposo sin sufrir daños. Por ejemplo, si se aprieta una pelota de goma, se deformará y volverá a su estado de reposo cuando se libere la fuerza aplicada.
La maleabilidad es una medida de la facilidad con la que se puede doblar algo sin dañarlo. Por ejemplo, si tiene un trozo de BluTack y lo aprieta (o dobla), aceptará esa deformación sin romperse. No volverá a su estado original una vez que se libere la fuerza. Sin embargo, esa pelota de goma volverá a su forma original, por lo que su maleabilidad es baja.
¿Qué significa la resistencia de un metal?
La resistencia de un metal está relacionada con el área de metal que se somete a tensión o esfuerzo durante el proceso de fabricación.
La resistencia de un metal es importante para determinar la resistencia de una pieza. La resistencia de una pieza determina la capacidad de la misma para soportar las tensiones que se le aplican durante su uso.
La importancia de la maleabilidad de los metales
En los últimos años, los metales se han convertido en un foco importante de la ingeniería moderna, sobre todo en sus aplicaciones en la industria del automóvil.
Se utilizan en los motores de los vehículos, las transmisiones, la dirección, la suspensión, las barras de choque y los amortiguadores de dirección. Las propiedades clave que contribuyen a la industria del automóvil son la dureza, el desgaste y la resistencia a la corrosión.
Es una de las propiedades mecánicas importantes de los metales y puede definirse como la capacidad de un metal para ser deformado por la presión o las fuerzas sin flujo plástico.
Es una propiedad importante de los productos metálicos utilizados en las industrias del automóvil, el transporte y la construcción. En otras industrias como la de la construcción, la automoción y el transporte, etc. hay una creciente demanda de metales con alta maleabilidad.
Maleabilidad en quimica
Para los químicos, un medio importante para describir las características específicas de un metal y relacionarlo con la disposición de los átomos dentro del mismo.
Esta propiedad en las aplicaciones de ingeniería permite la fabricación de una gran variedad de productos, desde ollas y sartenes hasta monedas para el dinero.
Los metales más maleables
El oro y el cobre son conocidos por su maleabilidad, en la que el metal es fácil de doblar, moldear o cortar; sin embargo, estos metales no siempre se consideran grandes metales estructurales. Estos son algunos de los metales más útiles.
Plata
La plata es maleable y puede doblarse fácilmente en forma de arco. También es relativamente fácil de pulir hasta conseguir un acabado de espejo, así como, debido a su alta conductividad, un excelente conductor.
Debido a su ductilidad relativamente alta, es un material útil para formar el anillo exterior de los contactos eléctricos de un circuito de alta tensión y alta corriente.
A diferencia del cobre, que puede deformarse fácilmente con las corrientes de alta tensión, la plata no es conductora, por lo que no se puede mantener un arco cuando se forma un circuito eléctrico de alta tensión y alta corriente con contactos de plata.
La plata también es un material muy popular para las joyas y las monedas debido a su valor relativamente alto como metal precioso.
Acero
Para aplicaciones prácticas, el metal más maleable es el acero. Es muy fácil de fabricar, así como relativamente fácil de moldear, doblar y enrollar. Es el más utilizado en muchos proyectos de construcción debido a su coste relativamente bajo, su fuerza, su resistencia a la corrosión y sus características de soldadura relativamente buenas.
El acero al carbono estándar, con más carbono que los aceros al carbono, es un metal blando que se utiliza en muchos proyectos.
Es relativamente barato de producir y tiene muy buena resistencia a la corrosión. Sin embargo, tiene poca ductilidad, lo que puede dar lugar a una mala conformabilidad. Por lo tanto, cuando se utiliza en aplicaciones que requieren una buena ductilidad, es mejor utilizarlo junto con otros materiales.
Platino
Al igual que el cobre, el platino es maleable y fácil de moldear. Es dúctil y se puede moldear fácilmente en muchas formas y dimensiones diferentes. Debido a su gran ductilidad, se utiliza para formar joyas finas y otras piezas pequeñas.
Debido a su gran caractristica, se utiliza en muchas piezas mecánicas. El platino también es excelente para trabajar y es uno de los metales más fáciles de fundir o alear.
Cobre
El cobre es maleable y dúctil y puede ser fácilmente martillado, laminado o moldeado en casi cualquier forma. Debido a la ductilidad del cobre, se utiliza a menudo para formar el diámetro exterior de los tubos, como los utilizados en la calefacción y la refrigeración.
Este metal puede ser muy pulido, y por esta razón se suele utilizar como material para piezas que requieren un acabado liso.
Ejemplos de maleabilidad
¿Cuál es maleabilidad del azufre?
Es una propiedad de los metales. El azufre no es un metal, por lo que no tiene estas propiedades. El azufre es muy frágil.
¿Cuál es la maleabilidad del carbono?
El carbono es un elemento no maleable. El carbono no se deforma debido a la ausencia de los enlaces metálicos que se requieren para presentar esta característica, ya que mantienen los átomos en su lugar y permiten que un electrón se deslice sobre otro.
¿Cuál es la maleabilidad del aluminio?
El aluminio es un metal suave, brillante, fuerte y extremadamente ligero. Es extremadamente maleable y puede moldearse en láminas muy finas. Uno de los usos más comunes del aluminio es la fabricación de papel de aluminio para envolver alimentos. Para convertirlo en papel de aluminio, se aplasta un bloque de aluminio a través de rodillos una y otra vez hasta obtener una hoja larga y plana.
¿Cuál es la maleabilidad del oro?
El oro es el elemento más maleable (algo es maleable cuando se puede batir fácilmente en una película fina) que existe. Con sólo 1 g de oro (el tamaño de un grano de arroz) se puede convertir en una fina película que cubra 1 metro cuadrado.
El oro también es extremadamente dúctil (algo es dúctil cuando es capaz de ser estirado como un alambre bajo tensión sin romperse).
¿Cuál es la maleabilidad del hierro?
El hierro maleable se produce fundiendo primero el hierro como hierro blanco y luego tratando térmicamente el hierro fundido blanco para convertir el carburo de hierro en nódulos de grafito de forma irregular. Esta forma de grafito en el hierro se denomina carbono templado porque se forma en estado sólido durante el tratamiento térmico.
¿Cuál es la maleabilidad de la plata?
Después del oro, la plata es el metal más maleable y dúctil que se conoce. Es más dura que el oro pero más blanda que el cobre. Esta blandura limita su uso, incluso para la acuñación de monedas, a menos que se aleje con un 10% de cobre.
Ahora ya sabes que es la maleabilidad en los metales.
Esta propiedad es muy importante en la industria de los electrodomésticos y del automóvil.
Esta propiedad ayuda a construir frigoríficos, microondas y estufas, y también a construir objetos metálicos planos y curvos.
Fuente: Maleabilidad
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