23
Tema 10: Materiales metálicos. 1. Estructura y propiedades de los metales. 2. Tipos de materiales metálicos. Aleaciones. 3. Aceros y fundiciones: el sistema hierro-carbono. 4. Fabricación y conformación de productos de acero. 5. Productos de acero para construcción. 6. Normativa y designación de productos de acero para construcción. 7. Metales no férricos y sus aleaciones. 8. Uniones de metales: la soldadura. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Curso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Profesor Gonzalo Barluenga Badiola Objetivos Docentes del Tema 10: • “Conocer los materiales metálicos utilizados en construcción, sus tipos y propiedades, procesos de fabricación.” • “Conocer los procedimientos de unión, normativa, designación y aplicaciones de los materiales metálicos en construcción”.

Tema 10 Materiales ETSA

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Page 1: Tema 10 Materiales ETSA

Tem

a 10

: Mat

eria

les

met

álic

os.

1.E

stru

ctur

a y

pro

pie

dad

es d

e lo

s m

eta

les.

2.T

ipos

de

ma

teri

ale

s m

etá

lico

s. A

lea

cion

es.

3.A

cero

s y

fund

icio

nes:

el s

iste

ma

hier

ro-c

arb

on

o.

4.F

abri

caci

ón

y co

nfo

rmac

ión

de p

rodu

cto

s d

e a

cero

.

5.P

rodu

cto

s de

ace

ro p

ara

cons

truc

ció

n.

6.N

orm

ativ

a y

des

igna

ció

n d

e pr

oduc

tos

de

ace

ro

para

co

nstr

ucc

ión

.

7.M

eta

les

no

férr

icos

y s

us a

lea

cion

es.

8.U

nio

nes

de

me

tale

s: la

sol

dadu

ra.

MA

TE

RIA

LES

DE

CO

NS

TR

UC

CIÓ

NC

urso

200

7-20

08. E

scue

la T

écni

ca S

uper

ior

de A

rqui

tec

tura

.P

rofe

sor

Gon

zalo

Bar

luen

ga B

adio

la

Obj

etiv

os D

ocen

tes

del T

ema

10:

•“C

ono

cer

los

mat

eria

les

met

álic

os

utili

zado

s en

co

nst

rucc

ión,

su

s tip

os

y pr

opie

dad

es,

proc

eso

s de

fabr

icac

ión.

•“C

ono

cer

los

proc

edim

ient

os

de

unió

n,

norm

ativ

a, d

esig

naci

ón y

apl

icac

ione

s de

los

m

ater

iale

s m

etál

icos

en

cons

truc

ción

”.

Page 2: Tema 10 Materiales ETSA

Mat

eria

les

met

álic

os

•S

on

mat

eria

les

sólid

os

polic

rista

lino

s (c

rista

les

met

álic

os)

•S

e o

btie

nen

po

r pr

oce

sado

de

min

eral

es q

ue

con

tien

en

com

pue

sto

s m

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ico

s (ó

xido

s, c

arbo

nat

os,

su

lfuro

s, …

)

•La

M

etal

urg

ia

trat

a la

s o

per

acio

nes

nec

esar

ias

par

a se

par

ar lo

s m

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es (

men

a) d

e la

s im

pure

zas

(gan

ga)

.

•E

l en

lace

met

álic

o c

ond

icio

na s

us

pro

pie

dad

es.

•S

on

den

sos,

isó

tro

po

s, i

mpe

rmea

ble

s y

susc

eptib

les

de

corr

oers

e y

oxi

dars

e. C

on

duce

n e

l cal

or

y la

ele

ctr

icid

ad.

•P

rese

nta

n d

efec

tos

cris

talin

os (

imp

ure

zas

y d

islo

cac

ione

s)

y tie

nen

un

co

mp

ort

amie

nto

mec

ánic

o el

asto

-plá

stic

o.

•S

on

dúc

tiles

, ten

aces

y m

alea

ble

s.

Est

ruct

ura

de lo

s m

etal

es (

Tem

a 2)

•E

scal

a at

óm

ica:

•E

stán

co

mp

uest

os

po

r át

omo

s m

etál

ico

s,

que

cede

n

fáci

lmen

te e

lect

rone

s y

form

an e

nla

ces

met

álic

os.

•E

scal

a m

icro

estr

uct

ura

l:

•Lo

s cr

ista

les

met

álic

os

perf

ecto

s so

n fr

ágile

s.

•La

ex

iste

nci

a y

can

tidad

d

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efec

tos

mod

ifica

n

su

com

po

rtam

ien

to:

Las

dis

loca

cio

nes

(def

ecto

s lin

eale

s)

aum

enta

n

la

pla

stic

idad

y r

edu

cen

la r

esis

ten

cia.

Las

imp

urez

as y

el m

eno

r ta

mañ

o d

e g

rano

aum

enta

n l

a re

sist

enci

a y

la fr

agili

dad

.

Page 3: Tema 10 Materiales ETSA

Est

ruct

ura

met

álic

a

Com

port

amie

nto

plás

tico

(met

ales

)

Des

carg

ado

Orie

ntac

ión

de lo

s gr

anos

de

un m

etal

por

tens

ione

s d

e tr

acci

ón

Car

gado

Los

gran

os s

e or

ient

an e

n la

dire

cció

n de

la te

nsió

n, d

efor

mán

dose

. P

ara

que

uno

se

defo

rme,

los

adya

cent

es d

eben

def

orm

arse

tam

bién

.

Page 4: Tema 10 Materiales ETSA

Pro

pied

ades

de

los

mat

eria

les

met

álic

os•

So

n c

onse

cuen

cia

de

la e

stru

ctu

ra c

rista

lina

met

álic

a.

•Is

ótr

opo

s (p

rop

ied

ades

igu

ales

en

toda

s d

irecc

ion

es)

•D

enso

s, o

xid

able

s y

corr

osib

les.

•In

solu

ble

s en

dis

olv

ente

s p

olar

es (

agua

).

Pro

pie

dad

es F

ísic

as

Pro

pie

dad

es M

ecán

icas

Con

duct

ores

elé

ctric

os

Con

duct

ores

térm

icos

Inco

mbu

stib

les

Alto

coe

ficie

nte

de d

ilata

ción

Dúc

tiles

y m

alea

bles

Com

port

amie

nto

elás

to-p

lást

ico

Alta

res

iste

ncia

a c

ompr

esió

n y

trac

ción

Com

port

amie

nto

mec

ánic

o m

etal

es

Page 5: Tema 10 Materiales ETSA

Ale

acio

nes

met

álic

as

•S

on

mez

clas

de

met

ales

(o

en

las

qu

e p

redo

min

an l

os

met

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) q

ue

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an s

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ma

(mat

eria

les

po

lifás

ico

s).

•E

n a

lgun

os

caso

s, la

s al

eaci

on

es s

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so

luci

one

s lí

qu

idas

(t

emp

erat

ura

d

e fu

sió

n)

qu

e se

tr

ansf

orm

an

en

dis

per

sion

es a

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fria

rse.

•La

p

rese

nci

a de

d

ifere

nte

s fa

ses

mo

difi

ca

las

pro

pie

dad

es d

el m

ater

ial.

•A

leac

ione

s u

tiliz

adas

en

con

stru

cció

n:

Ale

acio

nes

ferr

osa

s: A

cero

s y

fun

dic

ion

es

Ale

acio

nes

no

ferr

osa

s:

Bro

nce

(co

bre

y e

stañ

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Lató

n (

cob

re y

cin

c)

El s

iste

ma

hier

ro-c

arbo

no

•La

Sid

eru

rgia

es

la r

ama

de l

a m

etal

urg

ia q

ue t

rat

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p

roce

sado

de

los

com

pues

tos

de

hie

rro

(al

otr

ópic

o).

•La

ob

tenc

ión

del

hie

rro

se

real

iza

po

r re

duc

ción

del

ó

xido

de

hie

rro

con

car

bón

en

un

alto

ho

rno

(ar

rab

io

).

•E

l ar

rab

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se

oxi

da

par

a d

ism

inu

ir el

co

nte

nid

o

de

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rbo

no (

refin

ado

) y

otr

as im

pu

reza

s (a

zufr

e y

fósf

oro

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•U

na

par

te d

el c

arb

ono

res

tan

te s

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mb

ina

con

el h

ierr

o (c

emen

tita)

y o

tra

se d

isu

elve

(fe

rrita

y a

ust

enita

).

•E

l co

nte

nid

o d

e ca

da

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dep

ende

de

la c

om

posi

ció

n y

ve

loci

dad

de

enfr

iam

ien

to d

el m

ater

ial.

•S

e re

pre

sen

ta m

edia

nte

un

Dia

gra

ma

de fa

ses

(Tem

a 2

).

Page 6: Tema 10 Materiales ETSA

Ace

ros

y fu

ndic

ione

s

•S

on

ale

acio

nes

sid

erú

rgic

as d

e h

ierr

o y

car

bon

o.

•S

e d

ifere

nci

an e

n e

l co

nte

nid

o d

e ca

rbo

no:

Fu

nd

icio

nes

: con

ten

ido

de

carb

ono

> 2

%.

Ace

ros:

co

nte

nid

o d

e ca

rbon

o <

2 %

.

•La

s fu

nd

icio

nes

son

fác

ilmen

te m

old

eab

les

en c

alie

nte

, d

ura

s, r

esis

ten

tes

y fr

ágile

s.

Ap

licac

ion

es e

n c

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rucc

ión

: tu

ber

ías

de

pre

sió

n p

ara

cond

ucci

ón

de

agua

, rad

iado

res,

•Lo

s ac

ero

s so

n f

orja

ble

s y

con

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able

s, t

ien

en a

lta

re

sist

enci

a, d

uct

ilid

ad y

tena

cid

ad.

Tie

nen

qu

e p

rote

gers

e d

e la

co

rro

sión

y e

l fu

ego

.

Fab

ricac

ión

del a

cero

Page 7: Tema 10 Materiales ETSA

Com

port

amie

nto

mec

ánic

o de

los

acer

os

Tra

tam

ient

os té

rmic

os d

e lo

s ac

eros

•V

aria

ndo

el

cale

nta

mie

nto

/en

fria

mie

nto

se

p

ued

en

mo

difi

car

las

pro

pie

dad

es d

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s ac

eros

al c

arbo

no

.

•T

ipo

s d

e tr

atam

ient

os:

Rec

ocid

o : R

ecal

enta

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nto

del

ace

ro p

ara

redu

cir

las

ten

sion

es p

rodu

cida

s p

or

el tr

abaj

o e

n fr

ío.

No

rmal

izad

o: C

alen

tam

ien

to y

en

fria

mie

nto

al a

ire p

ara

refin

ar la

est

ruct

ura

e in

crem

enta

r la

res

iste

ncia

.

Tem

pla

do:

enfr

iam

ien

to r

ápid

o (

en a

gua

) d

el a

cero

en

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a au

sten

ítica

. Pro

du

ce m

arte

nsita

qu

e es

mu

y du

ra.

Rev

enid

o: C

alen

tam

ien

to d

e u

n a

cero

tem

pla

do

a b

ajas

te

mp

erat

ura

s pa

ra h

acer

lo m

ás b

land

o y

ctil.

Page 8: Tema 10 Materiales ETSA

End

urec

imie

nto

de lo

s ac

eros

•S

e tr

ata

de

mo

difi

car

el

mat

eria

l, p

ara

que

re

sist

a m

ayo

res

ten

sion

es.

•P

roce

dim

ien

tos:

-R

edu

cció

n

del

ta

mañ

o

de

los

gra

no

s (d

ificu

lta

la

orie

nta

ció

n d

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s g

rano

s y

red

uce

la d

efo

rmac

ión

).

-In

corp

orac

ión

de

imp

ure

zas

(ale

acio

nes

).

-D

efo

rmac

ión

en

frío

: au

men

ta e

l lím

ite e

lást

ico

.

•E

n g

ener

al,

los

pro

ceso

s d

e en

dure

cim

ien

to r

edu

cen

la

du

ctili

dad

del

mat

eria

l.

End

urec

imie

nto

por

estir

amie

nto

en fr

ío

Def

orm

ació

n el

ástic

a (r

ecup

erab

le)

Car

ga

Rec

arga

Des

carg

a

Incr

emen

to d

el

límite

elá

stic

o

Page 9: Tema 10 Materiales ETSA

Tip

os d

e ac

eros

en

cons

truc

ción

•Lo

s m

ás im

po

rtan

tes

son

:

•A

cero

s al

car

bo

no : S

on

la m

ayo

r p

arte

de

los

acer

os

de

con

stru

cció

n. S

on

so

ldab

les.

•A

cero

s al

eado

s:T

ien

en

otr

os

met

ales

al

eado

s qu

e m

od

ifica

n s

us

pro

pie

dad

es (

físic

as y

mec

ánic

as).

•A

cero

s in

oxi

dab

les: C

on

tiene

n C

r, N

i u o

tro

s el

emen

tos

en a

leac

ión

qu

e au

men

tan

la r

esis

ten

cia

a la

oxi

dac

ión

.

•A

cero

ga

lvan

izad

o : A

cero

re

cub

iert

o

po

r un

a ca

pa

cris

taliz

ada

de

cinc

, qu

e lo

pro

teg

e de

la o

xida

ció

n.

Ace

ro g

alva

niza

do

Page 10: Tema 10 Materiales ETSA

Con

form

ació

n de

pro

duct

os d

e ac

ero

•S

on

las

técn

icas

par

a o

bte

ner

pro

duc

tos

de

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o.

•T

rab

ajo

en

frío :

def

orm

ació

n a

baj

a te

mpe

ratu

ra.

Pro

du

ce

un

au

men

to

de

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dis

loca

cion

es

y la

re

sist

enci

a (e

ndu

reci

mie

nto

).

Téc

nic

as: l

amin

ado,

ext

rusi

ón, t

refil

ado

, ple

gado

, …

•T

rab

ajo

en

calie

nte:

Def

orm

ació

n

a te

mp

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ura

su

per

ior

a la

de

recr

ista

lizac

ión

del

ace

ro.

Se

pu

ede

def

orm

ar a

ten

sión

co

nst

ante

(p

last

ifica

ción

).

•M

old

eado

: se

vie

rte

el a

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en

est

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líq

uid

o e

n u

n

mo

lde

y se

dej

a en

fria

r.

Pro

ceso

s de

con

form

ació

n

Page 11: Tema 10 Materiales ETSA

Lam

inac

ión

en fr

ío

Pro

duct

os d

e ac

ero

para

est

ruct

uras

•P

erfil

es l

amin

ados

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ural

es: P

ieza

s de

des

arro

llo

linea

l par

a es

tru

ctur

as d

e ac

ero

(D

B-S

E-E

A)

Se

des

igna

n p

or

la f

orm

a de

la s

ecci

ón (

I, H

, U

, T

, L

) y

su a

ltura

(ca

nto

) en

mm

.E

jem

plo

s: IP

E 2

00

, HE

B 3

00

, UP

N 1

50

, …•

Cab

les

y co

rdo

nes:P

ara

acci

on

es d

e tr

acci

ón.

•A

cero

de

arm

ar : E

lem

ento

s d

e ac

ero

par

a es

truc

tura

s d

e h

orm

igó

n ar

mad

o y

pre

ten

sad

o (

EH

E-9

9).

Arm

adu

ras

pas

ivas:

Bar

ras

corr

ug

adas

, m

alla

s el

ectr

oso

ldad

as, c

elo

sías

de

alam

bre

ele

ctro

sold

ada

s.A

rmad

ura

s ac

tivas :

Ala

mb

res,

bar

ras

y co

rdo

nes.

(Sel

los

de

Cal

idad

CIE

TS

ID y

Mar

ca A

EN

OR

)

Page 12: Tema 10 Materiales ETSA

Per

files

lam

inad

os

estr

uctu

rale

s

Page 13: Tema 10 Materiales ETSA

Doc

umen

to Bás

ico S

E-A

Est

r. d

e A

cero

•Lo

s ac

eros

co

nsi

der

ado

s so

n lo

s es

pec

ifica

dos

en

la

No

rma

UN

E E

N 1

002

5 e

n c

ada

una

de

las

part

es q

ue

la c

om

pone

n.

•T

od

os

los

acer

os

rela

cio

nado

s en

el D

B s

on

so

ldab

les

.

•A

cero

s de

cal

idad

es n

orm

aliz

adas

(N

orm

a U

NE

EN

10

02

5

Par

te 2

): “

Pro

du

cto

s la

min

ad

os

en

ca

lien

te, de a

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no

a

lead

o, pa

ra c

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stru

ccio

nes

metá

licas

de u

so g

en

era

l”.

•Ig

ual

men

te:

1.U

NE

EN

1021

0-1 “

Pe

rfile

s h

ue

cos

pa

ra c

on

stru

cció

n, a

cab

ad

os

en

ca

lien

te, d

e a

cero

no

ale

ad

o d

e g

ran

o fin

o”.

2.U

NE

EN

1021

9-1

“Pe

rfile

s h

ue

cos

de

ace

ro e

stru

ctu

ral

con

form

ad

os

en

frí

o”.

Car

acte

ríst

icas

com

unes

a lo

s ac

eros

1.

Fís

icas

:•

Coe

ficie

nte

de d

ilata

ción

térm

ica:

1,2*

10-5(o

C)

•D

ensi

dad:

7850

kg/m3

2.

Mec

ánic

as:

•M

ódul

o de

Ela

stic

idad

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Page 14: Tema 10 Materiales ETSA

Car

acte

ríst

icas

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100

25)

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ro p

ara

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6, 8

, 10

, 12

, 14,

16,

20,

25,

32,

40

Diá

met

ros

nom

inal

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arra

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Tip

os:

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ble

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Page 15: Tema 10 Materiales ETSA

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ctos

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Pro

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Page 16: Tema 10 Materiales ETSA

Otr

os p

rodu

ctos

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Page 17: Tema 10 Materiales ETSA

Pro

duct

os m

etál

icos

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Page 18: Tema 10 Materiales ETSA

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Page 19: Tema 10 Materiales ETSA

Pro

cedi

mie

ntos

de

Sol

dadu

ra

Dim

ensi

ones

de

Sol

dadu

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Page 20: Tema 10 Materiales ETSA

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de s

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s m

etál

icos

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ión:

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gen

o.

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álic

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el h

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o).

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nte

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s).

Page 21: Tema 10 Materiales ETSA

Pro

tecc

ión

de m

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s m

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icos

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xist

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s m

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daci

ón

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ión

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ón)

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tan

do e

l co

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dife

ren

tes.

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sici

ón

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lám

inas

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limér

icas

en

tre

met

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co

n d

ifere

nte

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ativ

idad

.

Inte

rpo

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con

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ivid

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sacr

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ucci

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ua)

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os (

gal

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izad

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tura

s y

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(re

po

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iód

ica)

Pát

inas

oxi

dad

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Ace

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n)

Pro

tecc

ión

de m

ater

iale

s m

etál

icos

Page 22: Tema 10 Materiales ETSA

Pro

tecc

ión

de m

ater

iale

s m

etál

icos

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tinas

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Tem

a 10

: Mat

eria

les

met

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os.

1.E

stru

ctur

a y

pro

pied

ades

de

los

me

tale

s.

2.T

ipos

de

ma

teri

ale

s m

etá

lico

s. A

lea

cion

es.

3.A

cero

s y

fun

dici

one

s: e

l sis

tem

a hi

erro

-car

bo

no

.

4.F

abri

caci

ón

y co

nfo

rmac

ión

de p

rodu

cto

s d

e a

cero

.

5.P

rodu

cto

s de

ace

ro p

ara

cons

truc

ció

n.

6.N

orm

ativ

a y

des

ign

ació

n d

e pr

oduc

tos

de a

cero

pa

ra c

onst

rucc

ión

.

7.M

eta

les

no

férr

icos

y s

us

ale

aci

ones

.

8.U

nio

nes

de

me

tale

s: la

sol

dadu

ra.

MA

TE

RIA

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DE

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rofe

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Gon

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Bar

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adio

la

Page 23: Tema 10 Materiales ETSA

Bib

liogr

afía

de

cons

ulta

rec

omen

dada

. T

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10•

Ara

ujo,

R.

y S

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