Defectos Cristalinos de Los Metales

7/23/2019 Defectos Cristalinos de Los Metales

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DEFECTOS

CRISTALINOS DELOS METALES


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Clasificacin de los defectos cristalinos

Defectos cristalinos

Defectos puntuales Defectos lineales Defectos superficiales

-Vacantes

-Impureas!

Su"stitucional

Intersticial

Dislocaciones L#mites de $rano


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Impureaintersticial

Dislocacin

Vacante

%tomointersticial

Impureasu"stitucional

&rincipales defectos cristalinos


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DEFECTOS&'NT'ALES


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Autointersticial

Vacancia

Autointersticial( esun )tomo *ue ocupaun intersticio de la

estructura cristalinaLosautointersticialescausan una $randistorsinde losalrededores delreticulado cristalino

Comparacin de autointersticiales+ ,acancias


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%tomo deimpurea

intersticial

%tomo deimpurea

sustitucional

Es imposi"le *uee-ista un metal *ue

solo ten$a un solo tipode )tomo

Las t.cnicas derefinado actualmentedisponi"les permiten

o"tener metales con un$rado de purea en lom)-imo de //0//// 1

Impureas


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Vacancias o VacantesSon lu$ares dentro de la red cristalina( las ,acantes se producen durantela solidificacin + tam"i.n como consecuencia de las ,i"raciones *ue

desplaan a los )tomos de sus posiciones normales en la red

El n2mero de ,acantes 3NV NL4 se puede calcular en funcin de *ue suscantidad depende de la temperatura0 La frmula *ue permite calcular elloes la si$uiente!

Donde!

N5 N2mero total de lu$ares ocupados por )tomos 3por e6emplo )t7m84

9V 9L5 Ener$#a de acti,acin( o sea la ener$#a ,i"racional re*uerida para laformacin de una ,acante 3eV( : cal04

T5 Temperatura a"soluta en $rados ;el,in

;5 Constante de - =?@8 :7)t@B; >0 - =?@eV7)t@B;4( el ,alor *ueseemplee en la ecuacin depende de las unidades de 9V


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Vacancias o Vacantes

De la ecuacin!

Se deduce *ue el n2mero de ,acantesen un metal crecee-ponencialmente con la temperatura

En la ma+or#a de los metales al lle$ar a la temperatura defusin a+ una relacin de una ,acante por cada die mil lu$aresocupados


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&RO0/ $rs7cm8

&rimero se calcula el ,alor de N o sea el n2mero de lu$ares atmicos por m8SOL'CIGN

N 530?8 - =?84 3>0/ $r7cm84 3=?cm87m84

80 $rs05 >0/ - =?>)t7m8

Aplicamos la frmula!


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NV5 3>0/ - =?>4 e?0/? eV

3>0> - =?@4 3HH84-

T 5 ?? H8 5 HH8 B;

Reemplaando!

NV5 3>0/ - =?>4 e@ =80

NV5 3>0/ - =?>4 3 =08H - =?@4

NV5 =0 - =?8,acantes7m8


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DEFECTOS LINEALES


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L#nea dedislocacin

de "orde

Vector


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Deformacin pl)stica de un metal producido porel mo,imiento de una dislocacin de "orde

El mecanismo de deformacin pl)stica en un material cristalino( talcomo un metal( consiste en el desliamiento de planos atmicos a

tra,.s del mo,imiento de dislocaciones


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L#nea dedislocacin Vector


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Dislocacin de tornillo o en .lice


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Analo$#a entre el mo,imiento de un

$usano + una dislocacin

Jusano Joldie


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Formacin de una $rada en la superficie de un metalpor el mo,imiento de 3a4 una dislocacin de "orde +

3"4 una dislocacin de tornillo


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Dislocacin de dos componentes formadapor un componente de "orde + uno

elicoidal


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DEFECTOS

S'&ERFICIALES O


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Defectos superficiales( interfaciales o"idimensionales

Los )tomos dentro de un metal se ordenan espacialmenteen celdas unitariasK las celdas unitarias colocadassucesi,amente forman planos cristalinos( el con6unto deplanos cristalinos con una misma direccin constitu+en un

$rano+ el con6unto de $ranos forman la apariencia slidaconocida de los metales

Se puede decir entonces *ue las propiedades de un metalse pueden controlar a tra,.s de su tamao de $rano

Los l#mites o fronteras o "ordes de cada $ranoconstitu+en el principal defecto superficial de los metales +su e-istencia es de trascendencia decisi,a en laspropiedades del metal


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La miscroestructura de los metales consta de mucos $ranos ocristales continuos ad+acentes( los cuales pueden ser o"ser,ados+ medidos mediante t.cnicas metalo$r)ficas( cu+a principalerramienta es el microscopio metalo$r)fico ptico o electrnico

Se pueden controlar las propiedades de los metales a tra,.s de

controlar el tamao de $rano0 Reduciendo el tamao de $ranos seincrementa el n2mero de $ranos por unidad de ,olumen + porconsi$uiente la cantidad de l#mites de $rano0 En consecuenciacual*uier dislocacin encontrar) un l#mite de $rano 3*ue se ,uel,eun o"st)culo4 al solo mo,erse un poco( increment)ndose laresistencia del metal al o"staculiar el mo,imiento de lasdislocaciones

Se define como l#mite( "orde o frontera de $ranos a*uellos l#mites *ueseparan a un metal en re$iones( teniendo cada una de ellas la misma

estructura cristalina ( pero diferentes orientaciones

L#mites de $rano + control de propiedades delos metales


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Crecimiento de $ranos a partir de un de metall#*uido0 El crecimiento se inicio a partir de

,arios n2cleos0 &roduciendo l#mites de $ranodonde ellos acen contacto


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Defectos superficiales o "idimensionales

Lmites de grano y sub-grano

Cuando eldesalineamientoentre los$ranos ,ecinos es $rande3ma+or *ue =B4( el l#miteformado es llamado l#mite

de $rano de )n$ulo$rande0 Si eldesalineamiento espe*ueo 3en $eneralmenor *ue =B4( el limite

es llamado l#mite $rano de)n$ulo pe*ueo


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O"ser,e "ien Cu)ntos $ranos demetal a+


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METALOJRAFA! &RE&ARACIGN DEM'ESTRAS &ARA O


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METALOJRAFA! &RE&ARACIGN DEM'ESTRAS &ARA O


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Microscopio ptico para o"ser,acin delos metales

Microscopio metalo$r)fico


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O


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Micro$raf#a ptica =??

Q

Micro$raf#a ptica ? Q

Latn

Aleacin Fe@Cr

Superficiepulida +atacada

Superficiepulida +atacada

Microscopio

Microscopio

L#mite de$rano

Micro$raf#a ptica


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Fotomicro$raf#as lue$o del ata*ue

*u#mico


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Micro$raf#a electrnica de un metalcorro#do


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En la ma+or#a de las condiciones de aplicacin de los metales( la,elocidad de crecimiento del $rano es mu+ pe*uea( + slo atemperaturas ele,adas el crecimiento se produce r)pidamente0

'n material de $rano fino ser)( por lo tanto( m)s duro + m)sresistente *ue un material de $rano $rueso( el cu)l 3este 2ltimo4tendr) m)s 6untas de $rano donde se acumular)n m)s tensiones0

&or todo lo anterior de"e ,erificarse *ue la durea esin,ersamente proporcional al tamao de $rano0

El tamao de $rano tiene considera"le influencia en las

propiedades mec)nicas de los metales + aleaciones( por eso es de$ran inter.s conocerlo0 As# pues( podemos entender *ue la

realiacin de los diferentes tratamientos t.rmicos ten$a comoprincipal o"6eti,o o"tener el tamao de $rano deseado0 Resulta

e,idente *ue dico tamao de $rano es in,ersamente proporcionalal n2mero de $ranos presentes en la muestra0

Tamao de $rano


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El tamao de $rano se e-presa( se$2n norma ASTM( mediante eln2mero n o"tenido de la e-presin!

N2mero de $ranos 7 pul$ a =??Q 3N4 5 n@=

Donde n es el n2mero de tamao de $rano de uno a ocoK estem.todo se aplica a metales *ue an recristaliado completamente0

Se$2n el mismo criterio( se considera!

@ Jrano $rueso cuando n U 3di)metro de $rano micras4

@ Jrano fino cuando n H 3di)metro de $rano 8 micras4

C)lculo terico del tamao de $rano


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ClasificacinASTM del$rano de losaceros0Im)$enes de

la superficieapro-imadade los $ranoso"ser,ados

por unmicroscopiode =?? Q


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H >

Indice de tamao de $rano 3n4 ASTM


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&atrones ASTM de tamao de $rano de los

metales


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DEFECTOSTRIDIMENSIONALES


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Defectos tridimensionales

Micro$rietas

Macro$rietas

Este tipo de defectos aparece de"ido a!

Control inadecuado durante la

solidificacinInadecuada realiacin de tratamientost.rmicos

So"re esfueros aplicadas a las pieas

Mal diseo de pieas mec)nicas

Mala seleccin de materiales

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