2.1.2 Estructura cristalina Todos los materiales estn integrados por tomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra. Cuando un material se encuentra en forma de gas, sus tomos estn ms dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de otro) en comparacin con los tomos de ese mismo material pero en estado lquido o slido. Existen materiales en los que sus tomos siempre estn en desorden o desaliniados an en su estado slido, a estos materiales se les llama materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un lquido solidificado. En el caso de los metales, cuando estos estn en su estado slido, sus tomos se alinean de manera regular en forma de mallas tridimensionales. Estas mallas pueden ser identificadas fcilmente por sus propiedades qumicas, fsicas o por medio de los rayos X. Cuando un material cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un material polimorfo o alotrpico. Cada tipo de malla en los metales da diferentes propiedades, no obstante que se trata del mismo material, as por ejemplo en el caso del hierro aleado con el carbono, se pueden encontrar tres diferentes tipos de mallas: la malla cbica de cuerpo centrado, la malla cbica de cara centrada y la malla hexagonal compacta. Cada una de estas estructuras atmicas tiene diferentes nmeros de tomos, como se puede ver en las siguientes figuras. Malla cbica de cuerpo centradoMalla cbica de cara centradaMalla hexagonal compacta

La malla cbica de cuerpo de cuerpo centrado. Es la estructura que tiene el hierro a temperatura ambiente, se conoce como hierro alfa. Tiene tomos en cada uno de los vrtices del cubo que integra a su estructura y un tomo en el centro. Tambin se encuentran con esta estructura el cromo, el molibdeno y el tungsteno.La malla cbica de cara centrada aparece en el hierro cuando su temperatura se eleva a aproximadamente a 910C, se conoce como hierro gamma. Tiene tomos en los vrtices y en cada una de sus caras, su cambio es notado adems de por los rayos X por la modificacin de sus propiedades elctricas, por la absorcin de calor y por las distancias intermoleculares. A temperatura elevada el aluminio, la plata, el cobre, el oro, el nquel, el plomo y el platino son algunos de los metales que tienen esta estructura de malla.La malla hexagonal compacta se encuentra en metales como el berilio, cadmio, magnesio, y titanio. Es una estructura que no permite la maleabilidad y la ductilidad, es frgil.Modificar a una malla de un metal permite la participacin de ms tomos en una sola molcula, estos tomos pueden ser de un material aleado como el carbn en el caso del hierro, lo que implica que se puede diluir ms carbn en un tomo de hierro. Si se tiene en cuenta que el carbn es el que, en ciertas proporciones, da la dureza al hierro, entonces lo que se hace al cambiar la estructura del hierro es permitir que se diluya ms carbn, con lo que se modifican sus propiedades. Otra de las caractersticas de los metales que influye notablemente en sus propiedades es el tamao de grano, el cual depende de la velocidad de enfriamiento en la solidificacin del metal, la extensin y la naturaleza del calentamiento que sufri el metal al ser calentado.

Grano de las estructuras metlicasCuando un metal en su estado lquido se enfra sus cristales se van solidificando formando estructuras dendrticas, las que crecen uniformes hasta que se encuentran con otra estructura que tambin ha estado creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructuras se forman los lmites de los granos de los materiales. Entre ms lento el enfriamiento de un material, mayor uniformidad en el crecimiento de los granos, o sea estos sern de menor tamao. Un material con granos pequeos ser ms duro que un con granos grandes, debido a que los granos grandes tienden a fracturarse y deslizarse uno sobre el otro, lo que no sucede con los granos pequeos. La mejor forma de determinar el tamao de grano de un material es por medio de microscopio metalrgico, el que acta por medio de un rayo de luz que se lanza sobre una superficie pulida al espejo y limpiada con una mezcla de 3% de cido ntrico y 97% de alcohol, para eliminar lo que se conoce como metal untado.

Microscopio para la medicin de grano en un metal1

La mayora de los metales elementales alrededor del 90 % cristalizan en tres estructuras cristalinas densamente empaquetadas: cbica centrada en el cuerpo (BCC), cbica centrada en las caras (FCC) y hexagonal compacta (HCP) . La estructura HCP es una modificacin ms densa de la estructura cristalina hexagonal sencilla.La mayor parte de los metales estn cristalizadas en esas estructuras densamente empaquetadas debido a que se libera energa a medida que los tomos se aproximan y se enlazan cada vez ms estrechamente entre s. De este modo, dichas estructuras densamente empaquetadas se encuentran es disposiciones u ordenamientos de energa cada vez ms baja y estable.2