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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