METALURGIA FISICA

7/17/2019 METALURGIA FISICA

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Metalurgia física delproceso de formado



Estructuras cristalinas ydefectos



El arreglo atómico juega un papel muy importante en la determinación

de la microestructura y en el comportamiento de un material.

Estos arreglos pueden ser sencillos como en los metales, hasta

arreglos muy complejos, los cuales están presentes en algunos

materiales cerámicos.



Dentro de los materiales existen 3 posibilidades

de ordenamiento que los átomos poseen:

1.in orden

!."rden de corto alcance

3."rden de largo alcance



# $ E

% & D '

& "

% $ ( " '

$ # ) $

* E + $

, E



$lgunas propiedades de los sólidos cristalinos

dependen de la estructura cristalina delmaterial, es decir del orden espacial de átomos,

iones y mol-culas.



'elación propiedadesestructura



/ay un numero muy grande de estructuras cristalinas bajolas cuales los materiales de uso ingenieril se ordenan.

$l describir la estructura cristalina se consideran los átomoscomo es0eras sólidas con diámetros bien de0inidos. $ estemodelo se le conoce como modelo de esferas rígidas.



La celda unitaria es la subdiisión de la red cristalinaque sigue conserando las caracteristicas generales de

toda la red.

La red cristalina es un conjunto de puntos que estánorgani2ados siguiendo un patrón periodico.



La estructura cristalina de un material sere0iere al tamao, 0orma y organi2ación atómica

dentro de la red.





e identi0ican 14 tipos de celdas unitarias o de 5raaisagrupadas en 6 sistemas cristalinos.

os parámetros de red, describen el tamao y la 0ormade la celda unitaria. Están caracteri2ados por lasdimensiones laterales y los ángulos.



7ormalmente las unidades para caracteri2arlos parámetros de red son las siguientes:











Defectos puntuales





Defectos Lineales







http:88999.9iley.com8college8callister846

1!;3638mse8index.htm

http://www.wiley.com/college/callister/0470125373/vmse/index.htm








Defectos de supercie





Deslizamiento



Mucho del trabajo acerca de laplasticidad se ha desarrollado en

monocristales con el n deeliminar los efectos de los limitesde grano y las restricciones

impuestas por fases externas.



El modo mas común bajo el cuallos metales se deforman es por

deslizamiento de planos atómicosa lo largo de ciertas direccionescristalogrcas especicas.



!ormalmente el plano dedeslizamiento mas fa"orable esa#uel #ue tiene la mayor densidad

atómica $mayor distanciainterplanar% mientras #ue ladirección de deslizamiento esa#uella #ue esta mas compactada.





&a ecuacion de 'eierls(!abarro

dicta el esfuerzo necesario paramo"er una dislocacion desde unaposición de e#uilibrio hasta otra

similar.

$ %exp kd c

bt (

)







a*)*.+,-

nm



Deslizamiento en una red perfecta





El modulo de corte / para losmateriales tiene un "alor entre 0*

y -* /'a. 'or tanto1 de acuerdo ala ecuación pasada1 la resistenciaal corte teórica debería de estar

entre + y +* /'a.



2in embargo1 los "alores reales deesfuerzo de corte re#ueridos para

iniciar el proceso de deslizamientoen monocristales es deaproximadamente *.(-* M'a.



'or tanto1 como la resistencia

teórica al corte es al menos -**"eces mayor #ue la resistenciareal exhibida por los materiales1 se

puede concluir #ue eldeslizamiento es fa"orecido poralgún mecanismo externo #ue

facilita la realización de estee"ento.



Deslizamiento ayudado por

dislocaciones.



Ley de Schmidt



Inuencia de la estructura cristalina











Endurecimiento pordeformación



El endurecimiento por deformaciónes el proceso mediante el cual un

metal dúctil se "uel"e mas duro yresistente cuando es deformadoplsticamente.









&a explicación del endurecimientopor deformación es basada en la

interacción de los campos dedeformación de las dislocaciones1ya #ue estos campos normalmente

son repulsi"os entre ellos.



&os efectos del endurecimiento por

deformación pueden sereliminados mediante recocido.

El coeciente n de la ecuación delesfuerzo de 3ujo dicta en #uegrado un material responde a este

fenómeno1 entre mayor sea el"alor1 mayor es el endurecimiento.



4enómenos ocasionados por

el calentamiento de losmateriales



Existen + fenómenos importantes#ue pueden ocurrir cuando unmetal deformado es expuesto a

altas temperaturas $con referenciaa su punto de fusión%1 estos son5 larecuperación1 la recristalizacion y

el crecimiento de grano.



Durante la recuperación1 una partede la energía de deformacionalmacenada es ali"iada a tra"6s

del mo"imiento de dislocaciones#ue ocurre con moti"o de ladifusión. 7lgunas propiedades

como la conducti"idad el6ctrica yt6rmica son restablecidas.



Durante la recristalizacion nue"osgranos e#uiaxiales y libres dedeformacion son generados. &a

fuerza motriz #ue genera estanue"a estructura es la diferenciaentre la energía interna del estado

deformado y no deformado.



En ocasiones la recristalizacion esusada para renar el tama8o de

grano. 9ambi6n durante estee"ento1 las propiedades mecnicaspre"ias son restituidas.







&a recristalizacion ocurre masrpido en metales comparada conlas aleaciones1 debido a #ue

algunos de los elementos aleantesse mue"en hacia las fronteras degrano y las :anclan;1 deteniendo

de esta manera su mo"imiento.



'ara los metales puros la

temperatura de recristalizacion esde *.+ 9m mientras #ue para lasaleaciones es de *.< 9m.





Despu6s de #ue la recristalizaciones completa1 los granos libres de

deformacion continuarancreciendo si el especimen esdejado a temperaturas ele"adas.



=na energía es asociada con loslimites de grano1 cuando estos

crecen en tama8o1 el area total dela frontera disminuye1 lo cualreduce la energía libre disponible

en el sistema.





=n punto #ue es importantese8alar es #ue los granos mayorescrecen a expensas de los menores1

por supuesto ayudados por elfenómeno de difusión atómica. 'ortanto a mayor temperatura1 mas

rpido es este crecimiento.









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