Redes Cristalinas: Factores a Tener en Cuenta

  • Tamaño atómico
  • Densidad lineal y plana
  • Factor de empaquetamiento atómico
  • Intersticios cristalinos

Imperfecciones

Tipos de Defectos

  1. Puntuales
  2. Lineales
  3. Superficiales (defectos de apilamiento, juntas de grano y otros)

Defectos Puntuales

Tipos:

  1. Lugares vacantes o lagunas
  2. Átomos intersticiales
  3. Átomos forasteros

Difusión

Existencia de defectos puntuales en los sólidos cristalinos. (2 metales se ponen en contacto y el conjunto se calienta a elevada temperatura, se produce un entremezclado de los átomos de las dos especies. Estos movimientos atómicos serían muy difíciles de explicar sin los defectos puntuales. La difusión justifica la posibilidad de movimientos atómicos a temperaturas altas y explica los fenómenos de difusión en estado sólido, regula la cinética de gran número de procesos importantes, es importante en los tratamientos superficiales en la preparación de semiconductores.

– Átomos intersticiales (concentración de equilibrio a altas temperaturas = vacantes. – diferencia con vacantes = menor tamaño tienen pero mayor concentración por lo tanto se produce distorsión en la red y menos importancia práctica. – mayores movimientos que las lagunas.

Defectos Lineales

Afectan a líneas completas de átomos y se crean durante la solidificación de los sólidos cristalinos. ((tipos))

Cuña

Se visualiza tras la inserción de un semiplano de átomos (positiva, negativa) el vector Burgers es perpendicular a la línea de dislocación.

Hélice

Generada por un esfuerzo cortante a regiones separadas por un plano de corte. El vector es paralelo a la línea de dislocación.

Mixta

Combinación de ellas.

Deformación Plástica

Tiene lugar como consecuencia del movimiento de las dislocaciones bajo la acción de un esfuerzo cortante aplicado exteriormente, este movimiento tiene lugar en planos más compactos de la estructura cristalina. Otra posibilidad de movimiento: crean átomos intersticiales o por eliminación de vacantes —- el trepado solo es efectivo para temperaturas mayores de 0.6Tf(K)

Defectos Superficiales

Incremento de la energía en la red — equilibrio (- tendencia a alejarse las dislocaciones parciales, – minimizar la superficie de defecto).

Defecto de Apilamiento

Alteraciones en la secuencia de apilamiento, ejemplos Al y Ni alta energía de defectos de apilamiento y Cu Ag Au baja………)

Miden la dureza a través de medir la resistencia que oponen los cuerpos a la penetración.

Ensayo Brinell

Consiste en aplicar una carga constante P sobre una bola de diámetro D de acero que previamente se coloca sobre una superficie plana y lisa. Se mantiene la presión durante un tiempo definido según la normativa, y finalmente se mide con la ayuda de una lupa microscópica el diámetro de la huella o impresión producida (d)

P: la fuerza ejercida y S: área del casquete esférico que constituye la superficie de la esfera.

Ensayo Vickers

Se emplea como penetrador un diamante tallado en forma de pirámide de base cuadrangular con un ángulo de 136º entre dos caras opuestas. Este ángulo coincide con el valor 2 veces ángulo del ensayo Brinell para la relación d/D=0.375, con el fin de que los valores de dureza Brinell y Vickers coincidan.

P: carga aplicada S: área de la impresión piramidal producida.

Solidificación y Diagramas de Fase

El Proceso de Solidificación

Consecuencia de la nucleación de unos gérmenes estables y el crecimiento de los átomos gérmenes.

Vsolidificación = velocidad nucleación * velocidad crecimiento éstas dependen de 1- fuerza inductora (G líquida – G sólida) (entalpías). 2- difusión, con ésta se disminuye la temperatura.

Tamaño de Grano de Piezas Moldeadas

Las propiedades mecánicas del metal sólido aumentan al disminuir su tamaño de grano.

Para lograr afinar el tamaño de grano solidificado existen dos procedimientos:

  1. Aumentar la velocidad de nucleación de los gérmenes sólidos estables (enfriamiento + rápido)
  2. Fragmentar el grano durante el crecimiento / agitando el baño en solidificación
  3. Mediante la adición de agentes nucleantes

Se denomina Rechupe

A la variación de volumen que experimentan normalmente los líquidos al solidificar. Suele ser del 3-5%. El rechupe total se puede considerar como la suma de: la contracción en estado líquido desde la temperatura de colada (AV1) + contracción propia en el paso de líquido a sólido (AV2) + contracción en estado sólido hasta la temperatura de ambiente (AV3).

Colada convencional — cavidades (rechupe) — solidificación no uniforme paredes o interior.

Colada continua – no se origina rechupe.

Porosidad del rechupe — área que solidificar en último lugar — condiciones de refrigeración de moldes y lingoteras.

Consideraciones en la Fabricación de Piezas Moldeadas

Es conveniente colar el líquido a la temperatura más baja compatible con la fluidez (colabilidad) para evitar el rechupe y lograr piezas sanas, llenar bien los bebederos, cuando la zona del bebedero no es la última en solidificar, deben utilizarse mazarotas, placas de refrigeración (evitan la localización del rechupe en su entorno)

Influencia de los Elementos de Aleación

  • Aumento de la templabilidad
  • Modificación diagrama Fe-C
  • Tamaño de grano
  • Grafitización: sí
  • Efectos sobre el tratamiento de revenido

Los elementos de aleación aumentan la templabilidad, desplazan las curvas de transformación hacia tiempos más largos y hacia temperaturas menores

Se Denomina Temple

Al tratamiento térmico consistente en la austenización del acero, seguido de un enfriamiento lo suficientemente brusco como para obtener una estructura martensítica.

Factores Influyentes:

  • Factor de tamaño
  • Severidad del medio
  • Templabilidad