ESTRUCTURA DE LOS METALES

ESTRUCTURA DE LOS METALES

La estructura de los metales.-  es la estructura atómica de los átomos en su interior, ya que influye grandemente en sus propiedades y en su comportamiento, esto nos permite controlar y predecir el comportamiento y desempeño de los metales en diversos procesos de manufactura.

Estructura cristalina de los metales.-  se llama estructura cristalina cuando los metales se solidifican a partir de un estado fundido.

La celda unitaria es el grupo mas pequeño de átomos que muestran la estructura de red de un metal en particular, existen 3 arreglos básicos en los metales son:

1. Estructura cubica centrada en el cuerpo(bbc) .- hierro alfa, cromo, tantalio, vanadio
2. Estructura cubica centrada en las caras(fcc) .- hierro gama, aluminio, cobre, niquel
3. Estructura exagonal compacta(hcp) .- berilio, cadmio, magnesio

 De las 3 estructuras ilustradas, los cristales fcc y hcp tiene configuraciones compactas de mayor densidad, se llaman planos basales de manera que estos atomos se arreglan las propiedades de un metal en particular.

La metales forman diferentes estructuras cristalinas para minimizar la energía requerida para agruparse en un patrón regular.

Deformación y resistencia de los monocristales.- es cuando un monocristal se somete a una fuerza externa primero sufre una deformación elástica y regresa a su forma original al retirar la fuerza

Deformación plástica.- ya no regresa a su forma original cuando se retira la fuerza.

Existen dos mecanismo básicos por los que la deformación plástica ocurre en las estructura cristalinas

1. Plano de desplazamiento.- es el desplazamiento de atomos sobre un plano adyacente
2. Esfuerzo cortante.- es la razón de la fuerza cortante aplicada al área de la sección transversal que se cizalla.

Sistemas de deslizamiento

1.  En los cristales cúbicos centrados en el cuerpo existen 48 sistemas de deslizamiento posibles, por lo tanto la probabilidad de que un esfuerzo cortante externo aplicado actue sobre uno de estos sistemas y provoque deslizamiento, sin embargo debido a la relación que existe entre (densidad atómica en el plano atomico(b)/espaciamiento  de los planos atomicos(a)), eel esfuerzo cortante requerido es alto
2. En los cristales cúbicos centrados en las caras existen 12 sitemas de deslizamiento, debido a que la probabilidad de deslizamiento es moderaday el corte requerido es bajo
3. El cristal hexagonal compacto tiene 3 sistemas de deslizamiento por lo tanto su probabilidad de deslizamiento es bajo

Inperfecciones en la estructura cristalina de los metales

• Defectos puntuales.- como un atomo faltante, un atomo adicional, oh un atomo extraño reemplazado en el metal puro
• Defectos lineales o unidimensionales.- son las dislocaciones
• Inperfecciones planares o bidimensionales.- limites de grano y limites de fase
• Inperfecciones volumétricas o de masa.- como  huecos oh inclusiones(elementos no metalicos como oxidos, sulfuros y silicatos)

Estos defectos afectam de manera adversa las propiedades mecanicas y electricas de los metales como el esfuerzo de fluencia, la resitencia  a la fractura y la conductividad electrica

Dislocaciones.- son los defectos del arreglo ordenado de la estructura atómica de un metal, las dislocaciones son los defectos mas significativos y ayudan a explicar la discrepancia entre las resitencias reales y teoricas de los metales, existen 2 tipos de dislocaciones de borde y de tornillo

Grano y limite de granos.-  son los metales que se utilizan comúnmente al azar, por lo tanto sus estructuras metalicas no son monocristalinas sino policristalinas

Tamaño del grano.-  desarrollado en una unidad de volumen del metal dependen de la velocidad a la que tiene lugar la nucleación, por lo general el tamaño del grano se asocia con la resitencia, dureza y ductivilidad bajas.

El tamaño del grano se mide contando con el numero de granos en un área dada

Influencia de los limites de granos.-  tienen una influencia muy importante sobre la resitencia y ductilidad de los metales y como interfieren con el movimiento de las dislocaciones, también influyen en el endurecimiento por deformación

Fragilizacion de los limites de grano

• Fragilizacion del metal liquido.-  se utiliza cuando el elemento se encuentra en estado liquido
• Fragilizacion del metal solido.-  es cuando las temperaturas están por debajo del punto de fusión del elemento
• Fragilizacion en caliente.- es el resultado de fusión en el limite de un grano a una temperatura por debajo del punto de fusión
• Fragilizacion por revenido.-   es cuando se provocada por el movimiento de impurezas a los limites del grano

DEFORMACION PLASTICA DE LOS METALES POLICRISTALINOS

Si un metal policristalino se somete a una deformación plástica a temperatura ambiente, los granos se deforman y se alargan. El proceso de deformación se puede efectuar compimiendo el metal oh a tensión.

Los metales deformados tienen mayor resistencia debido a q sus granos son pequeños.

ANISOTROPIA (TEXTURA).-  la antrisopia influye tanto en las propiedades mecanicas como físicas, se devide en 2 orientacion preferida y la fibracion mecánica

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