CONFORMADO MECÁNICO

CONFORMADO MECÁNICO

Los tres arreglos atómicos básicos en los metales son:

1. Estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc): hierro alfa, cromo, molibdeno, tantalio, tungsteno y vanadio.

2. Estructura cúbica centrada en las caras (fcc): hierro gama, aluminio, cobre, níquel, plomo, plata, oro y platino.

3. Estructura hexagonal compacta (hcp): berilio, cadmio, cobalto, magnesio, titanio alfa, zinc y zirconio.

En la estructura hcp, a los planos superior e inferior se les llama planos basales. La manera en que estos átomos se arreglan determina las propiedades de un metal particular.

Cuando un mono cristal se somete a una fuerza externa, primero sufre una deformación elástica, esto es, regresa a su forma original al retirar la fuerza.

Si la fuerza sobre la estructura cristalina se aumenta lo suficiente, el cristal sufre una deformación plástica o deformación permanente, esto es, ya no regresa a su forma original cuando se retira la fuerza.

Existen dos mecanismos básicos por los que la deformación plástica ocurre en las estructuras cristalinas. Uno es el deslizamiento de un plano de átomos sobre un plano adyacente (llamado plano de deslizamiento) por un esfuerzo cortante. El esfuerzo cortante se define como la razón de la fuerza cortante aplicada al área de la sección transversal que se cizalla.

El esfuerzo cortante requerido para provocar el deslizamiento en los mono cristales es directamente proporcional a la relación b/a, donde a es el espaciamiento de los planos atómicos y b es inversamente proporcional a la densidad atómica en el plano atómico.

Debido a que la relación b/a varía para diferentes direcciones dentro del cristal, un mono cristal tiene distintas propiedades cuando se somete a prueba en diferentes direcciones; a este comportamiento se le conoce como aniso trópico.

El segundo, y menos común, de los mecanismos de deformación plástica en los cristales es el maclaje, en la que una parte del cristal forma una imagen a espejo de sí misma del otro lado del plano de maclaje. Las maclas se forman abruptamente y son la causa del sonido de agrietamiento (“chillido de metal”), que se presenta cuando una varilla de estaño o de zinc se dobla a temperatura ambiente. El maclaje ocurre por lo común en los metales hcp.

Sistemas de deslizamiento:

1. En los cristales cúbicos centrados en el cuerpo existen 48 sistemas de deslizamiento posibles. Por lo tanto, es alta la probabilidad de que un esfuerzo cortante externo aplicado actúe sobre uno de estos sistemas y provoque deslizamiento. Sin embargo, debido a que la relación b/a es relativamente alta, el esfuerzo cortante requerido es alto. En general, los metales con estructuras bcc tienen buena resistencia y ductilidad moderada.

2. En los cristales cúbicos centrados en las caras existen 12 sistemas de deslizamiento. La probabilidad de deslizamiento es moderada y el esfuerzo al corte requerido es bajo, debido a la relación b/a relativamente baja. En general, estos metales tienen una resistencia moderada y buena ductilidad.

3. El cristal hexagonal compacto tiene tres sistemas de deslizamiento y por lo tanto su probabilidad de deslizamiento es baja; sin embargo, a temperaturas elevadas se activan más sistemas. Los metales con estructura hcp son generalmente frágiles a temperatura ambiente.

Imperfecciones en la estructura cristalina

Defectos puntuales, como una vacante (átomo faltante), un átomo intersticial (átomo adicional en el retículo) o una impureza (átomo extraño que ha reemplazado el átomo de metal puro).

Defectos lineales o unidimensionales, denominados dislocaciones

Imperfecciones planares o bidimensionales, como los límites de grano y límites de fase.

Imperfecciones volumétricas o de masa, como huecos, inclusiones (elementos no metálicos como óxidos, sulfuros y silicatos), otras fases o grietas.

Propiedades sensibles a la estructura, afectan las propiedades mecánicas y eléctricas.

Propiedades insensibles a la estructura, no varían como el punto de fusión entre otras.

DISLOCACIONES

Son defectos del arreglo ordenado de la estructura atómica de un metal.

Un plano de deslizamiento que contiene una dislocación requiere, para permitir el deslizamiento, un esfuerzo cortante menor que un plano en una red perfecta.

Existen dos tipos de dislocaciones: de borde y de tornillo

Dislocaciones de borde análogas al movimiento de un gusano.

A las dislocaciones de tornillo se les llama así porque los planos atómicos forman una rampa espiral.

Aunque la presencia de una dislocación reduce el esfuerzo cortante requerido para provocar el deslizamiento, las dislocaciones pueden:

1. Trabarse y obstruir una a otra; y

2. verse impedidas por barreras, como límites de grano e impurezas, e inclusiones en el material.

Al aumento en el esfuerzo cortante, que incrementa la resistencia total y la dureza del metal, se le conoce como endurecimiento por trabajado o endurecimiento por deformación.

GRANOS Y LIMITES DE GRANOS

Cuando una masa de metal fundido comienza a solidificar, los cristales empiezan a formarse independientemente unos de otros en varios lugares dentro de la masa líquida; tienen orientaciones al azar y sin relación unas con otras. Después, cada uno de ellos crece en una estructura cristalina o grano. El número y los tamaños de los granos desarrollados en una unidad de volumen del metal dependen de la velocidad a la que tiene lugar la nucleación.

Si la velocidad de nucleación es alta, el número de granos en una unidad de volumen del metal será grande y, por lo tanto, el tamaño de grano será pequeño.

El crecimiento de los granos al final obliga a que incidan unos en otros; las superficies que separan

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