003 - Defectos Cristalinos

 

Defectos Cristalinos

Defectos cristalinos.

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos El Cristal Perfecto.

El crecimiento cristalino ordenado y perfecto solo se consigue en condiciones muy controladas

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Defecto Cristalino El Defecto Cristalino: es un a irregularidad de red en la cual una o mas de sus dimensiones son del orden de un Ø atómico.  No puede obtenerse material sin ningún ningún grado e impureza química, y/o física. física. Los átomos o iones de impurezas en la SOLUCION SÓLIDA alteran la regularidad estructural del material idealmente puro.

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Soluciones sólidas Toda SOLUCION Solución (Sc) = Soluto (St) + Solvente (Sv) Solución Sólida

Solución sólida SUSTITUCION SUSTITUCIONAL AL

Solución Sólida INTERSTICIAL

ORDENADAS DESORDENADAS

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Soluciones sólidas 1. 2. 3. 4.

Condición de solubilidad total. (Hume-Rothery) La dif diferen erencia cia ent entre re R. ató atómic micos os < 15% 15% Los dos dos metale metaless deben deben tener tener la misma misma estru estructu ctura ra crista cristalin lina. a. La electron electronegativi egatividad dad debe ser similar similar.. < Afini Afinidad dad Quím Química ica La va vale lenc ncia ia de debe be se serr la la mism misma. a.

> Afinidad química > tendencia a formar formar compuestos < tendencia a formar solución sólida total. Si no se cumplen la solubilidad es parcial. Mezcla + Solución  Solución 

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Soluciones sólidas

Soluciones sólidas desordenadas

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Soluciones sólidas

Soluciones sólidas ordenadas

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: Clasificación 1º Orden o Puntuales:

Vacancias. Intersticiales. Sustitucionales.

2º Orden o Lineales: Dislocaciones: de borde, helicoidales y mixtas. Defectos de apilamiento. 3º Orden o Superficiales: Borde de Grano. Macla. 4º Orden o Volumétricos: Microscópicos: Macroscópicos:

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

Inclusiones No metálicas. Oclusiones. Rechupes. Porosidades. Grano: Forma y Tamaño

 

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 1º Orden o Puntuales

Vacante (o vacancia) es una posición atómica desocupada en la estructura cristalina.

Es el mas común de los defectos cristalinos, y se ve íntimamente relacionado con la temperatura, a mayor temperatura mayor probabilidades de producirse vacancias. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

 

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 1º Orden o Puntuales

Espacio Intersticial.

Un átomo intersticial es aquel que ocupa un intersticio, es decir esta insertado en la estructura  perfecta del cristal. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 1º Orden o Puntuales

Átomo Intersticial y Vacante Vacante (o vacancia) sin si n deformación en la estructura.

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 1º Orden o Puntuales

Deformaciones aparentes de la estructura cristalina afectadas solamente por los defectos cristalinos puntuales. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales Dislocación: Región distorsionada situada entre dos partes perfectas de un cristal. Consta generalmente de un semiplano extra en el cristal. Se lo designa por un “T invertida” que representa el borde del semiplano extra. 

a) Di Dislo slocac cació iónn de Bor Borde de (o (o de aris arista ta))  b) Dislocación de Tornillo Tornillo Materiales Metálicos (o helicoidal) Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Dislocación de borde o de Arista. El defecto lineal viene representado por el borde del semiplano extra de atomos. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Definición del vector de Burgers b, en una dislocación de borde: a) En la estru estructu ctura ra crista cristalin linaa perfec perfecta, ta, un un circuit circuitoo de m x n pasos se cierra en el punto de partida.  b) En la Zona de la dislocación el circuito no se cierra, y el vector de cierre b, b, representa la magnitud del defecto estructural. El vector de Burgers es normal a la línea de dislocación. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Dislocación Helicoidal o de Tornillo. Tornillo. El apilamiento helicoidal de los planos cristalinos cristali nos hace que el vector de Burgers, sea paralelo a la dislocación. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Dislocación Mixta. Defecto lineal tanto de borde como helicoidal, con un vector de Burgers, compatible con la dislocación de borde pura y dislocación helicoidal pura. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Cambios en las posiciones posiciones atómicas que acompañan al movimiento de una dislocación, a medida que esta se mueve en respuesta a una tensión de cizalladura cizal ladura aplicada.

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Movimiento de una dislocación a través de un cristal. Analogía con elMateriales movimiento de un gusano. Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 2º Orden o Lineales

Movimiento de una dislocación de borde y de una dislocación helicoidal Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Borde de grano sencillo o de ángulo pequeño. Se observan cuando dos dos granos cristalinos se encuentran adyacentes girados unos pocos pocos grados La estructura se caracteriza por una serie de dislocación aisladas separadas una distancia b/ θ  Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Borde de grano de ángulo grande. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Los átomos cerca del Borde de Grano no tienen un arreglo en equilibrio. El borde de Grano se puede considerar una secuencia de dislocaciones. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Borde de grano: micrografía óptica típica de una estructura granular 100X. Los bordes de grano han sido atacados químicamente para que la luz se refleje en otra dirección. direcci ón. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Una Macla separa dos regiones cristalinas, crist alinas, caracterizadas estructuralmente por dos imágenes especulares una de otra. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Diagrama esquemático de una red FCC Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 3º Orden o Superficiales

Líneas paralelas que indican una deformación deformación por medio de una Macla Macla dentro de un grano de Latón. Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 4º Orden o Volumétricos Volumétricos INCLUSIONES:: INCLUSIONES

Generalmente se trata de inclusiones no metálicas, son agentes sólidos no deseados provenientes por problema en la l a colada, fusión, desoxidación, solidificación y aún en estado sólido durante el enfriamiento.

Factores como Cantidad, Forma, Tamaño, Tamaño, Distribución y Tipo determinarán diferentes características a futuro. Pueden ser exógenas o endógenas, las primeras pueden ser productos de la escoria y/o y /o refractarios, en cambio las segundas pueden aparecer de las transformaciones químicas necesarias e inevitables de la metalurgia como productos de desoxidación.

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 4º Orden o Volumétricos Volumétricos OCLUSIONES:: OCLUSIONES

Se trata de gases atrapados a nivel molecular o atómico, a nivel microscópico. A nivel macroscópico se trata de porosidades. porosidades.

Factores como Distribución, Cantidad determinarán las principales características a futuro. La forma y el tamaño no son tan influyentes. El Tipo de gas que forme la oclusión si es determinante, dependiendo a que tipo de operaciones se someta el material posteriormente. Los casos mas comunes son cuando se trata de H2, O2 o N2. En el caso de H el problema se centra en las grandes tensiones cuando este gas adopta la 2 en estado atómico no genera grandes problemas. forma molecular, En al caso del O2 la formación de óxidos es uno de los problemas mas salientes en el entorno de la oclusión. En el caso de N2 es característica la formación e nitruros, compuestos químicos de notable dureza localizada, dando estos dos últimos casos un indicio notable de concentrador de tensiones.

Materiales Metálicos Ing. Zanin –  Ing.  Ing. Alvarez Villar

Año 2011  

Defectos Cristalinos Defectos Cristalinos: 4º Orden o Volumétricos Volumétricos Defectos Macroscópicos:

Se trata de gases atrapados a nivel macroscópico, generalmente ocasionados por problemas de colada.

Pueden ser por contracción repentina, dentro del lingote, llamada Rechupe. Pueden originarse en alguna etapa del proceso cuando queden gases atrapados y reaccionando internamente, estos gases quedan distribuidos en diferentes zonas dependiendo del proceso, en forma de Porosidades. Las Grietas o Fisuras aparecen en etapas posteriores a la deformación plástica donde estos defectos macroscópicos quedan orientados dependiendo del sentido de la deformación  plástica.

Materiales Metálicos Ing. Zanin – Ing. Alvarez Villar

Ing. Zanin    Ing.  Ing. Alvarez Villar Año 2011  

Defectos Cristalinos

FIN

Materiales Metálicos