UNIDAD 4UNIDAD 4IMPERFECCIONES –IMPERFECCIONES –

DEFECTOS- EN MATERIALES DEFECTOS- EN MATERIALES CRISTALINOSCRISTALINOS

CLASES DE IMPERFECCIONESCLASES DE IMPERFECCIONES

PUNTUALES: VACANCIAS, ÁTOMO PUNTUALES: VACANCIAS, ÁTOMO SUSTITUCIONAL, ÁTOMO SUSTITUCIONAL, ÁTOMO INTERSTICIAL, DEFECTO INTERSTICIAL, DEFECTO FRENKEL, DEFECTO SCHOTTKYFRENKEL, DEFECTO SCHOTTKY

LINEALES –DISLOCACIONES-: LINEALES –DISLOCACIONES-: ALABEO –TORNILLO-, BORDE –ALABEO –TORNILLO-, BORDE –ARISTA-ARISTA-

SUPERFICIALESSUPERFICIALES

VACANCIAS: son posiciones VACANCIAS: son posiciones atómicas no ocupadas, y se atómicas no ocupadas, y se producen por un mal control producen por un mal control en la velocidad de descenso en la velocidad de descenso

de la temperatura en la de la temperatura en la solidificación y en el solidificación y en el

enfriamientoenfriamiento

ÁTOMO SUSTITUCIONAL: átomos ÁTOMO SUSTITUCIONAL: átomos extraños al metal base se extraños al metal base se posicionan en posiciones posicionan en posiciones

normales. Este tipo de defecto es normales. Este tipo de defecto es la base para crear las aleaciones la base para crear las aleaciones metálicas, a los átomos extraños metálicas, a los átomos extraños le llamamos elementos aleantesle llamamos elementos aleantes

ÁTOMO INTERSTICIAL: Consiste ÁTOMO INTERSTICIAL: Consiste en que átomos extraños se en que átomos extraños se posicionan en lugares entre posicionan en lugares entre

posiciones atómicas normales. posiciones atómicas normales. Es la base para el proceso de Es la base para el proceso de difusión: cianurado, nitrurado, difusión: cianurado, nitrurado,

bronceado, latonado, cobrizado, bronceado, latonado, cobrizado, niquelado, cromado, cincado, niquelado, cromado, cincado,

todo por galvanoplastíatodo por galvanoplastía

Cuando un material con enlaces Cuando un material con enlaces interatómicos iónicos se expone interatómicos iónicos se expone

a altas concentraciones –a altas concentraciones –emisiones- de radioactividad, se emisiones- de radioactividad, se producen dos tipos de defectos: producen dos tipos de defectos:

Frenkel y Schottky. Frenkel y Schottky.

El Defecto Frenkel es el El Defecto Frenkel es el desplazamiento de un tipo ióndesplazamiento de un tipo ión

El defecto Schottky es el El defecto Schottky es el desplazamiento de una pareja desplazamiento de una pareja

de ionesde iones

DEFECTOS LINEALESDEFECTOS LINEALES-dislocaciones--dislocaciones-

Página 25 del textoPágina 25 del texto

Se producen por la agrupación de cientos de Se producen por la agrupación de cientos de vacancias, lo que genera planos vacancias, lo que genera planos

insatisfechos en la estructura cristalina. La insatisfechos en la estructura cristalina. La estructura misma trata de equilibrarse, y estructura misma trata de equilibrarse, y

hace un esfuerzo para que el parámetro de hace un esfuerzo para que el parámetro de red –distancia entre posiciones atómicas- se red –distancia entre posiciones atómicas- se

preserve, lo que genera puntos de preserve, lo que genera puntos de compresión y tensión.compresión y tensión.

DEFECTOS LINEALESDEFECTOS LINEALES-dislocaciones--dislocaciones-

Cuando se carga –esfuerza- el Cuando se carga –esfuerza- el material, se presentan deslizamientos material, se presentan deslizamientos de dislocaciones lo que genera que se de dislocaciones lo que genera que se anulen o bien se agrupen en “nudos de anulen o bien se agrupen en “nudos de

dislocación”. Este deslizamiento dislocación”. Este deslizamiento produce frincción entre planos produce frincción entre planos

atómicos lo que se convierte en calor, atómicos lo que se convierte en calor, el cual sentimos cuando una pieza el cual sentimos cuando una pieza

metálica la deformamos o la metálica la deformamos o la golpeamosgolpeamos

DEFECTOS LINEALESDEFECTOS LINEALES-dislocaciones--dislocaciones-

Todo punto de tensión-compresión en la red Todo punto de tensión-compresión en la red cristalina provoca incremento de la cristalina provoca incremento de la energía interna del material en ese energía interna del material en ese

punto, lo que se multiplica cuando se punto, lo que se multiplica cuando se tienen nudos de dislocación. El tienen nudos de dislocación. El

incremento de la energía interna causa:incremento de la energía interna causa:

1.1. Incremento de dureza, que podría llegar Incremento de dureza, que podría llegar a la fragilidada la fragilidad

2.2. Incremento de la electronegatividad, lo Incremento de la electronegatividad, lo que causa corrosión en ese puntoque causa corrosión en ese punto

DEFECTOS LINEALESDEFECTOS LINEALES-dislocaciones--dislocaciones-

Para anular la fragilidad y la propensión de Para anular la fragilidad y la propensión de corrosión focalizada en la pieza, se puede corrosión focalizada en la pieza, se puede

utilizar un tratamiento térmico que se llama utilizar un tratamiento térmico que se llama “revenido o recuperación”. El problema que “revenido o recuperación”. El problema que

se podría presentar es que si no se tiene se podría presentar es que si no se tiene control de la temperatura exacta, el metal control de la temperatura exacta, el metal podría perder muchas de las propiedades podría perder muchas de las propiedades

mecánicas que se necesitan: dureza, mecánicas que se necesitan: dureza, resistencia a la tensión, límite de resistencia a la tensión, límite de

elasticidad, entre otras.elasticidad, entre otras.

DEFECTOS DEFECTOS SUPERFICIALESSUPERFICIALES

-en el límite del grano--en el límite del grano-Las dislocaciones pueden deslizarse al límite Las dislocaciones pueden deslizarse al límite

del grano generando que en toda la del grano generando que en toda la superficie se encuentren puntos de tensión-superficie se encuentren puntos de tensión-

compresión, lo que nuevamente produce compresión, lo que nuevamente produce endurecimiento y propensión a corrosión. endurecimiento y propensión a corrosión.

Las microfisuras normalmente se producen Las microfisuras normalmente se producen en forma intergranular, no son desastrozas en forma intergranular, no son desastrozas

pero deben controlarse para dar pero deben controlarse para dar seguimiento a su propagaciónseguimiento a su propagación

UNIDAD 5 MOVIMIENTO DE UNIDAD 5 MOVIMIENTO DE LOS ÁTOMOS EN LOS LOS ÁTOMOS EN LOS

MATERIALESMATERIALES–DIFUSIÓN-–DIFUSIÓN-

página 28 del textopágina 28 del texto

La difusión puede realizarse La difusión puede realizarse en todos los estados de la en todos los estados de la materia. En este curso se materia. En este curso se

toma el estado sólido, y para toma el estado sólido, y para su estudio se toman las 2 su estudio se toman las 2

leyes de Fick, que en leyes de Fick, que en resumen consiste en resumen consiste en

determinar la densidad de determinar la densidad de flujo atómico por unidad de flujo atómico por unidad de

área y de tiempoárea y de tiempo

En la introducción de átomos En la introducción de átomos en una superficie de una en una superficie de una

pieza intervienen pieza intervienen principalmente 2 variables, la principalmente 2 variables, la

temperatura y el tiempo, temperatura y el tiempo, aunque en teoría también aunque en teoría también

debe considerarse la presión, debe considerarse la presión, pero para efectos del curso pero para efectos del curso se tomarán las 2 primerasse tomarán las 2 primeras

J = -D(dc/dx)J = -D(dc/dx)J es la densidad de flujo –J es la densidad de flujo –

Atomos/(cmAtomos/(cm22*seg)*seg)D es la difusividadD es la difusividad

dc/dx es el gradiente de difusióndc/dx es el gradiente de difusióndc es el diferencial de la dc es el diferencial de la

concentración superficial y en el concentración superficial y en el interiorinterior

dx es la penetración de la dx es la penetración de la difusióndifusión

J es negativa porque la dirección J es negativa porque la dirección de movimiento de átomos es de de movimiento de átomos es de

alta hacia baja concentraciónalta hacia baja concentraciónD se puede calcular por:D se puede calcular por:

D= Do*exp(-Q/(R*T))D= Do*exp(-Q/(R*T))Do y Q son constantes que se Do y Q son constantes que se

obtienen de tablas y que obtienen de tablas y que dependen del tipo de átomos dependen del tipo de átomos que se difunden y del material que se difunden y del material

que los recibeque los recibe

R es la constante del gasR es la constante del gasT es la temperatura de difusión T es la temperatura de difusión

expresada en grados absolutos o expresada en grados absolutos o kelvinkelvin

T depende de la capacidad del T depende de la capacidad del horno, o bien, se puede utilizar horno, o bien, se puede utilizar el código de colores en el metal el código de colores en el metal

que sería el correspondiente que sería el correspondiente color que tendría el metal a color que tendría el metal a determinada temperaturadeterminada temperatura

Ya calculada J se multiplica Ya calculada J se multiplica por el área de la pieza que se por el área de la pieza que se

difundirá y por el tiempodifundirá y por el tiempoEl tiempo se obtiene de una El tiempo se obtiene de una

formula empíricaformula empíricax = 2*SQR(D*t)x = 2*SQR(D*t)

APLICACIONES DE LA DIFUSIÓN: APLICACIONES DE LA DIFUSIÓN: existen varias, pero por ejemplo existen varias, pero por ejemplo se encuentran los tratamientos se encuentran los tratamientos termoquímicos para piezas de termoquímicos para piezas de

acero, tales como: carburización, acero, tales como: carburización, cianuración, nitruración, cianuración, nitruración,

boruración, niquelado, cromado, boruración, niquelado, cromado, cobrizado, cincado, latonado, cobrizado, cincado, latonado,

bronceado, entre otrosbronceado, entre otros