1. Vector de burgers Definición del vector de Burgers (b⃑)Vector de la red cristalina que indica la dirección y magnitud del desplazamiento que sufren los átomos de la red con el paso de una dislocación

En una dislocación ideal el vector de Burgers siempre tiene como módulo el parámetro de red.

Pasos a seguir para calcular el vector de Burgers Primero se ha de trazar una línea cerrada alrededor dela dislocación. La misma línea se traza en una zona de red perfecta. El vector necesario para cerrar esta última corresponde con el vector de Burgers.

Es importante seguir siempre el mismo sentido al trazar la línea cerrada, ya que esto influirá sobre el signo del vector de Burgers.

2. Defectos en redes cristalinas

DEFECTOS PUNTUALES:

Defectos puntuales: Los defectos puntuales son discontinuidades de la red que involucran uno o quizá varios átomos. Estos defectos o imperfecciones, pueden ser generados en el material mediante el movimiento de los átomos al ganar energía por calentamiento; durante el procesamiento del material; mediante la introducción de impurezas; o intencionalmente a través de las aleaciones.

Huecos: Un Hueco se produce cuando falta un átomo en un sitio normal. Las vacancias se crean en el cristal durante la solidificación a altas temperaturas o como consecuencia de daños por radiación. A temperatura ambiente aparecen muy pocas vacancias, pero éstas se incrementan de manera exponencial conforme se aumenta la temperatura.

Defectos intersticiales: Se forma un defecto intersticial cuando se inserta un átomo adicional en una posición normalmente desocupada dentro de la estructura cristalina. Los átomos intersticiales, aunque mucho más pequeños que los átomos localizados en los puntos de la red, aun así son mayores que los sitios intersticiales que ocupan; en consecuencia, la red circundante aparece comprimida y distorsionada. Los átomos intersticiales como el hidrógeno a menudo están presentes en forma de impurezas; los átomos de carbono se agregan al hierro para producir acero. Una vez dentro del material, el número de átomos intersticiales en la estructura se mantiene casi constante, incluso al cambiar la temperatura.

Defectos sustitucionales: Se crea un defecto sustitucional cuando se remplaza un átomo por otro de un tipo distinto. El átomo sustitucional permanece en la posición original. Cuando estos átomos son mayores que los normales de la red, los átomos circundantes se comprimen; si son más pequeños, los átomos circundantes quedan en tensión. En

cualquier caso, el defecto sustitucional distorsiona la red circundante. Igualmente, se puede encontrar el defecto sustitucional como una impureza o como un elemento aleante agregado deliberadamente y, una vez introducido, el número de defectos es relativamente independiente de la temperatura.

Defectos Lineales (Dislocaciones): Las dislocaciones son imperfecciones lineales en una red que de otra forma sería perfecta. Generalmente se introducen en la red durante el proceso de solidificación del material o al deformarlo. Aunque en todos los materiales hay dislocaciones presentes, incluyendo los materiales cerámicos y los polímeros, son de particular utilidad para explicar la deformación y el endurecimiento de los metales. Podemos identificar dos tipos de dislocaciones: la dislocación de tornillo y la dislocación de borde.

Figura 1: Tipo de dislocaciones

Dislocación de tornillo:

La dislocación de tornillo se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, torciéndolo y desplazando un lado del corte sobre el otro la distancia de un átomo.

Dislocaciones de borde:

Una dislocación de borde se puede ilustrar haciendo un corte parcial a través de un cristal perfecto, separándolo y rellenando parcialmente el corte con un plano de átomos adicional. El borde inferior de este plano adicional representa la dislocación de borde.

Dislocaciones mixtas:

Las dislocaciones mixtas tienen componentes tanto de borde como de tornillo, con una región de transición entre ambas. El vector de Burgers, sin embargo, se conserva igual para todas las porciones de la dislocación mixta. 

DEFECTOS PLANARES: (superficies externas y límite de grano)

DEFECTOS DE SUPERFICIE:

Los defectos de superficie son las fronteras o planos que separan un material en regiones de la misma estructura cristalina pero con orientaciones cristalográficas distintas, y la superficie externa de un material. En las superficies externas del material la red termina de manera abrupta. Cada átomo de la superficie ya no tiene el mismo número de coordinación y se altera el enlace atómico. Asimismo, la superficie puede ser muy áspera, contener pequeñas muescas y quizá ser mucho más reactiva que el interior del material. En líquidos, los átomos en la superficie tienen mayor energía porque no tienen todos sus átomos vecinos. Esto hace que al tratar de minimizar la energía se tiende a reducir el número de átomos en esta condición, por lo tanto tienden a reducir la superficie respecto al volumen, esto geométricamente corresponde a una esfera.

Cristalización.- El crecimiento de los cristales que se inicia en los centros o núcleos de cristalización en el metal líquido, no puede ser uniforme a causa de los diferentes factores de la composición del metal, la velocidad de enfriamiento y las interferencias que se producen entre ellos mismos durante el proceso de crecimiento.

Figura 2: Cristalización

LIMITES DE GRANO:

La microestructura de la mayor parte de los materiales está formada por muchos granos. Un grano es una porción del material dentro del cual el arreglo atómico es idéntico. Sin embargo, la orientación del arreglo atómico, o de la estructura cristalina, es distinta para cada grano. En la figura se muestran de manera esquemática tres granos; la red de cada uno de ellos es idéntica pero están orientados de manera distinta. La frontera de grano, que es la superficie que separa los granos, es una zona estrecha en la cual los átomos no están correctamente espaciados. Esto quiere decir que, en algunos sitios, los átomos están tan cerca unos de otros en la frontera de grano que crean una región de compresión y en otras áreas están tan alejados que crean una región de tensión.

Figura 3: Límite de grano

3. Ensayos no destructivos

Radiografía industrial

Una radiografía es una imagen registrada en una placa o película fotográfica. La imagen se obtiene al exponer dicha placa o película a una fuente de radiación de alta energía, comúnmente rayos X o radiación gamma procedente de isótopos radiactivos (Iridio 192, Cobalto 60, Cesio 137, etc.). Al interponer un objeto entre la fuente de radiación y la placa o película las partes más densas aparecen con un tono más o menos gris en función inversa a la densidad del objeto.El principio de esta técnica consiste en que cuando la energía de los rayos X o gamma atraviesa una pieza, sufre una atenuación que es proporcional al espesor, densidad y estructura del material inspeccionado. Posteriormente, la energía que logra atravesar el material es registrada utilizando una placa fotosensible, de la cual se obtiene una imagen del área en estudio. Los rayos x son una forma electromagnética (como una luz) que contiene una gran energía y por ello, es posible que penetre en el cuerpo humano, produciendo así, una imagen en una placa de fotografía durante este paso, las radiaciones se modifican, entonces, al pasar por estructuras de gran densidad como el hueso, la imagen que se producirá en la placa será de color blanco y si atraviesa estructuras con aire se formara una imagen de color negro.Los colores dependerán de la densidad de las estructuras.

Se basa en la absorción diferencial de la radiación por los materiales. Peligrosa para los seres vivos. Da un registro permanente.

Líquidos penetrantesEl ensayo por líquidos penetrantes es un método no destructivo que permite la detección de discontinuidades en materiales sólidos no porosos tales como metales cerámicos

vidrios y plásticos y siempre que las discontinuidades se encuentren abiertas a la superficie.Este método está basado en la penetración de un líquido dentro de las fisuras y esto ocurre debido al fenómeno de la Capilaridad que es la propiedad de penetración de un líquido en lugares extremamente pequeños debido a sus características físico-químicas, tal como la tensión superficial de este líquido mencionado. Una vez dentro de la fisura se provoca la absorción de este líquido hacia la superficie del material a través del uso de un agente absorbente denominado Revelador. En comparación con otros métodos de ensayo no destructivo (Radiografía, Ultrasonidos, Corrientes Inducidas...), la aplicación práctica del ensayo por líquidos penetrantes, en general, es menos compleja y no requiere el empleo de equipos complicados o costosos. Pero no hay que cometer el error de pensar por esto que su ejecución se pueda realizar de forma menos cuidadosa.

Características de los líquidos penetrantesEl líquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante ideal debe reunir lo siguiente:

Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas.

Habilidad de permanecer en aberturas amplias.

Habilidad de mantener color o la fluorescencia.

Habilidad de extenderse en capas muy finas.

Resistencia a la evaporación.

De fácil remoción de la superficie.

De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad.

De fácil absorción de la discontinuidad.

Atoxico.

Incoloro.

No corrosivo.

Anti inflamable.

Estable bajo condiciones de almacenamiento.

Costo razonable.

4. Ensayos destructivos TracciónEl ensayo de tracción es uno de los más importantes para determinar las propiedades mecánicas de los materiales.El ensayo consiste en someter una pieza de forma cilíndrica o prismática de dimensiones normalizadas (estándar) a un esfuerzo de tracción continuo (tendencia a estirar el material). Esta pieza se llama probeta.Consideremos una probeta de longitud lo y una sección Ao sometida a una fuerza F norma de tracción (perpendicular a la sección de la probeta).

Se define esfuerzo o tensión (σ ) como la fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección transversal Ao.

σ= FAo

(1 )

Supongamos que durante el ensayo la varilla se alargó una longitud l

Δl=l – lo(2)

Siendo l=longitud finalde la probeta y lo=longitud inicial de la probetaDefinimos deformación o alargamiento unitario (ε) de la probeta como el cociente entre el cambio de longitud o alargamiento experimentado y su longitud inicial.

ε= Δllo

(3)

Un material presenta dos zonas en cuanto a su comportamiento ante un esfuerzo de tracción:

1. Zona elástica (OE): Se caracteriza porque al cesar las tensiones aplicadas, los materiales recuperan su longitud inicial (lo)

2. Zona plástica (ES): Se ha rebasado la tensión del límite elástico y, aunque dejemos de aplicar tensiones de σε tracción, el material ya no recupera su longitud original y será mayor que lo.

Figura 4: Deformación de un metalDurezaEl ensayo de dureza determina la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados o rayados por cuerpos más duros.          Soldadura

En las uniones soldadas se determina la dureza en la mayoría de los casos en la zona

afectada por el calor (ZAC) para evitar riesgos de figuraciones generadas por las altas temperaturas que se dan y por los enfriamientos rápidos que puedan ocurrir; es por esto que se realizan los ensayos de dureza en la zona más frágil o crítica con el fin de poder programar los correspondientes controles teniendo como uno de los más usados el precalentamiento de las piezas.

Tipos de dureza Dureza como resistencia al rayado Dureza Estática Dureza Dinámica

5. Bibliografía

Web:1) http://www1.ceit.es/asignaturas/Materiales1/docu/tema5.pdf 2) https://chirinossilvaroger.files.wordpress.com/2012/05/trabajo-de-ensayos-no-

destructivos.pdf3) https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/09/ensayos.pdf 4) http://juankasandoval.wikispaces.com/file/view/Trab.+NTICS+1.pdf 5) http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/

ESTRUCTURAS.htm#DEFECTOSPUNTUALES6) https://alojamientos.uva.es/guia_docente/uploads/2012/455/42620/1/

Documento6.pdf