CRISTAL METALICO
Segunda clase;
El cristal metálico; Aleaciones, distintos tipos; la solución
sólida; el compuesto íntermetálico, Sistemas Bi y
Polifásicos.
Estructuras Metalográficas, su mecanismo de formación y
propiedades.
Estructuras de Nucleación y crecimiento,estructuras
eutécticas o de coprecipitación. Estructuras
martensíticas.Estructuras de compuestos íntermetálicos.
CRISTAL METALICO
CRISTAL METALICO
En una red cristalográfica es siempre posible
elegir 8 puntos próximos que unidos forman
un cuerpo geométrico que se repite a lo largo
de la red.
Un sistema queda definido por los tres vectores
de malla o constantes de malla y los tres
ángulos interaxiales.
Existen siete sistemas cristalográficos
fundamentales
2
CRISTAL METALICO
Sistemas de cristalizacion
3
CRISTAL METALICO
4
ESTRUCTURA CRISTALOGRAFICA Y PROPIEDADES
• El ordenamiento interno de los atomos es la caracteristica
esencial del estado cristalino.
• El tipo de reticulo cristalografico determina muchas de las
caracteristicas fisicas y quimicas de los metales, como la
conductividad termica, la solubilidad, la resistencia
mecanica, el coeficiente de dilatacion.
• A raiz de la estructura cristalografica, los metales presentan
distintas propiedades en las diferentes direcciones dentro
del cristal. Los metales son anisotropicos por sus
propiedades vectoriales.
• La conductividad electrica es debida a la nube electronica
que rodea a los reticulos formado por iones positivos
5
ESTRUCTURA CRISTALOGRAFICA Y PROPIEDADES
• La plasticidad varia con la estructura cristalográfica , los
metales que cristalizan en el sistema cúbico a cara centrada
presentan los mayores valores de plasticidad.
Si la estructura es mas compleja la plasticidad disminuye,
aumenta la dureza y la resistencia a los esfuerzos mecánicos
6
El Grano metalico
• Los materiales metálicos se presentan muchas veces con
estructuras policristalinas.
• La solidificación de un material comienza en distintos
puntos del baño simultáneamente.
• Crece y se desarrolla hasta que choca con otra porción de
material que solidifica.
• La porción que solidifica se llama “grano”.
• El grano esta rodeado por el “borde de grano”.
• El material que forma el grano es homogéneo y tiene una
única composición química
7
El Grano metálico
• El borde de grano
• Es el lugar donde solidifican finalmente todas las impurezas
y permanece en equilibrio inestable.
• Es el lugar donde cambian de dirección los planos
cristalográficos.
• Constituyen sitios que tienden a trabar los deslizamientos
atómicos.
• Los materiales con mucho borde de grano o grano fino son
menos deformables plásticamente.
• Presentan mayor resistencia mecánica.
• Se obtiene mayor tenacidad ( resistencia al choque)
8
El Grano metálico
Temperatura de equicohesion
9
El Grano metálico
• Temperatura de equicohesion
• El aumento de la resistencia debido al achicamiento del grano
se cumple hasta determinadas temperaturas.
• A altas temperaturas esta resistencia disminuye, y es cero a la
temperatura de fusion.
• En el cristal que forma el grano hay una cierta cohesion que
posibilita el ordenamiento.
• Al bajar la temperatura el grano y el borde de grano aumentan
su resistencia.
• A la temperatura de equicohesión ambas resistencias son
iguales.
• Por encima, la resistencia del grano es mayor que la del borde
• Por debajo, La resistencia del grano es menor que la del borde
de grano.
10
El Grano metálico
• Arriba de la temperatura de equicohesión la fractura se
produce por los bordes de grano y se llama
intercristalina
• Por debajo de la temperatura de equicohesión la fractura
se produce a través del grano y se llama transcristalina
11
Aleaciones
• Definición: Se denomina aleación a la reunión de dos o
mas metales o de uno o mas metales con un no metal.
En todos los casos el producto final posee una estructura
cristalográfica en estado sólido.
Cuando un metal “b” es soluble en el metal puro “a”,
significa que la estructura cristalográfica de la aleación
corresponde a la del metal puro “a” . Los átomos del
componente b se encuentran dispersos dentro de la red
cristalográfica del metal puro “a” y la aleación se llama
SOLUCION SÓLIDA
12
Aleaciones
• EXISTEN DOS FORMAS DE SOLUCION SOLIDA:
• Cuando el soluto tiene sus átomos alojados en los espacios
interatómicos del solvente, tenemos una
• SOLUCION SOLIDA INTERSTICIAL.
• Cuando los átomos del soluto sustituyen átomos del solvente,
tenemos una SOLUCION SOLIDA SUSTITUCIONAL.
• Soluciones intersticiales se producen cuando los átomos del
soluto son pequeños con respecto a los del solvente.
• En las aleaciones sustitucionales los átomos del soluto
pueden ser ligeramente mayor o menor a los del solvente.
13
Aleaciones
14
Aleaciones
• Los metales puros teóricamente tienen una estructura
cristalográfica simétrica perfecta, a raíz de esto son los mas
plásticos y mejores conductores del calor y la electricidad.
• Las aleaciones introducen distorsiones en la red cristalina,
sean estas pequeñas o importantes provocan una alteración
en las propiedades de los metales puros: Aumento de la
resistencia mecánica, disminución de la conductividad.
• Por ejemplo: El latón (Cu – Zn), con poco porcentaje de Zn
(30 %) es fácilmente deformable en frío, con porcentajes
mayores no se puede deformar en frío, se vuelve quebradizo
• Latón 70/30 : latón de cartucheria.
• Cu electrolitico,
15
Aleaciones
• Hay elementos que no son solubles en algunos metales y
forman una fase separada.
• No hay insolubilidad total, sino solubilidad reducida. Esa
cantidad ínfima del segundo constituyente disuelto
distorsiona muy poco la red del cristal, pero para
propiedades tan sensibles como la conductividad eléctrica,
ese pequeño porcentaje hace notar sus efectos.
• Si tenemos una mezcla de dos tipos de solución sólida α y
β, generalmente corresponde una estructura cristalografica a
α y otra a β. Los trozos de cristal (granos) α constituyen una
fase y los β otra fase.
16
Aleaciones
• Si tenemos una mezcla de ambos cristales, existirán
interfases entre ambos que interrumpen la continuidad del
material trabando los posibles deslizamientos de los planos
atómicos.
• Disminuye la deformacion plastica.
• Disminuye la conductividad eléctrica.
• Como ejemplo: El Bronce, aleación de Cobre y Estaño.
• Con 10% de estaño se puede deformar fácilmente por
estampado, (Aleacion α).
• Con porcentajes del 30% de Sn o mas, es frágil se debe
usar en estado de colada no se puede deformar.
• (aleacion α + γ)
17
Aleaciones
• Se definen los sitios de interfases como zonas limites entre
dos estructuras cristalograficas diferentes, su influencia se
manifiesta en:
• a) El aumento de la resistencia estatica ( al travar el
deslizamiento de los planos atomicos)
• b) Hay una disminucion eventual de la resistencia dinamica
(al choque), por sus valores de cohesion, pueden resultar
zonas de fragilidad.
Estructura eutectica y compuesto intermetalico
Fundicion blanca hipoeutectica
Sitios de interfase
18
Aleaciones
• Si los componentes tienen distintas temperaturas de
solidificación. Las distintas fases del material se forman en
momentos diferentes.
• Si el proceso de solidificación es lento obtenemos granos
bien conformados en su estado de equilibrio estable. Pueden
obtenerse altos valores de plasticidad.
19
Aleaciones
• Si el enfriamiento es rápido impedimos ese
ordenamiento regular, y disminuye mucho la
plasticidad.
Estructura de un acero de medio
carbono enfriado rápidamente
20
Aleaciones
Cuando las distintas fases de una aleación
aparecen simultáneamente o sea
coprecipitan, se forman estructuras de poca
plasticidad, denominadas eutecticas.
Estructura Eutéctica o de
Coprecipitacion
Fundicion blanca eutectica
21
Aleaciones
Los metales puros y las soluciones solidas pueden ser
deformadas plasticamente, estampado, trafilado, repujado,
laminado en frio, etc. estas operaciones se pueden realizar
en frio, en este caso los granos cristalograficos se alargan en
el sentido de la deformacion, esta distorsion impide una
deformacion posterior, se dice que se produce una
consolidacion mecanica.
Estructura de un acero de bajo Carbono
SAE 1010 laminado en frio ( granos alargados)
Estructura de laminado en frio
22
Aleaciones
Existen aleaciones que contienen un material que es un
compuesto químico definido, llamado compuesto
intermetálico.
Estos compuestos generalmente poseen uniones atómicas
covalentes.
Constituyen compuestos rígidos y duros que se oponen a la
deformación plástica. Son además dificiles de mecanizar y
forman interfases frágiles con el resto del material.
En general las aleaciones que las contienen son frágiles.
Material Babit (antifriccion)
Compuesto Intermetalico
Antimonio ( Sb)
Carburos de Cr.
Acero p/ herramientas K 100
Compuesto Intermetalico
23
Aleaciones
24
Aleaciones
25
Descargar

Diapositiva 1 - Ciencia de los Materiales