Sin título de diapositiva€¦ · directamente del empaquetamiento o disposición , de los átomos que los forman como son la densidad y el grado de deformabilidad. •Además de

DEPARTAMENTO DE INGENIERDEPARTAMENTO DE INGENIERÍÍA DE MATERIALES Y FABRICACIA DE MATERIALES Y FABRICACIÓÓNN

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS SÓLIDOS

Mediante los ensayos mecánicos y a nivel macroestructural, podemos obtener información del comportamiento de un material para ser aplicados a:

a) Selección del material.

b) Calculo de la pieza.

c) Comportamiento en servicio.

Sin embargo no se puede interpretar :

a) Anomalías de comportamiento.

b) Deterioro.

c) Fallo o rotura.

Es necesario examinar la constitución del material a escalas microscópicas, para que nos permitan establecer modelos de correspondencias entre las características del material (propiedades) y sus variables microestructurales.

Los métodos empleados para el análisis microestructural son:


a) Análisis químico elemental.

b) Análisis metalográfico ( Microscopía óptica y electrónica).

c) Análisis químico de componentes.

d) Análisis de estructuras cristalinas.

e) Dureza y microdureza.

METALOGRAFÍA

Objetivos: Conocer las técnicas para detectar microestructuras.

En una percepción visual, un material nos da la sensación de un medio continuo, pero examinado microscópicamente se puede distinguir que en realidad es un ensamblado espacial de fases y componentes.

Con el análisis metalográfico podemos resolver:

- Compuestos y fases que los forma.

- Formas y tamaños.

- Distintas configuraciones entre fases y componentes.


Para realizar un estudio metalográfico hay que seguir los siguientes pasos:

a) Selección de la muestra

b) Preparación de las probetas

c) Observación

d) Estudio de la información conseguida

Los equipos utilizados son el microscopio óptico y el microscopio electrónico de barrido o de transmisión.

Análisis microestructural. Podemos observar lo siguiente:

Precipitados. Se distinguen con la probeta pulida sin ataque de la muestra.

Formas dispersas en el continuo, puntuales de distinta morfología.

So compuestos químicos, con discontinuidad con los enlaces del material.


Granos.

equiaxiales

dendritas

Conjunto de formas continuas de forma poligonal que cubre toda la superficie.

Cada polígono se le conoce como grano y a sus contorno como borde de grano. Se corresponden con una estructura cristalina de una sola orientación (monocristal).

Se denomina equiaxial si no existe ningún eje privilegiado de crecimiento y dendrítico si hay crecimiento privilegiado en una dirección con formas redondeadas parecidas a racimo de uva.

Los granos fuertemente diferenciados por la forma o por el color se corresponden con fases distintas y pueden tener distinto tamaño de grano.

Diferencias de tonalidad nos indican distinta orientación cristalina.


Existen fases de morfología especial, como en bordes de grano muy anchos y redondeados , que son en realidad otra fase, que puede ser metálica o intermetálica ( precipitado).

Pueden existir precipitados en los bordes de grano (intergranulares) o en el interior de los granos (transgranulares).


MICRODUREZACaracterización por resistencia de las distintas fases o compuestos que aparecen en una microestructura.

Muestran la diferencia de resistencia entre las distintas estructuras cristalinas.


Los materiales sólidos, utilizados en ingeniería, exhiben propiedades que dependen directamente del empaquetamiento o disposición , de los átomos que los forman como son la densidad y el grado de deformabilidad.

•Además de los distintos tipos de enlaces que pueden presentar, los materiales se clasifican en amorfos y cristalinos.

Si existe una disposición regular de los átomos que da lugar a un patrón que se repite en las tres direcciones del espacio, se dice que el material es cristalino y tiene un orden de largo alcance.

Si la disposición de los átomos es solo localizada y no se repite en tres dimensiones, se dice que el material es amorfo (no cristalino) y tiene un orden de corto alcance.

La mayor parte de los metales y aleaciones son cristalinos en condiciones ordinarias, algunos de ellos se transforman en amorfos cuando se enfrían de manera muy brusca desde el estado líquido.






Estructuras metálicas comunes

1/2

1/8

4R

aa

CCCúbica centrada en carasFCC

Nº Átomos = 6 x 1/2 + 8 x 1/8 = 4

Nº Coordinación = 4 (alrededor) + 4 (arriba) + 4 (abajo) = 12

a

a 4RRelación parámetro reticular (a) y radio atómico (R) 2a2 = 16 R2

Índice o factor de empaquetamiento (FE): 0,74 ( 74%)

Volumen átomos celdilla unidad /Volumen total celdilla unidad


Densidad (ρ) = nAVcNA

N nº átomos celdilla unidad A peso atómico

13 huecos tetraédricos, pueden alojar una esfera con tamaño aproximado de 0,41r.

8 huecos tetraédricos, pueden alojar una esfera con tamaño aproximado de 0,22r


Cúbica centrada cuerpo CC BCC

Nº Átomos = 1 x 1 + 8 x 1/8 = 2

Nº Coordinación = 4 (arriba) + 4 (abajo) = 8

a2 = 16 R2 /3 3

FE = 0,68 (68%)Octaédricos = 18 0,15r

Tetraédricos = 24 0,29r


Hexagonal compacta HC

Átomos = 4 x 1 + 12 x 1/6 = 6 FE = 0,74 (74%) c/a = 1,64

Nº Coordinación = 6 (alrededor) + 3 (arriba) + 3 (abajo) = 12

Igual nº huecos y tamaño que estructura CC



DIRECCIONES

Coordenadas de punta menos cola

Planos


DIFRACCIÓN


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