Estructura Interna De Los Materiales

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Estructura Interna De Los Materiales

  1. 1. Estructura Interna de los Materiales Fernando Fresno Zarza, 2º A Bach.
  2. 2. 7.Estructuras Cristalinas. Generalidades 7.0 Definición 7.1 Cristales 7.2 Red Cristalina 7.3 Redes cristalinas de los metales -7.3.1 Estudio de estructura cúbica simple -7.3.2 Estudio de estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) -7.3.3 Estudio de estructura cúbica centrada en caras -7.3.4 Estudio de estructura hexagonal compacta (HCP)
  3. 3. 8. Movimientos de los átomos. Influencia de la temperatura.9. Creación y desarrollo de loscristales.10. Cristalización 10.1 Formación del grano 10.2 El grano 10.2.1 Importancia del tamaño del grano 10.2.2 Aspectos generales de la deformación plástica y elástica. 10.2.3 Acritud y Recristalización
  4. 4. 11. Polimorfismo y Aletropía12. Otros tipos de estructura de losmateriales 12.1 Estructura macrográfica 12.2 Estructura micrográfica 12.2.1 Micrografías de diferentes materiales
  5. 5. 7.0 Definición  La materia puede tener tres estados.  Dentro de los sólidos se puede hacer una clasificación entre sólido amorfo y sólido cristalino.
  6. 6.  Sólido amorfo: Las partículas se agrupan sin un orden concreto, relación o distancia entre ellas. (Vidrio) Sólido cristalino: Presenta las partículas ordenadas de forma especial y repetida en el espacio, con formas geométricas.
  7. 7. 7.1 Cristales Es cualquier sólido que presenta una estructura ordenada, sin tener en cuenta que en su formación haya conseguido una forma geométrica regular. Los metales se obtienen de la fusión, y su estructura está constituida por pequeños cristales.
  8. 8.  La forma de los cristales dependerá de varios factores: 1. La naturaleza del metal 2. Los tratamientos térmicos a los que se someta el metal 3. La forma en la que se realicen estos últimos
  9. 9. 7.2 Red cristalina Es un diagrama de puntos que indica la posición de los átomos y moléculas. Cada punto recibe el nombre de nudo. Hay 7 timos diferentes de sistemas cristalinos: Cúbico, Tetragonal, Monoclínico, Ortorrómbico, Hexagonal y Triagonal.
  10. 10.  Dependiendo de la posición de los átomos no situados en los vértices, se puede dar lugar a varias redes cristalinas: Sencilla o cúbica simple, Centradas en el cuerpo, Centradas en la caray Centradas en la base. Con las distintas combinaciones se crean las redes de Bravais:
  11. 11. 7.3 Redes cristalinas de los metales Las redes que estudiamos corresponden a las que cristalizan los metales. Se suelen cristalizar en estructuras con empaquetamiento muy denso, como la Cúbica centrada en las caras (FCC), la Cúbica centrada en la base (BCC), y la Hexagonal compacta (HCP). Se deben tener en cuenta valores como el índice de coordinación y el factor de empaquetamiento atómico.
  12. 12. 7.3.1 Estudio de estructura cúbica simple. Los átomos se distribuyen en los vértices de un cubo. Su índice de coordinación es 6, y su número de átomos por celda elemental es 1.
  13. 13. 7.3.2 Estudio de estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) Los átomos se colocan 4R = a 3 2d = a 3 en los vértices de los cubos, y ocupan los centros geométricos de 2d 3 4R 3 los mismos. a = a= Su índice de 3 3 coordinación es 8 y su número de átomos es 2. Si a= arista del cubo y R= radio atómico
  14. 14.  Si los átomos de la estructura BCC tienen forma esférica, el empaquetamiento Para el hierro: d = 2.48ª (1A = 10-7 mm) atómico no es absoluto. el factor de 2 3 empaquetamiento a= • 2,48 = 2,86 A vale 0.68 (68% dela 3 red está ocupada por materia. Es característica del hierro, el molibdeno, y de los metales duros en general.
  15. 15. 7.3.3 Estudio de estructura cúbica centrada en caras (FCC) Es característica de muchos metales a temperatura ambiente. Los átomos se colocan en los vértices de los cubos, pero ninguno de ellos se coloca en el centro de gravedad. Su índice de coordinación es 12, y el número de átomos por celda unidad 4.
  16. 16.  La relación entre la 2d arista de la celda 2d = a 2 ; a = =d 2 unidad (a) y el radio 2 atómico (R) crea el 4R empaquetamiento a= más compacto. 2 Para el hierro resulta: a = 2,48 2 = 3,507 AEl factor de empaquetamiento de la red FCC es 0,74.Paraalgunos de estos elementos los cristales de las caras sonmás grandes que los centrados en el cuerpo. En los cristalesde hierro puede haber átomos de carbono. Es característicade materiales dúctiles como el hierro, el oro, la plata cobre,etc.
  17. 17. 7.3.4 Estudio de estructura hexagonal compacta (HCP) Esta estructura tiene forma de hexágono, y los átomos se colocan en los vértices, los centros de los hexágonos bases y en el plano equidistante de las dos bases.
  18. 18.  Es la que compone a los metales más frágiles, como el cadmio, cobalto, cinc, etc. El índice de coordinación es 12, y el número de átomos es igual a 6. Su factor de empaquetamiento es igual a 0,74
  19. 19. 8. Movimientos de los átomos. Influencia de la temperatura Las posiciones de equilibrio de los átomos son los vértices de las redes. Si se varía la temperatura, las posiciones de equilibrio se desplazan, y se producen ondulaciones cuya amplitud es proporcional a la energía contenida. Si aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética, y la amplitud también. Así se produce la dilatación térmica. Si la temperatura sobrepasa un determinado valor, se origina la fusión, en la que los áytomos adquieren cierta libertad. En los dos ocurre una variación del volumen.
  20. 20. 9. Creación y desarrollo de los cristales.Los cristales, no pueden desarrollarse regularmente por causa de la tensión superficial del liquido que los envuelve, y por los rozamientos internos y por las interferencias entre distintos cristales que se originan durante su crecimiento. Debido a esto ,cesa el desarrollo del cristal antes de que haya tomado una forma geométrica regular y , en definitiva, se obtendrá un agregado cristalino de granos de forma , dimensiones y orientación diversas.
  21. 21. 10 Cristalización La cristalización es el proceso mediante el cual los átomos , iones , moléculas o conjunto de moléculas se ordenan para formar una red cristalina determinada.
  22. 22. 10.1 Formación del granoLa formación del grano va a depender de dos factores: El numero de gérmenes por unidad de volumen del liquido y la velocidad de cristalización a partir de cada germen. Variará el tamaño y la form del grano en función de estos factores
  23. 23. 10.2 El grano Es una porción de materia metálica que está limitada por una superficie irregular. El tamaño varía entre 0,02 y 0,2 mm generalmente.
  24. 24. 10.2.1 Importancia del tamaño del grano Las propiedades de los metales varían de manera considerable en función del tamaño del grano. Propiedades como, por ejemplo, dureza, elasticidad, plasticidad, resistencia a la tracción y al choque. Canto menor es el tamaño del grano, mejores son las propiedades de éste.
  25. 25. 10.2.2 Aspectos generales de ladeformación plástica y elástica.  Si tras cesar el esfuerzo , el materia recupera su forma original, se trata de una deformación elástica.  Si el material permanece deformado al cesar el esfuerzo ,se tratara de una deformación plástica.  En la deformación elástica los átomos se separan de sus posiciones de equilibrio al ser sometidos a esfuerzos relativamente pequeños.  En la deformación plástica , la fuerza aplicada es mayor , para que los átomos se separen mas respecto a sus posiciones de equilibrio.
  26. 26. 10.2.3 Acritud y Recristalización Al aumento de dureza y fragilidad se le denomina acritud, y al fenómeno de regeneración del grano se le denomina recristalización. Si tiene mucha acritud, se necesita elevar poco la temperatura de recristalización, y si tiene poca acritud, la temperatura de recristalización será mas alta Si la deformación del material se realiza en caliente , no se produce acritud , ya que al producirse la deformacion se va produciendo la recristalización
  27. 27. 11. Polimorfismo y Aletropía Existen elementos y compuestos que pueden presentar distintas estructuras cristalinas dependiendo de varios factores como la presión y la temperatura. Isomorfismo: se llaman isomorfas las sustancias que teniendo el mismo sistema de cristalización, son de distinta naturaleza Polimorfismo: se llaman polimorfas las sustancias que teniendo la misma naturaleza, cristalizan de forma distinta Alotropía: cuando las sustancias polimorfas son puras , el fenómeno se llama alotropía y los estados que toman en diferente red espacial se denominan estados alotrópicos
  28. 28. 12. Otros tipos de estructura de los materiales Además e las estructuras cristalinas, existen otros dos tipos de estructura que se centran en el grano: -Estructura micrográfica -Estructura macrográfica
  29. 29. 12.1 Estructura macrográficaEl análisis macrográfico permite conocer: La forma estructural, la homogeneidad de la estructura, el efecto de tratamientos térmicos y elaboraciones mecánicas, defectos puntuales de importancia: fisuras, oclusiones y eventual disposición en fibras debido a las elaboraciones plásticas.El examen macrográfico puede realizarse sobre una fractura de la piezas , provocada intencionadamente o sobre una sección, convenientemente preparada y atacada con reactivos
  30. 30. 12.2 Estructura micrográfica El elemento más importante es el grano y puede observarse en el microscopio metalográfico después de una adecuada preparación.
  31. 31. 12.2.1 Micrografías de diferentesmateriales

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