Los cristales no son perfectos y contienen defectos que afectan sus propiedades físicas, como la conductividad y la capacidad de formar aleaciones. Estos defectos se dividen en puntuales, lineales y de superficie, siendo las dislocaciones defectos lineales que se introducen durante la solidificación o deformación del material. La interacción de estos defectos, junto con el proceso de deslizamiento y la formación de granos, influye en la ductilidad y resistencia de los metales.

1. Defectos en
cristales

2. Para formar la estructura final del metal, los átomos deben
depositarse exactamente en el orden correcto para que el cristal
sea perfecto.
Sin embargo, no existen cristales perfectos sino que los cristales
contienen varios tipos de defectos e imperfecciones que afectan a
muchas de sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, como
• La capacidad de formar aleaciones
• Conductividad eléctrica de semiconductores
• Corrosión de metales
• Difusión en materiales

3. Las imperfecciones de la red cristalina se clasifican de acuerdo a
su geometría y forma.
• Puntuales
• Dislocaciones o lineales
• De superficie
Las principales clasificaciones son:
Cristal perfecto

4. Defectos lineales
Las dislocaciones son imperfecciones lineales en la red de un material
cristalino. Generalmente se introducen en la red durante el proceso
de solidificación del material o al deformarlo.
Las dislocaciones se mueven fácilmente en metales, debido a que el
tipo de enlace no es direccional, pero no se mueven fácilmente en
cerámicos. Esto explica porqué los metales son dúctiles mientras que
los cerámicos son frágiles
Se pueden identificar dos tipos de dislocaciones:
• Dislocación de borde
• Dislocación de tornillo

6. Dislocación de tornillo
Dislocación producida al torcer un cristal de forma que un plano atómico produce una
rampa en espiral alrededor de la dislocación.
El vector de Burguers (b) es la dirección y la distancia que se desplaza una dislocación
en cada paso.

7. Dislocación de borde
Dislocación introducida en la red al agregar u medio plano adiciona de
átomos.

8. Dislocaciones mixtas
Una dislocación que contiene en parte componentes tanto de borde como
de tornillo.

9. Deslizamiento. Es el proceso mediante el cual se mueve una dislocación
causando que se deforme un material.
La dirección en la cual se mueve la dislocación, se denomina dirección de
deslizamiento y es la misma que el vector de Burgers. El deslizamiento se da
sobre un plano que se conoce como plano de deslizamiento.
La combinación de dirección de
deslizamiento y plano de deslizamiento se
denomina sistema de deslizamiento.
Una dislocación se moverá en aquel
sistema de deslizamiento que requiera el
mínimo consumo de energía.

10. Deformación de la estructura
• Deslizamiento. Deformación de un material mediante el movimiento de dislocaciones a través de
la red.
• Plano de átomos sobre un plano adyacente –(plano de deslizamiento) bajo un esfuerzo cortante.
• Esfuerzo cortante, es la relación de la fuerza cortante aplicada al área de la sección transversal
que se está cortando.
a
b
Planos atómicos
a
b

11. Defectos puntuales
Son discontinuidades de la red que involucran uno o quizá varios
átomos.
Estos defectos 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
• intencionalmente a través de la formación de aleaciones

12. Ecuación de Arrhenius
Se producen cuando falta un átomo en un sitio normal. Se crea en el cristal
durante la solidificación a altas T.
Vacancia

13. Sustitucional
Intersticial

14. Defecto Frenkel
Par de defectos Intersticio-Vacancia

15. Defecto Schottky
Par de Vacancias aniónica-catiónica

16. Importancia de los defectos puntuales
• Los defectos puntuales alteran el arreglo perfecto e los átomos
circundantes, distorsionando la red a lo largo de quizás cientos de
espaciamientos atómicos, a partir del defecto.

17. Son las fronteras o planos que
separan un material en regiones de
la misma estructura cristalina pero
con orientación cristalográfica
distinta.
Defectos de superficie

18. Arriba del punto de fusión, los metales
son líquidos, y sus átomos están
arreglados al azar y son relativamente
libres para moverse.
Cuando se enfrían por debajo de su
temperatura de fusión, se arreglan para
formar estructuras cristalinas
ordenadas.
Sólido
Líquido
Bordes de Grano

19. Ilustración esquemática de las etapas durante la solidificación del metal fundido.
El sólido resultante está formado de muchos pequeños cristales o
granos.

20. La cristalización es la
transición del estado líquido
al sólido y ocurre en dos
etapas:
Formación de núcleos Crecimiento del cristal
Estos núcleos continúan
creciendo hasta que ellos
afectan el crecimiento de los
cristales adyacentes formando
granos.

21. Defecto de superficie que representa la frontera entre dos granos. La
red tiene una orientación cristalográfica distinta a ambos lados de un
borde de grano.
Fronteras de grano
Un grano es una porción del material dentro del cual el arreglo atómico
es idéntico

22. 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. La orientación del arreglo atómico es
distinta para cada grano.

23. • Número de tamaño de grano ASTM E 112 (American Society for
Testing & Materials)

24. Tamaño de grano
• Método de comparación. Involucra la comparación de la estructura
de grano con una serie de imágenes graduadas.
• Método de intercepción lineal o de Heyn. Involucra el conteo de
número de granos de un área determinada.
• Método Planimétrico o de Jeffries. Involucra el conteo de granos
interceptados por una línea de ensayo o el número de intersecciones
de la línea con los bordes de grano.

28. Método de comparación
M Q
50x -2
100x 0
200x 2
400x 4
𝑄 = 6.64 𝐿𝑜𝑔10
𝑀
𝑀𝑏
𝐺 = 𝐺𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 + 𝑄

29. Método de Intersección Lineal o de Heyn
𝑁𝐿 =
𝑁𝑖
ൗ
𝐿𝑇
𝑀
G = −6.6467 𝐿𝑜𝑔10𝐿3 − 3.298
NL = número total de granos
Ni = número de granos por mm2
LT = Longitud total (mm)
M = Magnificación
𝐿3 =
1
𝑁𝐿

30. Método Planimétrico o de Jeffries
𝑁𝐴 = 𝑓. 𝑁𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 +
𝑁𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡𝑎𝑑𝑜
2
Para un área de 5000 mm2 f = 0.0002.M2
NA = granos por mm2
Ninterno = número de granos dentro del círculo
Ninterceptado = número de granos interceptados por el círculo
f = múltiplo de Jeffries

32. • Maclado. Una macla es un plano que separa dos partes de un grano
que tienen una pequeña diferencia de orientación cristalográfica.

33. Deformación de la estructura
• Se producen cuando una fuerza de corte, que actúa a lo largo del borde
de macla, hace que los átomos cambien de posición.
• Los bordes de macla interfieren con el proceso de deslizamiento
incrementando la resistencia del metal.
frontera frontera