Este documento describe diferentes tipos de estructuras cristalinas encontradas en materiales, incluyendo redes cristalinas cúbicas simples, centradas en el cuerpo, centradas en las caras, y hexagonal compacta. También discute cómo factores como la temperatura y deformación afectan la estructura a nivel atómico y de grano, y cómo esto influye en las propiedades de los materiales. Finalmente, introduce otros tipos de estructuras como las macro y microestructuras.

1. Estructura Interna de los
Materiales
Fernando Fresno Zarza, 2º A
Bach.

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. 8. Movimientos de los átomos.
Influencia de la temperatura.
9. Creación y desarrollo de los
cristales.
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. 11. Polimorfismo y Aletropía
12. Otros tipos de estructura de los
materiales
12.1 Estructura macrográfica
12.2 Estructura micrográfica
12.2.1 Micrografías de diferentes materiales

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.  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. 7.1 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.  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. 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.  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. 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. 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. 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.  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. 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.  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 A
El factor de empaquetamiento de la red FCC es 0,74.Para
algunos de estos elementos los cristales de las caras son
más grandes que los centrados en el cuerpo. En los cristales
de hierro puede haber átomos de carbono. Es característica
de materiales dúctiles como el hierro, el oro, la plata cobre,
etc.

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.  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. 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. 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. 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. 10.1 Formación del grano
La 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. 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. 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. 10.2.2 Aspectos generales de la
deformación 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. 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. 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. 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. 12.1 Estructura macrográfica
El 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. 12.2 Estructura micrográfica
 El elemento más importante es el grano y puede
observarse en el microscopio metalográfico después de
una adecuada preparación.

31. 12.2.1 Micrografías de diferentes
materiales