Aleaciones

Estructura de aleaciones

Las sustancias puras (metales, compuestos de tipo NaCl...) cristalizan siempre según el mismo tipo de estructura cristalina. Esta estructura cristalina puede cambiar con la temperatura o con la presión; por ejemplo, el hierro puro si se enfría desde una temperatura superior a 1536 ºC (punto de fusión del hierro) y este enfriamiento se hace muy lentamente a 1536 ºC ellíquido (hierro fundido) se trasforma en cristales de hierro puro con estructura cúbica centrada en el interior; si se continúa el enfriamiento, a 1398 ºC los cristales BCC (estructura cúbica centrada en el interior) se transforman en FCC (estructura cúbica centrada en el interior) y si se continua enfriando, a 911 ºC el FCC se transforma en BCC nuevamente. Este fenómeno según el cual por variaciónde temperatura puede cambiar la estructura de la sustancia se conoce como alotropía y cada uno de los estados o estructuras cristalinas se conocen como estados alotrópicos de dicha sustancia.

Este fenómeno se conoce también como polimorfía. En la práctica los metales difícilmente se consiguen en estado puro y además, en la mayor parte de los usos a los que se destinan interesa que intervengaen la composición de la pieza metálica además del metal base otros elementos, por ejemplo el acero común es una mezcla de hierro con C en el que además por no poder evitarlo al fabricarlo van a existir otros elementos que en alguna ocasiones incluso perjudican sus propiedades como pueden ser el azufre y el fósforo. Estas mezclas de metal con otros elementos, metálicos o no, se conocen comoaleaciones (el metal cuando se fabrica en estado lo mas puro posible y se utiliza de esta forma, si contiene pequeños porcentajes, del orden de décimas por ciento o menos, de sustancias extrañas no deseables no se conceptúa como aleación sino como metal con un cierto contenido en impurezas).

Las aleaciones se fabrican generalmente mezclando los componentes en estado líquido y con una solidificaciónposterior. Cuando se produce esta solidificación de mezclas, los cristales a los que da lugar pueden ser de distinto tipo. Según el tipo de cristales que se produzcan se habla de:

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✓ Soluciones sólidas
✓ -
✓ Compuestos ínter metálicos
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✓ Fases ínter metálicas

Se dice que un determinado cristal es una solución sólida de B en A cuando los átomos de B se incorporan ala red cristalina de A sin provocar un cambio de estructura, si bien en general van a provocar unas ciertas deformaciones en la red.

Las soluciones sólidas pueden ser de dos tipos:
• Sustitucionales
• Intersticiales

En las soluciones sólidas sustitucionales los átomos de B se colocan
sustituyendo algunos átomos de A en la red, tal y como se representa en la figura de laizquierda.

Las soluciones sólidas intersticiales son aquellas en las que los átomos de B se colocan en posiciones huecas (no en vacantes) dejadas entre los átomos de A en la red. Las soluciones sólidas intersticiales sólo se producen cuando el soluto B tiene un radio atómico muy pequeño. Los átomos que se colocan en los intersticios de la red suelen ser del tipo H, N, C,… La solubilidad de B en Apuede ser total o parcial. La solubilidad total sólo puede darse en el caso de soluciones sólidas sustitucionales y significa que para cualquier % de B (desde 0% hasta el 100%) los átomos de B se ubican sustitucionalmente en la red de A. La primera condición de solubilidad total es que A y B cristalicen según la misma red.

Para que se produzca solubilidad total tienen que darse cuatro
Condicionesque se conocen como la Regla de Hume-Rothery:

1) Factor de Tamaño: diferencia de radios iónicos de A y B grandes supone una limitación en la solubilidad, es decir, el porcentaje de la diferencia relativa de radios iónicos debe ser pequeño:

[pic]
Por encima del 15% la solubilidad es muy limitada

2) Factor Estructura Cristalina: si a y B poseen el mismo tipo de
Estructura cristalina se...