Defectos E Imperfecciones Red Cristalina

Metalografía y Tratamientos Térmicos

II

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II. DEFECTOS RETICULARES

En el tema anterior se supuso a las redes ideales y perfectas. Sin embargo esto no es así: las
estructuras reales se ven afectadas por la presencia de gran número de defectos, los que, posiblemente, sean
el factor que tiene mayor peso e influencia en las propiedades de los materiales, aún reconociendo lainfluencia de los enlaces atómicos y del tipo de red cristalina.

II.1 Clasificación

Puntuales

Geométricos

Lineales

DEFECTOS
RETICULARES
Bidimensionales

Tridimensionales
No geométricos

Vacancias
Átomo Intersticial
Átomo sustitucional
Intersticialidad
Crowdion o ristra
Dislocaciones
Bordes de grano o
Interfases
Fallas de apilamiento
Maclas
Precipitados
Spikes
Zonas deSeeger

Fonones

Se señalaron en negrita los más importantes y frecuentes en los metales y aleaciones.

II.2. Defectos Geométricos
Los defectos se clasifican según su geometría, aunque siempre generan una distorsión o alteración
que afecta un volumen de la red. Así, un defecto puntual tiene la geometría de un punto reticular, pero hay un
volumen de simetría esférica perturbado de la red; yuno lineal provoca una perturbación de simetría
cilíndrica.
II.2.1 Defectos puntuales
Vacancia. Es el más simple de los defectos puntuales, se trata de un hueco debido a la ausencia del
átomo que se encontraba en esa posición de la red (Fig. II.1a). Las vacancias se pueden producir durante el
proceso de solidificación debido a perturbaciones locales durante el crecimiento del cristal, o comoresultado
de vibraciones que facilitan el desplazamiento de los átomos de sus posiciones reticulares. E s un defecto de
equilibrio; el número de vacancias presentes depende de la temperatura a la que se encuentre el material:

N v  N .e

1

 Qv
k .T

donde Nv = nº de vacancias
N = nº de puntos reticulares
Qv = energía de activación (energía vibracional
requerida para la formación deuna vacancia)
T = temperatura absoluta
K = cte. de Boltzmann1

K = 1,38. 10-23 J/átomo.K, o 8,6II. 10-5 eV/átomo.K

Metalografía y Tratamientos Térmicos

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 Nv 
 , es del orden de 10-4 a
N


En la mayoría de los metales, la concentración de vacancias, 

temperaturas cercanas a la de fusión: 1 vacancia cada 10000 puntos reticulares.
Vacancias adicionales puedenproducirse por deformación plástica del metal, por enfriamiento
rápido desde temperaturas altas, y por bombardeo con partículas energéticas (neutrones). Éstas, que no son
de equilibrio, tienen tendencia a agruparse formando clusters, por ejemplo trivacancias.
Las vacancias pueden trasladarse dentro del sólido, intercambiando sus posiciones con los átomos
vecinos; este mecanismo es una de lasformas de difusión en el estado sólido, de gran importancia
particularmente a altas temperaturas cuando la movilidad de los átomos es mayor.
Átomo intersticial. Se trata de un átomo de pequeño tamaño que se ubica en los huecos o
intersticios de las redes, como muestra la Fig. II.1b. En general, a pesar de su tamaño reducido, son más
grandes que el hueco que han de ocupar, por lo que distorsionanla red generando campos elásticos de
compresión. Los elementos que pueden ocupar estas posiciones en las redes son los de menor diámetro y se
reducen a C, N, O, B o H.
Átomo sustitucional. Un ion o átomo de especie distinta a los de la red reemplaza a uno de éstos en
un punto reticular. Puede ser de mayor o menor diámetro. En el primer caso, introduce una perturbación
también de simetríaesférica que se muestra en la Fig. II.1c; los iones de la red en esa región están a
distancias menores que la de equilibrio con lo que se genera un campo elástico de compresión. Cuando el
átomo sustitucional es de menor diámetro, el efecto en la red es similar al que provoca una vacancia, pero de
menor intensidad, generándose también un campo elástico de tracción.

a

b

Fig. II.1: Defectos...