modificacion de la estructura de los materiales

MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE
LOS METALES
CONTENIDOS
 Generalidades
 Estructura interna de los
metales.
 Defectos en la estructura
cristalina
 Soluciones sólidas
 Mecanismos de
endurecimiento de los
metales

1.- GENERALIDADES
Los metales son sustancias simples que se caracterizan por una
serie de propiedades comunes:
 Elevada conductividad térmica y eléctrica.
Considerable resistencia mecánica (resisten esfuerzos de tracción,
compresión, torsión y flexión sin romperse).
 Gran plasticidad, ductilidad y tenacidad, es decir, capacidad de
deformación antes de experimentar la rotura.
 Elevada maleabilidad (capacidad de los metales para extenderse en
láminas sin romperse al ser sometidos a esfuerzos de compresión).
 Posibilidad de reutilización(reciclado) ya que se pueden fundir y
conformar de nuevo.
Todas estas propiedades se derivan de su estructura interna, es decir, del
tipo de enlace que une sus átomos que, en este caso, es el ENLACE
METÁLICO:
 Los átomos quedan empaquetados formando una estructura cristalina.
 Se genera una nube de electrones que se extiende por los núcleos
atómicos y que se puede desplazar.

2.- ESTRUCTURAINTERNA DE LOS METALES
ESTRUCTURA CRISTALINA
Un material tiene una estructura cristalina cuando todos sus átomos están
ordenados de tal manera que cada uno tiene un entorno idéntico.
La principal característica de una estructura cristalina es que es regular y
repetitiva y consta de pequeñas entidades llamadas «CELDA UNIDAD».
RETÍCULO ESPACIAL: red tridimensional que los
átomos forman en elespacio.
CELDA UNIDAD: es la unidad que presenta la
estructura cristalina y está caracterizada por tres
vectores a, b y c que representan las direcciones de
las aristas de la celda unidad y los ángulos α, β y ϒ.
(es la mínima parte del retículo espacial identificable
como cristal).

SISTEMAS CRISTALINOS
Según el módulo de los vectores y el ángulo de los planos, nos encontramos
con sietesistemas cristalinos diferentes (triclínico, monoclínico, ortorrómbico,
tetragonal, cúbico, hexagonal, romboédrico) y catorce retículos espaciales
diferentes (redes de Bravais).

2.- ESTRUCTURA INTERNA DE LOS METALES
En estado sólido, los METALES presentan una estructura interna constituida por
un agregado compacto de cristales (estructura cristalina).
Los metales de uso industrial másfrecuente cristalizan en tres tipos de redes:
 Red cúbica centrada en el cuerpo (BCC): los átomos están
dispuestos en los vértices y en el centro del cubo.
a=b=c;
α= β=ϒ=90⁰
Ej..: Hierro α, cromo (metales más duros).
 Red cúbica centrada en caras (FCC): los átomos están en los
vértices y en el centro de las caras de un cubo.
a=b=c;
α= β=ϒ=90⁰
Ej.: Hierro ϒ, cobre (metales más dúctiles)
 Redhexagonal compacta (HCP): los átomos se sitúan en los
vértices de un prisma hexagonal, además de uno en cada base
y tres en un plano horizontal en el centro del prisma.
a=b≠c;
α= β= 90⁰ ϒ=120⁰
Ej.: cobalto, titanio (metales frágiles)

2.- ESTRUCTURA INTERNA DE LOS METALES
En las REDES CRISTALINAS METÁLICAS, es interesante conocer las siguientes
constantes o parámetros:
 ÍNDICE DECOORDINACIÓN: nº de átomos que rodean a uno dado.
BCC: 8
FCC: 12
HCP: 12
 Nº DE ÁTOMOS (celda unidad)
N=Ni+Nc/2+Nv/8 (para todos los sistemas cristalinos menos el HEXAGONAL)
N=Ni+Nc/2+Nv/6 (HEXAGONAL)
Ni: nº de átomos en el interior de la celda
Nc: nº de átomos en el centro de las caras
Nv: nº átomos en los vértices
BCC: 2
FCC: 4
HCP: 6
 ÍNDICE DE EMPACAMIENTO ATÓMICO (FPA): es larelación entre el
volumen total de átomos que hay en una celda unidad y el volumen de la
propia celda.
BCC: 68%
FCC: 74%
HCP: 74%
VIDEO ESTRUCTURA INTERNA DE LOS METALES

2.- ESTRUCTURA INTERNA DE LOS METALES
POLIMORFISMO O ALOTROPÍA
Existen muchos elementos químicos que pueden presentar diversas
estructuras cristalinas bajo diferentes condiciones de presión y temperatura.
Este fenómeno...