Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones

Presentación del tema: "Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones"— Transcripción de la presentación:

1 Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones
Dislocación de Borde (También de Cuña o de Arista)

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3 Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones
Dislocación de Borde (o de Cuña) Video de dislocaciones en movimiento

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5 Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones
Dislocación Helicoidal o de Tornillo

6 Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones
Dislocación Mixta video

7 Sistemas de Deslizamiento
Las dislocaciones (de cualquier tipo) no se mueven con el mismo grado de facilidad en todos los planos y direcciones cristalográficas, sino que existen planos preferenciales (planos de deslizamiento) y direcciones preferenciales (direcciones de deslizamiento). Los planos de deslizamiento poseen elevada densidad planar de átomos. Las direcciones de deslizamiento poseen elevada densidad lineal de átomos. Se llama “sistema de deslizamiento” al conjunto de planos y direcciones de deslizamiento en donde las dislocaciones podrán moverse. C C en las Caras Cúbica Centrado en el Cuerpo Hexagonal Compacto Nº Planos de Deslizamiento 4 6 12 24 1 3 6 Nº Direcciones De Deslizamiento 3 2 1 1 3 1 1 Nº Sistemas de deslizamiento 12 12 12 24 3 3 6 TOTAL 12 48 12

8 Sistemas de Deslizamiento
Ejemplo: Cúbico Centrado en las Caras Ejemplo: Cúbico Centrado en el Cuerpo La ductilidad de un material depende del grado de compactación de los planos de deslizamiento y del número de sistemas de deslizamiento. En general, los metales con estructura cúbica de caras centradas son más dúctiles que los cúbicos de cuerpo centrado por tener planos más compactos (a pesar de tener menor cantidad de sistemas de deslizamiento).

9 Deslizamiento en Monocristales
Deformación Plástica La deformación plástica ocurre por el deslizamiento de dislocaciones en respuesta a una tensión de corte aplicada a lo largo de un plano y una dirección de deslizamiento. Aún cuando la solicitación sea tracción pura (o compresión pura), la tensión puede descomponerse en tensiones de corte. Esta componente de la tensión aplicada se llama tensión de corte resuelta. A s t R F

10 Deslizamiento en Monocristales
Deformación Plástica Un monocristal metálico tiene varios sistemas de deslizamiento que pueden operar en forma independiente. La tensión de corte resuelta será diferente para cada uno de estos sistemas de deslizamiento, en función de los ángulos λ y φ. Siempre existirá un sistema de deslizamiento cuya orientación será la más favorable, es decir, con las máximas componentes de corte: La deformación plástica ocurrirá cuando la tensión de corte resuelta máxima alcance un valor crítico τCRSS (tensión de corte resuelta crítica). En estas condiciones, la magnitud de la tensión nominal aplicada es la tensión de fluencia. σ σ σ σ σ σ λ=90º, τR=0 λ=45º, φ=45º, τR=σ/2 φ=90º, τR=0

11 Deslizamiento en Monocristales
Deformación Plástica El deslizamiento ocurre sobre una gran cantidad de planos y direcciones de deslizamientos equivalentes, y con la orientación más favorable. Este deslizamiento provoca pequeños escalones sobre la superficie de la probeta, paralelos entre sí y dan la vuelta a la probeta. Cada escalón es el movimiento de un gran número de dislocaciones a lo largo del mismo plano de deslizamiento. Estos escalones de llaman líneas de deslizamiento.

12 Deformación Plástica en Materiales Policristalinos
• Los planos y direcciones de delizamiento (λ,φ) cambian de un grano a otro  τR cambia de un grano a otro. • Cada grano deformará con el sistema de deslizamiento que le resulta más favorable. • Puede activarse más de un sistema de deslizamiento en cada grano. Durante la deformación, la integridad mecánica y la coherencia se mantienen a lo largo de los b. de g.  Los granos no se separan ni se abren. Cada grano individual está parcialmente constreñido en la forma que puede asumir debido a la presencia de los granos vecinos. σ Video 1 – Lineas de Deslizamiento Video 2 – Lineas de Deslizamiento σ

13 Deformación Plástica en Materiales Policristalinos
Los metales policristalinos tienen mayor resistencia mecánica que los monocristales correspondientes  es mayor la tensión necesaria para iniciar el deslizamiento  es mayor la tensión de fluencia. Esto se debe al constreñimiento geométrico impuesto sobre los granos durante la deformación. Aun cuando un grano pueda estar favorablemente orientado para iniciar el deslizamiento con la tensión aplicada, éste no puede deformarse antes de que el grano adyacente (y menos favorablemente orientado) sea capaz también de deslizar. Distorsión de los granos como consecuencia de la deformación plástica

14 Mecanismo de Deformación por Maclado
σ En algunos materiales metálicos la deformación plástica puede ocurrir por maclado: En el maclado, una F de corte produce desplazamientos atómicos de forma tal que en un lado de un plano (el plano de maclado), los átomos están situados como si fueran imágenes especulares de las posiciones de los átomos del otro lado. El maclado ocurre en planos y direcciones cristalográficas bien definidas, dependiendo de la estructura cristalina. σ

15 Diferencias entre Deslizamiento y Maclado
● La orientación cristalográfica por encima y por debajo del plano de deslizamiento es la misma antes y después de la deformación. ● La magnitud del deslizamiento es un múltiplo de la distancia entre átomos Maclado ● Se produce una reorientación a través del plano de maclado ● El desplazamiento atómico es menor que la separación interatómica. ● Ocurre preferentemente en metales con estructuras BCC y HC, a bajas T y a altas velocidades de aplicación de la carga (impacto), donde el deslizamiento está restringido por existir pocos sistemas de deslizamiento que puedan operar. ● El maclado puede activar nuevos sistemas de deslizamiento en orientaciones favorables con respecto al eje de tracción.

16 Deformación del Zn (Hexagonal)

17 Mecanismos de Endurecimiento
● La deformación plástica macroscópica se debe principalmente al movimiento de un gran número de dislocaciones. ● La facilidad con que un metal se deforma plásticamente depende de la facilidad que tienen las dislocaciones para moverse. Los mecanismos de endurecimiento se basan en el mismo principio: restringir o anclar el movimiento de dislocaciones. Ejemplos de algunos mecanismos de endurecimiento: Reducción del tamaño de grano Solución sólida (sustitucional o intersticial) Deformación en frío Precipitación de segundas fases

18 Mecanismos de Endurecimiento: 1) Reducción del Tamaño de Grano
Los borde de grano actúan como barreras al movimiento de las dislocaciones.  Las dislocaciones deben cambiar la dirección de deslizamiento al pasar a otro grano  Los bordes de grano son una región desordenada de átomos, existiendo una discontinuidad en los planos de deslizamiento. B. de G. Plano de deslizamiento grano A grano B

19 Mecanismos de Endurecimiento: 2) Solución Sólida
Los átomos de impurezas o solutos de una ss se ven atraídos por los campos de tensiones de las dislocaciones, de forma tal de cancelar en forma parcial la deformación de la red alrededor de la dislocación.  Si la dislocación quiere moverse, debe tener una energía adicional para vencer el “anclaje” de las impurezas / solutos de ss. Los átomos de menor tamaño se quedan arriba de la dislocación. Los átomos de mayor tamaño se quedan abajo de la dislocación.