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Tema 14 Deformación plástica en materiales metálicos 14.1. Dislocaciones. Definición y propiedades. Introducción a la teoría de dislocaciones. Investigadores a finales del del siglo XIX y principios del siglo XX observaron al microscopio líneas de deslizamiento en los procesos de deformación. El...

Tema 14 Deformación plástica en materiales metálicos 14.1. Dislocaciones. Definición y propiedades. Introducción a la teoría de dislocaciones. Investigadores a finales del del siglo XIX y principios del siglo XX observaron al microscopio líneas de deslizamiento en los procesos de deformación. El lago enigmático de estas observaciones era que EL CRISTAL HABÍA SUFRIDO UNA DEFORMACION PERMANENTE, PERO SU RED CRISTALINA ESTABA INTACTA, NO SE HABÍA INCLINADO O ESTIRADO Ewing y Rosenhain descubrieron que los escalones de deslizamiento tenían un cierto espaciado, por ello el cristal no se deformaba de forma continua sino por capas. De esta manera al final la red queda sin deformar. Resistencia teórica a cizalladura de un cristal Hipótesis: la deformación plástica se produce porque todo un plano cristalográfico desliza sobre otro. En la posición inicial y final los átomos se encuentran en equilibrio estable. En la posición intermedia, los átomos se encuentran exactamente unos sobre otros por ello hay equilibrio inestable. La tensión que aplicar es en nula en ambas posiciones. Tensión de cizalladura periódica para mover un plano de átomos: Si se consideran desplazamientos pequeños respecto del equilibrio: τmáx: Tensión teórica necesaria para deformar un cristal haciendo deslizar un plano atómico sobre otro. τmáx es muy superior al valor real medido experimentalmente por lo que debe haber un mecanismo de deformación que implica una menor tensión necesaria, es decir, las dislocaciones. Dislocaciones: analogías de la alfombra y el gusano. Dislocaciones: definición y características: Dislocación: defecto lineal, alrededor del cual el cristal se halla distorsionado. Al avanzar, hace saltar los átomos a su alrededor siempre en el mismo sentido y la misma cantidad. Es la región desordenada de la estructura que separa la zona que ha deslizado de la que no lo ha hecho aún. El empaquetamiento atómico en torno a la dislocación está distorsionado en un volumen aproximadamente cilíndrico (núcleo de la dislocación), de eje la línea (o frente) de dislocación, y de diámetro el ancho de la dislocación. Cada dislocación se caracteriza por su vector de Burgers,b: indica cuál es el salto que da cada átomo del plano cuando es alcanzado por la línea de dislocación. El vector de Burgers es CONSTANTE para toda la dislocación. El vector de Burgers es distinto en las diferentes redes, y también depende de la dislocación. Para definir el vector de Burgers hay que dar el módulo y la dirección a través de los índices de Miller. Tipos de dislocaciones. Dislocación en arista, o dislocación de borde o de Taylor: Se da cuando b es perpendicular a la línea de dislocación. Pueden ser positivas o negativas. Dislocación helicoidal: Se da cuando b es paralelo a la línea de dislocación. La red sufre una distorsión en forma de hélice alrededor de la línea. Pueden ser a derechas o izquierdas. Dislocación mixta: Se da cuando b forma un ángulo cualquiera con la línea de dislocación. Tendrá una componente de arista y otra componente helicoidal. Presenta distinto carácter en distintos puntos de la línea de dislocación. Bucles de dislocaciones: son dislocaciones que se cierran sobre sí mismas. Una dislocación puede tener distinto carácter en distintas zonas del frente (porque b es constante) Inestabilidad termodinámica de las dislocaciones Las dislocaciones incrementan siempre la energía libre del material. Esto significa que no existe una concentración óptima o de equilibrio para las dislocaciones, y la situación ideal desde el punto de vista energético, a cualquier temperatura, sería que no hubiera dislocaciones en el cristal. Hay mecanismos que favorecen la aparición y la multiplicación de dislocaciones por esto es prácticamente es imposible tener un cristal sin dislocaciones. Además, el cristal no puede eliminar fácilmente las dislocaciones, por lo que tratará de minimizar su energía libre haciendo que, al menos, la longitud total de líneas de dislocación sea lo menor posible. En consecuencia, las dislocaciones tenderán a adoptar la forma recta siempre que puedan hacerlo. Por último, Las dislocaciones comienzan y terminan en la superficie libre del cristal, bordes de grano u otras líneas de dislocación. Las dislocaciones no pueden comenzar o terminar en una zona perfecta del cristal. 14.2. Movimiento de dislocaciones Las dislocaciones se mueven en el interior del material bajo la acción de tensiones de cizalladura aplicadas en la dirección del vector de Burgers. El avance de la dislocación se produce por el salto de los átomos en la dirección del vector de Burgers, una cantidad igual al módulo de b. Cuando la dislocación ha recorrido todo el plano cristalino se produce un escalón de deslizamiento igual a b que da lugar a la deformación plástica. El frente de dislocación avanza perpendicularmente a sí mismo, pero los átomos saltan en la dirección del vector de Burgers. En ciencia de materiales, el frente de dislocación es la línea de intersección entre una dislocación y la superficie de un material. Es la región del material que está más deformada por la presencia de la dislocación. La deformación plástica se produce por el movimiento de las dislocaciones a través de la red cristalina. En realidad, no avanza TODO el semiplano extra, sino que sólo hay una reordenación de los átomos en la zona del núcleo de la dislocación por ello la tensión necesaria es menor que la teórica. Esto se debe a que la energía necesaria para mover todo el semiplano extra es muy alta. En cambio, la energía necesaria para reordenar el núcleo de la dislocación es mucho menor. Al aplicar una tensión, el átomo A pasa a estar más atraído por C que por B lo que implica una pequeña reordenación de los átomos en el núcleo de la dislocación por lo que parece que todo el semiplano extra se ha movido hacia la derecha. La dirección del movimiento de avance de las dislocaciones siempre es perpendicular a la propia línea de dislocación. La dirección del salto de los átomos es igual a la del vector b. Si dos dislocaciones poseen el mismo vector de Burgers se da que cuando recorren todo el plano producen el mismo escalón de deslizamiento. Dislocaciones de signo opuesto se mueven en sentidos opuestos. Plano de deslizamiento: Es un plano de la red que contiene a la vez a la línea de dislocación y al vector de Burgers. En consecuencia: Como en una dislocación en arista b, es perpendicular a la línea de dislocación. Ambos definen un único plano de deslizamiento. Como en una dislocación helicoidal, la línea de dislocación y b son paralelos. Ambos definen infinitos planos, algunos de los cuales son de deslizamiento. Movimiento conservativo de las dislocaciones. Las dislocaciones avanzan de manera conservativa cuando se mueven por su plano de deslizamiento. Esto significa que no se crea ni se destruye materia cuando se mueve la dislocación. En cambio, la dislocación simplemente se mueve a través del cristal, desplazando los átomos a su alrededor. Las dislocaciones en arista sólo pueden deslizar de forma conservativa por el único plano de deslizamiento. Si la dislocación se deslizara fuera de su plano de deslizamiento, el vector de Burgers no estaría alineado con la dirección de deslizamiento. Esto requeriría la creación o destrucción de átomos, lo que violaría la conservación de la masa. Las dislocaciones helicoidales pueden deslizar por cualquier plano de la red que contenga a la línea de dislocación; van a deslizar por el que les resulte más fácil. Cuando una dislocación helicoidal se desliza, lo hace a lo largo de cualquier plano de la red que contenga a la línea de dislocación. Esto se debe a que el vector de Burgers de la dislocación está paralelo al plano de deslizamiento. Si la dislocación se deslizara fuera de un plano que contenga a la línea de dislocación, el vector de Burgers no estaría alineado con la dirección de deslizamiento. Esto requeriría la creación o destrucción de átomos, lo que violaría la conservación de la masa. La existencia de varios planos de deslizamiento les permite hacer deslizamiento cruzado. Deslizamiento cruzado en dislocaciones helicoidales Ante un obstáculo, la dislocación helicoidal puede cambiar de plano (de forma conservativa) y seguir avanzando. Superando el obstáculo, avanza por un plano paralelo al original. En una dislocación mixta (de arista + helicoidal) , las zonas helicoidales pueden hacer deslizamiento cruzado y cambiar de plano de deslizamiento. El deslizamiento cruzado es un proceso importante en la ciencia de los materiales. Se puede utilizar para controlar las propiedades mecánicas de los materiales y para fabricar materiales con propiedades específicas. Movimiento no conservativo de las dislocaciones. Las dislocaciones avanzan de forma no conservativa cuando se mueven fuera de su plano de deslizamiento. Trepado de dislocaciones en arista: es un movimiento de la dislocación en arista perpendicular a su plano de deslizamiento. Implica transporte de masa por ello se produce por difusión de vacantes y solo tiene lugar a alta temperatura (que es cuando se favorece la difusión). El trepado de dislocaciones en arista es importante porque permite que las dislocaciones se muevan a través de obstáculos, como las partículas de impureza o las dislocaciones de borde. Esto es importante para la deformación plástica, ya que permite que los metales y otros materiales cristalinos se deformen sin romperse. Tensión de cizalladura efectiva τRSS (resolved shear stress) La tensión de cizalladura efectiva es la tensión que actúa en el plano de deslizamiento de la dislocación y en la dirección de deslizamiento. La tensión de cizalladura efectiva es la tensión de cizalladura que se experimenta realmente en un material. Es menor que la tensión de cizalladura teórica porque tiene en cuenta la presencia de dislocaciones en el material. Es la tensión útil para mover la dislocación, es decir, producir el deslizamiento de los átomos por su plano. Si no existiera ninguna componente de tensión aplicada en esa dirección concreta, no se produciría el avance de la dislocación. Ley de Schmid. Esta ley dice que: “la deformación plástica del monocristal comienza cuando alguno de sus sistemas de deslizamiento falcanza una tensión de cizalladura efectiva igual a un valor crítico umbral, τRSS (critical resolved shear stress) , característico de este sistema.” La ley de Schmid describe las condiciones necesarias para que se produzca la deformación plástica a nivel microscópico. Por otra parte la deformación plástica macroscópica comienza cuando se alcanza el límite elástico, Rp. El límite elástico Rp es la tensión uniaxial máxima que un material puede soportar sin sufrir deformación plástica. Cuando un material se somete a una tensión superior al límite elástico, comienza a deformarse plásticamente. Para que se produzca la deformación plástica deben cumplirse las dos condiciones anteriores. En un monocristal el límite el límite elástico depende de la orientación anisotropía. La anisotropía es la propiedad de un material que presenta propiedades diferentes en función de la dirección en la que se mide. Por ejemplo, un material anisotrópico puede tener una resistencia a la tracción diferente en diferentes direcciones. Valor mínimo del límite elástico el sistema de deslizamiento de menor τRSS está orientado de manera que Φ =λ=45. Aplicando esto a la formula anterior, nos queda: Leyes que rigen el deslizamiento de las dislocaciones Las dislocaciones avanzan bajo tensiones de cizalladura aplicadas en su plano de deslizamiento. Definimos como sistema de deslizamiento a la combinación de un plano de deslizamiento más una dirección de deslizamiento (contenida en el plano). Ejemplo, red FCC: (111) [110] Los planos de deslizamiento son, normalmente, los más compactos debido a que tienen menor tensión crítica. La dirección de deslizamiento es, casi siempre, la más compacta. Los planos de deslizamiento más compactos tienen menor tensión crítica porque tienen una densidad de átomos más alta. Esto significa que hay más átomos en una unidad de volumen, lo que hace que sea más fácil que los átomos se desplacen unos sobre otros. 14.3 interacción entre dislocaciones a. Campo de tensiones asociado a una dislocación Modelo para la distorsión producida por dislocaciones helicoidales y de arista: El campo de tensiones asociado a una dislocación helicoidal es un campo de tensiones cilíndrico. Las tensiones son más altas en el centro del cilindro y disminuyen a medida que se aleja de la línea de dislocación. El campo de tensiones asociado a una dislocación de arista es un campo de tensiones lineal. Las tensiones son más altas en la punta de la línea de dislocación y disminuyen a medida que se aleja de la punta. Tensiones asociadas a una dislocación helicoidal. El campo de tensiones NO tiene componentes de tracción o compresión, sólo de cizalladura. Es decir, cortadura pura. La única componente de tensión, actúa en el plano de deslizamiento, en la dirección del vector de Burgers: El campo de tensiones tiene simetría radial. La simetría radial es un tipo de simetría en el que un objeto se ve igual desde cualquier ángulo alrededor de un centro. Los objetos con simetría radial tienen un eje de simetría, que es una línea imaginaria que divide el objeto en dos mitades iguales. Las tensiones son proporcionales a 1/r ; sin embargo, los sólidos no pueden soportar tensiones infinitas, por lo que en la zona del núcleo de la dislocación no es posible aplicar la elasticidad isótropa lineal (ya que r0=1nm) Isotropía: El material tiene las mismas propiedades en todas las direcciones. Linealidad: La relación entre la tensión y la deformación es lineal. Tensiones asociadas a una dislocación en arista. El campo de tensiones asociado a una dislocación de arista tiene componentes normales (tracción y compresión) y de cizalladura. Los campos de tensiones de dislocaciones en arista y helicoidales paralelas están desacoplados. Es decir que no se afectan mutuamente. Tensiones asociadas a una dislocación mixta. Son iguales a la suma de los campos de tensiones correspondientes a las dislocaciones de arista y helicoidal. Energía asociada a una dislocación. La energía elástica por unidad de longitud de una dislocación es proporcional a G*b2 Para minimizar la energía asociada las dislocaciones tienden a mantenerse rectas. Por ello, una dislocación tendrá menor energía asociada cuanto menor sea b. Esto explica porque la dirección del vector b es la más compacta y el salta atómico, unitario (igual a una distancia interatómica). Las dislocaciones que implican varios saltos atómicos son energéticamente desfavorables y es muy poco probable que existan. Fuerzas de interacción entre dislocaciones. Cuando dos dislocaciones se encuentran lo suficientemente próximas se producirá una interacción entre sus correspondientes campos de tensiones Si la interacción disminuye la energía elástica global del material. Entre las dislocaciones aparece una fuerza atractiva. Si la interacción aumenta la energía elástica global del material. Entre las dislocaciones aparece una fuerza repulsiva. c.1 dislocaciones situadas en el mismo plano Dos dislocaciones paralelas en el mismo plano, del mismo tipo (en arista o helicoidal), y del mismo signo, se repelen entre sí. Dos dislocaciones paralelas en el mismo plano, del mismo tipo y de signo opuesto, se atraen entre sí. Dos dislocaciones paralelas situadas en el mismo plano, una de arista y otra helicoidal, no interaccionan entre sí, dado que sus campos de tensiones están desacoplados. c.2 Dislocaciones situadas en planos paralelos Dislocaciones en arista Tienden a colocarse en determinadas posiciones de equilibrio para minimizar la energía del material. En el caso de las dislocaciones en arista: Si las dos dislocaciones tienen el mismo signo, la posición de equilibrio será estable, una encima de otra. Si son de signo opuesto para minimizar la energía del material se tendrán que poner a 45 grados una de otra. La razón de esto es que las dislocaciones de signo opuesto crean campos de tensión opuestos en el material. Cuando las dislocaciones están aplicadas a 45 grados una de otra, estos campos de tensión se anulan parcialmente. Esto reduce la energía total del material. Los bordes de subgrano separan dos zonas de un mismo grano con una orientación ligeramente distinta. Las dos regiones adyacentes están giradas una respecto a otra unos pocos grados ( θ). La estructura resultante es equivalente a una serie de dislocaciones en arista situadas en planos paralelos En el caso de dislocaciones helicoidales Si ambas dislocaciones son del mismo signo, la interacción es siempre repulsiva. Si son de signo opuesto, hay una fuerza atractiva por ello hay posiciones de equilibrio estable, una encima de otra. Las dislocaciones del mismo tipo que se sitúan en posiciones de equilibrio estable forman bordes de subgrano. Si una es en arista y la otra es helicoidal, no hay interacción. c.3 caso general: dislocaciones que se cruzan. Las interacciones pueden ser atractivas, repulsivas o neutras, según la situación concreta. La presencia de otras dislocaciones alrededor de una dada obliga a aplicar mayores tensiones de cizalladura para que la dislocación avance debido a que hay que vencer los campos de tensiones de las dislocaciones que la rodean. En consecuencia, hay que aplicar mayor tensión para obtener la misma deformación plástica (cuanto más dislocaciones existan mayor será la tensión a aplicar para deformar plásticamente). “Al aumentar el número de dislocaciones hay que aumentar la tensión necesaria para mover las dislocaciones venciendo los campos de tensiones que van encontrando como resultado el material endurece.” 14.4 Origen y multiplicación de dislocaciones a. Origen de las dislocaciones Las dislocaciones se nuclean y crecen al tiempo que se forma el propio cristal. Debido al enfriamiento a partir del estado líquido o por transformaciones en estado sólido. Se nuclean con tensiones locales elevadas (G/30). Las fuentes fundamentales de nucleación de dislocaciones son: Defectos en las superficies sobre las que crece el cristal Nucleación durante el propio crecimiento del cristal debido a: Choque de entrecaras que crecen. Tensiones internas debido a la diferencia en el coeficiente de dilatación por gradientes térmicos, o por diferencias en la composición o en la red cristalina de los diferentes granos. Formación de bucles de dislocaciones por colapso de vacantes. Efecto de la adherencia a las paredes del molde. multiplicación de dislocaciones. La densidad de dislocaciones típica se encuentra entre los 105 – 1010 mm/mm3 Durante la deformación plástica aumenta muchísimo tanto el número como la longitud de las dislocaciones si esto no ocurriera el cristal se volvería frágil . Para ir produciendo deformación plástica, tiene que ir aumentando la densidad de dislocaciones. Mecanismos de multiplicación de dislocaciones: Fuentes de Frank-Read (con un punto de anclaje o con dos puntos de anclaje) Deslizamiento cruzado múltiple Emisión de dislocaciones desde los bordes de grano. b.1 Fuente de Frank-Read con un punto de anclaje La dislocación queda enganchada en un punto y, por efecto de la tensión, aumenta su longitud y toma forma de espiral. Si gira n veces produce un cizallamiento n*b. En este mecanismo no cambia el número de dislocaciones, aunque si su longitud. b.2 Fuente de Frank-Read con dos puntos de anclaje. Dislocación enganchada en dos puntos en el plano de deslizamiento. La línea de dislocación se curva bajo la acción de de la tensión de cizalladura efectiva τRSS. Radio: R = αGb/ τRSS. El radio mínimo (L/2) se obtiene con una tensión crítica τCR= 2αGb/L. Si τRSS > τCR , ocurre que la situación se hace inestable y se activa la fuente de Frank-Read: se emite un bucle de dislocación. La fuente puede seguir emitiendo bucles si la tensión es suficiente. b.3 Deslizamiento cruzado múltiple. Las dislocaciones helicoidales, al cambiar de plano, aumentan su longitud y favorecen el deslizamiento por planos paralelos. Apilamiento de dislocaciones. Una fuente (Frank-read) emite dislocaciones en su plano, las dislocaciones avanzan hasta que encuentran un obstáculo lo que hace que se forme un apilamiento de n dislocaciones. Todas las dislocaciones están en el mismo plano, son del mismo tipo y signo por lo que producen una interacción repulsiva y con ello un espaciado de equilibrio. La tensión en el frente de apilamiento es igual a: τ0= n* τRSS 14.5 Capacidad de deformación en redes metálicas. a. Sistemas de deslizamiento. Un sistema de deslizamiento es un conjunto de plano de deslizamiento y una dirección de deslizamiento contenida en él. Los planos de deslizamiento son, normalmente, los más compactos, y la dirección de deslizamiento es, casi siempre, la más compacta. La capacidad de deformación plástica es mayor : Cuanto mayor sea el número de sistemas de deslizamiento de una red. Cuanto más compactos sean los planos de deslizamiento. Sistemas de deslizamiento en redes metálicas b.1 Red cúbica centrada en las caras(FCC). Deslizamiento sobre los planos {111} en direcciones compactas <110> 12 sistemas de deslizamiento Por la alta compacidad, τCRSS es muy baja. Además hay muchos sistemas de deslizamiento con diferente orientación, por lo que la red es muy deformable y tiene gran plasticidad. b.2 Red cúbica centrada en el cuerpo (BCC) Deslizamiento en direcciones compactas <111>. No existen planos compactos, se deslizan sobre planos que contengan a las direcciones <111>. Posibles planos de deslizamiento: {110}, {112}, {123}. El sistema de planos concreto depende del metal y de la temperatura. Pueden actuar varios imultáneamente. Y según el sistema que actúe, hay entre 12 y 24 sistemas de deslizamiento. NO son planos compactos, por lo que τCRSS es mayor que en la red FCC. Hay muchos sistemas de deslizamiento por lo que hay bastante capacidad de deformación plástica (aunque menos que la FCC) b.3 Red hexagonal Deslizamiento según las direcciones compactas: <1120> (poner el signo negativo a 2) Si c/a > 1,63 (Cd,Zn), los planos basales son compactos y están muy espaciados, por lo que deslizan por los planos {0002} y tendrán 3 sistemas de deslizamiento. Tendrán fragilidad intrínseca. Si c/a=1,63(Mg), el deslizamiento a temperatura ambiente se produce por los planos basales, pero a alta temperatura también por los piramidales, {1011}(con el signo menos en el penúltimo 1). Tendrá seis sistemas de deslizamiento más, pero la tensión crítica para mover dislocaciones es mucho mayor. Si c/a < 1,63 (Ti), a temperatura ambiente deslizan en planos prismáticos, {1010} (signo menos en el último uno), y a mayor temperatura deslizan por los piramidales {1011} (signo menos en el penúltimo uno). Hay más sistemas de deslizamiento pero la tensión necesaria es mayor. Consecuencia final: Hay muchos menos sistemas de deslizamiento y muchos requieren una alta tensión crítica, por ello la HCP tiene menor capacidad de deformación plástica que la FCC o la BCC, y tiende a ser frágil. Variación de τCRSS con la temperatura Para que una dislocación supere un obstáculo, se le debe comunicar una energía suficiente para vencer la barrera energética que supone el obstáculo. La energía total es igual a: ETOTAL= ETERMICA + EMECÁNICA Al aumentar la temperatura, crece la energía térmica. Por lo que la tensión exterior que hay que aplicar para mover las dislocaciones es menor, debido a que el material se hace más blando. 14.6 Deformación plástica de policristales a. Resistencia del borde de grano frente a las dislocaciones Cuando una dislocación que desliza se acerca a un borde de grano: Aparece una fuerza atractiva (para disminuir la energía libre) El cristal situado al otro lado del borde de grano origina una fuerza repulsiva La componente global produce una repulsión, por lo que la dislocación no puede atravesar el borde de grano, queda frenada delante del borde de grano. La componente global repulsiva cuando una dislocación desliza cerca de un borde de grano se debe a la diferencia en la estructura cristalina entre los granos adyacentes. La diferencia en la estructura cristalina entre los granos adyacentes crea un campo de tensión que actúa sobre la dislocación. Este campo de tensión es repulsivo, lo que significa que tiende a empujar la dislocación lejos del borde de grano. Apilamiento frente al borde de grano, se crea un campo de tensiones que actúa sobre el grano adyacente, en este segundo grano podrá haber movimiento y multiplicación de dislocaciones. En la deformación de policristales, o que se transmite de un grano a otro son campos de tensiones, NO dislocaciones. Cuanto menor sea el tamaño del grano, menor será la cantidad de dislocaciones apiladas por lo que las tensiones internas producidas por las dislocaciones son menores y por ende se precisa una mayor tensión exterior para deformar. Sube el límite elástico. Ecuación de Hall-Petch: Cuanto menor sea el tamaño del grano, mayor dureza y límite elástico a baja temperatura. La pendiente de la ecuación Ky, es tanto menor cuanto: Mayor sea el número de sistemas de deslizamiento de la red. Menor sea la tensión crítica efectiva de cizalladura. En cristales metálicos: Red FCC: tiene τCRSS baja y muchos sistemas Ky baja. Red BCC: tienen τCRSS alta Ky alta. Red HCP: tiene τCRSS alta y pocos sistemas ky alta. Variación del límite elástico con el tamaño del grano: Condición de Von Mises: Establece que para que haya continuidad de deformación plástica a través de un borde de grano, deben actuar en cada uno de los dos granos vecinos al menos cinco sistemas de deslizamiento independientes. En poli cristales: los dos cristales situados a ambos lados de un borde de grano deben sufrir, al menso en las proximidades de la frontera, una deformación análoga (en módulo y dirección) Aquellas redes cristalinas que no posean cinco sistemas de deslizamiento linealmente independientes presentarán un comportamiento policristalino frágil, aunque el monocristal sea dúctil. Consecuencias de la condición de Von Mises que se deducen para las distintas redes metálicas: Red FCC: Tiene cinco sistemas de muy fácil deslizamiento independientes lo que provoca una gran plasticidad en estado policristalino Red BCC: Tiene al menos cinco sistemas, de bastante fácil deslizamiento linealmente independiente, por lo que no provocará problemas para deformarse plásticamente como policristal. Red HCP: Si es geométricamente compacta (c/a=1,63), solo existen dos sistemas de fácil deslizamiento independientes por ello hay una imposibilidad de que se produzca una significativa deformación plástica en estado policristalino. En la práctica, esta red compensa la falta de sistemas de deslizamiento con la intervención de otros sistemas de deslizamiento y con la formación de maclas. En cualquier caso, la plasticidad del policristl es modesta. Situación real: La necesidad de activación de cinco sistemas independientes depende de la orientación entre los dos granos adyacentes, si las orientaciones son similares, puede bastar con que se activen 2 o 3 sistemas de deslizamiento. Según Von Mises, la activación debía producirse en todo el grano, pero en realidad el número de sistemas activados en diferentes zonas del grano puede ser distinto. Es decir, se produce una fragmentación del grano, que es más característica de los granos grandes. En la práctica, el número de sistemas de deslizamiento activados estará entre 2 y 5. 14.7 Maclado a. Definición y características del maclado Proceso en el que, de forma casi simultánea, los átomos de una porción del cristal sufren un mismo desplazamiento en una determinada dirección η1 (dirección de maclado), paralelamente a un plano K1(plano de macla). Cada plano se desplaza, respecto del vecino, un valor constante inferior al espaciado atómico, en la dirección η1. La región maclada mantiene la red original, pero con una orientación diferente. Las maclas (Twins) se forman bajo la acción de tensiones de cizalladura en la dirección de maclado η1, dentro del plano K1 Diferncia entre la deformación por deslizamiento de dislocaciones y maclado. Tensión para producir maclado. Las maclas se nuclean en zonas con tensiones elevadas muy localizadas La tensión para producir maclado es generalmente mayor que la necesaria para producir deslizamiento de dislocaciones, a temperatura ambiente la deformación casi siempre ocurrirá por deslizamiento. Si baja la temperatura( o si aumenta la velocidad de deformación), el maclado se hace más probable. Efectos del maclado: Produce deformación plástica a cizalladura. Reorienta la red cristalina. La importancia del maclado depende del tipo de red cristalina que se considere. Importancia del maclado en redes metálicas Red FCC Y BCC: No suelen formarse maclas, ya que se alcanza antes la tensión para hacer deslizar dislocaciones. Puede haber maclado a baja temperatura o muy altas velocidades de deformación. Red Hexagonal: El maclado es muy importante, por tener pocos sistemas de deslizamiento, además es mucho más probable en este tipo de red. El maclado reorienta la red, y deja planos mejor orientados respecto a las tensiones aplicadas, lo que es favorable para que se muevan las dislocaciones. El maclado ayuda a deformar plásticamente las redes hexagonales, y hace que sean menos frágiles. 14.8 Textura Textura: Tendencia estadística de los granos de un policristal a orientar su red cristalina según posiciones preferentes. Anisotropía intrínseca del monocristal: los átomos de disponen de distinta forma en distintas direcciones, muchas propiedades físicas y mecánicas son anisótropas a nivel de la red. Material POLICRISTALINO, SIN TEXTURA (orientación al azar de las redes de los granos), hay isotropía macroscópica de propiedades. Material POLICRISTALINO, CONTEXTURA (orientación preferente de las redes de los granos), anisotropía de las propiedades. Procesos que pueden generar textura: deformación plástica, solidificación, tratamientos térmicos, recristalización, transformaciones de fase.