¿Se puede estirar el metal?
Imagina que tomas una varilla de acero y decides tirar de ambos extremos. ¿Qué crees que pasaría? ¿Se estiraría la varilla como una goma elástica? ¡Por supuesto que no! Los metales como el acero, el cobre y el aluminio parecen muy duros y rígidos, ¿verdad? Es difícil imaginar que cualquier cosa pueda alargar una barra de acero. Sin embargo, si aplica una fuerza lo suficientemente grande a la barra, ¡Sucederá! Esto se conoce como deformación y puede ocurrir en todos los metales cuando están sujetos a grandes fuerzas. De hecho, se sabe desde la antigüedad que la aplicación repetida de grandes fuerzas para dar forma a una pieza de metal, un proceso conocido como formación , podría tener un gran efecto en su capacidad para deformarse. Esto sucede a pesar de que la formación no cambia en absoluto la estructura química del metal. Durante muchos años, los trabajadores metalúrgicos sabían que el moldeado era una buena forma de cambiar las propiedades de una pieza de metal, pero no sabían realmente por qué sucedía esto.
Dislocaciones y estructura cristalina
Si pudiera hacerse realmente pequeño y viajar dentro de una pieza de metal, encontraría que los átomos están dispuestos en un patrón regular. Esto se llama estructura cristalina del material. No todos los materiales tienen átomos dispuestos de esta manera, pero la mayoría de los metales sí. En 1934, un grupo de científicos teorizó que los defectos en esta estructura cristalina regular eran generalmente responsables de permitir la deformación en los metales, pero no tenían forma de probar su teoría. Finalmente, en la década de 1950, se utilizaron microscopios electrónicos de transmisión que podían ver la disposición de los átomos dentro de un material para demostrar que esto era realmente cierto. Los defectos en la estructura cristalina estuvieron presentes en casi todos los metales, y estos defectos fueron responsables de la mayoría de las deformaciones.
Dislocaciones de borde
Uno de los defectos más comunes de la estructura cristalina se conoce como dislocación del borde . Esto ocurre cuando hay átomos adicionales insertados en un plano en la red cristalina. Cuando hay muchas dislocaciones de borde en un metal, se deformará mucho más fácilmente que un metal similar que contenga menos dislocaciones de borde. Las dislocaciones de los bordes facilitan la deformación de un material porque estiran los enlaces entre los átomos adyacentes y facilitan que los átomos se deslicen unos sobre otros. Las dislocaciones de los bordes atraviesan un material de una manera que se parece a un gusano que se arrastra por el suelo. La dislocación se desliza de un átomo a otro, creando una protuberancia en la red y, finalmente, haciendo que todo el plano de átomos avance. La formación puede alterar la estructura cristalina del metal sin cambiar la composición química, y es por eso que puede tener un gran efecto en la capacidad de deformación de una pieza de metal. Si reduce la cantidad de dislocaciones de los bordes en una pieza de metal en particular, se volverá mucho más rígida y más difícil de deformar que antes.
Resumen de la lección
Muy bien, tomemos un momento o dos para revisar. Aunque los metales parecen ser muy fuertes y rígidos, están sujetos a deformaciones si se aplica una fuerza lo suficientemente grande. Algunos metales se deforman mucho más fácilmente que otros, y una de las razones de esta diferencia se debe a las dislocaciones de los bordes dentro del metal. Los átomos de una pieza de metal suelen estar dispuestos en una estructura regular y repetitiva conocida como rejilla. Este patrón se conoce como estructura cristalina del metal. Cuando se insertan átomos adicionales en la red, se crea una dislocación del borde . Las dislocaciones de los bordes facilitan la deformación de un metal porque estiran los enlaces entre los átomos cercanos y, por lo tanto, permiten que los átomos se deslicen entre sí con mayor facilidad. El conformado , que, como aprendimos, es un proceso en el que se da forma a una pieza de metal aplicando repetidamente fuerzas muy grandes, puede cambiar la deformabilidad de un metal al cambiar el número y la ubicación de las dislocaciones de los bordes dentro de él.
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