Figura 7.34 Intersección de las dislocaciones de cuña. a. Los vectores de Burgers son perpendiculares y producen un escalón de borde PP’ en la dislocación AB; b. los vectores son paralelos y producen dos escalones de tornillo PP’ y QQ’.
Figura 7.35 Interacción dislocación-dislocación: escalones y pliegues. a. pliegue de hélice; b. escalón de cuña; c. pliegue de cuña; d. escalón de hélice.
Lo establecido arriba no es aplicable cuando la intersección incluye dislocaciones de tornillo. Como se ve en la figura 7.36a, la intersección de una dislocación de borde y una de tornillo produce un escalón PP’ en la dislocación de cuña AB y otro escalón QQ’ en la de tornillo XY.
Puesto que cada escalón asume el mismo vector de Burgers de su dislocación, se puede ver que PP’ y QQ’ son ambos escalones de borde. Como se anotó, PP’ no impedirá el movimiento de la dislocación AB, mientras que QQ’ restringirá el movimiento de la dislocación de tornillo XY. Lo mismo puede decirse de los escalones de borde PP’ y QQ’ que se ven en las dislocaciones de hélice AB y XY en la figura 7.36b. La restricción colocada en la movilidad de las dislocaciones de tornillo se debe a que el escalón de borde solo puede moverse sobre el plano que contenga a QQ’ y
Figura 7.36 Intersección de una dislocación de tornillo XY, con a. una dislocación de cuña AB para formar dos escalones de cuña PP’ y QQ’; b. con otra dislocación de cuña AB que forma dos escalones de hélice PP’ y QQ’.
Estas conclusiones geométricas sugieren que, en condiciones donde ocurra intersección de dislocaciones, las de tornillo tenderán a ser menos móviles que las de borde. En la figura 7.38 se presenta otra visualización de estas interacciones.
Figura 7.37 Dislocación de tornillo XY que contiene un escalón de borde QQ’ que se puede mover conservativamente en el plano QQ’YZ y no conservativamente en el plano FEQQ’. La única manera de que el escalón QQ’ pueda seguir al plano EFQ’Q es por movimiento no conservativo mediante ascenso.
Figura 7.38 Interacción entre dislocaciones, a. de borde; b. de tornillo
Por otro lado, las dislocaciones de tornillo se puede mover más fácilmente de un plano a otro si poseen una dirección común de deslizamiento. Durante el examen por microscopía electrónica de secciones delgadas se observan los escalones que forman las dislocaciones durante la deformación plástica.
7.6. Deformación
A continuación se introducen algunos elementos que relacionan las dislocaciones con la deformación plástica de los metales.
7.6.1. Sistemas de deslizamiento
La superficie de un cristal metálico que se pule y después se deforma plásticamente se cubre con uno o más conjuntos de líneas paralelas finas llamadas líneas de deslizamiento. Muy tempranamente se detectó que estas eran escalones sobre la superficie, resultado de los movimientos cizallantes microscópicos que se daban sobre planos bien definidos. Tales planos son los que se han denominado planos de corrimiento fácil o planos de deslizamiento. La dirección de cizallamiento en el plano se llama dirección de deslizamiento o de corrimiento fácil. La combinación de un plano de deslizamiento dado con una dirección de deslizamiento en él es lo que se denomina sistema de deslizamiento.
En la mayoría de los metales, los planos sobre los que acontece el deslizamiento son los más densos en empaquetamiento atómico, en tanto que la dirección de deslizamiento es siempre la dirección más compacta en el plano de deslizamiento. En un cristal hcp o fcc, los planos más densos se pueden representar por una serie de esferas uniformes colocadas de la manera más compacta (véase figura 7.39), en los cuales son evidentes las direcciones más compactas.
Figura 7.39 Planos más compactos en las estructuras cúbica de cara centrada (fcc) y hexagonal compacta (hcp)
Recuérdese que la diferencia en simetría entre las dos estructuras surge del orden en el cual se apilan estos planos compactos. La estructura hcp se genera cuando las capas se acomodan en el orden ABABABAB... de modo que la tercera capa está exactamente en la misma posición relativa que la primera. La estructura cúbica de cara centrada se forma cuando las capas se apilan en orden ABCABCABC..., con el cuarto plano situado exactamente en la misma posición relativa que el primero (véase figura 7.40).
Figura 7.40 Diferencia en la secuencia de apilamiento de las estructuras hcp y fcc
La tabla 7.3 es una lista de los planos de deslizamiento que se han detectado en algunos metales comunes. En la estructura hcp (véase figura 7.41), el plano basal (0001) es el más compacto y es el plano de deslizamiento más común en metales hexagonales como Zn, Cd y Mg. La figura 7.41a ilustra las tres direcciones más compactas ˂
Tabla 7.3 Datos de deslizamiento para algunos cristales metálicos a temperatura ambiente
| Metal | Estructura | Plano de deslizamiento | Dirección de deslizamiento | Tensión cizallante crítica resuelta [g / mm2] | Pureza |
| Al | fcc | 111 | 110 | 55-100 | 99,994 |
| Cu | fcc | 111 | 110 | 90-100 | 99,98 |
| 35 | 99,999 | ||||
| Au | fcc | 111 | 110 | 50 | 99,999 |
| Ni | fcc | 111 | 110 | 330-750 | 99,98 |
| Ag | fcc | 111 | 110 | 40-70 | 99,999 |
| Cd | hcp | 0001 | 1120 | 13 | 99,999 |
| Mg | hcp | 0001 | 1120 | 50 | 99,99 |
| Zn | hcp | 0001 | 1120 | 30 | 99,999 |
| Fe | bcc | 110 | 111 | 1.500 | 99,96 |
| 112 | |||||
| 123 |
Figura 7.41 Sistemas de deslizamiento típicos en: a. hcp; b. fcc; c., d. y e. bcc.
Los cristales cúbicos centrados en la cara se deforman sobre todo en los planos compactos octaedrales {111} en las direcciones compactas <110>, de las cuales hay tres en cada plano {111} (véase figura 7.41b). Como hay cuatro planos {111} con diferente orientación, hay por consiguiente doce posibles sistemas de deslizamiento que pueden tomar parte en la deformación. Todos los metales fcc comunes se comportan de esta manera y por eso son los más dúctiles y maleables.
Es raro encontrar planos de deslizamiento diferentes a los octaedrales. Más aún, este comportamiento persiste en las soluciones sólidas de estructura fcc.
Los metales bcc presentan un cuadro más complicado, pero en general se deslizan en la dirección más compacta <111>. Sin embargo, el plano de deslizamiento varía mucho. La experimentación con Fe-α ha mostrado que aunque