¿Cuál es la diferencia entre una aleación sustitucional e intersticial?

El término aleación se usa generalmente para metales que son combinaciones de uno o más elementos metálicos. Pueden tener una composición minoritaria de uno o más elementos no metálicos. Los materiales metálicos, EN GENERAL, tienen estructuras cristalinas simples, con estructuras repetitivas. En algunos casos, no discutidos aquí, las aleaciones enfriadas muy rápidamente pueden tener una estructura vítrea, no cristalina.

En una aleación, con una estructura cristalina y compuesta de más de un elemento, los átomos de un elemento pueden ocupar cualquier ubicación en la estructura cristalina. Dependiendo del elemento específico y el tamaño del átomo, los átomos del segundo elemento también pueden ocupar cualquier posición en la matriz cristalina, con límites en el porcentaje total del segundo elemento. Esta sería una aleación de sustitución. En esta situación, los átomos del segundo elemento son muy similares en tamaño a los átomos del primer elemento. Sin embargo, si el segundo o tercer elemento tiene un tamaño atómico muy pequeño, se produce un conjunto diferente de eventos.

Las estructuras cristalinas están formadas por dos conjuntos de objetos: átomos y espacios intersticiales entre átomos. El tamaño y la forma de estos espacios intersticiales varía con el tipo de átomo y la estructura cristalina específica. Mirando específicamente a un átomo muy común, el hierro, tenemos dos estructuras cristalinas específicas. A altas temperaturas, el Irom tiene una estructura cúbica centrada en la cara llamada “Austenita”. A temperaturas más bajas, la estructura se convierte en una estructura cúbica centrada en el cuerpo llamada ferrita o hierro ferrítico. Los espacios interestaciales de estas dos estructuras cristalinas tienen formas diferentes. Los espacios intersticiales en la Austenita de alta temperatura son más regulares y más grandes que los espacios en la baja temperatura del hierro ferrítico. Como resultado, el hierro austenítico puede absorber más de los átomos de carbono e hidrógeno más pequeños, y residirán en esos espacios intersticiales, el hierro de alta temperatura con hidrógeno o carbono es una aleación intersticial. Cuando la temperatura baja, y el Hierro se contrae, el espacio entre los átomos disminuye y hay tensión en el Carbono o Hidrógeno intersticial. El resultado de este estrés puede forzar al Hierro a cambiar, si la cantidad de Carbono es lo suficientemente alta, de una estructura cúbica austenítica centrada en la cara, a una estructura ferrítica centrada en el cuerpo y luego, debido a los esfuerzos causados ​​por el tamaño del Carbono , en una estructura llamada Martensita tetragonal centrada en el cuerpo. La martensita es una aleación intersticial altamente estresada.