¿Qué tipo de patrón de celosía espacial tienen los metales dúctiles?

Los metales FCC deberían ser los más dúctiles, basados ​​en la estructura de la red cristalina.

La mayoría de los metales son FCC o HCP. Ambos están hechos de planos (capas) de átomos. Los átomos están muy juntos, en un patrón de panal de miel. Las capas se sientan una encima de la otra.

Como cada capa no puede sentarse directamente en la parte superior, toma una posición ligeramente diferente en relación con la primera.

En HCP están empaquetados ABABABABAB …, dos posiciones.

En FCC están empaquetados ABCABCABC … tres posiciones.

Para que los metales se deformen, las capas deben deslizarse unas sobre otras. Esto se conoce como deslizamiento. Debido a la simetría 3D, FCC tiene más planos compactos. Las capas ABC alinean los átomos de una manera que proporciona más planos cerrados entre cada ABC que las capas AB. (ABC no son los únicos planos cerrados, si cambia su marco de referencia para mirar hacia el lado en ciertas direcciones, puede encontrar más planos cerrados).

Las formas adicionales en que los átomos están estrechamente empaquetados en FCC significa que pueden deformarse a través de más rutas, lo que significa que serán más dúctiles, ya que los átomos simplemente se deslizarán unos sobre otros en lugar de romperse por completo, como ocurriría con menos metales dúctiles.

Por supuesto, hay otras razones para la ductilidad que lo que está sucediendo a nivel cristalino, ya que los metales forman granos y generalmente se alean, pero en general, los metales FCC son más dúctiles.

En general, se considera que la ductilidad aumenta aproximadamente en los tres tipos principales de celosías metálicas en el orden HCP, BCC, FCC. Al igual que con toda la metalurgia en la vida real, la ductilidad real puede cambiar drásticamente con el contenido de aleación, el tratamiento térmico y el grado de trabajo en frío. Es bastante trivial encontrar ejemplos de aleaciones HCP con mayor ductilidad que las aleaciones FCC. Dicho esto, la tendencia básica surge porque, en última instancia, la ductilidad está relacionada con la facilidad con que la dislocación puede moverse a través del metal. HCP tiene sistemas de deslizamiento menos independientes que BCC o FCC, por lo que, aunque está cerrado, lo que generalmente permite un deslizamiento más fácil, las dislocaciones tienen más dificultades. Los metales BCC no están empaquetados, y el movimiento de dislocación a menudo depende en gran medida de la temperatura, por lo que la ductilidad a menudo sufre a temperaturas más bajas. Los metales FCC tienen planos cerrados con una gran cantidad de sistemas de deslizamiento, lo que les permite acomodar más fácilmente la deformación y el deslizamiento cruzado a lo largo de varias direcciones diferentes.

En el caso específico de aleaciones de cobre, zinc, o latón …

La fase FCC (Cu <65%) es dúctil a temperatura ambiente, mientras que la fase BCC (Cu <65%) es considerablemente menos dúctil a temperatura ambiente.

Sin embargo, a temperatura elevada,> 600 ° C, la fase BCC se vuelve extremadamente dúctil, lo que permite que la aleación sea muy adecuada para el trabajo en caliente (forjado en caliente y extrusión)

En general, para las aleaciones de cobre, las fases de FCC son más dúctiles que todas las demás a temperatura ambiente.

En los sólidos cristalinos, la ductilidad no está determinada por el patrón de red cristalina, sino por la facilidad con que se pueden mover las dislocaciones. Todos los sistemas de cristal tienen ejemplos dúctiles y frágiles.