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Falta un átomo en un sitio de la red. Los vecinos se acercan un poco al hueco.

Se forma

Siempre hay algunas en equilibrio. La fracción crece con la temperatura como exp(−Q_v/kT); en el cobre es del orden de 10⁻⁴ cerca del punto de fusión.

Efecto

Hace posible la difusión en estado sólido: un átomo salta al hueco y la vacancia se corre en sentido contrario.

Simulador

Elegí «Vacancia» en el menú. Con A la vacancia salta a un sitio vecino.

Un átomo de la propia red se aloja entre los sitios. Distorsiona mucho su entorno.

Se forma

Cuesta varias veces más energía que una vacancia (en cobre, alrededor de 3 eV contra 1 eV), así que casi no hay en equilibrio. Aparece con irradiación o deformación intensa.

Simulador

Es una de las dos mitades del par de Frenkel.

Un átomo chico (C, N, H, B) ocupa un hueco entre los átomos de la red sin reemplazar a ninguno.

Efecto

Endurece el metal. El carbono en hierro: la ferrita (BCC) disuelve como máximo 0,022 % y la austenita (FCC) hasta 2,14 %, porque su hueco octaédrico es más grande.

Huecos

FCC: octaédrico de radio 0,414 R y tetraédrico de 0,225 R. BCC: el mayor es el tetraédrico, de 0,291 R.

Simulador

«Intersticial» con sitios octaédricos y tetraédricos (botón «Sitio»). A lo hace saltar.

Un átomo de otro elemento reemplaza a uno de la red. Si es más grande comprime a sus vecinos; si es más chico, los deja tensos.

Efecto

Endurecimiento por solución sólida, como en el latón (Cu-Zn) o el Cu-Ni.

Condiciones

Para una solubilidad amplia (Hume-Rothery): diferencia de radios menor al 15 %, misma estructura cristalina y electronegatividad y valencia parecidas.

Simulador

Soluto grande y soluto chico, con su campo de deformación alrededor.

Una vacancia y un autointersticial cercanos: el átomo salió de su sitio y quedó en un hueco vecino.

Se forma

Por irradiación, cuando un impacto saca un átomo de su lugar.

Simulador

Botón «Par de Frenkel».

Un par de vacancias, una de catión y otra de anión, en un cristal iónico como el NaCl.

Por qué en pares

Mantienen la neutralidad eléctrica del cristal.

Efecto

Permiten la conducción iónica y bajan un poco la densidad.

Un semiplano extra de átomos termina dentro del cristal. La línea donde termina es la dislocación; su vector de Burgers b es perpendicular a ella.

Deslizamiento

Con un esfuerzo de corte τ la dislocación avanza por su plano un salto atómico por vez y, al salir, deja un escalón de tamaño b. Es mucho más fácil que cortar todos los enlaces a la vez.

Datos

FCC: b = a/2<110>, módulo a/√2, plano {111}, 12 sistemas. BCC: a/2<111>. HCP: a/3<11-20> en el plano basal.

Simulador

Los átomos del semiplano extra van de otro color. Por debajo de τ_c solo hay deformación elástica; por encima, avanza por los valles de Peierls.

Los planos forman una rampa helicoidal alrededor de la línea. Aquí b es paralelo a la línea.

Efecto

Puede cambiar de plano de deslizamiento (deslizamiento cruzado), cosa que la de borde no puede hacer.

Simulador

Disponible en las cuatro redes. En FCC se puede disociar en parciales.

En FCC una dislocación perfecta puede separarse en dos parciales de Shockley: a/2<110> → a/6<112> + a/6<112>.

Franja

Entre las dos parciales queda una falla de apilamiento. Cuanto menor es la energía de falla (Cu ≈ 45 mJ/m², Al ≈ 166 mJ/m²), más ancha la franja.

Simulador

Opción «Parciales» en FCC. La franja de falla aparece en rosa.

Frontera entre dos cristales de la misma fase con distinta orientación. Con ángulo bajo (menos de unos 15°) es una pared de dislocaciones de borde separadas D = b/θ. Con ángulo alto, la zona es desordenada.

Efecto

Frena a las dislocaciones. Hall-Petch: σ_y = σ₀ + k·d^−1/2. Grano más fino, metal más resistente.

Simulador

Límite de inclinación con θ entre 0° y 45°. Con el slider pasás de bajo a alto ángulo.

Una región del cristal es imagen especular de la vecina respecto de un plano de macla. En FCC el plano es {111}, la dirección <112> y el corte γ = 1/√2 ≈ 0,707.

Se forma

Por deformación (maclas mecánicas) o por recocido (maclas de recocido, muy visibles en el cobre y el latón). Son frecuentes en HCP, donde el deslizamiento es limitado.

Simulador

Con τ por encima de τ de macla, las capas se maclan una por una. Cada red tiene su propio valor.

Error en la secuencia de planos compactos. En FCC los planos siguen ABCABC; si se quita un plano queda ABCACABC y en esa zona la estructura es localmente hexagonal.

Energía

La energía de falla decide si las dislocaciones se disocian mucho (Cu, Au, Ag) o poco (Al).

Simulador

Aparece entre las dos parciales, en rosa.

El borde del cristal. Los átomos de la superficie tienen menos vecinos y enlaces sin completar, por eso la superficie tiene energía.

Efecto

Es el sitio donde empiezan la oxidación, la adsorción y muchas grietas de fatiga.

Simulador

Cuando una dislocación sale del cristal, deja un escalón de tamaño b en la superficie.

Partículas de otra fase dentro del cristal. El precipitado nace del propio material en un tratamiento térmico; la inclusión es una partícula ajena (óxidos, sulfuros) que quedó desde la colada.

Efecto

Los precipitados finos bloquean a las dislocaciones y endurecen. Las inclusiones grandes concentran tensiones y son puntos débiles.

Huecos vacíos de tamaño micrométrico o mayor. Vienen de la contracción al solidificar, de gases disueltos o de vacancias que se juntaron.

Efecto

Bajan la resistencia, sobre todo a la fatiga, y la densidad.

Superficies que se separaron dentro del material. Es una discontinuidad que concentra la tensión en su punta.

Efecto

Crece bajo carga o por fatiga y puede terminar en fractura.