E2 Microestructura: Tamaño de Grano

Tópico

El tamaño de grano de este metal policristalino es el parámetro geométrico fundamental que describe este modelo, y es el mismo método de intercepción lineal, originalmente propuesto por Heyn y ya empleado con este mismo propósito por otro modelo de este conjunto, el que lo mide directamente sobre una imagen microscópica de la muestra. Que la línea de longitud conocida que traza este método de intercepción lineal cruce más bordes de grano al recorrer esa imagen hace que el tamaño de grano medido de este metal sea, en consecuencia, menor.

Ese mismo tamaño de grano, una vez medido, puede expresarse de dos maneras distintas y equivalentes entre sí: como un índice ASTM, una escala numérica en la que cada unidad que aumenta representa, aproximadamente, la mitad del tamaño de grano de la unidad anterior, o directamente como un diámetro equivalente circular, el diámetro que tendría un círculo de la misma área que el grano promedio observado. Que este índice ASTM sea mayor hace que el diámetro equivalente circular correspondiente sea, en consecuencia, menor, porque ambas maneras describen, en direcciones opuestas, el mismo tamaño de grano cada vez más fino.

Ese mismo tamaño de grano determina, además, la resistencia mecánica de este metal, según la relación de Hall-Petch que describirá en detalle otro modelo de este conjunto: los bordes de grano actúan como obstáculos al movimiento de las dislocaciones, y cuantos más bordes de grano hay por unidad de volumen, más obstáculos encuentra cada dislocación en su recorrido. Que este tamaño de grano sea menor, con más bordes de grano por unidad de volumen, hace que, según esa misma relación de Hall-Petch, la resistencia mecánica de este metal sea mayor; que este tamaño de grano sea mayor, hace que esa resistencia mecánica sea menor.

Por eso este modelo, con el tamaño de grano y el método de intercepción lineal con los que se abrió, determina también la cinética de dos transformaciones distintas que describen otros dos modelos de este conjunto: la recristalización de este metal, que avanza más rápido cuanto menor es este tamaño de grano inicial, porque hay más borde de grano disponible desde el cual puede nuclear cada nuevo grano recristalizado; y la sinterización de este metal en forma de polvo, que también avanza más rápido cuanto menor es el tamaño de grano de las partículas de partida, por la misma razón geométrica. Que este tamaño de grano, determinante para ambas cinéticas y para la resistencia mecánica que ya establece la relación de Hall-Petch, pueda medirse por dos vías experimentales independientes hace que otro modelo más de este conjunto lo mida por difracción de rayos X, mediante el análisis de Williamson-Hall, confirmando de manera cruzada el mismo tamaño de grano que ya mide, directamente sobre una imagen microscópica, el método de intercepción lineal.

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