M5 Recristalización y Crecimiento de Grano

Tópico

Este metal, deformado plásticamente en frío y con la densidad de dislocaciones acumulada que ya describe otro modelo de este conjunto, queda en un estado de energía almacenada elevado; que este metal, en ese mismo estado, se someta después a un recocido, un tratamiento térmico sostenido a una temperatura suficientemente alta, es lo que produce su recristalización: la nucleación y el crecimiento de granos completamente nuevos, libres de deformación, que van reemplazando progresivamente a los granos deformados y cargados de dislocaciones que dejó ese trabajo en frío. Que este metal llegue a este recocido con más deformación plástica acumulada, y por lo tanto con más energía almacenada disponible, hace que esta recristalización nuclee con más facilidad y avance más rápido durante ese mismo recocido.

Esta misma recristalización, a medida que esos granos nuevos y libres de deformación nuclean y crecen a expensas de los granos deformados que todavía quedan, sigue la misma ecuación de Avrami que ya describe, en otras transformaciones de este conjunto, la evolución de una fracción transformada con el tiempo: una curva que avanza lentamente al principio, mientras todavía hay pocos granos nuevos nucleados, se acelera después a medida que esos granos nuevos crecen y aparecen otros más, y vuelve a avanzar más lento hacia el final, cuando ya queda poco material deformado por recristalizar. Que la temperatura de este recocido sea más alta hace que, según esta misma ecuación de Avrami, esta recristalización avance más rápido para un mismo tiempo transcurrido.

Una vez que esta recristalización se completa, y ya no queda ningún grano deformado por reemplazar, este mismo recocido, si continúa sosteniéndose, ya no produce más granos nuevos, sino que hace crecer a los granos recristalizados que ya existen: este es el crecimiento normal de grano, que sigue una ley parabólica en el tiempo, con una constante de velocidad que depende de la temperatura según una dependencia de Arrhenius. Que este recocido se sostenga durante más tiempo, una vez completada esta recristalización, hace que, según esta misma ley parabólica, el tamaño de grano de este metal siga creciendo, aunque cada vez más lentamente.

Por eso este modelo, con el trabajo en frío y la recristalización con las que se abrió, depende de dos modelos de este conjunto que ya establecieron, cada uno por su lado, piezas que aquí se combinan: el que describe el tamaño de grano de este metal, con el tamaño de grano inicial del que parte esta recristalización, y el que describe la difusión atómica de este metal, con la misma dependencia de Arrhenius que gobierna tanto esta recristalización como el crecimiento normal de grano que la sigue. Que esta misma ecuación de Avrami describa, aquí, la nucleación y el crecimiento de granos libres de deformación hace que se sume a la misma familia de modelos que ya la reutilizan para describir otras transformaciones análogas: la vitrificación y la desvitrificación de un vidrio, y el crecimiento de grano durante la sinterización de un cerámico.

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