Una falla de apilamiento es un defecto de superficie y como su nombre lo indica, es una región del cristal en que la secuencia regular en la disposición de los átomos se ha alterado.
Este defecto se presenta en metales cúbicos de caras centradas y hexagonales compactos donde los cristales resultan de la superposición, siguiendo una secuencia regular, de planos compactos.
Una capa compacta de átomos dispuesta sobre una capa A puede ubicarse igualmente bien sea la posición B ó C y geométricamente no hay razón para que seleccione una u otra posición particular.
El hecho de que regularmente se mantengan las secuencias ABAB... (hexagonal) y ABCABC... (cúbico centrado en las caras) es una evidencia de que fuerzas entre átomos que no son los vecinos más próximos no son despreciables. La posición de los vecinos más próximos, que rodean a un átomo en cualquiera de los empaquetamientos compactos es igual, tal que si las fuerzas entre vecinos más próximos fueran las únicas involucradas las secuencias de regulares de empaquetamiento serían accidentales y raras.
En la práctica la energía de un átomo depende ligeramente de la posición de átomos distantes y esto favorece las secuencias regulares aún así las fallas de apilamiento se producen de tanto en tanto.
1 Fig.
Las fallas de apilamiento tienen una energía característica por unidad de área llamada Energía de Falla de Apilamiento, en inglés SFE.
A causa de la discontinuidad reticular adicional asociada con una falla extrínseca es de esperar que tenga una más alta energía de falla que una intrínseca.
Maclas
Se denomina macla a la porción del cristal cuya orientación es imagen especular de la orientación de la matriz pero conserva la estructura cristalina de esta. Las maclas pueden originarse durante el crecimiento cristalino o son producidas por deformación del cristal.
Una deformación de corte paralela al límite de macla puede producir maclado, particularmente cuando es difícil iniciar o propagar el deslizamiento en esa dirección, consiste en una reorientación de la estructura cristalina. La deformación de corte producida en la red es uniforme, es decir, el desplazamiento de un punto reticular en la región maclada es directamente proporcional a la distancia desde ese punto hasta el límite y es paralela al límite de macla un punto reticular.
El cambio de forma asociado con el maclado por deformación es un cizallado simple y está distribuido uniformemente en un volumen localizado sobre un número discreto de planos de deslizamiento, como se indica en la figura siguiente, en donde se supone que la macla atraviesa todo el cristal. En cambio, en el deslizamiento la deformación ocurre sobre planos reticulares individuales y el corte puede ser muchas veces mayor que el espaciado reticular dependiendo del número de dislocaciones emitidas por la fuente.
Fig. 15.2 Reed Hill
En el maclado cada átomo se mueve sólo una fracción de espaciamiento atómico relativo a sus vecinos más próximos. Por lo tanto, la deformación de corte total asociado con este es pequeña.
El maclado mecánico no se obtiene fácilmente en metales de simetría elevada (cúbicos centrados en las caras).
Bajo ciertas condiciones un metal maclado puede ser deformado con mayor facilidad que uno libre de maclas. Esto es como consecuencia que la red cristalina dentro la macla se realinea con frecuencia dentro de una orientación de planos deslizantes, los cuales se pueden alinear más favorablemente con respecto a los esfuerzos aplicados para el deslizamiento.
Nucleación de maclas
Las maclas mecánicas o de deformación se forman como resultado de la componente del esfuerzo de corte paralelo al plano de macla. Este esfuerzo cortante teórico necesario para nuclear homogéneamente maclas de deformación en cristales de Zn es entre 40 y 120 Kg/mm2. Sin embargo, los valores medidos experimentalmente sobre esfuerzos de corte para formar maclas son muy inferiores a estos, oscilando entre 0,5 y 3,5 Kg/mm2. Esto es una fuerte evidencia para pensar que las maclas se nuclean heterogéneamente.
intensificación del esfuerzo en este. Este esfuerzo localizado puede disminuir la magnitud del esfuerzo exterior necesario para nuclear maclas de deformación.
Límites de maclas
Si se considera la intercara o límite entre una macla y el cristal original del punto de vista de la estructura cristalina entre las dos retículas (cristal con y sin macla) y esta coincide perfectamente, es decir que la separación entre átomos a ambos lados del límite es la esperada, en estas condiciones, el plano de macla es paralelo a la intercara o límite. Este tipo de límite se llama coherente.
La energía interfacial de un límite coherente es muy pequeña, en el caso del Cu se ha determinado en un valor de 24 ergios/cm2.
Como la mayoría de las maclas aparecen, al menos al principio, como pequeñas estructuras lenticulares, el límite de macla promedio no puede ser estrictamente coherente.
En un límite real donde no hay coherencia se acepta generalmente que es necesaria una disposición de dislocaciones para ajustar la desviación entre las redes de la macla y la original.
La disposición de dislocaciones asociada con las maclas lenticulares representa una energía de superficie considerablemente más elevada que un límite coherente. Por esto las maclas tratarán de crecer hasta llegar a tener lados paralelos al plano de maclado, eliminando así las dislocaciones y bajando la energía interfacial. Las maclas crecen tanto en largo como en grosor.
La velocidad de crecimiento de maclas es una función de : la velocidad de carga y el esfuerzo para nuclear maclas.