Defectos en Materiales y Corrosión: Fundamentos y Tipos Clave en Ingeniería

Defectos en Materiales: Origen y Clasificación

Los materiales, especialmente los cristalinos, pueden presentar diversas imperfecciones o defectos que afectan sus propiedades. Estos se clasifican principalmente en:

Defectos Térmicos

• A temperaturas diferentes de cero, los átomos se encuentran dotados de un movimiento de vibración constante, lo que puede generar desorden en la estructura.

Defectos Electrónicos

• Al añadir a una estructura cristalina átomos de valencia diferente (proceso de dopado), se produce una alteración en la nube de electrones libres.
• En este efecto se fundamentan los materiales semiconductores, que son estructuras cristalinas de silicio o de germanio a las que se añaden impurezas de tipo P y de tipo N para modificar su conductividad.

Defectos Atómicos (Defectos Cristalinos)

Consisten en fallos o alteraciones en la ordenación espacial de una estructura cristalina. Según su dimensionalidad, estos defectos pueden ser de tipo puntual, lineal o superficial.

Defectos Puntuales

Son imperfecciones localizadas en un punto específico de la red cristalina.

• Átomos intersticiales: Son átomos situados en un punto que no pertenece a la red cristalina, ocupando un espacio entre los átomos regulares.
• Lugares vacantes: Son puntos de la red cristalina que deberían estar ocupados por un átomo, pero se encuentran vacíos.
• Átomos extraños (Impurezas): Son átomos diferentes a los que forman la red cristalina principal, sustituyendo a un átomo original o ubicándose en un intersticio.

Defectos Lineales (Dislocaciones)

La longitud de un defecto atómico lineal es varios órdenes de magnitud mayor que su anchura. La presencia de dislocaciones en un sólido cristalino disminuye su resistencia mecánica teórica.

Los movimientos de las dislocaciones son los causantes de la deformación plástica en las aleaciones metálicas, lo que explica su gran utilización como materiales estructurales debido a su ductilidad.

Defectos Superficiales

Tienen una profundidad pequeña, mientras que su anchura y longitud pueden ser mayores en varios órdenes de magnitud. Estos defectos afectan la superficie o los límites internos del material.

Los defectos superficiales más importantes son los defectos de apilamiento (errores en la secuencia de capas atómicas) y los límites de grano (fronteras entre cristales con diferente orientación).

Tipos de Corrosión: Degradación de Materiales

La corrosión es el deterioro de un material, generalmente un metal, como consecuencia de una reacción química o electroquímica con su entorno. Existen diversos tipos:

Corrosión Uniforme

• Se caracteriza por una reacción electroquímica que actúa de manera uniforme sobre toda la superficie del material expuesto, resultando en un adelgazamiento generalizado.

Corrosión Galvánica

• Tiene lugar cuando dos elementos con potenciales de electrodo considerablemente distintos se ponen en contacto eléctrico en presencia de un electrolito, provocando la corrosión acelerada del metal menos noble.

Corrosión por Picadura

• La picadura es una forma de ataque corrosivo localizado, muy destructivo y difícil de detectar, debido a que los pequeños agujeros que se forman pueden quedar tapados con los productos de la corrosión.

Corrosión por Grietas

• Se trata de una forma de corrosión localizada que se presenta en hendiduras, ranuras y bajo superficies protegidas (como juntas o depósitos), donde pueden existir disoluciones estancadas que favorecen el ataque.

Corrosión Intergranular

• En un material metálico, los límites de grano se convierten en ocasiones en zonas especialmente sensibles a la corrosión, debido a la segregación de impurezas o la formación de fases secundarias.

Corrosión bajo Tensión (CBT)

• La corrosión sufrida por un material en una determinada atmósfera, unida a esfuerzos estáticos de tracción, provoca una situación similar a la fatiga, llevando a la formación y propagación de grietas.

Corrosión Erosiva

• Se trata de un fenómeno de corrosión unido a desgastes superficiales provocados por la fricción entre dos superficies sólidas o por el impacto de partículas.
• También se produce corrosión erosiva en las superficies que se encuentran en contacto con líquidos que circulan a alta velocidad, como en tuberías o bombas.

Corrosión Selectiva

• Consiste en la eliminación preferencial de un elemento en una aleación como consecuencia de la corrosión, dejando el material empobrecido en ese componente y alterando sus propiedades.