Difracción de Rayos X en Materiales Metálicos Solidificados y Laminados
Ervis Díaz. N. /Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz. Venezuela.
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La Difracción de Rayos X (DRX) es una técnica muy versátil que se caracteriza por ser de alta tecnología y no destructiva, para el análisis de una amplia gama de materiales cristalinos como fluidos, metales, minerales, polímeros, catalizadores, plásticos, entre otros.
La DRX se fundamenta físicamente en la ley de Bragg, el cual enuncia que si se hace incidir radiación x de longitud de onda (λ) conocida y se hace un barrido del ángulo de difracción (θ), se puede determinar el conjunto de espaciamientos interplanares (d) característico de la sustancia cristalina analizada.
Figura 1: Interacción de Rayos X con una Sustancia Cristalina, según modelo de Bragg
El método analítico de la DRX mas aplicado en la actualidad es el método de polvos cristalinos, el cual consiste en irradiar con Rayos X una muestra pulverizada formada por multitud de cristalitos colocados al azar en todas las direcciones posibles, este método es el único procedimiento de DRX que permite abordar el estudio cristalográfico de las especies que no se presentan, o no es posible obtener, en forma de monocristales.
Este método puede ser aplicado también a materiales solidificados/tratados térmicamente, sin necesidad de pulverizar, dado que estos materiales presentan una estructura granular en la que cada grano representa un cristalito, permitiendo la identificación de las fases que componen dichos granos. Esta consideración aporta contribuciones a los estudios de aceros al carbono, aceros inoxidables, aceros laminados y otros tipos de metales, logrando identificar incluso orientaciones preferidas en caso de los aceros laminados.
Basándose en dicha consideración se logró estudiar aceros de alta aleación, como por ejemplo muestras de aceros resistentes al calor ASTM A297 HH, el cual se muestra en la figura 2, logrando una identificación preliminar de sus fases como las soluciones sólidas de Fe-Cr-Ni, para posteriormente complementar con otras técnicas como Microscopía Óptica y Microscopía Electrónica de Barrido
La técnica de DRX permitió también el estudio de muestras de aceros laminados y recocidos, en la que se logró corroborar que debido a la deformación que produce la laminación en frío en su dirección de laminación, se genera durante el proceso de recocido un crecimiento preferencial de los granos en dicha dirección de laminación, tal como se puede evidenciar en la figura 3, en la que se identificó un crecimiento preferido en las direcciones 211 y 002, siendo lo habitual en este tipo de material (Ferritico) que predomine la dirección 011.
Las aplicaciones de la técnica en este tipo de materiales continúan desarrollándose, con estudios de variables de método y propias del material las cuales afectan la resolución de los patrones, con la finalidad de obtener los mejores resultados del patrón para una identificación más precisa de las fases presentes.
Figura 2: Patrón de DRX de Muestra de Acero Resistente al Calor - HH
Figura 3: Patrón de DRX de Muestra de Acero Laminado y Recocido
Referencias:
[1] Universidad de Alicante. (S/f). Difracción de Rayos X. Agosto 21, 2017, de Servicios Técnicos de Investigación Sitio web: https://sstti.ua.es/es/instrumentacion-cientifica/unidad-de-rayos-x/difraccion-de-rayos-x.html
[2] Hammond, C.. (S/I). The Basics of Crystallography and Difraction. IUCr: Oxford Science Publications.
