Simulacion computacional de la interaccion de atomos de carbono en una vacancia de hierro

S. SIMONETTI, G. BRIZUELA, A. JUAN

Bahia Blanca

Jornada; Jornadas Abiertas de Fisica 2010; 2010

Universidad Nacional del Sur

Los átomos de carbono forman parte de las impurezas más frecuentes de la matriz del hierro. Por encima de su límite de solubilidad, son responsables de la formación de carburos que mejoran las propiedades mecánicas de los aceros. Por debajo de su límite de solubilidad, la presencia de pequeñas cantidades de esta impureza en posiciones intersticiales de la red, puede causar influencias drásticas en las propiedades de los aceros así como establecer fuertes interacciones con los defectos presentes en la matriz. En este trabajo se estudia mediante cálculos computacionales, la estructura electrónica y el enlace químico de dos átomos de carbono en la región cercana a una vacancia del plano (001) de Fe BCC. Para simular elsistema se utilizó una celda constituida por 125 átomos de hierro. Los átomos de carbonos fueron localizados en su posición de mínima energía de a uno por vez. La posición más estable para los átomos de carbono se encuentra cercana a los sitios octaédricos primeros vecinos y a 1.2 Å del centro de la vacancia. Se produce un debilitamiento del 62% en el enlace Fe-Fe como consecuencia de la formación del primer enlace C-Fe y un debilitamiento adicional del 4% cuando el segundo átomo de carbono es localizado. Con la adición del segundo carbono, no se observa decohesión adicional, sin embargo más enlaces Fe-Fe son afectados. La interacción C-Fe ocurre principalmente a través del orbital 4s del Fe, con menor participación de los orbitales 4p y 3d del Fe. Existe una transferencia de carga a los átomos de carbono desde los átomos de hierro primeros vecinos. Pudo observarse que la interacción C-Fe es más fuerte que la interacción C-C. Nuestros resultados indican que para el carbono existe una competencia entre formar un nuevo par C-vacancia y formar un complejo C2-vacancia.