Simulación de las distorsiones de un tratamiento térmico

Los tratamientos termicos son procesos industriales utilizados para alterar las propiedades fisicas y/o quimicas de los materiales a traves de ciclos termicos que implican cambios microestructurales en la pieza. Estos cambios de temperatura vienen implicitos en procesos como la estampacion en caliente o la soldadura, por lo que la mayoria de procesos industriales soportan tratamientos termicos de forma directa o indirecta. El control de estos resulta de vital importancia puesto que son estos cambios microestructurales los que propician la alteracion de las propiedades del material. Estas propiedades dependen tanto de la historia termica como de la composicion del propio acero. La simulacion de los tratamientos termicos permite optimizar el diseno de los mismos ya que se evitan parte de las pruebas y ensayos necesarios para realizarlo de forma experimental. Para realizar la simulacion de un tratamiento termico se deben tener en cuenta las transformaciones microestructurales que intervienen, asi como las distorsiones que estas conllevan. Por lo tanto, para poder reproducir mediante la simulacion estos procesos, se deben conocer los modelos matematicos que describen estos fenomenos, y tambien los parametros propios del material de estudio. Desde nuestro grupo, se ha estado trabajando en la implementacion de los modelos de las transformaciones de fase asi como los que describen las distorsiones que estas conllevan en el software de simulacion por elementos finitos ABAQUS®. Se ha realizado mediante la subrutina UEXPAN. Esta subrutina permite reproducir la evolucion microestructural y los coeficientes de expansion termica en cada punto del material para cada instante de tiempo y temperatura. De esta forma, se evaluaran las distorsiones y las tensiones residuales introducidas en las piezas que han sido tratadas termicamente. En trabajos previos al aqui presentado (1), se detecto que al aplicar la Regla de Adicion a la etapa de crecimiento, los valores obtenidos para el volumen de fase transformada diferian de los observados experimentalmente. Para las fases ferrita y perlita la diferencia no era importante, pero en el caso de la bainita se observaron diferencias de hasta el 80% entre los valores calculados y los obtenidos experimentalmente. Para solventar estas diferencias, en este trabajo se ha planteado una modificacion en el calculo de los parametros de la ecuacion JMAK y se ha observado que los valores calculados para la bainita se ajustan mejor a los obtenidos experimentalmente, y se presentan en el apartado de validacion y resultados.