Simulación de las distorsiones de un tratamiento térmico

Los tratamientos térmicos son procesos industriales utilizados para alterar las propiedades físicas y/o químicas de los materiales a través de ciclos térmicos que implican cambios microestructurales en la pieza. Estos cambios de temperatura vienen implícitos en procesos como la estampación en caliente o la soldadura, por lo que la mayoría de procesos industriales soportan tratamientos térmicos de forma directa o indirecta. El control de estos resulta de vital importancia puesto que son estos cambios microestructurales los que propician la alteración de las propiedades del material. Estas propiedades dependen tanto de la historia térmica como de la composición del propio acero. La simulación de los tratamientos térmicos permite optimizar el diseño de los mismos ya que se evitan parte de las pruebas y ensayos necesarios para realizarlo de forma experimental. Para realizar la simulación de un tratamiento térmico se deben tener en cuenta las transformaciones microestructurales que intervienen, así como las distorsiones que estas conllevan. Por lo tanto, para poder reproducir mediante la simulación estos procesos, se deben conocer los modelos matemáticos que describen estos fenómenos, y también los parámetros propios del material de estudio. Desde nuestro grupo, se ha estado trabajando en la implementación de los modelos de las transformaciones de fase así como los que describen las distorsiones que estas conllevan en el software de simulación por elementos finitos ABAQUS®. Se ha realizado mediante la subrutina UEXPAN. Esta subrutina permite reproducir la evolución microestructural y los coeficientes de expansión térmica en cada punto del material para cada instante de tiempo y temperatura. De esta forma, se evaluarán las distorsiones y las tensiones residuales introducidas en las piezas que han sido tratadas térmicamente. En trabajos previos al aquí presentado (1), se detectó que al aplicar la Regla de Adición a la etapa de crecimiento, los valores obtenidos para el volumen de fase transformada diferían 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 modificación en el cálculo de los parámetros de la ecuación 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 validación y resultados