Simulación de los Cambios de Fases Eutéctico y Eutectoide de una Fundición de Grafito Esferoidal

Abstract

Muchas de las propiedades mecánicas de un material fundido dependen de su microestructura, de aqué la importancia de poder conocer su evolución durante el enfriamiento, desde que la pieza es colada hasta que alcanza la temperatura ambiente. En este trabajo se presenta un modelo matemático
que describe los procesos termo-metalúrgicos que experimenta una fundición esferoidal de composición eutéctica durante su enfriamiento. La transformación eutéctica, que se lleva a cabo durante la solidificación de la aleación, es modelada siguiendo una teoría plurinodular. La transformación eutectoide, que corresponde al cambio de fase sólido-sólido del material, se modela considerando la nucleación instántanea de la ferrita y su crecimiento gobernado por el proceso de difusión de átomos de carbono desde la austenita hacia el grafito. En la transformación metaestable de la austenita, la perlita nuclea de forma
instantánea en los bordes de grano de austenita, y la densidad de núcleos de perlita se calcula a partir de una ley empírica; el crecimiento de la perlita se desarrolla considerando los granos de perlita como partículas esféricas en el borde de los granos de austenita. La evolución térmica de la aleación durante su enfriamiento se obtiene resolviendo la ecuación de energía mediante el método de los elementos finitos, y el acoplamiento térmico-microestructural se realiza mediante el método del calor latente. Se presenta un estudio de sensibilidad del modelo propuesto a la variación de parámetros fundamentales, utilizando para esto un elemento unidimensional de dos nodos. Los resultados obtenidos concuerdan cualitativamente con los registrados en la bibliografía. Por último, los resultados son analizados y se exponen las conclusiones.