Modelación Computacional del Cambio de Fase Eutectoide de una Fundición de Grafito Esferoidal

Abstract

En este trabajo se comparan los resultados obtenidos de la simulación numérica del enfriamiento de una fundición de grafito esferoidal de composición eutéctica según diferentes modelos de la transformación eutectoide estable y metaestable. El cambio de fase eutectoide estable se simula aplicando tres modelos: el primero considera la difusión del carbono desde la austenita hacia los nódulos de grafito y hacia la austenita no transformada, asumiendo que en la interfase ferrita/grafito ocurre una reacción interfacial, y en la interfase ferrita/austenita equilibrio, el segundo modelo no contempla la reacción interfacial en la interfase ferrita/grafito, en su lugar considera que la concentración de carbono en dicha interfase es la de equilibrio; finalmente, el tercer modelo sólo contempla la difusión de los átomos de carbono desde la austenita hacia los nódulos de grafito. Para es estudio de la transformación eutectoide metaestable, se busca determinar la influencia que en el modelado de dicha transformación tiene la ley de necleación de la perlita; para esto se proponen tres leyes de nucleación: una instantánea función de la velocidad de enfriamiento, una continua función del sobreenfriamiento y, finalmente, una ley continua del tipo exponencial. La ecuacióin de energía, planteada a nivel de escala macroscópica, se resuelve mediante el método de los elementos finitos y el acoplamiento térmico-microestructural se realiza por el método del calor latente. Por último, se discuten las diferencias y se identifican ventajas y dificultades de cada modelo.