Tratamiento térmico de aceros: optimización de microestructuras, propiedades mecánicas, tensiones y distorsiones mediante optimización virtual

Dr. Corinna Thomser, Dr. Jesper Thorborg

RESUMEN

Los aceros fundidos se caracterizan por una gran variedad de propiedades mecánicas y microestructuras después del proceso de tratamiento térmico en función de su aplicación final. Las variaciones del proceso, como las diferencias en el tiempo y la temperatura de austenización, las condiciones de enfriamiento y las composiciones químicas juegan un rol significativo para los productos de fundición de alta calidad. Simulación de procesos con MAGMASOFT  ®es capaz de predecir el contenido de las fases y las propiedades mecánicas, incluidas las variaciones del proceso en el tratamiento térmico y, por lo tanto, es compatible con un diseño robusto del proceso de tratamiento térmico industrial. En el documento se darán ejemplos industriales para la optimización de microestructuras de aceros fundidos para un eslabón de cadena.

Además, las tensiones residuales en la pieza de fundición basadas en el historial de temperatura se calculan a lo largo de todo el proceso de fundición y tratamiento térmico. En el rango de alta temperatura, como en el proceso de austenización de aceros, el comportamiento del material está dominado por los efectos de fluencia. La aplicación de un modelo de fluencia unificado permite la predicción cuantitativa de la reducción de tensión del proceso de fundición vinculado a la deformación inelástica durante el tratamiento térmico.

En los procesos de enfriamiento rápido de agua o aceite, las tensiones se acumulan nuevamente debido a los altos gradientes térmicos en la fundición de acero, además el aumento de volumen debido a la difusión menos la transformación de fase martensítica aumenta enormemente las tensiones. Las grietas de enfriamiento debido a los altos niveles de tensiones, así como a grandes cantidades de distorsión, son el resultado de estos fenómenos. Por lo tanto, se debe encontrar un compromiso entre las propiedades deseadas del material, a saber, las microestructuras martensíticas de alta resistencia y los niveles de tensión aceptables para minimizar la distorsión y evitar riesgos de grietas para proporcionar las propiedades deseadas de la fundición de acero. Como ejemplos industriales se discutirán los resultados de la experimentación virtual para un eslabón de cadena y un disco de freno.

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