Determinación mediante el uso de los elementos finitos del comportamiento mecánico de un acero inoxidable austenítico AISI 309S con precipitados esferoidales

Abstract

En este proyecto se realizó una simulación del comportamiento mecánico de un acero inoxidable austenítico AISI 309S afectado por precipitación de fases secundarias. Esta fue realizada mediante la creación de modelos de la microestructura presente en el acero en las condiciones original y precipitada utilizando un software de elementos finitos. Dichos modelos se realizaron en base a una matriz austenítica para la condición original y con la presencia de precipitados esferoidales, específicamente de fase sigma y del carburo del tipo M23C6. Las microestructuras modeladas se fundamentaron en la evaluación porcentual y morfológica de las fases presentes en el acero luego de ser este sometido a análisis metalográfico. En los modelos se asumieron las características mecánicas de los microconstituyentes identificados y se varió el radio de los precipitados con morfología esferoidal manteniendo constante la concentración volumétrica de los mismos en cada modelo. A través del software se realizó la simulación del comportamiento mecánico aplicando cargas de tensión en probetas diseñadas con las microestructuras modeladas. El comportamiento obtenido fue analizado tomando como referencia los resultados de ensayos de tracción reportados por M. Ramos [1]. Del estudio se obtuvo un rango de tensiones alrededor de los precipitados cuyos valores son superiores al valor de tensión de fluencia del material sin precipitados. Los mayores esfuerzos se producen en los precipitados de carburo M23C6 los cuales cuando están alineados con otros carburos producen un campo de tensión que aunado al producido por discontinuidades geométricas superan la tensión máxima y de rotura del material. Para la fracción volumétrica de precipitados estudiados, la máxima resistencia se obtiene con los precipitados de 3,9359 mm de radio y los de dimensiones inferiores a 2,7289 mm, no tienen un efecto apreciable sobre la resistencia de la matríz austenítica. Los resultados de las simulaciones de las tensiones y la predicción del comportamiento mecánico global están en concordancia cualitativa con los resultados obtenidos por M. Ramos [1].