Un modelo para la descripción de las transiciones de fases en una barra de acero

Abstract

El acero es una aleación de hierro y carbono al que se pueden unir una serie de elementos aleantes (Si, Mn, Ni, Cr, Al,. . . ). La cantidad de cada uno de ellos determina las propiedades del material y, por tanto, sus usos y aplicaciones industriales. En los aceros hipoeutectoides (con un nivel de C inferior al 0’77 %), se aprecia un cambio significativo en su estructura cristalina en un rango de temperaturas entre los 727◦C y los 912◦C, aproximadamente. A partir de este proceso de austenización, tras un enfriamiento “brusco” aparecen nuevas fases: perlita, ferrita, bainita y, fundamentalmente, martensita. Las propiedades físicas asociadas a cada una de ellas resultan cualitativamente diferentes: la martensita presenta un nivel de dureza superior a las demás fases pero tiene el inconveniente de ser frágil; por contra, la perlita es dúctil. En este trabajo nos centramos en el estudio de un modelo que describe las transiciones de fases en el acero (concretamente, para los aceros 42CrMo4 y SAE 1145). Se trata de un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias en las que la temperatura será considerada inicialmente un dato, de acuerdo a un perfil de temperatura previamente fijado.