Materiales

 

Predicción del perfil de dureza en probetas jominy de aceros de medio y bajo carbono

 

Prediction of hardness profiles in medium and low carbon steel jominy probes

 

E. López-Martínez¹*, J.B. Hernández-Morales¹, G. Solorio-Díaz², H.J. Vergara-Hernández³, O. Vázquez-Gómez¹ y P. Garnica-González³

 

¹ Facultad de Química, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito de la investigación científica s/n, México, D. F. 04510 México. * Autor para la correspondencia. E-mail: edgar0902@comunidad.unam.mx Tel. (55)-56-22-52-25, Fax (55)-56-52-28.

² Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Av. Francisco J. Mujica s/n Ciudad Universitaria, Morelia, Michoacán, 58030, México.

³ Instituto Tecnológico de Morelia, Posgrado en (Ciencias en Metalurgia. Av. Tecnológico 1500, Morelia, Michoacán 58820, México.

 

Recibido 23 de febrero de 2013
Aceptado 10 de mayo de 2013

 

Resumen

En este trabajo se formuló, codificó y validó un modelo matemático para predecir la evolución del campo térmico y microestructural en probetas de acero sometidas al ensayo Jominy. La condición de frontera térmica en la base de la probeta se estimó mediante la solución del problema inverso de conducción de calor (PICC). El modelo se validó comparando los perfiles térmicos experimentales de probetas de acero AISI 304 y AISI4140 con los calculados con el modelo. Una vez validado, el modelo se aplicó para predecir, mediante el uso de correlaciones empíricas basadas en el perfil microestructural, el perfil de dureza a lo largo de la probeta Jominy para aceros AISI 4140, AISI 1045 y AISI 1080. Se observó una buena aproximación entre los perfiles de dureza experimentad y los calculados con el modelo.

Palabras clave: ensayo Jominy, modelo matemático, problema inverso de conducción de calor, AISI 4140, AISI 1045, AISI 1080, método de diferencias finitas.

 

Abstract

A mathematical model was formulated, coded and validated to predict the evolution of the thermal and microstructural fields in steel probes subjected to the Jominy end-quench test. The heat transfer boundary condition at the probe base was estimated by solving the inverse heat conduction problem (IHCP). The model was validated by comparing the thermal profiles measured in AISI 304 and AISI 4140 steel probes with the values calculated with the model. Once the mathematical model was validated, it was applied to predict, using empirical correlations based on the microstructural profile, the hardness profile along the length of AISI 4140, AISI 1045 and AISI 1080 steel probes. A good approximation was observed between the experimental and calculated hardness profiles.

Keywords: Jominy end-quench test, mathematical model, inverse heat conduction problem, AISI 4140, AISI 1045, AISI 1080, finite difference method.

 

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