Influência da espessura, densidade e alinhamento das paredes do domínio na emissão de ruído Barkhausen em aços baixa liga

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5687 (2023) Citar este artigo

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Este estudo trata da caracterização de aços de baixa liga com diferentes limites de escoamento (variando na faixa de 235 a 1100 MPa) via emissão de ruído de Barkhausen. O estudo investiga o potencial desta técnica para distinguir entre os aços de baixa liga e todos os aspectos significativos que contribuem para o ruído de Barkhausen, como o estado de tensão residual, microestrutura expressa em termos de densidade de discordância, tamanho de grão, fase predominante, bem como aspectos associados. da subestrutura da parede do domínio (espessura da parede do domínio, energia, seu espaçamento e densidade na matriz). O ruído de Barkhausen na direção de laminação e transversal aumenta junto com o limite de escoamento (até 500 MPa) e o correspondente refinamento de grão da ferrita. Assim que a transformação da martensita ocorre em uma matriz de alta resistência, esta evolução satura, e uma notável anisotropia magnética é desenvolvida quando o ruído de Barkhausen na direção transversal cresce em detrimento da direção de laminação. A contribuição das tensões residuais, bem como da espessura da parede do domínio, é apenas menor, e a evolução do ruído de Barkhausen é impulsionada pela densidade das paredes do domínio e pelo seu realinhamento.

Aços de baixa liga (LAS) de baixa, média ou alta resistência são frequentemente usados ​​para muitas aplicações nas indústrias automotiva, civil (pontes), aeroespacial ou petroquímica1,2. Apresentando boa usinabilidade, conformabilidade a quente e soldabilidade, esses aços são muitas vezes propostos para a produção de componentes devido à relação satisfatória entre seu custo e propriedades funcionais. Uma variedade de regimes termomecânicos nos quais esses aços podem ser produzidos permitem a customização de sua matriz no que diz respeito à sua resistência à fadiga, resistência ao atrito e ao desgaste por impacto, tenacidade à fratura, resistência à corrosão, etc.1. Os LAS são profundamente estudados para melhor compreender o complexo mecanismo da sua deformação e explorar a contribuição de alguns aspectos que afetam a sua funcionalidade. Zhao et al.3 corrigiram a tensão de fluxo durante a conformação a quente para eliminar o aquecimento adiabático e o atrito. Li et al.4 aumentaram a resistência do LAS de alta resistência por meio de partículas circulares de TiC. Yu et al.5 investigaram a temperabilidade do LAS de alta resistência em relação à sua cristalografia e à dureza correspondente. Wang et al.6 estudaram a tenacidade do LAS de alta resistência em relação ao teor de Cu. Alipooramirabad et al.7 estudaram o relaxamento de deformação de soldas em LAS de alta resistência in situ usando difração de nêutrons.

O monitoramento de componentes feitos de LAS após o processamento seria benéfico para revelar um estado inaceitável da microestrutura e/ou tensão residual. Muitas condições durante o processo de fabricação são mantidas constantes, mas algumas delas podem flutuar aleatoriamente ou como resultado do desgaste da ferramenta de corte, heterogeneidade dos corpos entregues, etc. Por esta razão, uma técnica rápida e confiável empregada para tal propósito poderia ser útil . LAS são corpos ferromagnéticos contendo uma estrutura de domínio onde domínios vizinhos são separados por paredes de domínio (DWs). Devido à presença de locais de fixação, como precipitados, limites de grãos ou emaranhados de deslocamento, o movimento dos DWs sob um campo magnético que se altera no tempo não é suave e ocorre na forma de saltos descontínuos e irreversíveis . Embora cada um dos DWs em movimento produza um pulso eletromagnético, o movimento coletivo dos DWs ocorre na forma de avalanches como resultado de seu agrupamento10,11,12. Esses pulsos sobrepostos podem ser detectados por uma bobina adequada na superfície livre como ruído magnético de Barkhausen (MBN)9.

LAS de resistência variável já foram investigados pela MBN. Um artigo anterior descreveu a investigação in-situ e pós-situ do MBN em LAS com um limite de escoamento (σYS) de 235 MPa em função da deformação plástica e relatou uma anisotropia magnética significativa, bem como atenuação do MBN como resultado do aumento da densidade de deslocamentos. Além disso, Schmidova et al.14 relataram uma notável anisotropia magnética em aços livres de intersticiais (IF), além da instabilidade plástica. Antonio et al.15 mostraram que a fragmentação do grão e da estrutura do domínio correspondente afetou o MBN após a deformação plástica. Piotrowski et al.16 mediram a evolução do MBN após a deformação plástica em função da densidade de 90° e 180° DWs. Kikuchi et al.17 descobriram que os envelopes do MBN são deslocados para campos magnéticos mais elevados como resultado da estrutura de deslocamento celular.