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

Apr 20, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5687 (2023) Cite este artigo

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Este estudo trata da caracterização de aços de baixa liga de diferentes tensões de escoamento (variando na faixa de 235-1100 MPa) via emissão de ruído 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 deslocamento, tamanho de grão, fase predominante, bem como aspectos associados da subestrutura da parede de domínio (espessura da parede de domínio, energia, seu espaçamento e densidade na matriz). O ruído de Barkhausen na laminação, bem como na direção transversal, cresce junto com o limite de elasticidade (até 500 MPa) e o refinamento de grão correspondente da ferrita. Assim que a transformação da martensita ocorre em uma matriz de alta resistência, esta evolução satura, e 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 a espessura da parede de domínio, é apenas menor, e a evolução do ruído de Barkhausen é impulsionada pela densidade das paredes de domínio e seu realinhamento.

Aços de baixa liga (LAS) de baixa, média ou alta resistência são freqüentemente usados ​​para muitas aplicações nas indústrias automotiva, civil (pontes), aeroespacial ou petroquímica1,2. Apresentando boa usinabilidade, conformabilidade a quente e soldabilidade, esses aços são frequentemente propostos para a produção de componentes devido à relação satisfatória entre seu custo e propriedades funcionais. A variedade de regimes termomecânicos em que esses aços podem ser produzidos permite a personalização de sua matriz no que diz respeito à resistência à fadiga, resistência ao desgaste por atrito e impacto, tenacidade à fratura, resistência à corrosão, etc.1. Os LAS são profundamente estudados para melhor compreender o complexo mecanismo de sua deformação e para explorar a contribuição de alguns aspectos que afetam sua funcionalidade. Zhao et al.3 corrigiu 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 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 finalidade pode ser útil . LAS são corpos ferromagnéticos contendo uma estrutura de domínio onde os domínios vizinhos são separados por paredes de domínio (DWs). Devido à presença de pontos de fixação, como precipitados, contornos de grãos ou emaranhados de deslocamento, o movimento de DWs sob um campo magnético que se altera no tempo não é suave e ocorre na forma de saltos descontínuos e irreversíveis8,9. 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 força variável já foram investigados pela MBN. Um artigo anterior13 descreveu a investigação in-situ e post-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 discordâncias. Além disso, Schmidova et al.14 relataram uma notável anisotropia magnética em aços livres intersticiais (IF) além da instabilidade plástica. Antonio et al.15 mostraram que a fragmentação do grão e da estrutura de 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 MBN são deslocados em direção a campos magnéticos mais altos como resultado da estrutura de deslocamento celular.