ANALYSIS OF AISI-SAE 420 TEMPERING STEEL BY MAGNETIC BARKHAUSEN NOISE

Transcripción

1 1 ANALYSIS OF AISI-SAE 420 TEMPERING STEEL BY MAGNETIC BARKHAUSEN NOISE Ingeniero Rufino Medina Aguas Universidad de Antioquia Medellín, Colombia Dra. Claudia Patricia Serna Universidad de Antioquia Medellín, Colombia Dr. Linilson R. Padovese Universidad de Sao Paulo, Sao Paulo Brasil

2 2 Objetivo Evaluar mediante Ruído Magnético de Barkhausen (RMB) los cambios microestructurales provocados por diferentes revenidos sobre un acero AISI-SAE 420 templado.

3 3 Justificación RUIDO MAGNETICO DE BARKHAUSEN

4 4 Introducción teórica Aceros Inoxidables Martensíticos Los aceros inoxidables martensíticos son aceros con alto contenido de elementos aleantes, principalmente cromo entre el 11% y el 18%, y carbono hasta 1.20%. Austenita estrutura CFC Martensita estrutura TCC Transformación martensítica La transformación martensítica provoca una expansión volumétrica de hasta 4%

5 5 Tratamientos térmicos Dureza (HRC) Temperatura de revenido ( C)

6 6 Ruido Magnético de Barkhausen Heinrich Georg Barkhausen (1919). Describe el efecto que ocurre siempre que un material ferromagnético es sometido a un campo magnético externo inducido.

7 7 Magnetización de ferromagnéticos Los dominios magnéticos y la curva de histéresis Saturación de la magnetización H H H H

8 8 Ruido Magnético de Barkhausen Saltos de Barkhausen: ocurren como consecuencia de la interacción entre el movimiento de las paredes de dominio y los puntos de anclaje, que actúan como barreras al movimiento.

9 9 Metodología 1. Adquisición y caracterización del material en estado de entrega 2. Preparación de probetas 3. Tratamientos térmicos 4. Caracterización Metalográfica 5. Caracterización por RMB 6. Análisis de Resultados

10 10 Acero Inoxidable Martensítico AISI-SAE 420 Materiales Tipo Designación UNS C Mn Si Cr P S 420 S ,15 min 1,00 1,00 12,0-14,0 0,04 0,03

11 11 Tratamiento Temperatura Tiempo de sostenimiento Medio de enfriamiento Temple 1020 C 30 Minutos Aire Revenido 100 C 120 Minutos Aire Tratamientos térmicos

12 12 Caracterización microestructural y dureza Todas las muestra se expusieron a una desbastadora gruesa con lija 100, luego a un desbastado fino pasando por una serie de lijas 240, 340, 400 y 600, para un posterior pulido en paño usando como abrasivo polvo de alúmina (Al 2 O 3 ), ataque químico con Vielella. ASTM E Se realizaron observaciones en el microscopio óptico hasta 1000 aumentos y estas mismas probetas fueron observadas en SEM hasta aumentos. Se tomaron mediciones de dureza HV 30 siguiento la norma ASTM E

13 13 PARÁMETROS DE ENTRADA frecuencia de 10 Hz. corriente de excitación 1,5 Amperios. PARÁMETROS DE ADQUISICIÓN DE LA SEÑAL Filtro pasa banda de 1-100KHz. Frecuencia de adquisición de 200KHz, y una ganancia de 10

14 14 Montaje para las mediciones de RMB Generador de onda Fuente bipolar Yugo magnético Bobina sensora Muestra Amplificador Filtro pasa banda Digitalización

15 15 N 1 rms( x) N 1 i 1 Análisis mediante RMS 2 x i m DOMINIO DEL TIEMPO Valor RMS (root mean square): Medida del tamaño promedio de las fluctuaciones alrededor del promedio.

16 16 Resultados y discusión DUREZA (HV) Recocida 189 ± 3,381 Templada 432 ± 9,14 Revenido 100 C 412 ± 8,58 Revenido 300 C 408 ± 10,553 Revenido 500 C 415 ± 11,28 Revenido 600 C 310 ± 11,234

17 17 Microscopia óptica Recocido Templada 100ºC 300ºC 500ºC 600ºC

18 18 Ruido Magnético de Barkhausen

19 19 Relación microestructura - dureza - RMB

20 20 Conclusiones Se concluye que el RMB es sensible a los cambios microestructurales y de dureza provocados por los diferentes tratamientos térmicos de temple y revenidos sobre un acero AISI SAE 420.

21 21 Conclusiones Las mediciones de ruido Magnético Barkhausen realizadas en este acero revelan una correlación entre la intensidad de la señal de RMB y las temperaturas del revenido. El efecto combinado del alivio de tensión residual determinado mediante análisis de dureza y los cambios en la morfología de la martensita determinados mediante SEM y MO resultaron ser responsables de la evolución de la respuesta de ruido Barkhausen.

22 22 Conclusiones La disminución de la dureza para el revenido de 600 C dió lugar a un fuerte incremento de la actividad de ruido Barkhausen. Esta variación se correlacionó con un relajamiento en la tensión residual en la fase martensita. Se concluye que el ruido Barkhausen registro de la actividad podría dar lugar a la determinación de las tensiones residuales en martensita inducidas por un temple y relajadas por diferentes revenidos

23 23 Agradecimientos Al Grupo de Investigaciones Pirometalúrgica y de materiales GIPIMME, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia Al Laboratorio de Dinámica e Instrumentación LADIN, Universidade de São Paulo, São Paulo Brasil A Manuel Alberteris A mis padres Elia Rosa Aguas y Narciso Medina A mi esposa Francy Castellanos

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