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5°Conferencia Panamericana de Ensayos No Destructivos, Cancún 2011

rufinomedina@gmail.com

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

Objetivo

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

Justificación

RUIDO MAGNETICO DE BARKHAUSEN

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%

Tratamientos térmicos

Temperatura de revenido (°C)

Dureza (HRC)

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.

Magnetización de ferromagnéticos

Saturación de la

magnetización

Los dominios magnéticos y la curva de histéresis

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.

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

Materiales Acero Inoxidable Martensítico AISI-SAE 420

Tipo Designación UNS C Mn Si Cr P S 420 S42020 0,15 min 1,00 1,00 12,0-14,0 0,04 0,03

Tratamientos térmicos

Tratamiento Temperatura Tiempo de sostenimiento Medio de enfriamiento

Temple 1020 °C 30 Minutos Aire

Revenido 100 °C 120 Minutos Aire

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 (Al2O3), ataque químico con Vielella. ASTM E 3-01.

Se realizaron observaciones en el microscopio óptico hasta 1000 aumentos y estas mismas probetas fueron observadas en SEM hasta 20.000 aumentos.

Se tomaron mediciones de dureza HV 30 siguiento la norma ASTM E 92 – 82.

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

Montaje para las mediciones de RMB Generador

de onda Fuente bipolar

Yugo magnético

Bobina sensora Muestra

Amplificador

Filtro pasa

Digitalización

Generador

de onda Fuente bipolar

Yugo magnético

Bobina sensora Muestra

Amplificador

Filtro pasa

Digitalización

Análisis mediante RMS

Valor RMS (root mean square): Medida del tamaño promedio de las fluctuaciones alrededor del promedio.

DOMINIO DEL TIEMPO

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

Microscopia óptica

Recocido Templada

100ºC 300ºC 500ºC 600ºC

Relación microestructura - dureza - RMB

• 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.

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.

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

Conclusiones

• 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

Agradecimientos

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