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5°Conferencia Panamericana de Ensayos No Destructivos, Cancún 2011
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
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5°Conferencia Panamericana de Ensayos No Destructivos, Cancún 2011
Objetivo
Evaluar mediante Ruído Magnético de Barkhausen (RMB) los cambios microestructurales provocados por diferentes revenidos sobre un acero AISI-SAE 420 templado.
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Justificación
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RUIDO MAGNETICO DE BARKHAUSEN
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Introducción teórica
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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%
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Tratamientos térmicos
Temperatura de revenido (°C)
Dureza (HRC)
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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.
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Magnetización de ferromagnéticos
H H
H
Saturación de la
magnetización
H
Los dominios magnéticos y la curva de histéresis
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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.
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Metodología
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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
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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
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Tratamientos térmicos
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Tratamiento Temperatura Tiempo de sostenimiento Medio de enfriamiento
Temple 1020 °C 30 Minutos Aire
Revenido 100 °C 120 Minutos Aire
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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.
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PARÁMETROS DE ENTRADA
frecuencia de 10 Hz.
corriente de excitación 1,5 Amperios.
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PARÁMETROS DE ADQUISICIÓN DE LA SEÑAL
Filtro pasa banda de 1-100KHz.
Frecuencia de adquisición de 200KHz, y una ganancia de 10
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Montaje para las mediciones de RMB Generador
de onda Fuente bipolar
Yugo magnético
Bobina sensora Muestra
Amplificador
Filtro pasa
banda
Digitalización
Generador
de onda Fuente bipolar
Yugo magnético
Bobina sensora Muestra
Amplificador
Filtro pasa
banda
Digitalización
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Análisis mediante RMS
Valor RMS (root mean square): Medida del tamaño promedio de las fluctuaciones alrededor del promedio.
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N
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xrms
DOMINIO DEL TIEMPO
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Resultados y discusión
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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
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Microscopia óptica
Recocido Templada
100ºC 300ºC 500ºC 600ºC
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Ruido Magnético de Barkhausen
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Relación microestructura - dureza - RMB
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• 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
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• 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
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• 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
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• 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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