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Title in Portuguese: Uso das técnicas de histerese magnética e ruído magnético de Barkhausen para caracterização microestrutural de aços ferríticos e superferríticos submetidos à degradação térmica
Title: Barkhausen magnetic hysteresis and magnetic noise techniques for the microstructural characterization of ferritic and superferritic steels submitted to thermal degradation
Author: Camelo, Kleyton Jânio
Advisor(s): Vasconcelos, Igor Frota de
Keywords: Ciência dos materiais
Ferromagnetismo
Microestrutura
Propriedades magnéticas
Barkhausen magnetic noise
Microstructure
Magnetic properties
Precipitates
Superferritic
Issue Date: 29-Oct-2018
Citation: CAMELO, K. J. Uso das técnicas de histerese magnética e ruído magnético de Barkhausen para caracterização microestrutural de aços ferríticos e superferríticos submetidos à degradação térmica. 2018. 124 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Nesse trabalho foram realizadas medidas magnéticas fazendo-se uso da técnica de magnetometria por amostra vibrante (MAV), medidas de ruı́do magnético de Barkhausen (RMB) e ensaios de correntes parasitas. Foram utilizadas amostras de aços inoxidáveis ferrı́tico (Fe-12Cr-5,5Mo) e superferrı́tico (Fe-25Cr-5,9Mo-5,6Ni). As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento. Técnicas convencionais de caracterização microestrutural como microscopias ótica e eletrônica de varredura e difração de raios-X foram usadas. Carbonetos do tipo M(CrMo) 23 C 6 foram visualizados na microestrutura do aço inoxidável superferrı́tico. Também foram encontradas evidências da presença das fases α’ e austenita de Widmanstätten, sendo também provável a formação de fases χ e σ. Quanto ao comportamento magnético, os dois materiais possuem baixa coercividade sendo classificados como ferromagnéticos moles. Os resultados mostraram uma tendência no aumento da dureza magnética do material em função do processo de precipitação de fases secundárias na matriz. Os tratamentos térmicos realizados a 600 ◦ C foram os que causaram maiores variações no campo coercivo nas amostras de aço superferrı́tico. Para o aço ferrı́tico, essas variações se mostraram mais intensas nas amostras tratadas a 650 ◦ C. Essa evidência está associada à intensificação do processo de ancoragem das paredes de domı́nio em consequência da precipitação de fases secundárias, principalmente, precipitação de fase χ no aço superferrı́tico. A magnetização remanente e a magnetização de saturação também sofreram alterações devido aos tratamentos térmicos de envelhecimento, com aumento da primeira e uma tendência de redução na segunda. O RMB se mostrou sensı́vel às alterações na microestrutura ocasionadas pelos tratamentos térmicos. Observou-se que a intensidade do sinal diminui com o aumento do tempo de tratamento térmico. Esse comportamento é consequência direta do processo de precipitação de fases. Os resultados de correntes parasitas registraram que as amostras de superferrı́tico tratadas a 500 ◦ C sofreram alterações significativas nas regiões em que foram medidas indicando possı́veis alterações na microestrutura, o que acarretou em variações nas medidas de impedância. Os resultados mostraram que a precipitação de fases nos aços podem ser associadas a alterações nas propriedades magnéticas desses materiais. No entanto, deve-se considerar que a complexidade da microestrutura torna difı́cil estabelecer um critério individual que possa causar a alteração de um parâmetro especı́fico associado ao processo de magnetização. O efeito coletivo do processo de ancoragem das paredes de domı́nio deve ser levado em consideração.
Abstract: In this work, magnetic measurements were carried out using vibrating sample magnetometry (VSM), Barkhausen magnetic noise measurements (BMN) and tests of eddy currents. Samples of ferritic (Fe-12Cr-5.5Mo) and superferritic (Fe-25Cr-5.9Mo-5.6Ni) stainless steels were used. The samples were submitted to thermal treatments of solubilization and aging. Conventional techniques of microstructural characterization like optical and scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Carbides of the type M(CrMo) 23 C 6 were visualized in the microstructure of the superferritic stainless steel. Evidences of the presence of α’ and Widmanstätten austenite were also found. Rhe formation of χ and σ phases are likely as well. As for the magnetic behavior, the two materials have low coercivity being classified as soft ferromagnetic. The results showed a tendency in increasing the magnetic hardness as a function of the precipitation process of secondary phases in the matrix. Thermal treatments performed at 600 ◦ C caused greater variations in the coercive field of the superferritic steel samples. For the ferritic steel, these variations were more intense in samples treated at 650 ◦ C. This evidence is associated with the intensification of the anchoring process of the domain walls as a consequence of the precipitation of secondary phases, mostly σ phase in the superferritic steel. The remanent magnetization and the saturation magnetization also underwent changes due to the thermal treatments of aging, with increase of the first one and a tendency of reduction in the second one. The BMN was sensitive to changes in microstructure caused by thermal treatments. It was observed that the signal intensity decreases with increasing heat treatment time. This behavior is a direct consequence of the phase precipitation process. Eddy current results showed that the superferritic samples treated at 500 ◦ C were significantly altered indicating possible changes in the microstructure, which resulted in variations in the impedance measurements. The results showed that phase precipitation in steels may be associated with changes in the magnetic properties of these materials. However, it must be considered that the complexity of the microstructure makes it difficult to establish an individual criterion that may cause the change of a specific parameter associated with the magnetization process. The collective effect of the anchoring process of domain walls should be taken into account.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40659
metadata.dc.type: Tese
Appears in Collections:DEMM - Teses defendidas na UFC

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