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Tesis

Caracterización de materiales con técnicas de Ruido Barkhausen y Emisión Magneto Acústica

2018



TesistaMiriam Rocío NEYRA ASTUDILLO
Licenciada en Física - Universidad Nacional Federico Villarreal - Perú
Doctora en Ciencia y Tecnología, Mención Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
DirectoraDra. Isabel LÓPEZ PUMAREGA.   CNEA, UNSAM - Argentina
Lugar de realizaciónGrupo Ondas Elásticas y Proyectos ICES - Gerencia Desarrollos Tecnológicos y Proyectos Especiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA -Argentina
Fecha Defensa19/04/2018
JuradoDr. Juan Ignacio MIEZA.   CNEA, UNSAM - Argentina
Dra. Laura STEREN.   CNEA, CONICET - Argentina
Dr. Jorge Román TORGA.   UTN FR Delta, CONICET - Argentina
CódigoIS/TD 118/18

Título completo

Caracterización de materiales con técnicas de Ruido Magnético Barkhausen y Emisión Magneto Acústica

Resumen

Palabras claves: Ruido Magnético Barkhausen; Emisión Magneto Acústica; acero de recipiente de presión; aceros inoxidables; deformación; fase austenita-martensita.

 

En esta Tesis se estudiaron el Ruido Magnético Barkhausen (RMB) y la Emisión Magneto Acústica (EMA), aplicados en diferentes materiales ferromagnéticos, a fin de poder vincular los resultados de dichas técnicas, con su caracterización microestructural. Este trabajo se desarrolló en tres partes. En la primera, se estudió la anisotropía magnética en el acero forjado A508 clase II, utilizado para recipientes a presión en centrales nucleares. La probeta utilizada no sufrió ningún proceso de irradiación ya que fue resguardada como material testigo. Se realizaron los siguientes análisis: composición química, caracterización metalúrgica, dureza, espectroscopía de energía dispersiva, técnica de impresión Baumann y textura cristalográfica. El análisis de RMB y EMA, permitieron determinar las conexiones entre la anisotropía magnética, la textura y la microestructura del material. Las deducciones sugieren claramente que la dirección del flujo plástico real, fue diferente de la dirección de forjado indicada. En la segunda parte se estudiaron 5 diferentes aceros inoxidables ferríticos, provistas en forma de placas por AcerlorMittal, Brasil. En un principio, se estudió el RMB y la EMA en el material en estado original. Posteriormente de los 5 aceros se eligieron tres, de acuerdo a su dureza. Por cada placa se obtuvieron probetas bajo Norma, para ensayos de tracción uniaxial. Las probetas fueron deformadas con 4 porcentajes diferentes dentro de la zona plástica. Luego de cada deformación se midieron  el RMB y la EMA, a fin de obtener una correlación con el esfuerzo aplicado y su anisotropía magnética. Se complementó este estudio con el análisis microestructural, de textura cristalográfica y del ciclo de histéresis. Las mediciones en los diferentes porcentajes de deformación, indicaron una dependencia monótona decreciente de la EMA, mientras que la relación con el RMB fue más compleja. Finalmente, se estudió el AISI 304 (no magnético) mediante deformación plástica, induciéndose así la creación de martensita (magnética). Se cortaron probetas normalizadas. Estas fueron ensayadas en una máquina de tracción uniaxial, con la cual se aplicaron distintas cargas hasta la ruptura, detectándose al mismo tiempo el RMB producido. Se completó el estudio con el análisis microestructural, la textura cristalográfica y el ciclo de histéresis. El RMB analizado, fue correlacionado con los estudios anteriores y la nueva fase martensítica creada. El RMB permitió detectar el inicio de la transformación martensítica y su evolución durante la deformación, permitiendo también estimar el porcentaje de martensita.

Complete Title

Materials characterization with Magnetic Barkhausen Noise Techniques and Magneto Acoustic Emission

Abstract

Key words: Magnetic Barkhausen Noise, Magneto Acoustic Emission, pressure vessel steel, stainless steel, deformation, austenite-martensitic phase.

In this Thesis, the Magnetic Barkhausen Noise (MBN) and Magneto Acoustic Emission (MAE) were studied and applied on different ferromagnetic materials. The aim was to relate those technical results with their micro structural characterization. The work was developed in three stages. In the first one the magnetic anisotropy in A508 class II, forged steel used for nuclear pressure vessel was studied. The specimen was not irradiated, because it was conserved as witness material. The following analysis was carried out: chemical composition, metallurgical characterization, Scanning Electron Microscope, Baumann imprint technique and crystallographic texture. MBN and MAE allowed determining the connection between the magnetic anisotropy, the texture and the micro structure. The results suggest clearly that the real flow of the material was different from the forge direction provided. In a second stage, 5 ferritic stainless steel plates provided by AcerlorMittal were studied. MBN and MAE on the plates were analysed. Later 3 of them were selected according to their hardness. From each plate, test probes were cut according to normalized uniaxial tensile tests. The probes were stressed to 4 different strain percentages (plastic zone). After each deformation, RMB and EMA were measured to correlate them with the strain and magnetic anisotropy. Also hysteresis loops, microstructure and crystallography texture were measured. The measured values for different strains indicated a monotonic decreasing with MAE, while the MBN relations were more complex. Finally, the nonmagnetic AISI 304 steel was studied using plastic strain inducing thus martensite creation (magnetic). Normalized test specimens were cut under standard. They were stressed in a uniaxial test machine up to rupture, monitoring them with MBN produced. This study were completed with microstructural analysis, crystallographic texture and hysteresis cycles. The MBN was correlated with previous studies and the new martensite crated. MBN let it know the beginning of the phase transformation and martensite percentage evolution.


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