RUÍDO MAGNÉTICO BARKHAUSEN

A análise do ruído magnético Barkhausen foi realizada primeiro nos corpos de prova na condição como recebido. Após os tratamentos térmicos de alívio de tensões (TTAT) e do shot peening (SP), o RMB foi novamente medido. Os resultados do RMB obtidos nas condições como recebido e após os tratamentos, nas direções longitudinais (L) e transversais (T), em ambas as faces (A e B) dos cps, podem ser observados na Tabela 4.3 e nas Figuras 4.8 e 4.9. Após a realização dos carregamentos trativos, ocorreram novas medições do RMB nas faces A e B de todos os corpos de prova, conforme apresentado na Tabela 4.4 e nas Figuras 4.10 e 4.11.

Cabe ressaltar que os valores do RMB apresentados nas tabelas a seguir representam uma média das nove medições realizadas em cada uma das direções dos corpos de prova, quantificado por um parâmetro escalar RMS calculado a partir da Equação 2.13. Essas análises, diferentes das realizadas para as tensões residuais, têm o objetivo de considerar a anisotropia magnética do material e diminuir a dispersão dos dados obtidos.

Tabela 4.3: Ruído Magnético Barkhausen nas condições como recebido e após os tratamentos.

Corpos de prova (cp)

Ruído Magnético Barkhausen (mV)

Como recebido Após tratamentos

L T L T 1 A 12,8±4,3 22,6±7,5 - - 1 B 9,4±3,1 15,3±5,1 - - TTAT 2 A 13,1±4,4 22,9±7,6 20,1±6,7 35,5±11,8 2 B 8,5±2,8 17,0±5,7 13,2±4,4 20,4±6,8 3 A 9,8±3,3 35,7±11,9 20,3±6,8 34,7±11,6 3 B 9,5±3,2 16,5±5,5 22,7±7,6 30,9±10,3 Shot Peening 4 A 14,8±4,9 20,6±2,9 7,4±2,5 16,2±5,4 4 B 8,6±2,9 20,8±6,9 6,2±2,1 13,3±4,4

Figura 4.8 – RMB na condição como recebido.

Analisando os resultados mostrados na Tabela 4.3 e na Figura 4.8 é possível perceber um comportamento homogêneo do RMB nos cps na condição como recebido, com valores da ordem de 15mV na direção longitudinal e de 25mV na direção transversal.

Após os tratamentos, entretanto, é possível observar na Tabela 4.3 e na Figura 4.9 um comportamento heterogêneo do RMB. Os cps que receberam o TTAT apresentaram valores de ruído mais elevados, enquanto que cp 4, que recebeu o tratamento de shot peening, apresentou valores mais baixos.

Os gráficos apresentados nas Figuras 4.8 e 4.9 ao serem comparados com os gráficos das Figuras 4.1 e 4.2 mostram que metade dos cps apresentou o comportamento esperado para o RMB, já que a literatura indica que as tensões de tração proporcionam aumento do sinal, enquanto que as tensões de compressão resultam em níveis menores de RMB.

Na Tabela 4.4 são apresentados os resultados do RMB após a realização dos carregamentos.

Tabela 4.4: RMB após os carregamentos trativos.

Corpos de prova (cp)

Ruído Magnético Barkhausen (mV)

Carregamento 1 (80% LE) Carregamento 2 (90% LE) L T L T 1 A 12,5±4,2 21,4±7,1 12,5±4,2 17,1±5,7 1 B 8,2±2,7 16,6±5,5 8,1±2,7 20,5±6,8 TTAT 2 A 16,6±5,5 31,0±10,3 11,4±3,8 26,6±8,9 2 B 11,3±3,8 22,1±7,4 9,7±3,2 24,6±8,2 3 A 19,2±6,4 37,5±12,5 16,0±5,3 34,8±11,6 3 B 14,0±4,7 30,5±10,2 10,5±3,5 32,5±10,8 Shot Peening 4 A 7,0±2,3 12,1±4,0 7,0±2,3 15,0±5,0 4 B 6,5±2,2 15,3±5,1 6,5±2,2 12,7±4,2

Figura 4.10 – RMB após carregamento com 80% LE.

Observando os valores mostrados na Tabela 4.4 e nas Figuras 4.10 e 4.11 é possível perceber que após a realização dos carregamentos a maioria dos corpos de prova apresentou redução dos valores do RMB. De forma análoga à análise das tensões residuais, foram elaborados gráficos com linhas de tendência para estudar o comportamento dos cps 2, 3 e 4, apresentados nas Figuras 4.12 a 4.14.

(a) (b)

Figura 4.12 – RMB dos corpos de prova que receberam o tratamento térmico de alívio de tensões; a) 2A; b) 2B.

Analisando a Figura 4.12 (a) é possível notar que o RMB do cp 2A, em ambas as direções, apresentou redução após a realização dos carregamentos. A Figura 4.12 (b) mostra que o RMB na direção longitudinal do cp 2B teve um comportamento similar ao descrito para o cp 2A, com ruído de 9,7 mV; enquanto que na direção transversal, a amplitude do RMB apresentou um pequeno aumento após os carregamentos, atingindo o valor de 24,6 mV.

(a) (b)

Figura 4.13 – RMB dos corpos de prova que receberam o tratamento térmico de alívio de tensões; a) 3A; b) 3B.

A partir da Figura 4.13 (a) é possível observar que a amplitude do RMB da direção longitudinal do cp 3A diminuiu após a realização dos carregamentos trativos, atingindo um valor 16,0 mV; enquanto que na direção transversal o RMB apresentou um aumento após o primeiro carregamento e uma queda após o segundo carregamento, alcançando o valor de 34,8 mV. Na Figura 4.13 (b) é mostrado que o RMB na direção longitudinal do cp 3B teve um comportamento similar ao descrito para o cp 3A, na mesma direção, sendo que neste caso a queda na amplitude foi mais acentuada, chegando a um ruído da ordem de 10 mV; já na direção transversal, o RMB manteve um valor praticamente constante após o primeiro carregamento trativo e apresentou um pequeno aumento após o segundo carregamento.

(a) (b)

Figura 4.14 – RMB dos corpos de prova que receberam o tratamento de shot peening; a) 4A; b) 4B.

Com base nos dados da Figura 4.14 (a) é possível perceber que o valor do RMB na direção longitudinal do cp 4A permaneceu praticamente o mesmo, com amplitude do ruído da ordem de 7 mV; enquanto que na direção transversal o RMB apresentou uma diminuição após o carregamento 1 e um aumento após o carregamento 2, obtendo um valor de ruído de 15,0 mV. A Figura 4.14 (b) ilustra o comportamento do cp 4B. Na direção longitudinal, o RMB se comportou de forma similar ao cp 4A na mesma direção, com amplitude de 6,5 mV; já na direção transversal apresentou um comportamento semelhante ao apresentado pelo cp 3A, tendo aumentado após o carregamento 1 e diminuído para 12,7 mV após o carregamento 2.

Os gráficos apresentados nas Figuras 4.10 a 4.14 ao serem comparados com os gráficos das Figuras 4.3 a 4.7 mostram que após o primeiro carregamento trativo apenas 31% dos cps apresentaram o comportamento esperado para o RMB, enquanto que após o segundo carregamento 63% dos cps demonstraram o comportamento esperado.

O comportamento divergente da literatura do RMB pode ser explicado devido à sensibilidade da técnica a fatores tais como a microestrutura e a composição química do material, além de defeitos na estrutura cristalina do material. Com relação à microestrutura, as

discrepâncias seriam explicadas pelo fato do aço X70 estudado neste trabalho apresentar uma microestrutura constituída de ferrita e perlita e ter um comportamento diferenciado, conforme encontrado por Antônio et al (2013).

A fim de realizar uma análise mais completa do ruído magnético Barkhausen, observando seu comportamento com relação à presença de tensões residuais, foram elaborados gráficos com os três corpos de prova que apresentaram o comportamento condizente com a literatura em todas as condições, sendo elas: como recebido (CR), após o tratamento térmico de alívio de tensões (TTAT) ou de shot peening (SP) e após os carregamentos trativos 1 e 2.

As variações do RMB e das tensões residuais foram comparadas em cada uma das direções dos cps para que o efeito da anisotropia magnética não interferisse na análise, conforme pode ser observado nas Figuras 4.15 a 4.17. As tensões residuais apresentadas nestas figuras são compressivas, sendo assim, é possível realizar uma análise da seguinte forma: as tensões residuais compressivas elevadas proporcionam uma diminuição do sinal do RMB, enquanto que as de baixa magnitude resultam em níveis maiores do sinal.

Figura 4.15 – Comportamento das tensões residuais e do RMB no cp 1A na direção transversal.

Na Figura 4.15 pode ser observado que a magnitude das tensões residuais compressivas elevadas gerou uma diminuição na amplitude do RMB.

Figura 4.16 – Comportamento das tensões residuais e do RMB no cp 3B na direção longitudinal.

A Figura 4.16 ilustra o comportamento do cp 3B na direção longitudinal, podem ser observados três comportamentos diferentes. Inicialmente as tensões residuais eram trativas e tiveram sua natureza invertida, tornando-as compressivas de elevada magnitude, o que acarretou na diminuição da amplitude do RMB. Posteriormente, as tensões residuais tornaram-se ainda mais compressivas, gerando novamente a diminuição do ruído. Por fim, a magnitude das tensões residuais compressivas foi ligeiramente reduzida, proporcionando um aumento do sinal do RMB.

Figura 4.17 – Comportamento das tensões residuais e do RMB no cp 4A na direção transversal.

Na Figura 4.17 é possível observar que houve redução nas tensões residuais compressivas, o que gerou um grande aumento no valor do RMB. Em seguida, as tensões residuais aumentaram de magnitude, proporcionando a diminuição do ruído. Novamente, as tensões residuais compressivas apresentaram uma elevação, proporcionando uma queda no sinal do RMB.

5 CONCLUSÕES

O presente trabalho, que teve como objetivo a análise das tensões residuais em amostras de aço API 5L X70 utilizando as técnicas do ruído magnético Barkhausen e da difração de raios-X, permite as seguintes conclusões:

1) O tratamento de shot peening introduziu um campo de tensões residuais compressivas de elevada magnitude, da ordem de -460 MPa em todas as direções. 2) As tensões residuais compressivas se tornaram mais elevadas após a realização

dos carregamentos trativos na maioria dos corpos de prova.

3) Apenas um corpo de prova o comportamento das tensões residuais foi distinto após os carregamentos, alterando a natureza de compressiva para trativa de elevada magnitude.

4) Somente 20% dos resultados de RMB estão coerentes com as tensões residuais e em conformidade com a literatura em todas as condições avaliadas.