Влияние толщины, плотности и ориентации доменных стенок на эмиссию шума Баркгаузена в низколегированных сталях

Apr 20, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5687 (2023) Цитировать эту статью

293 Доступа

1 Цитаты

Подробности о метриках

Данная работа посвящена характеристике низколегированных сталей различного предела текучести (в диапазоне 235–1100 МПа) с помощью шумовой эмиссии Баркгаузена. В исследовании исследуются возможности этого метода для различения низколегированных сталей и все важные аспекты, способствующие шуму Баркгаузена, такие как состояние остаточных напряжений, микроструктура, выраженная через плотность дислокаций, размер зерна, преобладающая фаза, а также связанные с ними аспекты. субструктуры доменных стенок (толщина доменных стенок, энергия, расстояние между ними и плотность в матрице). Шум Баркгаузена как в направлении прокатки, так и в поперечном направлении растет вместе с пределом текучести (до 500 МПа) и соответствующим измельчением зерна феррита. Как только мартенситное превращение происходит в высокопрочной матрице, эта эволюция выходит на насыщение и развивается заметная магнитная анизотропия, когда шум Баркгаузена в поперечном направлении возрастает за счет направления прокатки. Вклад остаточных напряжений, а также толщины доменной стенки незначителен, а развитие шума Баркгаузена обусловлено плотностью доменных стенок и их перестройкой.

Низколегированные стали (LAS) низкой, средней или высокой прочности часто используются для многих применений в автомобильной, гражданской (мосты), аэрокосмической или нефтехимической промышленности1,2. Обладая хорошей обрабатываемостью, горячей штамповкой и свариваемостью, эти стали очень часто предлагаются для производства деталей из-за удовлетворительного соотношения их стоимости и функциональных свойств. Разнообразие термомеханических режимов производства этих сталей позволяет адаптировать их матрицу по усталостной прочности, стойкости к трению и ударному износу, вязкости разрушения, коррозионной стойкости и т. д.1. LAS глубоко изучаются, чтобы лучше понять сложный механизм их деформации и изучить вклад некоторых аспектов, влияющих на их функциональность. Чжао и др.3 скорректировали напряжение течения во время горячей штамповки, чтобы исключить адиабатический нагрев и трение. Ли и др.4 увеличили прочность высокопрочного LAS за счет круглых частиц TiC. Ю и др.5 исследовали прокаливаемость высокопрочного LAS с точки зрения его кристаллографии и соответствующей твердости. Ван и др.6 исследовали ударную вязкость высокопрочного LAS в зависимости от содержания меди. Алипурамирабад и др.7 исследовали релаксацию деформации сварных швов в высокопрочных LAS in situ с помощью дифракции нейтронов.

Мониторинг компонентов, изготовленных из LAS после обработки, был бы полезен для выявления неприемлемого состояния микроструктуры и/или остаточного напряжения. Многие условия во время производственного процесса остаются постоянными, но некоторые из них могут колебаться случайным образом или в результате износа режущего инструмента, неоднородности поставляемых изделий и т. д. По этой причине может оказаться полезным быстрый и надежный метод, используемый для этой цели. . LAS представляют собой ферромагнитные тела, содержащие доменную структуру, в которой соседние домены разделены доменными стенками (ДГ). Из-за наличия мест закрепления, таких как выделения, границы зерен или дислокационные клубки, движение ДГ под действием изменяющегося во времени магнитного поля не является плавным и происходит в виде прерывистых и необратимых скачков8,9. Хотя каждая из движущихся ДГ производит электромагнитный импульс, коллективное движение ДГ происходит в виде лавин в результате их кластеризации10,11,12. Эти перекрывающиеся импульсы могут быть обнаружены подходящей катушкой на свободной поверхности как магнитный шум Баркгаузена (MBN)9.

LAS переменной силы уже были исследованы MBN. В предыдущей статье13 описывались исследования МБН in-situ, а также post-situ в LAS с пределом текучести (σYS) 235 МПа в зависимости от пластической деформации и сообщалось о значительной магнитной анизотропии, а также затухании МБН как в результате увеличения плотности дислокаций. Кроме того, Шмидова и др.14 сообщили о замечательной магнитной анизотропии в сталях без внедрения внедрения (IF), помимо пластической нестабильности. Антонио и др.15 показали, что зерно и соответствующая фрагментация доменной структуры влияют на МБН после пластической деформации. Пиотровски и др.16 измерили эволюцию МБН после пластической деформации в зависимости от плотности ДГ 90° и 180°. Кикучи и др.17 обнаружили, что оболочки MBN смещаются в сторону более сильных магнитных полей в результате клеточной дислокационной структуры.