Na atualidade, o estudo da transformação martensítica é de grande importância na área acadêmica e tecnológica, devido à aplicação de aços e ferros fundidos com estruturas martensíticas. O estudo dos fenômenos da transformação martensítica envolve vários pesquisadores no mundo e é objeto de eventos como o ICOMAT e ESOMAT. O presente trabalho acompanhou a transformação martensítica por meio de técnicas experimentais a temperaturas sub-zero em um aço AISI D2 e uma liga Fe-Ni-C previamente austenitizadas. A literatura indica que o tratamento a temperaturas sub-zero pode melhorar propriedades dos aços temperados e revenidos. Foi explorado o uso dos métodos de ruído magnético de Barkhausen (MBN), para detectar a transformação de fase da austenita para a martensita durante o resfriamento sub-zero das amostras, usando três diferentes configurações: a emissão de ruído Barkhausen convencional estimulada por um campo magnético alternado; o método de Okamura que é a emissão de ruído magnético medido embaixo de um campo fixo (DC); e uma nova técnica experimental, que mede a emissão magnética espontânea durante a transformação na ausência de qualquer campo externo. Os fenômenos associados com a transformação de fase também foram medidos por resistividade elétrica e as amostras resultantes foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Medições MBN no aço ferramenta AISI D2, austenitizadas a 1473K (1200C) e resfriadas a temperatura de nitrogênio líquido apresentaram uma mudança próximo de 225K (-48C) durante o resfriamento, que corresponde à temperatura Ms, como foi confirmado por medidas de resistividade. As medições da emissão de ruído magnético espontâneo, realizadas in situ durante o resfriamento da amostra imersa em nitrogênio líquido, mostraram que poderia ser detectado um fenômeno de estouro individual (burst), de forma similar às medições de emissão acústica (AE), o qual foi confirmado com a liga Fe-Ni-C. Este método de caracterização Spontaneous Magnetic Emission (SME) pode ser considerado uma nova ferramenta experimental para o estudo de transformações martensiticas em ligas ferrosas. Foi acompanhado o inicio da transformação martensítica por SME, em função do tamanho de grão, já que é conhecido pela literatura que o inicio da transformação martensítica (Ms), muda com a variação do tamanho de grão. / Martensitic transformations are of special interest both as an academic topic and as a technological issue, due to importance of steels and cast irons with martensitic structures. Studies of martensite transformation phenomena involve researchers all over the world and specific conferences and meetings, as ICOMAT and ESOMAT. The present work followed the martensitic transformation using different experimental techniques, during cooling at cryogenic temperatures samples of a AISI D2 cold work tool steel and also a Fe-Ni-C, previously austenitized. There are plenty of references in the literature suggesting that sub-zero cooling treatments could ameliorate the properties of quenched and tempered steels. The Magnetic Barkhausen Noise (MBN) method was applied during cooling to subzero temperatures of austenitic samples of a AISI D2 cold work tool steels (previously quenched from 1200ºC) and to a Invar-type Fe-Ni-C alloy. MBN is a non-destructive technique based on the detection of the signal generated when ferromagnetic materials are subjected to an oscillating external magnetic field. In order to study the austenite to martensite transformation, three different configurations were tested: conventional Barkhausen using an oscillating magnetic field, a method proposed by Okamura, which uses a fixed magnetic field and a new method that detects spontaneous magnetic emissions (SME) on the absence of any applied magnetic field. Other phenomena associated with the transformation were followed using electrical resistivity measurements, optical microscopy and X-ray diffraction. MBN measurements on a cold work tool steel AISI D2, austenitized at 1473K (1200ºC) and quenched to room temperature, made during further cooling to liquid nitrogen temperature, presented a clear change of signal intensity near 225K (-48ºC), corresponding to Ms temperature, as confirmed by resistivity measurements. The SME in situ measurements during cooling of samples in liquid nitrogen were able to detect single burst (landslide nucleation and growth) phenomena, in a manner similar to the Acoustic Emission (AE) measurements; these results have been confirmed also with measurements on a Fe-Ni-C alloy. The new Spontaneous Magnetic Emission (SME) characterization method can be considered a new experimental tool for the study of martensitic transformations in ferrous alloys. The beginning temperature for the martensitic transformation detected using SME, electric resistivity and MBN were compared with estimates using the Andrews empirical equation (linear, 1965) for the Ms temperature. The effect of the austenite grain size on the beginning of the martensitic transformation was studied using SME, as it is known that the Ms temperature depends on the austenite grain size.

Master thesis deals with the influence of milling to resulting surface integrity of gear tested by Barkhausen Noise Analysis technique. Two sets of gears milled by different machines by comparable parameters were used to solve the task. The testing of surface integrity was carried out after heat treatment and final grinding. It was experimentaly approved the effected surface/subsurface damage caused by milling remains in the material through the heat treatment. Based on these results, it can be assumed that different milling affects the resulting surface integrity after HT.

The polarization response such as ferroelectric and ferroelastic switching in ferroelectrics is the important feature for ferroelectric and electromechanical applications. In polycrystalline form ferroelectrics, effects of the microstructural parameters such as texture, grain size, and residual stress are there and have not fully been understood. Among these effects, (1) the origin of grain size effects on ferroelastic switching, (2) mechanical stress effects on polarization switching, and (3) ferroelectric switching kinetics and the relationship to grain boundaries are investigated.<br>Firstly, the microscopic origin of ferroelastic switching suppression in smaller grains is discovered using a microscopic probing technique (piezoresponse force microscopy). It is demonstrated that there is no independent grain size effect on ferroelastic switching; the grain size affects the domain structure in a grain, and the domain structure plays an important role in the ferroelastic switching suppression. This result suggests that the grain size is not an independent critical parameter for the electromechanical property degradation in a grain < 1 m as the ferroelastic switching is a dominant component for the electromechanical property.<br>The study about the mechanical stress effects on the electric field induced polarization switching rationalizes the emergence of the electric field induced low-symmetry phases observed in tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 and BaTiO3 ceramics after poling. It is demonstrated that a shear stress plays an important role in stabilizing the monoclinic phase in Pb(Zr,Ti)O3 whereas a normal stress along the polarization axis is a key for the monoclinic phase in BaTiO3 with a thermodynamic approach. It is suggested that the fraction of the low-symmetry phase, which is important for the large electromechanical property, can be engineered by applying an appropriate stress.<br>For the work about ferroelectric switching kinetics, the first direct Barkhausen noise associated with ferroelectric switching is measured. The domain switching time is quantified by the frequency of the Barkhausen noise. It is discovered that the dominant domain wall pinning site is grain boundaries based on the domain wall jump distance between pinning sites calculated from the switching time. This result suggests that the technique is a good tool for understanding the relationship between microstructure – domain wall kinetics.<br>In sum, the mechanisms of the polarization switching suppression due to domain structure and grain boundaries, and the emergence of the low symmetry phases due to stresses are revealed. These discoveries facilitate further improvements of the device performances with engineering the domain structure, grain boundaries and residual stress.<br>

Este trabalho estuda a aplicação de um Ensaio Não-Destrutivo de Inspeção (ENDI), baseado na técnica Ruído Magnético de Barkhausen (RMB), na detecção de regiões não homogêneas em chapas de aços carbono. Apresentando os avanços no desenvolvimento de uma nova variante de ensaio não-destrutivo magnético, denominada Escaneamento Contínuo de Ruído Magnético de Barkhausen (ECRMB). O RMB é gerado por abruptas mudanças na magnetização de materiais magnéticos quando são submetidos a campos magnéticos variáveis. Essas mudanças são afetadas pela micro-estrutura e a presença e distribuição de tensões elásticas (compressão e tração), deformação plástica e alteração da micro-estrutura. Neste trabalho analisou-se a sensibilidade dos sinais de RMB na detecção de deformações plásticas em parâmetros tais como, frequência de campo magnético de excitação e a velocidade de movimentação da sonda. O comportamento do parâmetro RMSRMB dos sinais de RMB se correlacionou com a posição das regiões não homogêneas detectadas nas amostras. Sendo, contudo ainda feita uma avaliação da técnica aplicada para a medição, fazendo uma comparação dos resultados obtidos com a técnica de Ruído Magnético de Barkhausen Estático (RMBE) que é uma técnica já estabelecida na literatura. Os resultados mostraram, que para cada um dos casos estudados, é possível detectar a posição do dano produzido. Essa nova técnica aumenta o espectro de soluções de ENDI para problemas não contemplados pelas técnicas existentes. / This work the application of a technique of Non-Destructive Inspection Test (NDIT) based on the technical Magnetic Barkhausen Noise (MBN), the detection of non-homogeneous regions in sheets of carbon steels. It presents advances in the development of a new technique of magnetic non-destructive testing. Particularly a variant nominated Scanning Continuous Magnetic Barkhausen Noise (SCRMB). The MBN are generated by abrupt changes in the magnetization of materials when subjected to varying magnetic fields. These changes are affected by the microstructure and the presence and distribution of elastic stresses (compression and tension). We analyzed the sensitivity of the signal MBN detection plastic deformation on parameters such as magnetic field excitation frequency and the probe movement speed. The RMSMBN parameter behavior of MBN signals correlated with the position of non-homogeneous regions detected in the samples. An evaluation of the technique applied to the measurement was performed by making a comparison of the results obtained with MBNE technique, is a technique already established in the literature. The results showed that for each of the studied cases, it is possible to detect the position of the damage produced. This new technique increases the spectrum of NDIT solutions for problems not covered by existing techniques.

The purpose of this thesis is non-destructive determination of residual stress state in the multi-pass welded steel plates by Magnetic Barkhausen Noise (MBN) technique. To control the effectiveness of the developed procedure, continuous MBN measurements on the heat affected zone and parent metal of the welded plates were performed. In the experimental part, various steel plates were welded with different number of weld passes. Various series of samples were prepared for residual stress and for angular deflection measurements. Microstructural investigation and hardness measurements were also conducted. The results were discussed to evaluate the effectiveness of MBN measurements to monitor the changes in the residual stress state in the welded components as a function of weld pass number.

Deformation and annealing texture in the cold rolled low carbon steels is important for sheet metal forming operations and service performance. The aim of this study is to non-destructively investigate the effect of texture on magnetic anisotropy. Various samples having different textures and residual stress states, due to different % reduction in thickness, annealing and stress relieving treatment, were prepared. Texture maps were obtained by Magnetic Barkhausen noise measurements performed with 100 steps between the ranges of 00-3600 on the surface. Microstructure investigation by optical &amp / scanning electron microscopy / hardness and tension tests were performed / and texture was determined by X-Ray diffraction method. The results were compared, evaluated and discussed to establish relationship between texture and magnetic Barkhausen Noise emission.

Trens de pouso de aeronaves podem vir a apresentar defeitos induzidos termicamente devido a condições severas que podem ocorrer durante pousos e inspeções rotineiras em que são submetidos periodicamente. A microestrutura resultante das regiões que compreendem os defeitos pode comprometer o bom desempenho em fadiga do componente devido a alteração das propriedades mecânicas envolvidas. Sua detecção no cenário atual atualmente faz-se de maneira dispendiosa em tempo e custo, sendo executada invasivamente através da remoção da camada de cromo presente, seguida da imersão do componente em tanques contendo o reagente químico de nital, que irá revelar possíveis queimas no substrato. Posteriormente, se o componente apresentar danos, estes são reparados e então a eletrodeposição de cromo novamente é realizada e o componente é posto em uso. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de inspeção micromagnética não destrutiva para a detecção de danos térmicos, baseada em norma interna da BOEING. Estas técnicas são baseadas na aplicação de um campo magnético no material a ser inspecionado, o qual irá interagir e revelar as características microestruturais presentes, sem a remoção do cromo, tornando possível uma inspeção confiável, rápida e de baixo valor. Aqui será apresentado como foi desenvolvido um padrão para servir de gabarito a futuras inspeções, além de melhorias sugeridas à norma da BOEING para um melhor aproveitamento da técnica nesta aplicação específica. A metodologia empregada utilizou de uma chapa de aço 300M que sofreu processos de tratamento térmico e shot-peening, posteriormente submetida a danos térmicos impostos através de laser de CO2 de baixa potência, e parcialmente revestida com cromo duro. As regiões danificadas foram avaliadas micromagneticamente através da imposição de um campo magnético alternado sob diferentes frequências de excitação, através de um equipamento comercial disponível no laboratório, e a influência do revestimento de cromo foi estudada. Os resultados apresentaram elevada sensibilidade da técnica na avaliação de danos térmicos na presença e ausência de cromo na superfície, porém para o sensor utilizado neste estudo, há uma limitação quanto a espessura da camada de cromo existente. / The landing gear of aircrafts may present thermally induced defects due to the severe conditions that can occur during landings and also during the routine inspections to which they are submitted periodically. The microstructure resulting from the regions comprising the defect may impair the proper fatigue performance of the component due to the change of the mechanical properties involved. Its detection, in the current scenario, is expensive time and costwise, being executed invasively by removing the existing layer of chromium followed by immersion of the component in tanks containing the chemical reagent Nital, which will show possible burnings on the substrate. Subsequently, if the component presents damages, they are repaired and then the re-chrome plating on the component is carried out and it is put to use. The aim of this dissertation is to present a non-destructive, micromagnetic inspection methodology, for the detection of thermal damage, based on BOEING internal standards. These techniques are based on applying a magnetic field in the material to be inspected, which will interact and disclose the microstructural characteristics of the part without removal of the microstructural characteristics of the part without removal of the chrome, making possible a reliable, fast and low cost inspection. Here it will be presented how a standard was developed to serve as a norm for future inspections, and suggested improvements to BOEING's rule for a better use of the technique in this specific application. The methodology employed used a steel plate to 300M which had undergone heat treatment processes and shot-peening and thereafter subjected to thermal damage imposed through low power CO2 laser , and partially coated with hard chrome. The damaged regions were evaluated micromagnetically through the imposition of an alternating magnetic field under different excitation frequencies, through a commercially available equipment in the laboratory, and the influence of chromium coating was studied. The results showed high sensitivity of the technique to assess thermal damage in the presence and absence of chromium on the surface, but for the sensor used in this study, there is a limit on the thickness of the existing chromium.

Trens de pouso de aeronaves podem vir a apresentar defeitos induzidos termicamente devido a condições severas que podem ocorrer durante pousos e inspeções rotineiras em que são submetidos periodicamente. A microestrutura resultante das regiões que compreendem os defeitos pode comprometer o bom desempenho em fadiga do componente devido a alteração das propriedades mecânicas envolvidas. Sua detecção no cenário atual atualmente faz-se de maneira dispendiosa em tempo e custo, sendo executada invasivamente através da remoção da camada de cromo presente, seguida da imersão do componente em tanques contendo o reagente químico de nital, que irá revelar possíveis queimas no substrato. Posteriormente, se o componente apresentar danos, estes são reparados e então a eletrodeposição de cromo novamente é realizada e o componente é posto em uso. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de inspeção micromagnética não destrutiva para a detecção de danos térmicos, baseada em norma interna da BOEING. Estas técnicas são baseadas na aplicação de um campo magnético no material a ser inspecionado, o qual irá interagir e revelar as características microestruturais presentes, sem a remoção do cromo, tornando possível uma inspeção confiável, rápida e de baixo valor. Aqui será apresentado como foi desenvolvido um padrão para servir de gabarito a futuras inspeções, além de melhorias sugeridas à norma da BOEING para um melhor aproveitamento da técnica nesta aplicação específica. A metodologia empregada utilizou de uma chapa de aço 300M que sofreu processos de tratamento térmico e shot-peening, posteriormente submetida a danos térmicos impostos através de laser de CO2 de baixa potência, e parcialmente revestida com cromo duro. As regiões danificadas foram avaliadas micromagneticamente através da imposição de um campo magnético alternado sob diferentes frequências de excitação, através de um equipamento comercial disponível no laboratório, e a influência do revestimento de cromo foi estudada. Os resultados apresentaram elevada sensibilidade da técnica na avaliação de danos térmicos na presença e ausência de cromo na superfície, porém para o sensor utilizado neste estudo, há uma limitação quanto a espessura da camada de cromo existente. / The landing gear of aircrafts may present thermally induced defects due to the severe conditions that can occur during landings and also during the routine inspections to which they are submitted periodically. The microstructure resulting from the regions comprising the defect may impair the proper fatigue performance of the component due to the change of the mechanical properties involved. Its detection, in the current scenario, is expensive time and costwise, being executed invasively by removing the existing layer of chromium followed by immersion of the component in tanks containing the chemical reagent Nital, which will show possible burnings on the substrate. Subsequently, if the component presents damages, they are repaired and then the re-chrome plating on the component is carried out and it is put to use. The aim of this dissertation is to present a non-destructive, micromagnetic inspection methodology, for the detection of thermal damage, based on BOEING internal standards. These techniques are based on applying a magnetic field in the material to be inspected, which will interact and disclose the microstructural characteristics of the part without removal of the microstructural characteristics of the part without removal of the chrome, making possible a reliable, fast and low cost inspection. Here it will be presented how a standard was developed to serve as a norm for future inspections, and suggested improvements to BOEING's rule for a better use of the technique in this specific application. The methodology employed used a steel plate to 300M which had undergone heat treatment processes and shot-peening and thereafter subjected to thermal damage imposed through low power CO2 laser , and partially coated with hard chrome. The damaged regions were evaluated micromagnetically through the imposition of an alternating magnetic field under different excitation frequencies, through a commercially available equipment in the laboratory, and the influence of chromium coating was studied. The results showed high sensitivity of the technique to assess thermal damage in the presence and absence of chromium on the surface, but for the sensor used in this study, there is a limit on the thickness of the existing chromium.

Este trabalho estuda a aplicação de um Ensaio Não-Destrutivo de Inspeção (ENDI), baseado na técnica Ruído Magnético de Barkhausen (RMB), na detecção de regiões não homogêneas em chapas de aços carbono. Apresentando os avanços no desenvolvimento de uma nova variante de ensaio não-destrutivo magnético, denominada Escaneamento Contínuo de Ruído Magnético de Barkhausen (ECRMB). O RMB é gerado por abruptas mudanças na magnetização de materiais magnéticos quando são submetidos a campos magnéticos variáveis. Essas mudanças são afetadas pela micro-estrutura e a presença e distribuição de tensões elásticas (compressão e tração), deformação plástica e alteração da micro-estrutura. Neste trabalho analisou-se a sensibilidade dos sinais de RMB na detecção de deformações plásticas em parâmetros tais como, frequência de campo magnético de excitação e a velocidade de movimentação da sonda. O comportamento do parâmetro RMSRMB dos sinais de RMB se correlacionou com a posição das regiões não homogêneas detectadas nas amostras. Sendo, contudo ainda feita uma avaliação da técnica aplicada para a medição, fazendo uma comparação dos resultados obtidos com a técnica de Ruído Magnético de Barkhausen Estático (RMBE) que é uma técnica já estabelecida na literatura. Os resultados mostraram, que para cada um dos casos estudados, é possível detectar a posição do dano produzido. Essa nova técnica aumenta o espectro de soluções de ENDI para problemas não contemplados pelas técnicas existentes. / This work the application of a technique of Non-Destructive Inspection Test (NDIT) based on the technical Magnetic Barkhausen Noise (MBN), the detection of non-homogeneous regions in sheets of carbon steels. It presents advances in the development of a new technique of magnetic non-destructive testing. Particularly a variant nominated Scanning Continuous Magnetic Barkhausen Noise (SCRMB). The MBN are generated by abrupt changes in the magnetization of materials when subjected to varying magnetic fields. These changes are affected by the microstructure and the presence and distribution of elastic stresses (compression and tension). We analyzed the sensitivity of the signal MBN detection plastic deformation on parameters such as magnetic field excitation frequency and the probe movement speed. The RMSMBN parameter behavior of MBN signals correlated with the position of non-homogeneous regions detected in the samples. An evaluation of the technique applied to the measurement was performed by making a comparison of the results obtained with MBNE technique, is a technique already established in the literature. The results showed that for each of the studied cases, it is possible to detect the position of the damage produced. This new technique increases the spectrum of NDIT solutions for problems not covered by existing techniques.

Trens de pouso de aeronaves podem vir a apresentar defeitos induzidos termicamente devido a condições severas que podem ocorrer durante pousos e inspeções rotineiras em que são submetidos periodicamente. A microestrutura resultante das regiões que compreendem os defeitos pode comprometer o bom desempenho em fadiga do componente devido a alteração das propriedades mecânicas envolvidas. Sua detecção no cenário atual atualmente faz-se de maneira dispendiosa em tempo e custo, sendo executada invasivamente através da remoção da camada de cromo presente, seguida da imersão do componente em tanques contendo o reagente químico de nital, que irá revelar possíveis queimas no substrato. Posteriormente, se o componente apresentar danos, estes são reparados e então a eletrodeposição de cromo novamente é realizada e o componente é posto em uso. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de inspeção micromagnética não destrutiva para a detecção de danos térmicos, baseada em norma interna da BOEING. Estas técnicas são baseadas na aplicação de um campo magnético no material a ser inspecionado, o qual irá interagir e revelar as características microestruturais presentes, sem a remoção do cromo, tornando possível uma inspeção confiável, rápida e de baixo valor. Aqui será apresentado como foi desenvolvido um padrão para servir de gabarito a futuras inspeções, além de melhorias sugeridas à norma da BOEING para um melhor aproveitamento da técnica nesta aplicação específica. A metodologia empregada utilizou de uma chapa de aço 300M que sofreu processos de tratamento térmico e shot-peening, posteriormente submetida a danos térmicos impostos através de laser de CO2 de baixa potência, e parcialmente revestida com cromo duro. As regiões danificadas foram avaliadas micromagneticamente através da imposição de um campo magnético alternado sob diferentes frequências de excitação, através de um equipamento comercial disponível no laboratório, e a influência do revestimento de cromo foi estudada. Os resultados apresentaram elevada sensibilidade da técnica na avaliação de danos térmicos na presença e ausência de cromo na superfície, porém para o sensor utilizado neste estudo, há uma limitação quanto a espessura da camada de cromo existente. / The landing gear of aircrafts may present thermally induced defects due to the severe conditions that can occur during landings and also during the routine inspections to which they are submitted periodically. The microstructure resulting from the regions comprising the defect may impair the proper fatigue performance of the component due to the change of the mechanical properties involved. Its detection, in the current scenario, is expensive time and costwise, being executed invasively by removing the existing layer of chromium followed by immersion of the component in tanks containing the chemical reagent Nital, which will show possible burnings on the substrate. Subsequently, if the component presents damages, they are repaired and then the re-chrome plating on the component is carried out and it is put to use. The aim of this dissertation is to present a non-destructive, micromagnetic inspection methodology, for the detection of thermal damage, based on BOEING internal standards. These techniques are based on applying a magnetic field in the material to be inspected, which will interact and disclose the microstructural characteristics of the part without removal of the microstructural characteristics of the part without removal of the chrome, making possible a reliable, fast and low cost inspection. Here it will be presented how a standard was developed to serve as a norm for future inspections, and suggested improvements to BOEING's rule for a better use of the technique in this specific application. The methodology employed used a steel plate to 300M which had undergone heat treatment processes and shot-peening and thereafter subjected to thermal damage imposed through low power CO2 laser , and partially coated with hard chrome. The damaged regions were evaluated micromagnetically through the imposition of an alternating magnetic field under different excitation frequencies, through a commercially available equipment in the laboratory, and the influence of chromium coating was studied. The results showed high sensitivity of the technique to assess thermal damage in the presence and absence of chromium on the surface, but for the sensor used in this study, there is a limit on the thickness of the existing chromium.