A partir da hipótese de que carbonetos de ferro podem agir como fonte motora para nucleação de novos domínios magnéticos, o que tenderia a reduzir a taxa de crescimento da dissipação de energia anômala em função da frequência de excitação, três aços de grão não orientado com diferentes teores de carbono foram estudados. A amostra do aço totalmente processado continha 79 ppm de carbono e 2% silício, já o aço semiprocessado continha 340 ppm de carbono e a partir deste um terceiro conjunto foi produzido por descarbonetação contendo 110 ppm de carbono. As amostras foram envelhecidas consecutivamente em atmosfera inerte sob temperatura de 150 e 225 °C e tiveram suas propriedades magnéticas e microestruturais avaliadas em diferentes intervalos de tempos. Métodos, estes, que foram empregados com intuito de se estudar o efeito da precipitação de carbonetos na dissipação de energia anômala. O envelhecimento mecânico do aço com 340 ppm de carbono foi evidenciado após 6 horas de envelhecimento em um único pico, já o aço com 79 ppm de carbono e 2% silício apresentou um pico de envelhecimento mecânico a 75 horas. Por sua vez o aço contento 110 ppm de carbono apresentou um pico de dureza tardio, após 30 horas de envelhecimento sob 225 ºC Ficou evidenciado que o incremento do campo coercivo está ligado ao aumento do diâmetro da partícula. Essa tendência é verdadeira para carbonetos com faixa de tamanho de 0,5-0,65 ?m para a liga com 79 ppm carbono e 2% silício e de 0,55-0,81 ?m relativo à liga contendo 340 ppm de carbono. De maneira oposta, não foi identificado relação clara entre o tamanho dos carbonetos e a majoração de HC nas amostras da liga contento 110 ppm de carbono. O envelhecimento magnético mostrou-se mais deletério às propriedades magnéticas dos aços semiprocessados e totalmente processados quando estas são mensuradas em baixas frequências (f<60Hz). De maneira geral, foi observado que o envelhecimento porcentual (IE%) decresce com o aumento da frequência de excitação para o mesmo tempo e temperatura de envelhecimento. A respeito do emprego das amostras envelhecidas em altas frequências de excitação, a liga do aço totalmente processado apresentou menor dissipação de energia somente em frequência de excitação superiores a 1,5 kHz. Por sua vez, a liga semiprocessada contendo 340 ppm de carbono envelhecida por 6 e 12 horas mostrou-se menos dissipativa quando empregada sob indução de 1T, em frequências superiores a 640 e 900 Hz, respectivamente. O aço contendo 110 ppm de carbono apresentou os melhores resulto das ligas estudadas, como frequência de cruzamento abaixo dos 3 kHz e 700 Hz sob 1 e 1,5T, respectivamente. Elementos teóricos e empíricos dão conta de que o refinamento dos domínios magnéticos tende a ocorrer mais facilmente sob altas indução do que em baixas induções. O que implica em melhores resultados sob indução de 1,5T. O aumento da densidade dos domínios magnéticos foi constatado pelas imagens realizadas com luz polarizadas nas amostras do aço totalmente processado (70 ppm C e 2%Si). Os domínios magnéticos da amostra contendo 110 ppm de carbono, observados pela mesma técnica, apresentaram morfologia mais refinada o que dificultou a sua quantificação. Devido à precipitação dos carbonetos épsilon e cementita em planos de hábito na matriz ferrítica, é possível conjecturar que apenas 1/3 destes terão alta capacidade de ancoramento das paredes de domínios, uma vez que, apenas esta fração de precipitados terão seu menor eixo paralelo à direção de magnetização. / Three non-oriented electrical steels with different carbon content has been studied based on the hypothesis that iron carbides can act as a source of nucleation of new magnetic domains, which would then lead to a reduction in the growth rate of the anomalous energy dissipation as a function of the excitation frequency. Samples of the fully processed steel contained 79 ppm of carbon and 2% silicon, while the semi-processed steel contained 340 ppm of carbon, and from this alloy a third alloy containing 110 ppm of carbon was produced by decarburization. The samples were consecutively aged under inert atmosphere and at temperatures of 150 and 225°C, as well as had their magnetic and microstructural properties evaluated at different time intervals. The mechanical aging of the steel containing 340 ppm of carbon was evidenced after 6 hours of aging in a single peak, the steel containing 79 ppm of carbon and 2% silicon presented even a mechanical aging peak at 75 hours. In turn, samples of the NOES containing 110 ppm of carbon showed a late hardness peak after 30 hours of aging at 225°C. It was found that the increase in the coercive field is linked to the increase in the particle diameter. This trend is true for carbides with a size range of 0.5-0.65 ?m for the alloy containing 79 ppm carbon and 2% silicon, and 0.55-0.81 ?m for the alloy containing 340 ppm carbon. In contrast, no clear relationship was found between the carbide size and the coercive field increase in the samples of the NOES containing 110 ppm of carbon. Magnetic aging has been shown to be less deleterious to the magnetic properties of semi-processed and fully processed steels when they are measured at high frequencies (f >60Hz). Regarding the use of samples aged at high excitation frequencies, the alloy of the fully processed steel showed a lower energy dissipation only at excitation frequencies above 1.5 kHz. On the other hand, the steel containing with 340 ppm of carbon aged for 6 and 12 hours were less dissipative when employed under 1T induction at frequencies above 640 and 900 Hz, respectively. The NOES containing 110 ppm of carbon presented the best results of all the alloys studied, being able to be applied below 3 kHz and 700 Hz under 1 and 1.5T, respectively. Theoretical and empirical elements indicate that the magnetic domains refinement tends to occur more easily under high induction than under low inductions. This implies better results under and induction of 1.5T. The increase in the density of the magnetic domains was verified by light polarized images of the samples of the fully processed steel (70 ppm carbon and 2% silicon). The magnetic domains of the NOES110 sample observed using the same technique presented more a refined morphology, which made it difficult to quantify them. Due to the precipitation of the carbides epsilon and cementite in habit planes in the ferritic matrix, it is possible to conjecture that only a third of these will have a high anchoring capacity of the domain walls, since only this fraction of precipitate will have its smaller axis parallel to direction of magnetization.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-03102018-150435 |
| Date | 06 July 2018 |
| Creators | Almeida, Adriano Alex de |
| Contributors | Landgraf, Fernando Jose Gomes |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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