Influência dos parâmetros metalúrgicos nas propriedades mecânicas e magnéticas de aços elétricos semiprocessados de grão não orientado

Abstract

Este trabalho buscou-se analisar influência dos parâmetros metalúrgicos, antes e depois do tratamento térmico nas respostas mecânicas e magnéticas de dois diferentes aços elétricos de grãos não orientados semiprocessados utilizados na fabricação de motores elétricos de forma a viabilizar a substituição de um aço A utilizado industrialmente por um aço B em processo de certificação. Quanto ao caráter mecânico, buscou-se através de análises microestruturais, ensaios de tração e microdureza compreender a razão da alta frequência dos defeitos de erro de planicidade no aço A, diferentemente do que foi encontrado para o aço B. Durante as investigações de processo e as posteriores análises não foi possível afirmar o real motivo do defeito ser gerado com alta frequência no aço A. Quanto ao caráter magnético, buscou-se compreender a influência do tamanho de grão, composição química e níveis de inclusões nas propriedades magnéticas dos aços antes e depois do tratamento térmico. Cada aço de estudo foi tratado sobre a mesma sequência de temperatura, em recozimento contínuo. A caracterização das propriedades magnéticas foi realizada por meio do quadro de Epstein antes e depois do tratamento térmico. As amostras padronizadas para o ensaio de Epstein foram atribuídas em regime de frequência de 50 Hz e 60 Hz com induções de 1,0 T e 1,5 T. Desta forma foi possível observar a formação das curvas de perda magnética total (Pt) no núcleo, das curvas de histerese, de permeabilidade magnética e de envelhecimento magnético acelerado para ambos os aços. Foi observado que o aumento do tamanho de grão ou a diminuição do tamanho de grão ASTM reduziu as perdas magnéticas totais e aumentou a permeabilidade magnética para ambos os aços devido principalmente pela redução da parcela por histerese. Pôde-se observar também a influência da composição química nas perdas magnéticas. Notou-se que para teores mais elevados de silício em composição, menores foram as perdas magnéticas devido ao aumento da resistividade elétrica e consequentemente pela redução da parcela por correntes parasíticas. Já para maiores níveis de inclusões, maiores foram as perdas magnéticas devido a maior presença de obstáculos para movimentação das paredes de domínio. Por fim, em relação ao teor de carbono após tratamento térmico, observou que, teores em composição iguais ou acima de 0,003% influenciaram à maiores índices de envelhecimento magnético acelerado, como foi observado para o aço B, embora pontualmente o mesmo tenha apresentado menores perdas magnéticas após envelhecimento nas frequências de 50 Hz e 60 Hz e induções de 1,0 T e 1,5 T.

This work sought to analyze the influence of the metallurgical parameters, before and after the thermal treatment on the mechanical and magnetic responses of two different semi-processed grain electric steels used in the manufacture of electric motors in order to make possible the replacement of an A steel used industrially by a steel B in the certification process. As for the mechanical character, it was sought through microstructural analysis, tensile and microhardness tests to understand the reason for the high frequency of flatness error defects in steel A, differently from what was found for steel B. During the process investigations and subsequent analyzes it was not possible to state the real reason for the defect to be generated with high frequency in steel A. As for the magnetic character, we sought to understand the influence of grain size, chemical composition and levels of inclusions on the magnetic properties of steels before and after heat treatment. Each study steel was treated under the same temperature sequence, in continuous annealing. The characterization of the magnetic properties was performed using the Epstein chart before and after the heat treatment. The standardized samples for the Epstein test were assigned in a frequency regime of 50 Hz and 60 Hz with inductions of 1.0 T and 1.5 T. Thus, it was possible to observe the formation of the total magnetic loss (Pt) curves in the core, hysteresis curves, magnetic permeability and accelerated magnetic aging for both steels. It was observed that the increase in the grain size or the decrease in the ASTM grain size reduced the total magnetic losses and increased the magnetic permeability for both steels due mainly to the reduction of the plot by hysteresis. It was also possible to observe the influence of chemical composition on magnetic losses. It was noted that for higher levels of silicon in composition, lower were the magnetic losses due to the increase in electrical resistivity and consequently by the reduction of the portion by parasitic currents. For higher levels of inclusions, the greater the magnetic losses due to the greater presence of obstacles for movement of the domain walls. Finally, in relation to the carbon content after heat treatment, it was observed that, composition contents equal to or above 0.003% influenced the higher rates of accelerated magnetic aging, as was observed for steel B, although occasionally it presented lower losses magnetic after aging in the frequencies of 50 Hz and 60 Hz and inductions of 1.0 T and 1.5 T.