En este estudio de aplicación se compararon las mediciones de tensión residual realizadas con los sistemas Xstress DR45 y Xstress G2R. Las mediciones se realizaron en una barra de ensayo Jominy que se utiliza para comprobar la templabilidad de un material.
El estudio: Rendimiento del sistema con ancho variable de pico de difracción
El Xstress DR45 utiliza detectores 2D, mientras que los sistemas Xstress G2R utilizan detectores lineales más tradicionales (Figura 1).
Los detectores de área bidimensionales diseñados para la detección de rayos X ofrecen numerosas ventajas sobre los detectores lineales, siendo una de ellas la velocidad de medición. Pero el menor rango de detección en la dirección del ángulo 2θ podría considerarse una desventaja en algunas aplicaciones, especialmente cuando los picos difractados son anchos. La anchura de un pico de difracción detectado se ve afectada por el material de la muestra, su microestructura y estado de tensión, así como por el equipo utilizado. La dureza del material se correlaciona con la anchura del pico de difracción: cuanto más duro es el material, más anchos son los valores de la anchura completa a la mitad del máximo (FWHM). Este estudio de aplicación se realizó para confirmar que las mediciones de tensión residual son válidas para anchuras de pico variables con ambos sistemas y para comparar el tiempo de medición en los sistemas Xstress DR45 y G2R.
El método de ensayo: Difracción de rayos X
Cuando un acero se endurece por temple, los picos de rayos X difractados se ensanchan a causa de la microdistensión debida a la formación de martensita. Una barra de ensayo Jominy se somete a tratamiento térmico y, a continuación, se enfría por un extremo. La velocidad de enfriamiento es más rápida en el extremo que se está enfriando y más lenta en el interior de la muestra. Esta diferencia en la velocidad de enfriamiento hace que la dureza disminuya al alejarse del extremo templado. Debido a que la muestra es más dura cerca del extremo templado, los picos de difracción son más amplios allí. La variación de la anchura de los picos hace que la barra Jominy sea una muestra excelente para esta aplicación. La muestra utilizada en este estudio fue preparada por la Universidad de Tampere.
Las mediciones de la tensión residual se realizaron a lo largo de una línea de 50 mm de longitud en la superficie de las barras de prueba Jominy utilizando difracción de rayos X (XRD). Las mediciones se realizaron cerca de los puntos de ensayo de dureza marcados en la muestra. Las configuraciones y ubicaciones de las mediciones se muestran en las figuras 2 y 3.
Los resultados
Los valores de FWHM fueron similares en las mediciones realizadas con el Xstress DR45 y el G2R. El amplio pico de difracción procedente del borde de la muestra se ajustaba a los detectores más cortos del DR45. Las mediciones con ambos sistemas mostraron una disminución similar del valor FWHM al alejarse del borde de la barra de muestra. Los resultados de FWHM se muestran en la figura 4.
La tensión residual también mostró un comportamiento similar tanto en el DR45 como en el G2R. En el borde de la muestra se produjo una transición de la compresión a una tensión casi nula, seguida de una pronunciada transición de vuelta a la compresión al desplazarse hacia el centro de la muestra. Luego, la tensión residual aumentó de forma lineal. Los resultados se muestran en la figura 5.
El tiempo de medición fue de 1 hora y 50 minutos para el Xstress G2R y de 13 minutos para el Xstress DR45. En base a estos resultados, el DR45 es muy adecuado para mediciones rápidas de tensión residual y determinación del valor FWHM incluso con materiales con picos de difracción amplios.
Instrumentos utilizados para esta aplicación
Xstress DR45 con Xstress Cabinet, y Xstress XY y Xstress G2R con Xstress XY-table y Xstress Table para rayos X.
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