Magnetic behaviour of free-cutting steels : effect of heat treatment and surface finished

This thesis is intended to be the follow-up of a previous experimental thesis carried out in collaboration with an Italian company specialized in bar drawing. By the experimental campaigns performed in this thesis, it has been analysed how the heat treatment temperatures, the surface finish and the furnace’s feed velocity influence the coercivity field and which set of parameters have to be chosen to minimize it. Furthermore, It has been also analysed how these parameters influence the mechanical and magnetic properties of 11SMn30 and 11SMnPb30 free cutting steel bars obtained through wire drawing process. The magnetic properties were measured using the Sanford Bennett yoke, while the mechanical properties were analysed through tensile tests, Charpy tests and hardness tests. In addition to this, metallography analysis was performed to observe the possible impact of the process parameters on the steel microstructure. These tests made possible to understand that the minimization of coercivity field is achieved when the strain hardening of the material is minimized because this generates a lower obstruction of the Weiss domains.

Questa tesi si propone come la continuazione di una precedente tesi sperimentale eseguita in collaborazione con un'azienda italiana specializzata in trafilatura di barre. Attraverso le campagne sperimentali condotte, si è perseguito l’obbiettivo di analizzare come la temperatura di trattamento termico, la tipologia di finitura superficiale e la velocità di attraversamento della fornace influenzino il campo magnetico coercitivo, e quali valori sia opportuno scegliere per ottenerne una minimizzazione. Nella fattispecie, si è analizzato come questi parametri agiscano sulle proprietà magnetiche e meccaniche di barre di acciaio a lavorabilità migliorata 11SMn30 e 11SMnPb30 ottenute tramite trafilatura. Sono state eseguite misurazione delle caratteristiche magnetiche attraverso l’utilizzo del giogo di Sanford Bennett, mentre le proprietà meccaniche sono state esaminate attraverso prove di trazione, prove di Charpy e prove di durezza. Oltre a ciò, sono state eseguite metallografie per osservare l’eventuale influenza dei parametri di processo sulla microstruttura dell’acciaio. Tali prove hanno permesso di capire che la minimizzazione della coercitività è ottenuta attraverso la riduzione dello stato di incrudimento del materiale, poiché questo genera una minore ostruzione dei domini di Weiss.