Модель оцінки механічних властивостей середньовуглецевої сталі

Abstract

UK: Вступ. Перспективним напрямком оцінки структури матеріалів є застосування фрактального формалізму. Його використання дозволяє прогнозувати деякі властивості матеріалів на основі дослідження впливу на них різних режимів обробки, що призводить до зміни фрактальної розмірності елементів структури. Зокрема, чутливість механічних властивостей до фрактальної розмірності структури виявлена для маловуглецевих сталей та чавунних валків. В роботі запропоновано провести пасивний експеримент, метою якого являється встановлення відповідності між механічними властивостями середньовуглецевої сталі та фрактальної розмірністю елементів її структури. Пасивний експеримент. В ході проведення експерименту встановлена відповідність між фрактальною розмірністю перліту сталі 115 та показниками її твердості HB і межі плинності sТ. Показники твердості та міцності досліджуваної сталі зростають при збільшенні фрактальної розмірності перліту з 1,680 до 1,917. Такий підхід можна використовувати при прогнозі показників міцності середньовуглецевих сталей на основі аналізу фрактальної розмірності перліту. Фрактальна розмірність структури визначалась за допомогою методики, що об’єднує клітинний та крапковий способи, що збільшило точність її обчислення. Висновки. Отримана фрактальна модель оцінки межі плинності та твердості сталі 115 на основі аналізу структури перліту після різних режимів термічної обробки. Результати свідчать про чутливість механічних властивостей до зміни фрактальної розмірності елементів структури внаслідок дії термічної обробки.

RU: Введение. Перспективным направлением оценки структуры материалов является применение фрактального формализма. Его использование позволяет прогнозировать некоторые свойства материалов на основе исследования воздействия на них различных режимов обработки, что приводит к изменению фрактальной размерности элементов структуры. В частности, чувствительность механических свойств к фрактальной размерности структуры обнаружена для малоуглеродистых сталей и чугунных валков. В работе предложено провести пассивный эксперимент, целью котрого является установление соответствия между механическими свойствами среднеуглеродистой стали и фрактальной размерностью элементов ее структуры. Пассивный эксперимент. В ходе проведения эксперимента установлено соответствие между фрактальной размерностью перлита стали 115 и показателями ее твердости HB, и предела текучести Т. Показатели твердости и прочности исследуемой стали возрастают при увеличении фрактальной размерности перлита с 1,680 до 1,917. Такой подход можно использовать при прогнозе показателей прочности среднеуглеродистых сталей на основе анализа фрактальной размерности перлита. Фрактальная размерность структуры определялась с помощью методики, объединяющей клеточный и точечный способы, что увеличило точность ее вычисления. Выводы. Получена фрактальная модель оценки предела текучести и твердости стали 115 на основе анализа структуры перлита после различных режимов термической обработки. Результаты свидетельствуют о чувствительности механических свойств к изменениям фрактальной размерности элементов структуры вследствие действия термической обработки.

EN: A promising direction in the evaluation of the structure of materials is the use of fractal formalism. Its use makes it possible to predict some properties of materials on the basis of studying the effects on them of various processing modes, which leads to a change in the fractal dimension of the elements of the structure. In particular, the sensitivity of mechanical properties to the fractal dimension of the structure was found for low carbon steels and cast iron rolls. It was proposed to conduct a passive experiment, the purpose of which is to establish the correspondence between the mechanical properties of medium-carbon steel and the fractal dimension of the elements of its structure. Passive experiment. In the course of the experiment, a correspondence was established between the fractal dimension of perlite steel 115 and its hardness values HB, and yield strength Т. Indicators of hardness and strength of the investigated steel increase with increasing fractal dimension of perlite from 1,680 to 1,917. Such an approach can be used in predicting the strength indicators of medium carbon steels based on the analysis of the fractal dimension of perlite. The fractal dimension of the structure was determined using a technique that combines cellular and point methods, which increased the accuracy of its calculation. Conclusions. A fractal model for estimating the yield strength and hardness of steel 115 was obtained on the basis of an analysis of the structure of perlite after various heat treatment conditions. The results indicate the sensitivity of the mechanical properties with a change in the fractal dimension of the elements of the structure due to the action of heat treatment.