Математична модель прогнозу міцності маловуглецевої сталі

Abstract

UK: Вступ. Використання різних математичних підходів до оцінки та прогнозу характеристик якості матеріалів різного призначення завжди є актуальним. Актуальність вирішення задач та проблем сучасного матеріалознавства із застосуванням методів математичного моделювання дозволяє оптимізувати технологічні процеси виробництва, визначати за короткий проміжок часу задані параметри з мінімальними часовими та матеріальними витратами. В роботі з використанням методики регресійного аналізу проведено оцінку критеріїв міцності маловуглецевої низьколегованої сталі залежно від характеристик структури. Матеріали та методика. В якості матеріалу для дослідження обрані зразки марки сталі Ст3пс, виготовлені з кола діаметром 24 мм. Структура та механічні властивості досліджувались у трьох реперних точках : на відстані 0, 6 та 12 мм від центру зразка. Сталь досліджувалася в стані заводської поставки, та після двох режимів термічної обробки з отриманням феритно-перлітної та бейнітної структури. Визначалися наступні властивості : мікротвердість, межа міцності на розрив та межа плинності, твердість та ударна в’язкість за умови кімнатної температури. Результати експерименту. Із застосуванням регресійного аналізу отримані моделі оцінки механічних властивостей. Моделі, що описують зв'язок між мікротвердістю перліту та його площею (R2 = 0,8366) в стані заводської поставки, мають відносно високий коефіцієнт кореляції; баловою оцінкою і межею міцності (R2 = 1,0) й межею плинності (R2 = 0,8669) сталі після охолодження у масляному середовищі; твердістю і площею перліту після гартування сталі в перлітній області (R2 = 0,7215). Висновки. Практичне значення виконаної роботи полягає у можливості проводити експрес-аналіз властивостей металопрокату зі сталі Ст3пс на основі визначення площі елементів структури та їх балової оцінки. Однак слід відмітити, що існуюча розбіжність результатів експерименту та прогнозу з використанням отриманих моделей може зумовлюватись впливом інших факторів. До таких факторів можна віднести вплив хімічного складу, неповноту формальної аксіоматики, що виникає під час оцінки геометрії складних елементів структури.

EN: Introduction. The use of different mathematical approaches to assessing and forecasting the quality characteristics of materials for different purposes is always relevant. The urgency of solving problems and problems of modern materials science with the use of methods of mathematical modeling allows to optimize technological processes of production, to determine in a short period of time the set parameters with minimal time and material costs. In the work using the method of regression analysis, the strength criteria of low-carbon low-alloy steel depending on the characteristics of the structure were evaluated. Materials and methods. Samples of Ст3пс steel grade made of a circle with a diameter of 24 mm were selected as the material for the study. The structure and mechanical properties were investigated at three reference points: at a distance of 0 mm from the center of the sample, 6 mm from the center of the sample and 12 mm from the center of the sample. The steel was investigated in the state of factory delivery, and after two modes of heat treatment to obtain ferritic-perlite and bainite structure. The following properties were determined: microhardness, tensile strength and yield strength, hardness and toughness at room temperature. The results of the experiment. Models for estimating mechanical properties were obtained using regression analysis. Models describing the relationship between the microhardness of pearlite and its area (R2 = 0.8366) in the state of factory delivery have a relatively high correlation coefficient; the score and the ultimate strength (R2 = 1.0) and yield strength (R2 = 0.8669) of steel after cooling in an oil medium; hardness and area of pearlite after hardening steel in the pearlite region (R2 = 0.7215). Conclusions. The practical significance of the work performed is the ability to perform a rapid analysis of the properties of rolled metal from steel Ст3пс based on determining the area of the structural elements and their scoring. However, it should be noted that the existing discrepancy between the results of the experiment and the forecast using the obtained models may be due to the influence of other factors. Such factors include the influence of chemical composition, incompleteness of formal axiomatics, which occurs when estimating the geometry of complex structural elements.