К вопросу о постановке задачи идентификации фрактальной структуры металла

Abstract

RU: Для исследования структуры металлов и сплавов и ее влияния на их свойства широко используются традиционные методы макро- и микроанализа, рентгеновского, спектрального, термического, а также дефектоскопии (рентгеновской, магнитной, ультразвуковой). Они имеют собственный порог чувствительности, зачастую узкую направленность и применяются непосредственно в зависимости от назначения объекта исследования (трубы, прокатные валки, металлоконструкции и т. д.). Существующие на сегодняшний день математические модели прогноза качественных характеристик металлических изделий, основанные только на анализе статистических данных, не дают физико-химической интерпретации процесов, которые происходят при формировании структуры или которые могли бы однозначно учитывать влияние химического состава и других параметров технологии. Поэтому результаты прогноза не всегда могут удовлетворять предъявляемым требованиям. С целью получения приемлемых результатов прогноза характеристик качества производимого изделия разрабатываемая методика должна включать в себя использование как классических, так и современных методов оценки структуры. Так, для установления взаимосвязи между механическими свойствами и элементами структуры валкового чугуна планируется использование теории фракталов и мультифракталов. Предлагаемая методика является наиболее приемлемой для количественной оценки большинства реальных структур, аппроксимация которых целочисленными фигурами Евклида вносит определенную погрешность и поэтому не всегда приемлема в практических задачах современного материаловедения. В этой связи предполагается проведение специальных экспериментов, анализ которых позволяет выработать качественную оценку механических свойств исследуемых марок стали и чугуна. В результате анализа технологии производства стали и чугуна и научно-исследовательских работ, направленных на решение проблемы оценки механических свойств, сформулирована постановка задачи оперативного прогноза этих свойств и определены основные пути ее решения.

UK: Для дослідження структури металів і сплавів та її впливу на їх властивості широко застосовуються традиційні методи макро- і мікроаналізу, рентгенівського, спектрального, термічного, а також дефектоскопії (рентгенівської, магнітної, ультразвукової). Вони мають власний поріг чутливості, часто вузьку спрямованість і застосовуються безпосередньо залежно від призначення об'єкта дослідження (труби, прокатні валки, металоконструкції тощо). Існуючі на сьогоднішній день математичні моделі прогнозу якісних характеристик металевих виробів, засновані тільки на аналізі статистичних даних, не дають фізико-хімічної інтерпретації процесів, які відбуваються під час формування структури або які могли б однозначно враховувати вплив хімічного складу та інших параметрів технології. Тому результати прогнозу не завжди можуть задовольняти вимогам, що пред'являються. З метою отримання прийнятних результатів прогнозу характеристик якості виробів методика, яка розробляється, повинна включати в себе застосування як класичних, так і сучасних методів оцінки структури. Так, для встановлення взаємозв'язку між механічними властивостями та елементами структури валкового чавуну планується застосування теорії фракталів та мультифракталів. Запропонована методика є найприйнятніша для кількісної оцінки більшості реальних структур, апроксимація яких цілочисельними фігурами Евкліда вносить певну похибку і тому не завжди прийнятна в практичних завданнях сучасного матеріалознавства. У зв'язку з цим передбачається проведення спеціальних експериментів, аналіз яких дозволяє отримати якісну оцінку механічних властивостей досліджуваних марок сталі і чавуну. В результаті аналізу технології виробництва сталі та чавуну і науково-дослідницьких робіт, спрямованих на вирішення проблеми оцінки механічних властивостей, сформульовано постановку завдання оперативного прогнозу цих властивостей і визначено основні шляхи її розв’язання.

EN: To study the structure of metals and alloys and its influence on their properties are widely used traditional methods of macro- and microanalysis, X-ray, spectral, thermal and inspection (X-ray, magnetic, ultrasonic). They have their own threshold, often narrowly focused and applied directly depending on the purpose of the research object (pipe, forming rolls, metal, etc.). Currently existing mathematical models of forecasting the qualitative characteristics of metal products based only on an analysis of statistical data do not provide physical-chemical interpretation of the processes that occur during the formation of the structure or who could definitely take into account the effect of the chemical composition and other parameters of the technology. Therefore, the forecast results can not always meet the requirements. In order to obtain acceptable quality results produced by the product specifications developed by the forecast methodology should include the use of both classical and modern methods of structure evaluation. So, to determine the relationship between mechanical properties and structure elements of cast iron roll is planned to use the theory of fractals and multifractal. The proposed method is the most appropriate to quantify the majority of real structures, which the integer approximation of the figures of Euclid introduces some uncertainty, and therefore not always acceptable in practical problems of modern materials. In this regard, it is assumed conducting special experiments, the analysis of which allows to develop a qualitative evaluation of the mechanical properties of the investigated steels and cast iron. As a result of analysis of the production technology of steel and iron and research work aimed at solving the problem of evaluating the mechanical properties of the formulated problem statement of operational forecasting of these properties and the basic ways of its solution.