DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.010920.60.655

Вплив хімічного складу сталі S420M на показники міцності

S. V. Ivantsov, A. S. Nesvietova, N. O. Kushnir

Анотація


Вступ. Дослідження впливу хімічного складу матеріалів на їх механічні властивості частіше за все реалізується шляхом моделювання. Такий підхід дозволяє встановити взаємно однозначну відповідність між складом і властивостями у вигляді отриманих рівнянь регресії. Оцінка величини коефіцієнтів рівнянь дає можливість визначити ступінь впливу елементів хімічного складу матеріалів на механічні властивості. Тому запропоновано використати такий підхід до оцінки впливу хімічного складу сталі S420M на її міцність. Матеріали та методика. Хімічний склад та межа міцності σв в конструкційній сталі S420M змінювались у межах, що відповідають вимогам стандарту ДСТУ EN 10025-4 на металопродукцію. Із застосуванням методики планування експериментів реалізовано дробну репліку 24 матриці експерименту. Результати експерименту. Отримано багатопараметричне рівняння регресії оцінки межі міцності залежно від процентного вмісту вуглецю, кремнію, марганцю, фосфору, сірки, хрому, нікелю, молібдену, ніобію та ванадію. На межу міцності найбільше впливає залежно від процентного вмісту 125,25 вуглець, 29,50 − марганець, 29,50 − хром, 24,50 − ванадій та 16,50 − молібден. Розрахунок впливу елементів хімічного складу на міцність здійснювався на основі аналізу коефіцієнтів отриманої математичної моделі. Таким чином, реалізовано підхід до прогнозу межі міцності сталі S420M, що дозволяє в процесі виробництва контролювати її показники шляхом зміни хімічного складу. Працездатність моделі підтверджена статистичними показниками Фішера і Кохрена. Висновки. На основі аналізу впливу хімічного складу сталі S420M на межу її міцності отримано математичну модель прогнозу в межах стандарту ДСТУ EN 10025-4. Аналіз коефіцієнтів моделі дозволив провести ранжування елементів хімічного складу сталі залежно від «ваги» їх процентного вмісту. Реалізація такого підходу дозволяє прогнозувати показники межі міцності сталі в процесі її виробництва шляхом підбору хімічного складу.


Ключові слова


сталь S420M; хімічний склад; рівняння регресії; міцність; прогноз

Повний текст:

PDF

Посилання


BernsH. and Theisen W. Ferrous materials: Steel and Cast Iron. Berlin Heidelberg : Springer, 2008, 418 p.

Uzlov O., Malchere A., Bolshakov V.I., Esnouf C. Investigation of Acicular Ferrite Structure and Properties of C − Mn − Al − Ti − N Steels. Advanced Materials Research. 2007, vol. 23, pp. 209−312.

Ivantsov S.V., Bolshakov V.I., Laukhin D.V., Beketov A.V. and Murashkin A.V. Vliyaniye razmera austenitnogo zerna na kinetiku razrusheniya vysokoprochnykh stroitel'nykh staley[Influence of the size of austenitic grain on the kinetics of fracture of high-strength structural steels]. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost' [Metallurgical and mining]. 2014, no. 1, рр. 70−72. (in Russian).

Ivantsov S.V. Vplyv parametriv struktury na kinetyku ruynuvannya mikrolehovanykh budivel’nykh staley [Influence of structure parameters on the kinetics of fracture of microalloyed structural steels]. Diss. na soisk. uchen. step. kand. tehn. nauk : 05.02.01 [Candidate Dissertation for Technical Sciences (05.02.01 – Materials Science)]. Dnipropetrovsk, 2014, 192 p. (in Ukrainian).

Ivantsov S.V., Bolshakov V.I., Volkova O.V. and Scheller P.R. ССТ-diagram of high strength steel X70. New developments in Geoscience, Geoingineering, Metallurgy and Mining Economics. 2007, vol. 58, pр. 113−121.

Laukhin D.V., Beketov O.V., Rott N.O., Tyuterev I.A., Ivantsov S.V. and Laukhin V.D. The Analysis of Interrelation between Kinetics of Propagation of Plastic Deformation and Initiation of Ductile Fracture. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2017, vol. 39, no 10, рp. 1335−1343.

Bolshakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Primeneniye teoretiko-informatsionnogo podkhoda dlya identifikatsii struktury metalla [The use of information–theoretic approach to identify the structure of the metal]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 8, pp. 4–9. (in Russian).

Volchuk V., Klymenko I., Kroviakov S. and Orešković M. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism. Tehnički glasnik − Technical Journal. 2018, vol. 12, no. 2, рр. 93−97.

Bolshakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Regularization of One Conditionally ill-Posed Problem of Extractive Metallurgy. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2018, vol. 40, no 9, рp. 1165−1171.

Volchuk V.M. K primeneniyu fraktal'nogo formalizma pri ranzhirovanii kriteriyev kachestva mnogoparametricheskikh tekhnologiy [On the Application of Fractal Formalism for Ranging Criteria of Quality of Multiparametric Technologies ]. Metallofizika i noveyshiye tekhnologii [Metal Physics and Advanced Technologies]. 2017, vol. 39, no 3,рp. 949−957.(in Russian).

Kroviakov S., Volchuk V., Zavoloka M. and Kryzhanovskyi V. Search for Ranking Approaches of Expanded Clay Concrete Quality Criteria. In: Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd, 2019, vol. 968, pp. 20−25.

Volchuk V.N. K opredeleniyu oblasti kompromissa kharakteristik kachestva materialov [By identifying areas compromise performance materials quality]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 2015, no. 3, pp. 21–25. (in Russian).

Volchuk V. and Tokosov S. Sposib prohnozu mekhanichnykh vlastyvostey chavunnykh valkiv [Method of forecasting mechanical properties of cast-iron rolls]. ScienceRise. 2018, vol. 11. рр. 57−61. (in Ukrainian).

Bol’shakov Vad.I., Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Systemnyy analiz tekhnolohiyi vyrobnytstva masyvnoho metalevoho lyttya [System analysis techniques of producing solid metal castings]. Visnyk Natsional'noyi akademiyi nauk Ukrayiny [Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine]. 2015, no. 9,

pp. 69–73. (in Ukrainian).

Volchuk V.M. Modelʹ otsinyuvannya tverdosti chavunnykh valkiv СПХН-43 ta СШХНФ-47 [Model of assessment of the hardness of the iron rollers СПХН-43 and СШХНФ-47]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 2014, no. 3, pp. 12–19. (in Ukrainian).

Volchuk V.M. Mul'tifraktal'nyy podkhod pri otsenke perlitnoy struktury[Multifractal approach when estimating a pearlite structure]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2018, no. 6, pp. 31–36. (in Russian).

Bol'shakov V.I., Volchuk V.N., Deyneko L.N. and Dubrov Yu.I. Formirovanie modeli prognoza kachestva materiala, osnovannoj na `ekspertnoj ocenke i aktivnom `eksperimente [Formation of a material quality forecast model based on expert judgment and active experiment].Komp'yuternoe materialovedenie i obespechenie kachestva : mater. k 45-mu Mezhdunar. sem. po modelirovaniyu i optimizacii kompozitov [Computer materials science and quality assurance: mater. to the 45th Int. this on modeling and optimization of composites]. Odessa : AstroPrint, 2006,

pp. 146−150. (in Russian).

Volchuk V.N. Issledovaniya vliyaniya khimicheskogo sostava chugunnykh prokatnykh valkov na ikh mekhanicheskiye svoystva [Studies of the influence of the chemical composition of cast iron rolls on their mechanical properties]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 5, pp. 12–18. (in Russian).

Dubrov Yu. and Volchuk V. Expert trend identification of structural stability. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment of Metals]. 2018, no. 4, pp. 42–46.

VoznesenskiyV.A. Statisticheskiye metody planirovaniya eksperimenta v tekhniko-ekonomicheskikh issledovaniyakh [Statistical methods of experiment planning in technical and economic research]. Moscow : Finansy i statistika Publ., 1981, 263 p. (in Russian).

Mishutn А., Kroviakov S., Pishev O. and Soldo B. Modified expanded clay lightweight concretes for thin-walled reinforced concrete floating structures. Technical Journal. 2017, vol. 11, no. 3, pp. 121−124.


Пристатейна бібліографія ГОСТ



Berns H., Theisen W. Ferrous materials: Steel and Cast Iron : monograph. Berlin Heidelberg : Springer, 2008. 418 p.


Uzlov O., Malchere А., BolshakovV. I. , Esnouf C. Investigation of Acicular Ferrite Structure and Properties of C – Mn – Al – Ti – N Steels. Advanced Materials Research. 2007. Vol. 23. Pp. 209−312. URL: https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/AMR.23.209


Иванцов С. В., Большаков В. И., Лаухин Д. В., Бекетов А. В., МурашкинА. В. Влияние размера аустенитного зерна на кинетику разрушения высокопрочных строительных сталей. Металлургическая и го

удная промышленность. 2014.№ 1. С. 70−72.


Іванцов С. В. Вплив параметрів структури на кінетику руйнування мікролегованих будівельних сталей : дис. на здобуття наук. ступ. канд. техн. наук : 05.02.01. Дніпропетровськ, 2014. 192 с.


Ivantsov S. V., Bolshakov V. I., Volkova O. V., Scheller P. R. ССТ-diagram of high strength steel X70. New developments in Geoscience, Geoingineering, Metallurgy and Mining Economics. 2007. Vol. 58. Pр. 113–121.


Laukhin D. V., Beketov O. V., Rott N. O., Tyuterev I. A., Ivantsov S. V., Laukhin V. D.  The Analysis of Interrelation between Kinetics of Propagation of Plastic Deformation and Initiation of Ductile Fracture.Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2017. Vol. 39, № 10. Рр. 1335−1343. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/ 130441


Большаков В. И., Волчук В. Н., Дубров Ю. И. Применение теоретико-информационного подхода для идентификации структуры металла. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2014. № 8. С. 4–9. URL : http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/4134


Volchuk V., Klymenko I., Kroviakov S. , Orešković M. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism. Tehnički glasnik − Technical Journal. 2018. Vol. 12. № 2. Pр. 93−97. URL : https://hrcak.srce.hr/202359


Bolshakov V. I., Volchuk V. M., Dubrov Yu. I. Regularization of One Conditionally III-Posed Problem of Extractive Metallurgy. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2018. Vol. 40, № 9. Рр. 1165−1171. URL: doi: 10.15407/mfint.40.09.1165


Волчук В. Н. К применению фрактального формализма при ранжировании критериев качества многопараметрических технологий. Металлофизика. Новейшие технологии. 2017. Т. 39. № 3. С. 949−957.
URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130334


Kroviakov S., Volchuk V., Zavoloka M., Kryzhanovskyi V. Search for Ranking Approaches of Expanded Clay Concrete Quality Criteria. In: Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd. 2019. Vol. 968. Pp. 20−25.
URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.968.20


Волчук В. Н. К определению области компромисса характеристик качества материалов. Металознавство та термічна обробка металів. 2015. № 3. С. 21−25. URL: http://mtom.pgasa.dp.ua/ article/view/23-30


Волчук В., Токосов С. Спосіб прогнозу механічних властивостей чавунних валків. ScienceRise. 2018.
T. 11. С. 57−61. URL: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2018.150342


Большаков Вад. І., Большаков В. І., Волчук В. М., Дубров Ю. І. Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття. Вісник НАН України. 2015. № 9. С. 69–73. URL:http://dx.doi.org/10.15407/visn2015.09.069


Волчук В. М. Модель оцінювання твердості чавунних валків СПХН-43 та СШХНФ-47. Металознавство та термічна обробка металів. 2019. № 4. С. 22–35. URL: https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.241219.22.597


Волчук В. Н. Мультифрактальный подход при оценке перлитной структуры. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2018. № 6. С. 31−36. URL: http://srd.pgasa.dp.ua:8080/xmlui/handle/123456789/1469


Большаков В. И., Волчук В. Н., Дейнеко Л. Н., Дубров Ю. И. Формирование модели прогноза качества материала, основанной на экспертной оценке и активном эксперименте. Компьютерное материаловедение и обеспечение качества : матер. к 45-му Междунар. сем. по моделированию и оптимизации композитов. Одесса : АстроПринт, 2006. С. 146−150.


Волчук В. Н. Исследования влияния химического состава чугунных прокатных валков на их механические свойства.Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2014. № 5. С. 12–18. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/40698


Dubrov Yu., Volchuk V. Expert trend identification of structural stability. Металознавство та термічна обробка металів. 2018. № 4. С. 42– 46. URL: doi: 10.30838/J.PMHTM.2413.261218.42.564


Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. Москва : Финансы и статистика, 1981. 263 с.


Mishutn А., Kroviakov S., Pishev O., Soldo B.Modified expanded clay lightweight concretes for thin-walled reinforced concrete floating structures.Technical Journal. 2017. Vol. 11, № 3. Pp. 121−124. URL: https://hrcak.srce.hr/186657

 


Коментарі цієї статті

Дивитися всі коментарі