ОПТИМІЗАЦІЯ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ СТАЛІ МАШИНОБУДІВНИХ КОНСТРУКЦІЙ ЗА КРИТЕРІЄМ СТАБІЛІЗАЦІЇ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
Анотація
Метою роботи є створення математичної моделі оперативного управління характеристиками міцності очікуваної металоконструкції в умовах серійного сталеплавильного виробництва. Традиційні підходи, що ґрунтуються на результатах випробувань дослідних зразків, одержуваних у лабораторних умовах, для цієї мети не підходять. Сказане пояснюється тим, що оскільки в умовах серійного сталеплавильного виробництва на характеристики міцності виробів, крім їх хімічного складу, впливає структура металу і безліч інших умов плавок, це обґрунтовує необхідність для врахування параметрів міжатомної взаємодії як критеріїв оптимізації.Головна ідея дослідження полягає в тому, щоб під час прогнозування до уваги брали концепцію спрямованого хімічного зв’язку металу, що пов’язує між собою їх склад, структуру і властивості металу.Представлена концепція доповнена елементами оптимізації хімічного складу сталі за критерієм стабілізації механічних властивостей, методами планування експериментів, завдяки чому було отримано інтервали варіювання основних критеріальних показників оптимізації.Для забезпечення фізичної сутності моделей прогнозування механічних властивостей сталей несівних систем залізничної техніки запропоновано використовувати інтегральні фізико-хімічні критерії: структурний параметрd (нм 10-1) і фізико-хімічний еквівалент ZY(e).На підставі математичного та фізико-хімічного моделювання вивчено вплив легуючих елементів (хром, молібден, ванадій) на формування механічних властивостей сталі. Визначено інтервали вмісту легувальних елементів, що забезпечують виконання необхідних норм. Побудовано залежності зміни механічних властивостей легованого прокату від показника структурного стану d.Перетин функцій властивостей середньовуглецевих сталей у ділянці евтектоду відповідає положенням закону Н.С. Курнакова і дає змогу прогнозувати рівень і поєднання властивостей та характеристик сплавів.
Посилання
2. Ohkubo N., Miyakusu K., Uemats Y., Kimura H. Effect of alloying elements on the mechanical properties of the stable austenitic stainless steel. ISIJ International. 1994. Vol. 34. № 9. P. 764–772. https://doi.org/10.2355/ isijinternational.34.764
3. Han R., Hu M., Pei Q., Gong D., Song Y. The influence of chemical element on properties of deformed steel bar. Open Journal of Statistics. 2016. Vol. 6. P. 1174–1180. http://dx.doi.org/10.4236/ojs.2016.66095
4. Sheyko S., Beloko Y., Kripak A., Shalomeev V., Tsyganov V., Kulabneva E. Development of rational chemical composition of special steel with increased mechanical and performance characteristics. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2023. Vol. 58. № 4. P. 798–805. https://doi.org/10.59957/jctm.v58i4.114
5. Вплив хімічного складу на механічні властивості легованої сталі / В.А. Луценка та ін. Лиття та металургія. 2018. № 1 (90). С. 120–123.
6. Пахолюк А.П. Основи матеріалознавства і конструкційні матеріали : посібник. Львів : Світ, 2015. 172 с.
7. Prikhodko E., Petrov A. F. Physical−chemical criteria for description of the composition effect on salt melt structure and properties. Functional Materials. 2000. Vol. 7. № 1. P. 108–113.
8. Бурлуцький О.В., Фомін О.В., Ткаченко В.П. Формалізація структурно-речовинних перетворень в несучих системах вантажних вагонів у результаті термічних впливів у процесі зварювальних і правочних робіт. Зб. наук. пр. Державного економіко-технологічного університету транспорту. Київ, 2016. № 29. С. 54–71.
9. Gubskyi S.V., Yepifanov V., Chukhlib Y., Basova A., Okun M., Ivanova. Integrated approach to determine operational integrity of crane metal structure. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering. 2022. Vol. 63. № 4. P. 319–325.
10. ДСТУ 8541:2015. Прокат сталевий підвищеної міцності. Технічні умови.
11. Нікітін В.М. Високоміцні сталі з економним легуванням для кар’єрного транспорту та гірничодобувної техніки. Сталь. 2016. № 10. С. 57–66.
12. Приходько Є.В. Ефективність комплексного легування сталі та сплавів. Київ : Наукова думка, 1995. 292 с.
13. Тогобицька Д.Н., Пиптюк В.П., Логозинський Ю.Н. Системний підхід до вибору оптимального елементного складу сталі, що забезпечує необхідний рівень механічних властивостей. Системні технології : регіон. міжвуз. зб. наук. пр. Дніпропетровськ, 2015. С. 91–97.
14. Пономаренко В.С., Гур’янова Л.С., Пельовий Я.Є. Актуальні проблеми системного аналізу та моделювання процесів управління : зб. наук. пр. Братислава–Харків : ВШЕМ – ХНЕУ ім. С. Кузнеця, 2023. 409 с.
15. Приходько Є.В., Тогобицька Д.М., Козачок О.С. Інформаційно-аналітична система стабілізації властивостей прокату. Металознавство та обробка металів. 2011. № 1. С. 39–43.
16. Погребна Н.Є., Куцова В.З., Котова Т.В. Механічна стабільність матеріалів : навч. посіб. Дніпро : НМе- тАУ, 2021. 109 с.
17. Єрмакова С.М. Математична теорія планування експерименту. М. : Наука, 1983. 392 с.
18. Математичне моделювання процесу термічної правки балки хребтової вантажних вагонів-платформ / О.В. Фомін та ін. Вісник Східноукраїнського національного університету. 2019. № 3 (251). С. 186–190.
19. Малинов Л.С., Бурова Д.В. Нетипова термообробка сталей 09H2S і EN36, в тому числі з витримкою в міжкритичному інтервалі температур (МКІТ). Вісник Приазовського державного технічного університету. Сер. : Технічні науки. 2013. Вип. 27. С. 73–82.
