Визначення області компромісу механічних властивостей сталі 40

Abstract

UK: Постановка проблеми. Випуск металопродукції з заданим комплексом механічних характеристик яляє собою актуальне завдання сучасного матеріалознавства. Для його виконання запропоновано застосовувати математичний апарат, що дозволить без проведення натурних іспитів прогнозувати заданий комплекс властивостей виробів із металу з мінімальними витратами. Об'єкт дослідження – механічні властивості та хімічний склад середньовуглецевої сталі 40, що використовується в різних галузях народного господарства України. Матеріали і методики досліджень. Сталь 40 має феритно-перлітну структуру в стані заводської поставки. Крім того, вона має знижений вміст шкідливих елементів: сірки і фосфору. Структура сталі досліджувалася з використанням оптичної мікроскопії. Результати. Проведено аналіз впливу хімічного складу сталі 40 на її механічні властивості. Графо-аналітичним методом визначено робочу область параметрів залежно від властивостей, що дозволяє прогнозувати механічні властивості досліджуваної сталі. В робочій області параметрів визначено область компромісу механічних властивостей (область із субоптимальним співвідношенням характеристик міцності та пластичності). Висновки. Отримано область компромісу механічних властивостей сталі 40 залежно від хімічного складу. Такий підхід дозволяє обирати необхідне співвідношення властивостей залежно від вимог замовника.

RU: Постановка проблемы. Выпуск металлопродукции с заданным комплексом механических характеристик представляет собой актуальную задачу современного материаловедения. Для ее решения предложено применять математический аппарат, который позволит без проведения натурных испытаний прогнозировать заданный комплекс свойств изделий из металла с минимальными затратами. Объект исследования – механические свойства и химический состав среднеуглеродистой стали 40, используемой в различных областях народного хозяйства Украины. Материалы и методики исследований. Сталь 40 имеет ферритно-перлитную структуру в состоянии заводской поставки. Кроме того, она имеет пониженное содержание вредных элементов: серы и фосфора. Структура стали исследовалась с использованием оптической микроскопии. Результаты. Проведен анализ влияния химического состава стали 40 на ее механические свойства. Графо-аналитическим методом определена рабочая область параметров в зависимости от свойств, что позволяет прогнозировать механические свойства исследуемой стали. В рабочей области параметров определена область компромисса механических свойств (область с субоптимальным соотношением характеристик прочности и пластичности). Выводы. Получена область компромисса механических свойств стали 40 в зависимости от химического состава. Такой подход позволяет выбирать необходимое соотношение свойств в зависимости от требований заказчика.

EN: Problem statement. The production of metal products with a given set of mechanical characteristics is an urgent task of modern materials science. To solve this problem, it was suggested that a mathematical apparatus should be used, it would allow, without conducting full-scale tests, to predict a given set of properties of metal products with minimal costs. Object of study. The object of research is the mechanical properties and chemical composition of medium carbon steel 40, used in various fields of the national economy of Ukraine. Materials and methods. Steel 40 (after factory delivery) has a ferrite-perlite structure containing perlite within 46 ... 56%. In addition, it has a lower content of harmful elements: sulfur and phosphorus (according to GOST 1050-88). The structure of the steel was investigated using the method of optical microscopy. Results and discussion. The analysis of the influence of elements of the chemical composition of steel 40 on its mechanical properties was carried out. The graph-analytical method defines the working areas of the selected technology parameters, depending on the properties, which allow to predict the mechanical properties of the investigated steel. In the working areas of the parameters, the compromise area of the mechanical properties is determined. The compromise area is an area with a suboptimal ratio of strength and plasticity characteristics. Conclusions. The area of the compromise of the mechanical properties of steel 40 is obtained, depending on the influence of the elements of the chemical composition. This approach allows us to determine the given complex of mechanical characteristics of the metal already in the process of its production, depending on the customer's requirements and regulatory documents on the quality of metal products.