Применение концепции мультифракталов для контроля качества низколегированной стали

Abstract

RU: Актуальность работы. Контроль качества выпускаемой металлопродукции осуществляется с применением как прямых испытаний, так и неразрушающих методов контроля. В работе предлагается использовать мультифрактальный подход при анализе структуры для прогноза критериев качества низколегированной стали. Материал и методика. В качестве материала для исследований выбрана низколегированная сталь с феррито-перлитной структурой. Сталь подвергалась термической обработке: нагрев до 920 0С и времени выдержки в течении 300 сек. Охлаждение образцов до температуры 500 0С проводилось с различным временем. Результаты и их обсуждение. В работе использованы следующие параметры: размерность Хаусдорфа-Безиковича D0, однородность f, вычисленная при показателе степени q = –100 и 100, коэффициенты размерности элементов структуры с наиболее плотной упаковкой D-100 и наиболее разреженной D100. Установлены зависимости мультифрактальных характеристик перлита и феррита от твердости и времени охлаждения образцов. Отмечается снижение показателей твердости HV при повышении размерностных оценок структуры феррита и перлита, что обусловлено возрастанием времени охлаждения металла до 500 0С с 29 до 93 000 сек. Выводы. На основании мультифрактального анализа феррито-перлитной структуры низколегированной стали проведена оценка показателей ее твердости в зависимости от времени охлаждения.

UK: Актуальність роботи. Контроль якості металопродукції, що випускається, здійснюється із застосуванням як прямих випробувань, так і неруйнівних методів контролю. У роботі пропонується використовувати мультифрактальний підхід при аналізі структури для прогнозу критеріїв якості низьколегованої сталі. Матеріал і методика. В якості матеріалу для досліджень обрано низьколеговану сталь з ферито-перлітною структурою. Сталь піддавалася термічній обробці: нагрів до 920 0С та часу витримки протягом 300 сек. Охолодження зразків до температури 500 0С проводилося з різним часом. Результати та їх обговорення. В роботі використані наступні параметри: розмірність Хаусдорфа−Безиковича D0, однорідність f, обчислена при показнику ступеня q = –100 і 100, коефіцієнти розмірності елементів структури з найбільш щільною упаковкою D100 і найбільш розрідженій D100. Встановлено залежності мультифрактального характеристик перліту та фериту від твердості і часу охолодження зразків. Відзначається зниження показників твердості HV при підвищенні оцінок розмірності структури фериту і перліту, що обумовлено зростанням часу охолодження металу до 500 0С з 29 до 93 000 сек. Висновки. На підставі мультифрактального аналізу ферито-перлітної структури низьколегованої сталі проведена оцінка показників її твердості в залежності від часу охолодження.

EN: Relevance of the work. The quality control of manufactured metal products is carried out using both direct tests and non-destructive testing methods. It is proposed to use a multifractal approach in the analysis of the structure to predict the quality criteria for low-alloyed steel. Material and methods. Low-alloy steel with a ferritic-pearlitic structure was chosen as a material for research. Steel was subjected to heat treatment: heating to 920 °C and holding time for 300 sec. The samples were cooled to a temperature of 500 °C with different times. Results and discussion. The following parameters were used: the dimension of Hausdorff-Bezikovich D0, the homogeneity of f calculated with the exponent q = –100 and 100, the coefficients of variation of the dimension of the elements of the structure with the most dense packing D-100 and the most rarefied D100. The dependences of the multifractal characteristics of perlite and ferrite on the hardness and cooling time of the samples are established. There is a decrease in the hardness values of HV with an increase in the dimensional estimates of the structure of ferrite and pearlite, which is due to the increase in the cooling time of the metal to 500 °C from 29 to 93 000 sec. Conclusions. Based on the multifractal analysis of the ferritic-pearlitic structure of low-alloy steel, its hardness indicators were evaluated as a function of cooling time.