Какое влияние оказывает структура стали на ее механические свойства
ÐаждÑй Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑкий ÑлеменÑ, Ð²Ñ Ð¾Ð´ÑÑий в ÑоÑÑав ÑÑали, по-ÑÐ²Ð¾ÐµÐ¼Ñ Ð²Ð»Ð¸ÑÐµÑ Ð½Ð° ее Ð¼ÐµÑ Ð°Ð½Ð¸ÑеÑкие ÑвойÑÑва – ÑлÑÑÑÐ°ÐµÑ Ð¸Ð»Ð¸ ÑÑ ÑдÑаеÑ.
УглеÑод (С), ÑвлÑÑÑийÑÑ Ð¾Ð±ÑзаÑелÑнÑм ÑлеменÑом и Ð½Ð°Ñ Ð¾Ð´ÑÑимÑÑ Ð² ÑÑали обÑÑно в виде Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑкого ÑÐ¾ÐµÐ´Ð¸Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Fe3C (каÑбид железа), Ñ ÑвелиÑением его ÑодеÑÐ¶Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð´Ð¾ 1,2% повÑÑÐ°ÐµÑ ÑвеÑдоÑÑÑ, пÑоÑноÑÑÑ Ð¸ ÑпÑÑгоÑÑÑ ÑÑали и ÑменÑÑÐ°ÐµÑ Ð²ÑзкоÑÑÑ Ð¸ ÑпоÑобноÑÑÑ Ðº ÑваÑиваемоÑÑи. ÐÑи ÑÑом Ñакже ÑÑ ÑдÑаÑÑÑÑ Ð¾Ð±ÑабаÑÑваемоÑÑÑ Ð¸ ÑваÑиваемоÑÑÑ.
ÐÑемний (Si) ÑÑиÑаеÑÑÑ Ð¿Ð¾Ð»ÐµÐ·Ð½Ð¾Ð¹ пÑимеÑÑÑ, и вводиÑÑÑ Ð² каÑеÑÑве акÑивного ÑаÑкиÑлиÑелÑ. Ðак пÑавило, он ÑодеÑжиÑÑÑ Ð² ÑÑали в неболÑÑом колиÑеÑÑве (в пÑÐµÐ´ÐµÐ»Ð°Ñ Ð´Ð¾ 0,4%) и замеÑного влиÑÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° ее ÑвойÑÑва не оказÑваеÑ. Ðо пÑи ÑодеÑжании кÑÐµÐ¼Ð½Ð¸Ñ Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ 2% ÑÑÐ°Ð»Ñ ÑÑановиÑÑÑ Ñ ÑÑпкой и пÑи ковке ÑазÑÑÑаеÑÑÑ.
ÐаÑÐ³Ð°Ð½ÐµÑ (Mn) ÑодеÑжиÑÑÑ Ð² обÑкновенной ÑглеÑодиÑÑой ÑÑали в неболÑÑом колиÑеÑÑве (0,3-0,8%) и ÑеÑÑезного влиÑÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° ее ÑвойÑÑва не оказÑваеÑ. ÐаÑÐ³Ð°Ð½ÐµÑ ÑменÑÑÐ°ÐµÑ Ð²Ñедное влиÑние киÑлоÑода и ÑеÑÑ, повÑÑÐ°ÐµÑ ÑвеÑдоÑÑÑ Ð¸ пÑоÑноÑÑÑ ÑÑали, ее ÑежÑÑие ÑвойÑÑва, ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ Ð¿ÑокаливаемоÑÑÑ, но ÑÐ½Ð¸Ð¶Ð°ÐµÑ ÑÑойкоÑÑÑ Ðº ÑдаÑнÑм нагÑÑзкам.
СеÑа (S) и ÑоÑÑÐ¾Ñ (Ð ) ÑвлÑÑÑÑÑ Ð²ÑеднÑми пÑимеÑÑми. ÐÑ ÑодеÑжание даже в незнаÑиÑелÑнÑÑ ÐºÐ¾Ð»Ð¸ÑеÑÑÐ²Ð°Ñ Ð¾ÐºÐ°Ð·ÑÐ²Ð°ÐµÑ Ð²Ñедное влиÑние на Ð¼ÐµÑ Ð°Ð½Ð¸ÑеÑкие ÑвойÑÑва ÑÑали. СодеÑжание в ÑÑали более 0,045% ÑеÑÑ Ð´ÐµÐ»Ð°ÐµÑ ÑÑÐ°Ð»Ñ ÐºÑаÑноломкой, Ñ.е. Ñакой, коÑоÑÐ°Ñ Ð¿Ñи ковке в нагÑеÑом ÑоÑÑоÑнии Ð´Ð°ÐµÑ ÑÑеÑинÑ. ÐÑ ÐºÑаÑноломкоÑÑи ÑÑÐ°Ð»Ñ Ð¿ÑÐµÐ´Ð¾Ñ ÑанÑÐµÑ Ð¼Ð°ÑганеÑ, коÑоÑÑй ÑвÑзÑÐ²Ð°ÐµÑ ÑеÑÑ Ð² ÑÑлÑÑÐ¸Ð´Ñ (MnS). СодеÑжание в ÑÑали более 0,045% ÑоÑÑоÑа, Ð´ÐµÐ»Ð°ÐµÑ ÑÑÐ°Ð»Ñ Ñ Ð»Ð°Ð´Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð¼ÐºÐ¾Ð¹, Ñ.е. легко ломаÑÑейÑÑ Ð² Ñ Ð¾Ð»Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¼ ÑоÑÑоÑнии. ÐбÑабаÑÑваемоÑÑÑ ÑÑали ÑоÑÑÐ¾Ñ Ð½ÐµÑколÑко ÑлÑÑÑаеÑ, Ñак как ÑпоÑобÑÑвÑÐµÑ Ð¾ÑÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑÑÑÑжки.
Ðиобий (Nb) ÑлÑÑÑÐ°ÐµÑ ÐºÐ¸ÑлоÑÑойкоÑÑÑ ÑÑали и ÑпоÑобÑÑвÑÐµÑ ÑменÑÑÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ¾ÑÑозии в ÑваÑнÑÑ ÐºÐ¾Ð½ÑÑÑÑкÑиÑÑ .
ТиÑан (Тi) повÑÑÐ°ÐµÑ Ð¿ÑоÑноÑÑÑ, плоÑноÑÑÑ Ð¸ плаÑÑиÑноÑÑÑ ÑÑали, ÑлÑÑÑÐ°ÐµÑ Ð¾Ð±ÑабаÑÑваемоÑÑÑ Ð¸ ÑопÑоÑивление коÑÑозии. ÐовÑÑÐ°ÐµÑ Ð¿ÑокаливаемоÑÑÑ ÑÑали пÑи малÑÑ ÑодеÑжаниÑÑ Ð¸ Ð¿Ð¾Ð½Ð¸Ð¶Ð°ÐµÑ Ð¿Ñи болÑÑÐ¸Ñ .
Ð¥Ñом (Cr) повÑÑÐ°ÐµÑ Ð¿ÑоÑноÑÑÑ, закаливаемоÑÑÑ Ð¸ жаÑоÑÑойкоÑÑÑ, ÑежÑÑие ÑвойÑÑва и ÑÑойкоÑÑÑ Ð½Ð° иÑÑиÑание, но ÑÐ½Ð¸Ð¶Ð°ÐµÑ Ð²ÑзкоÑÑÑ Ð¸ ÑеплопÑоводноÑÑÑ ÑÑали. СодеÑжание болÑÑого колиÑеÑÑва Ñ Ñома (в обÑÑнÑÑ ÑоÑÑÐ°Ñ ÑÑали Ð´Ð¾Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ñ Ð´Ð¾ 2%, а в ÑпеÑиалÑнÑÑ – до 25%) Ð´ÐµÐ»Ð°ÐµÑ ÑÑÐ°Ð»Ñ Ð½ÐµÑжавеÑÑей и обеÑпеÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑÑÑойÑивоÑÑÑ Ð¼Ð°Ð³Ð½Ð¸ÑнÑÑ Ñил.
Ðолибден (Mo) повÑÑÐ°ÐµÑ Ð¿ÑоÑноÑÑнÑе Ñ Ð°ÑакÑеÑиÑÑики ÑÑали, ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑвеÑдоÑÑÑ, кÑаÑноÑÑойкоÑÑÑ, анÑикоÑÑозионнÑе ÑвойÑÑва. ÐÐµÐ»Ð°ÐµÑ ÐµÐµ ÑеплоÑÑÑойÑивой, ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ Ð½ÐµÑÑÑÑÑ ÑпоÑобноÑÑÑ ÐºÐ¾Ð½ÑÑÑÑкÑий пÑи ÑдаÑнÑÑ Ð½Ð°Ð³ÑÑÐ·ÐºÐ°Ñ Ð¸ вÑÑÐ¾ÐºÐ¸Ñ ÑемпеÑаÑÑÑÐ°Ñ . ÐаÑÑÑднÑÐµÑ ÑваÑкÑ, Ñак как акÑивно окиÑлÑеÑÑÑ Ð¸ вÑгоÑаеÑ.
ÐÐ¸ÐºÐµÐ»Ñ (Ni) ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ Ð²ÑзкоÑÑÑ, пÑоÑноÑÑÑ Ð¸ ÑпÑÑгоÑÑÑ, но неÑколÑко ÑÐ½Ð¸Ð¶Ð°ÐµÑ ÑеплопÑоводноÑÑÑ ÑÑали. ÐикелевÑе ÑÑали Ñ Ð¾ÑоÑо кÑÑÑÑÑ. ÐнаÑиÑелÑное ÑодеÑжание Ð½Ð¸ÐºÐµÐ»Ñ Ð´ÐµÐ»Ð°ÐµÑ ÑÑÐ°Ð»Ñ Ð½ÐµÐ¼Ð°Ð³Ð½Ð¸Ñной, коÑÑозионноÑÑойкой и жаÑопÑоÑной.
ÐолÑÑÑам (W) обÑазÑÑ Ð² ÑÑали ÑвеÑдÑе Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑкие ÑÐ¾ÐµÐ´Ð¸Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ â каÑбидÑ, Ñезко ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑвеÑдоÑÑÑ Ð¸ кÑаÑноÑÑойкоÑÑÑ. УвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑабоÑоÑпоÑобноÑÑÑ ÑÑали пÑи вÑÑÐ¾ÐºÐ¸Ñ ÑемпеÑаÑÑÑÐ°Ñ , ее пÑокаливаемоÑÑÑ, повÑÑÐ°ÐµÑ ÑопÑоÑивление ÑÑали к коÑÑозии и иÑÑиÑаниÑ, ÑменÑÑÐ°ÐµÑ ÑваÑиваемоÑÑÑ.
Ðанадий (V) обеÑпеÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ Ð¼ÐµÐ»ÐºÐ¾Ð·ÐµÑниÑÑоÑÑÑ ÑÑали, повÑÑÐ°ÐµÑ ÑвеÑдоÑÑÑ Ð¸ пÑоÑноÑÑÑ. УвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ Ð¿Ð»Ð¾ÑноÑÑÑ ÑÑали, Ñак как ÑвлÑеÑÑÑ Ñ Ð¾ÑоÑим ÑаÑкиÑлиÑелем. Ð¡Ð½Ð¸Ð¶Ð°ÐµÑ ÑÑвÑÑвиÑелÑноÑÑÑ ÑÑали к пеÑегÑÐµÐ²Ñ Ð¸ ÑлÑÑÑÐ°ÐµÑ ÑваÑиваемоÑÑÑ.
ÐобалÑÑ (Co) повÑÑÐ°ÐµÑ Ð¶Ð°ÑопÑоÑноÑÑÑ, магниÑнÑе ÑвойÑÑва, ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑопÑоÑивление ÑдаÑÑ.
ÐлÑминий (Ðl) ÑвлÑеÑÑÑ Ð°ÐºÑивнÑм ÑаÑкиÑлиÑелем. ÐÐµÐ»Ð°ÐµÑ ÑÑÐ°Ð»Ñ Ð¼ÐµÐ»ÐºÐ¾Ð·ÐµÑниÑÑой, одноÑодной по Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑÐºÐ¾Ð¼Ñ ÑоÑÑавÑ, пÑедоÑвÑаÑÐ°ÐµÑ ÑÑаÑение, ÑлÑÑÑÐ°ÐµÑ ÑÑампÑемоÑÑÑ, повÑÑÐ°ÐµÑ ÑвеÑдоÑÑÑ Ð¸ пÑоÑноÑÑÑ, ÑвелиÑÐ¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑопÑоÑивление окиÑÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñи вÑÑÐ¾ÐºÐ¸Ñ ÑемпеÑаÑÑÑÐ°Ñ .
ÐÐµÐ´Ñ (Cu) влиÑÐµÑ Ð½Ð° повÑÑение коÑÑозионной ÑÑойкоÑÑи, пÑедела ÑекÑÑеÑÑи и пÑокаливаемоÑÑи. Ðа ÑваÑиваемоÑÑÑ Ð½Ðµ влиÑеÑ.
ÐÐ»Ñ Ð²ÑеÑÑоÑоннего Ð¿Ð¾Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ анализа пÑоÑеÑÑов, пÑоиÑÑ Ð¾Ð´ÑÑÐ¸Ñ Ð¿Ñи легиÑовании и деÑоÑмиÑовании ÑÑалей, важнÑÑ ÑÐ¾Ð»Ñ Ð¸Ð³ÑÐ°ÐµÑ Ð·Ð½Ð°Ð½Ð¸Ðµ завиÑимоÑÑей Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑким ÑоÑÑавом и Ð¼ÐµÑ Ð°Ð½Ð¸ÑеÑкими ÑвойÑÑвами.
ЦелÑÑ Ð½Ð°ÑÑоÑÑÐ¸Ñ Ð¸ÑÑледований ÑвлÑеÑÑÑ Ð¸Ð·ÑÑение комплекÑного влиÑÐ½Ð¸Ñ Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑкого ÑоÑÑава на пÑедел ÑекÑÑеÑÑи σТ аÑмаÑÑÑной ÑÑали клаÑÑа Ð500С.
Ð ÑеÑение ÑенÑÑбÑÑ Ð¸ окÑÑбÑÑ ÑекÑÑего года в ÐабоÑаÑоÑии иÑпÑÑаний ÑÑÑоиÑелÑнÑÑ Ð¼Ð°ÑеÑиалов и конÑÑÑÑкÑий ÐÐУ «Ð¦ÐÐÐС» пÑоводилиÑÑ Ð¸ÑпÑÑÐ°Ð½Ð¸Ñ Ð¾Ð±ÑазÑов аÑмаÑÑÑнÑÑ ÑÑеÑжней диамеÑÑом Ð¾Ñ Ø16 до Ã36. ÐÑли вÑÐ¿Ð¾Ð»Ð½ÐµÐ½Ñ Ð±Ð¾Ð»ÐµÐµ 30 паÑаллелÑнÑÑ Ð¸ÑпÑÑаний. ÐÑи ÑÑом Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¹ и Ñой же пÑÐ¾Ð±Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ð¾Ð³Ð¾ ÑипоÑазмеÑа аÑмаÑÑÑнÑÑ ÑÑеÑжней опÑеделÑли ÑакÑиÑеÑкÑÑ Ð¼Ð°ÑÑовÑÑ Ð´Ð¾Ð»Ñ Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑÐºÐ¸Ñ ÑлеменÑов Ñ Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾ÑÑÑ Ð¾Ð¿Ñико-ÑмиÑÑионного ÑпекÑÑомеÑÑа PMI-MASTER SORT (ÑиÑ.1) и Ð¼ÐµÑ Ð°Ð½Ð¸ÑеÑкие ÑвойÑÑва ÑÑали пÑи помоÑи иÑпÑÑаÑелÑной маÑÐ¸Ð½Ñ ÐÐ -1000Ð-авÑо (ÑиÑ.2).
РиÑ.1 – ÐÑпÑÑание аÑмаÑÑÑного ÑÑеÑÐ¶Ð½Ñ Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð¿ÑÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ
имиÑеÑкого ÑоÑÑава ÑÑали.
РиÑ.2 – ÐÑпÑÑÐ°Ð½Ð¸Ñ Ð°ÑмаÑÑÑной ÑÑали на ÑаÑÑÑжение.
ÐÐ»Ñ Ð¾Ð±ÐµÑпеÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð¾ÑÑовеÑноÑÑи ÑÑаÑиÑÑиÑеÑÐºÐ¸Ñ Ð²Ñводов и ÑодеÑжаÑелÑной инÑеÑпÑеÑаÑии ÑезÑлÑÑаÑов иÑÑледований ÑнаÑала опÑеделили Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ñй обÑем вÑбоÑки, Ñ.е. минималÑное колиÑеÑÑво паÑаллелÑнÑÑ Ð¸ÑпÑÑаний. Так как в данном ÑлÑÑае иÑпÑÑÐ°Ð½Ð¸Ñ Ð¿ÑоводÑÑÑÑ Ð´Ð»Ñ Ð¾Ñенки маÑемаÑиÑеÑкого ожиданиÑ, Ñо пÑи ноÑмалÑном ÑаÑпÑеделении иÑÑледÑемой велиÑÐ¸Ð½Ñ Ð¼Ð¸Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ð»Ñно Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ñй обÑем иÑпÑÑаний можно найÑи из ÑооÑноÑениÑ:
где υ â вÑбоÑоÑнÑй коÑÑÑиÑÐ¸ÐµÐ½Ñ Ð²Ð°ÑиаÑии,
tα,k â коÑÑÑиÑÐ¸ÐµÐ½Ñ Ð¡ÑÑÑденÑа,
α=1-P â ÑÑÐ¾Ð²ÐµÐ½Ñ Ð·Ð½Ð°ÑимоÑÑи (Ð – довеÑиÑелÑÐ½Ð°Ñ Ð²ÐµÑоÑÑноÑÑÑ),
k = n-1 â ÑиÑло ÑÑепеней ÑвободÑ,
ΔÐ â макÑималÑÐ½Ð°Ñ Ð¾ÑноÑиÑелÑÐ½Ð°Ñ Ð¾Ñибка (допÑÑк) пÑи оÑенке маÑемаÑиÑеÑкого Ð¾Ð¶Ð¸Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð² долÑÑ Ð¼Ð°ÑемаÑиÑеÑкого Ð¾Ð¶Ð¸Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ (ÎÐ = γ*δÐ, где γ – генеÑалÑнÑй коÑÑÑиÑÐ¸ÐµÐ½Ñ Ð²Ð°ÑиаÑии, δРâ макÑималÑÐ½Ð°Ñ Ð¾Ñибка пÑи оÑенке маÑемаÑиÑеÑкого Ð¾Ð¶Ð¸Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð² долÑÑ ÑÑеднеквадÑаÑиÑеÑкого оÑклонениÑ).
Ðак пÑавило, генеÑалÑнÑй коÑÑÑиÑÐ¸ÐµÐ½Ñ Ð²Ð°ÑиаÑии γ неизвеÑÑен, и его заменÑÑÑ Ð²ÑбоÑоÑнÑм коÑÑÑиÑиенÑом ваÑиаÑии Ï , Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð¿ÑÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ¾ÑоÑого нами бÑла пÑоведена ÑеÑÐ¸Ñ Ð¸Ð· деÑÑÑи пÑедваÑиÑелÑнÑÑ Ð¸ÑпÑÑаний.
Ðо ÑезÑлÑÑаÑам пÑоведеннÑÑ Ð¸ÑпÑÑаний и вÑполненнÑÑ ÑаÑÑеÑов пÑи довеÑиÑелÑной веÑоÑÑноÑÑи Ð =0,95 полÑÑен Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ñй обÑем вÑбоÑки, Ñавной n=26. ФакÑиÑеÑкое колиÑеÑÑво иÑпÑÑаний, как бÑло Ñказано вÑÑе, ÑоÑÑавило 36.
ÐаÑÑив даннÑÑ , полÑÑеннÑÑ Ð¿Ð¾ ÑезÑлÑÑаÑам пÑоведеннÑÑ Ð¿Ð°ÑаллелÑнÑÑ Ð¸ÑпÑÑаний, бÑл обÑабоÑан Ñ Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾ÑÑÑ Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¾ÑакÑоÑного коÑÑелÑÑионного анализа.
УÑавнение множеÑÑвенной ÑегÑеÑÑии Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÑ Ð±ÑÑÑ Ð¿ÑедÑÑавлено в виде:
Y = f (β, X) + ε,
где X=(X1, X2,…, Xm) â векÑÐ¾Ñ Ð½ÐµÐ·Ð°Ð²Ð¸ÑимÑÑ (иÑÑ Ð¾Ð´Ð½ÑÑ ) пеÑеменнÑÑ ; β â векÑÐ¾Ñ Ð¿Ð°ÑамеÑÑов (подлежаÑÐ¸Ñ Ð¾Ð¿ÑеделениÑ); ε â ÑлÑÑÐ°Ð¹Ð½Ð°Ñ Ð¾Ñибка (оÑклонение); Y â завиÑÐ¸Ð¼Ð°Ñ (ÑаÑÑеÑнаÑ) пеÑеменнаÑ.
РазÑабоÑка множеÑÑвенной коÑÑелÑÑионной модели вÑегда ÑопÑÑжена Ñ Ð¾ÑбоÑом ÑÑÑеÑÑвеннÑÑ ÑакÑоÑов, оказÑваÑÑÐ¸Ñ Ð½Ð°Ð¸Ð±Ð¾Ð»ÑÑее влиÑние на пÑизнак-ÑезÑлÑÑаÑ. РнаÑем ÑлÑÑае из далÑнейÑего ÑаÑÑмоÑÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð±Ñли иÑклÑÑÐµÐ½Ñ ÑÑи ÑлеменÑа (Ðl, Тi, W) по пÑиÑине Ð¸Ñ Ð½Ð¸Ð·ÐºÐ¾Ð¹ маÑÑовой доли (<0,05%) и оÑÑÑÑÑÑÐ²Ð¸Ñ ÑеÑÐºÐ¸Ñ Ð¿Ð¾ÐºÐ°Ð·Ð°Ð½Ð¸Ð¹ ÑпекÑÑомеÑÑа.
Таким обÑазом, нами полÑÑено ÑледÑÑÑее ÑÑавнение ÑегÑеÑÑии комплекÑного влиÑÐ½Ð¸Ñ Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑÐºÐ¸Ñ ÑлеменÑов ÑÑали на ее пÑедел ÑекÑÑеÑÑи ÏТ:
РдалÑнейÑем, Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð¿ÑÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑеÑноÑÑ ÐºÐ¾ÑÑелÑÑионной ÑвÑзи Ð¼ÐµÐ¶Ð´Ñ Ð¸Ð·ÑÑаемÑми показаÑелÑми бÑли пÑÐ¾Ð²ÐµÐ´ÐµÐ½Ñ Ð´Ð¾Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¸ÑелÑнÑе оÑеноÑнÑе иÑпÑÑÐ°Ð½Ð¸Ñ â 9 паÑаллелÑнÑÑ Ð¸ÑпÑÑаний аÑмаÑÑÑнÑÑ ÑÑеÑжней диамеÑÑами Ã16, Ã18 и Ã20 (ÑаблиÑа 1).
РаÑÑеÑнÑе знаÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñедела ÑекÑÑеÑÑи ÏТ (ÑиÑ.3) ÑÐµÑ Ð¶Ðµ аÑмаÑÑÑнÑÑ ÑÑеÑжней бÑли опÑÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ñ Ð¿Ð¾ ÑазÑабоÑанной многоÑакÑоÑной коÑÑелÑÑионной модели.
ÐЫÐÐÐЫ
1) ÐелиÑина коÑÑÑиÑиенÑа коÑÑелÑÑии R подÑвеÑÐ¶Ð´Ð°ÐµÑ Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾ÑÑÑ Ð½Ð°Ð´Ñжного пÑогнозиÑÐ¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ñедела ÑекÑÑеÑÑи ÏТ иÑÑ Ð¾Ð´Ñ Ð¸Ð·Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑкого ÑоÑÑава аÑмаÑÑÑной ÑÑали клаÑÑа Ð500С.
2) ÐÑименение множеÑÑвенного ÑегÑеÑÑионного анализа Ð¿Ð¾Ð·Ð²Ð¾Ð»Ð¸Ñ Ð²ÑÑвиÑÑ Ñакже комплекÑное влиÑние Ñ Ð¸Ð¼Ð¸ÑеÑÐºÐ¸Ñ ÑлеменÑов на дÑÑгие Ð¼ÐµÑ Ð°Ð½Ð¸ÑеÑкие ÑвойÑÑва ÑÑали (вÑеменное ÑопÑоÑивление ÏÐ, оÑноÑиÑелÑное Ñдлинение δ5), ÑÑо ÑвлÑеÑÑÑ Ð·Ð°Ð´Ð°Ñей наÑÐ¸Ñ Ð´Ð°Ð»ÑнейÑÐ¸Ñ Ð¸ÑÑледований.
ÐаÑалÑник лабоÑаÑоÑии ЮÑиÑов Ð .Ю.
ÐедÑÑий Ð¸Ð½Ð¶ÐµÐ½ÐµÑ ÐÐ¸Ñ Ð°Ð»ÑÑова Ð.Ð.
Источник
Химический состав изменяет не только структуру, но и свойства стали. Влияние углерода на структуру сплава подробно рассмотрено при изложении диаграммы состояния системы Fe—С, однако следует отметить, что с увеличением содержания углерода повышается твердость, прочность, но снижается пластичность. На механические свойства стали также влияет форма и размер частиц ферри- тоцементитной смеси. Твердость и прочность тем выше, чем больше дисперсность частиц этой смеси. Если в стали содержится цементит зернистой формы, а не пластинчатый, то она имеет пластичность более высокую при одинаковой твердости. Содержание углерода оказывает влияние на технологические свойства; с увеличением содержания углерода в стали улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость и чувствительность к старению, перегреву, охлаждению и одновременно ухудшается свариваемость. Большое влияние на свойства стали оказывают различные примеси, которые разделяют на постоянные или обычные, скрытые и случайные.
К постоянным примесям стали относятся Mn, Si, S и Р, а также газы (азот, водород, кислород), а к случайным — примеси, которые попадают с шихтовыми материалами (например, в рудах содержатся Си, As, Сг и др.). Иногда к стали специально добавляют серу и фосфор, так как они облегчают обработку резанием.
В общем случае сера, фосфор, кислород, водород и азот относятся к вредным примесям.
Сера ухудшает пластичность и вязкость и придает стали красноломкость, т.е. хрупкость при высоких температурах. Сера в железе не растворяется, а образует сернистое железо (FeS), которое с железом при 985 °С создает легкоплавкую эвтектику, располагающуюся в основном по границам зерен. При нагреве выше 985 °С эвтектика плавится, разобщая зерна стали. При горячей обработке такой стали давлением по границам зерен появляются трещины. Чем меньше в стали содержание серы, тем сталь качественнее.
Фосфор вызывает хладноломкость, проявляющуюся в склонности образовывать трещины при комнатной температуре, и особенно при температурах ниже нуля. Одновременно фосфор ухудшает пластичность и вязкость. Фосфор растворяется в феррите и повышает прочность стали. Однако при содержании фосфора выше 0,1% хладноломкость стали резко усиливается. Фосфор имеет большую склонность к ликвации при кристаллизации стали. Это приводит к образованию отдельных участков, богатых фосфором, при общем содержании его в стали менее 0,1%. Высококачественные стали должны содержать не более 0,03% Р.
Легирующие элементы по-разному влияют на свойства стали.
Марганец повышает прочность, износостойкость, а также глубину прокаливаемое™ стали при термической обработке.
Кремний способствует получению более однородной структуры, положительно сказывается на упругих характеристаках стали. Кремний способствует также магнитным превращениям, а при содержании его в количестве 15—20% придает стали кислотоупорность.
Хром повышает твердость, прочность, а при термической обработке увеличивает глубину прокаливаемое™, положительно сказывается на жаропрочности, жаростойкости, улучшает коррозионную стойкость.
Никель действует так же, как и марганец. Кроме того, он повышает электросопротивление и снижает значение коэффициента линейного расширения.
Вольфрам уменьшает величину зерна, увеличивает твердость и прочность, улучшает режущие свойства при повышенной температуре.
Молибден действует, как и вольфрам, и также улучшает коррозионную стойкость.
Легирующие элементы в стали могут находиться в свободном состоянии. Эти случаи весьма редки. Например, свинец и медь встречаются в чистом виде в свинцовых и медистых сталях. Механические свойства таких сталей невысоки.
Легирующие элементы могут образовывать с железом химические соединения (интерметаллические соединения FeSi, Fe3W, FeCr) — твердые растворы замещения. Интерметаллические соединения часто играют роль упрочняющей фазы.
Легирующие элементы способны образовывать химические соединения с неметаллами (MnO, MnS, Si02, А1203 и др.).
Все легирующие элементы по отношению к углероду подразделяются на две группы: элементы, не образующие карбидов, и карбидообразующие. В периодической системе Д.И. Менделеева некарбидообразующие элементы стоят правее железа. К ним относятся, например, Ni, Si, Со, Си, А1 и некоторые другие.
Карбидообразующие элементы в периодической системе Менделеева расположены левее железа. К ним относятся Mn, Сг, W, Мо, V, Ti, Nb, Та и др. Менее устойчивые карбиды находятся в начале этого ряда. Если в сплаве несколько легирующих элементов, то сначала образуются карбиды с более активными из них (согласно вышеуказанному ряду). В стали, содержащей карбидообразующие элементы в большом количестве, образуются простые и сложные карбиды.
FIpocTbie карбиды имеют химическую формулу (Fe, М)2С, где М — легирующий элемент в стали.
Сложные карбиды (Cr,Fe)7C3; (Cr,Fe)23C6 и др. образуются на основе цементита путем замещения атомов основного металла легирующим элементом.
Легирующие элементы, растворяясь в феррите или аустените, оказывают разное влияние на полиморфизм железа.
Одни легирующие элементы (аустенитообразующие) расширяют у-область, повышая точку А4 и понижая точку Ау
Другие легирующие элементы (ферритообразующие) сужают у- область и расширяют a-область. Они понижают точку А4 и повышают точку Ау
К элементам первой группы относятся Mn, Ni, С, N, Си, Cd, а к элементам второй группы — Zn, В, Be, Al, Si, V, Ti, Mo, W, Та, Nb, Cr.
Легирующие элементы, растворимые в феррите, изменяют его свойства, а следовательно, и свойства стали, так как феррит является основой многих структур стали.
Все легирующие элементы сдвигают точки Еи Sвлево.
Легирующие элементы, растворенные в аустените (за исключением кобальта), уменьшая критическую скорость закалки, увеличивают прокаливаемость и улучшают закаливаемость стали. Это позволяет получать высокие механические свойства в больших сечениях и применять при закалке в качестве охлаждающей среды масло или воздух, что способствует уменьшению внутренних напряжений.
Легированные стали содержат три фазы: легированный феррит, легированный аустенит и легированный цементит (карбиды). Легированный феррит представляет собой твердый раствор легирующих элементов в ос-железе. Свойства легированного феррита улучшаются по мере увеличения легирующих элементов. Легированный аустенит представляет собой твердый раствор легирующих элементов в у-железе. Легированный аустенит увеличивает прочность стали не только при комнатных температурах, но и при повышенных, а также существенно изменяет коррозионные, магнитные и электрические свойства.
Легированным называют цементит, в котором часть атомов железа заменена атомами легирующего элемента.
Источник