ФРАКТАЛЬНИЙ АНАЛІЗ СТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ МЕТАЛІВ

Анотація

Вступ. Дослідження впливу структури матеріалів на їх властивості являється важливою задачею матеріалознавства. Однак ця задача ускладняється у зв’язку зі складною конфігурацією структурних елементів. Особливо це стосується ідентифікації структури маловуглецевих сталей, де продукти розпаду аустеніту – перліт, ферит, бейніт, мартенсит, гольчатий та відманштетовий ферит та інші відзначаються складністю будови і тому доволі часто описуються баловими оцінками. Для аналізу структури та властивостей маловуглецевої сталі 20 в роботі запропоновано застосувати фрактальний підхід. Матеріали та методика. Проведено дослідження мікроструктури маловуглецевої сталі 20 шляхом обчислення фрактальної розмірності її складових та розглянуто можливості застосування фрактальної розмірності для оцінки критеріїв якості сталі. Результати експерименту. У ході проведених досліджень було зафіксовано, що зі збільшенням фрактальної розмірності перліту з 1,64 до 1,82 у ферито-перлітній структурі сталі 20 в стані заводської поставки показники твердості та міцності та твердості також збільшуються. При збільшенні фрактальної розмірності фериту зі 1,75 до 1,93 збільшуються пластичні показники (відносне звуження та видовження). Побудовані математичні моделі залежності механічних властивостей сталі 20 від фрактальної розмірності ферито-перлітної структури. Висновки. Результати досліджень підтверджують, що фрактальна розмірність складових структури впливає на ряд механічних властивостей маловуглецевої сталі 20. В результаті проведених експериментів було встановлено, що зв'язок між фрактальною розмірністю перліту та механічними властивостями сталі коливається в межах коефіцієнта парної кореляції рівнянь регресії R² = 0,65‒0,88. Зв'язок між фрактальною розмірністю фериту та механічними властивостями коливається в межах коефіцієнта парної кореляції рівнянь регресії R² = 0,72‒0,85. Дані результати є важливим кроком в розробці неруйнівних методів контролю маловуглецевих сталей з ферито-перлітною будовою та дають змогу досліджувати нові зв’язки між структурою та властивостями металів.