ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУР КРИТИЧНИХ ТОЧОК ЕКОНОМНОЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.2025.01.03Ключові слова:
сталь, математична модель, критичні точки, термічна обробка, легуючі елементи.Анотація
Кінцевий рівень механічних та експлуатаційних властивостей легованих сталей багато в чому забезпечують параметри термічної обробки для проведення якої необхідно знати величини критичних температур фазових перетворень Ас1 і Ас3, також температур бейнітного (ВS) та мартенситного (МS) перетворень. Експериментальне визначення витратне, тому актуальною є потреба у використанні розрахункових методів. Мета роботи – з числа відомих математичних моделей визначити найбільш придатні для прогнозування температури критичних точок багатокомпонентних економнолегованих конструкційних сталей. Дослідження проводили шляхом порівняльного аналізу результатів розрахунків за відомими математичними моделями, які використовують для визначення температур критичних точок фазових перетворень в багатокомпонентних економнолегованих конструкційних сталях, та експериментальних даних для досліджуваних сталей і сталі-прототипу. Хімічний склад досліджуваних сталей визначали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L. Досліджувані сталі виплавляли в лабораторних умовах з шихтових матеріалів технічної чистоти в індукційному модулі ІТПЕ-0,01. Плавку проводили методом переплаву без примусового окислення домішок. Для виявлення структурних і фазових перетворень сталі-прототипу був використаний метод диференційного термогравіметричного аналізу (ДТГА) який проводили на синхронному термічному аналізаторі STA 449 C Jupiter. Приведено результати порівняльного аналізу математичних моделей, що застосовують для прогнозування температур критичних точок фазових перетворень в економнолегованих конструкційних сталях. Проаналізовано вплив легуючих елементів на значення критичних температур, а також розглянуто умови застосування різних математичних моделей. Встановлено, що досліджені математичні моделі дозволяють встановити величини критичних точок сталей з відносно невеликою точністю відносно фактичних, визначених експериментально. Тим не менше, виходячи з того, що на практиці для призначення температури під загартування найбільш значущою є температура Ас3, а реальна температура загартування, з технологічної точки зору та обладнання, що використовується для проведення термічної обробки, може перевищувати температуру точки Ас3 на 30…100 С, то з достатньо високим рівнем точності розрахунок величини температури Ас3 для економнолегованих конструкційних сталей рекомендовано проводити за математичними моделями програмного комплексу Jmat PRO або ІЧМ.
Посилання
Günther, E., Radomski, G., Oheim, B., &Günther, E. (1970). Die rechnerische Ermittlung der Umwandlungspunkte Ac1 und Ac3. Neue Hütte, 15, 18–21.
Andrews, K.W. (1965). Empirical Formulae for the Calculation of Some Transformation Temperatures. Journal of the Iron and Steel Institute, 203, 721–727.
Grange, R.A. (1961). Estimating Critical Ranges in Heat Treatment of Steels. Metal Progress, 79, 4, 73–75.
Kunitake, T. (2001). Prediction of Аc1, Аc3 and Мs temperature of steels by empirical formulas. Journal of the Japan Society for Heat Treatment. 2001, 41(3), 164–169.
Kunitake, T., & Kato T. (1964). Vplyv riznykh lehuiuchykh elementiv na Si-Cr-Mo-V stali [The effect of various alloying elements on Si-Cr-Mo-V steels]. Tetsu to gagan, 50, 4, 666-668 [in Ukrainian].
Eldis, G.T. (1978). A Critical Review of Data Sources for Isothermal Transformation and Continuous Cooling Transformation Diagrams. Hardenability Concepts with Applications to Steel, 126–148.
Vynokur, B.B., Piliushenko, V.L., & Kasatkin, O.H. (1983). Struktura konstruktsiinoi lehovanoi stali [Structure of structural alloy steel] [in Ukrainian].
Kasatkin, O.H., Vynokur, B.B., & Pyliushenko, V.L. (1984). Rozrakhunkovi modeli vyznachennia krytychnykh tochok staly [Calculation models for determining critical points of steel]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv, 1, 20–22.
Ziuzin, V.I., Sadovskyi, V.D., & Baranchuk, S.I. (1939). Vplyv lehuiuchykh elementiv na polozhennia martensytnoi tochky, kilkist zalyshkovoho austenitu ta stiikist yoho pry vidpusttsi [The influence of alloying elements on the position of the martensite point, the amount of retained austenite and its stability during tempering]. Metalurh, 10-11, 75–80.
Steven, W., & Haynes, A.G. (1956). The Temperature of Formation of Martensite and Bainite in Low-Alloy Steels: Some Effects of Chemical Composition. Journal of the Iron and Steel Institute,183, 349–359.
Carapella, L.A. (1944). Computing A′′ or Ms (Transformation Temperature on Quenching) from Analysis. Metal Progress, 46, 1, 108.
Payson, P., & Savage, C.H. (1944). Martensite Reactions in Alloy Steels. Transactions ASM, 33, 261–275.
Rowland, E.S., & Lyle, S.R. (1946). The Application of Ms Points to Case Depth Measurement. Transactions ASM, 37, 27–46.
Grange, R.A., & Stewart, H.M. (1946). The Temperature Range of Martensite Formation. Transactions AIME, 167, 467–490.
Artinger, I. (1978). Szerszámacélok és hőkezelésük : textbook. Budapest : Műszaki Könyvkiadó.
Kunitake, T., & Okada, Y. (1998). The estimation of bainite transformation temperatures in steels by the empirical formulas. Tetsu-to-Hagane, 84, 2, 137-141.
Kulmburg, A. (1981). Contritution to the Calculation of the Transformation Behaviour of Steel. Computational Materials Technology. Proceedings of an International Conference. Linköping (4–5 Jun), 61–67.
Nehrenberg, A.E. (1946). Contribution to discussion on grange and stewart. Transactions AIME, 167, 494–498.
Tohobytskaia D.N., Kuksa O.V., Puchykov A.V., Uzlov O.V., Khulyn A.N. (2018). Prognozirovanie velichin kriticheskih tochek fazovyih prevrascheniy Aс1, Aс3 dlya malouglerodistyih konstruktsionnyih staley metodom fiziko-himicheskogo modelirovaniya na osnove parametrov mezhatomnogo vzaimodeystviya [Prediction of values of critical points of phase transformed Aс1, Aс3 for low-carbon structural steels by the method of physical and chemical modeling based on parameters of interatomic interaction]. Sistemnyie tehnologii, 2 (215), 14-19 [in Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Сучасні Проблеми Металургії
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
