ОПТИМАЛЬНІ ПАРАМЕТРИ Mn/Si ДЛЯ КОРИГУВАННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СТАЛІ ДЛЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ ОСЕЙ

Анотація

У проведеній роботі представлено комплексний підхід пошуку оптимального складу сталі в межах відомих марок на основі концепції спрямованого хімічного зв’язку. Даний підхід дозволив враховувати сумарний хімічний склад та аналізувати характер взаємодій між елементами на рівні міжатомних зв’язків, що є критичним для прогнозування властивостей кінцевого матеріалу. Концепція спрямованого хімічного зв’язку базувалась на уявленнях про здатність окремих елементів до електронного перерозподілу в розплаві, що, у свою чергу, впливає на структуру та стабільність сис-теми. Метою дослідження було визначення впливу варіацій у вмісті основних матрич-них елементів — вуглецю, кремнію  та марганцю — на зарядовий стан системи, що представлений узагальненим параметром ZY. Цей параметр відображає міру хімічної збалансованості сплаву та є індикатором стабільності електронної будови розплаву. В результаті досліджено чутливість системи до співвідношення Mn/Si як до показни-ка, що визначає електронну та структурну рівновагу. Таким чином, для підвищення параметру ZY, збільшення якого призводить до підвищення твердості, необхідно відда-вати перевагу збільшенню марганцю після значення Mn/Si на рівні 2,8-3,2, а до цього інтервалу – за рахунок збільшення вмісту кремнію. Співвідношення марганцю до крем-нію (Mn/Si) має перебувати в межах 2,8–3,2. При цьому зростання значення Mn/Si по-над 3,2 зумовлює домінування впливу марганцю, що може порушити баланс, таким чи-ном, контроль вмісту легувальних елементів, особливо кремнію та марганцю, є важли-вою умовою формування сталей із прогнозованими властивостями. Результати прове-деного моделювання підкреслюють доцільність використання розрахункових підходів у матеріалознавстві. Прогнозне моделювання дозволяє ще на етапі створення хімічного складу сталі забезпечити ефективну адаптацію її структури під задані експлуатацій-ні характеристики, що сприяє зниженню затрат на експериментальні розробки та скороченню термінів виведення нових сплавів у виробництво.