Химический состав сталей

№ п/п

Марка стали

ГОСТ

Содержание элементов, %

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

08пс 20 15кп 40 09ГС 09Г2С 17ГС 14ХГС 20ХГСА 16Х 40ХС СтЗпс

1050 - " - - " - - " - 19282 - " - - " - - " - 4543 - " - - " - 380

0,08 0,20 0,15 0,41 0,12 0,12 0,17 0,14 0,20 0,15 0,41 0,18

0,11 0,27 0,05 0,27 0,27 0,65 0,5 0,5 1,10 0,27 1,40 0,10

0,60 0,50 0,37 0,65 1,45 1,5 1,2 1,1 0,95 0,85 1,45 0,12

0,10 0,30 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,70 0,95 0,85 1,45 0,12

Примечание. Содержание в сталяхNi,Cu,PиSв таблице не указано.

3.4. Определение величины ферритного зерна

Методы выявления и определения величины зерна при контрольных испытаниях стали регламентированы ГОСТ 5639.

Одним из наиболее точных методов определения величины зерна является измерение среднего условного диаметра зерна методом секущих. Определение обычно проводят либо на матовом стекле микроскопа, либо в окуляре, в который вставлен окулярный вкладыш со шкалой, либо на микрофотографии. Ось шкалы в окулярном вкладыше, или линия, проведенная на микрофотографии, является секущей. Она располагается произвольно. Подсчитываются точки пересечения прямых линий с границами зерен. Если концы линий оканчиваются на самом зерне, а не на границе, то два «конечных» зерна принимают за одно. Производится не менее трех замеров. Затем определяются суммарная длина отрезков (линий) в миллиметрах и суммарное число пересечений зерен . Диаметр зерна подсчитывается следующим образом. Если используется микрофотография, сделанная при определенном увеличении микроскопа, то

[мм],

где – суммарная длина всех отрезков, мм; – суммарное число пересечений отрезков секции с границами зерен; N – увеличение микроскопа.

Если подсчет проводится на микрошлифе с помощью окуляра со шкалой, то

[мм],

где – суммарная длина отрезков шкалы окуляра микроскопа в единицах шкалы; – суммарное число пересечений шкалы с границами зерен; А – цена деления шкалы окуляра при данном увеличении микроскопа.

Пример. На микрофотографии, сделанной при увеличении в 100 раз (рис. 5), проведены 4 отрезка секущей с длиной L₁ = L₂ = L₃ = 50 мм, L₄ = 48 мм. Суммарная длина отрезков = L₁ + L₂ + L₃ + L₄ = 50 + 50 + + 50 + 48 = 198 мм. Число пересечений отрезков с границами зерен n₁ = 12, n₂ = 11, n₃ = 14, n₄ = 14.

Суммарное число пересечений = n₁ + n₂ + n₃ + n₄ = 12 + 11 + 14 + 14 = 51. Вычисляем средний диаметр зерна

мм.

3.5. Определение объемной доли перлита

Наиболее объективную оценку структуры по количеству перлита можно получить, применив точечный метод Глаголева.

Теория вероятности показывает, что если на какой-то плоскости имеется определенное количество равномерно расположенных точек, то число точек, находящихся на отдельных участках, будет пропорционально площади этого участка.

Рис. 5.Измерение среднего диаметра зерна (ГОСТ 5639)dз= (LА)/n: L – суммарная длина отрезков (линий), мм; n – суммарное число пересечений зерен; А – цена деления при данном увеличении

Рис. 6. Определение процентного содержания перлита в стали

Количество перлита определяют следующим образом. На микроскоп устанавливают окуляр с сеткой, либо наносят сетку на микрофотографию. Подсчитывают число узлов – точек пересечения линий сетки, попавших на перлит (рис. 6). Количественное содержание перлита в исследуемой стали определяется по формуле

, (14)

где П – содержание перлита в стали; А – количество узлов, попавших на перлит; В – общее число узлов в сетке.

Пример. При исследовании ферритно-перлитной стали из 81 точки) на перлит пришлось 25 точек.

Тогда количественное содержание перлита в стали будет

4. Нахождение коэффициентов уравнения предела текучести

Каждый студент после выполнения экспериментальных исследований находит значения семи неизвестных с семью неизвестными коэффициентами при них. Цель данного раздела заключается в определении этих коэффициентов.

Подгруппа, состоящая из двенадцати студентов, получает двенадцать уравнений первого порядка с семью неизвестными.

Так как уравнений больше, чем неизвестных, то получившаяся система несовместна и для неизвестных величин нужны наиболее вероятные значения. Для решения данной системы применим метод регрессионного анализа. Запишем нашу систему в математически удобной форме, что необходимо для правильного ввода информации в программу. Для этого введём обозначения членов уравнения

В уравнении	т	п	Jb1/2	%Mn	%Si	%Cr	d–1/2	n
Обозначения	Bi	Ai1	Ai2	Ai3	Ai4	Ai5	Ai6	Ai7
Количественное значение
Размерность

Соответственно введём обозначения коэффициентов при каждой переменной

В уравнении	1		KMn	KSi	KCr	Ky	Kперл
Обозначения	x1	x2	x3	x4	x5	x6	x7

Тогда в общем виде уравнение предела текучести запишется как

,

где i = 1…N – номер подгруппы студентов, j = 1…M – индекс неизвестного коэффициента.

В данной работе: N = 12 – число подгрупп, M = 7 – число неизвестных в уравнении.

Итак, задача сводится к нахождению коэффициентов (xj, j = 1…M) многочлена, которые называются коэффициентами множественной регрессии и выражают вклад значения каждого из переменных в общую величину функции – предела текучести.

Решение выполняется по методу наименьших квадратов. Основы метода заключаются в следующем.

Если из опыта определяются значения f₁ некоторых функций

_i (x₁, x₂, … x_n) (i = 1,2, … m)

неизвестных величин x₁, x₂, … x_n, то для определения этих величин необходимо решить систему условных уравнений

_i (x₁, x₂, … x_n) – f_i = 0 (i = 1,2, … m)

Эта система, вообще говоря, несовместна при (m > n), и для неизвестных величин нужны наиболее вероятные значения. Если ошибки нахождения величин имеют нормальный закон распределения (что обычно допускают), то для наиболее вероятной системы значений неизвестных сумма квадратов отклонений i = i – fi будет наименьшей. Если условные уравнения линейны:

a₁x₁ + b₁x₂ + … + l₁x_n = f_1,

a₂x₁ + b₂x₂ + … + l₂x_n = f_2,

………………………….

a_mx₁ + b_mx₂ + … + l_mx_n = f_m.

то требование минимума суммы квадратов отклонений приводит к системе линейных нормальных уравнений:

[aa]x₁ + [ab]x₂ + …[al]x_n = [af],

[ba]x₁ + [bb]x₂ + …[bl]x_n = [bf],

………………………………...

[la]x₁ + [lb]x₂ + …[ll]x_n = [lf].

Для получения k-го нормального уравнения необходимо каждое условное уравнение умножить на коэффициент при xk и все уравнения сложить (В последней системе использовались обозначения Гаусса: вместо можно записать коротко [ab].)

Ниже даны индивидуальные задания для студентов. Полученные результаты суммируются и оформляются на ЭВМ.

Задание 1

Задание 2

Задание 3

Задание 4

Задание 5

Задание 6

Задание 7

Задание 8

Задание 9

Задание 10

Задание 11

Задание 12

Контрольные вопросы

1. Как ведут расчет ответственных конструкций?

2. Как можно повысить предел текучести сплава?

3. Расшифруйте понятие «вязкость разрушения (трещиностойкость)».

4. В чем сущность силы Пайерлса–Набарро?

5. От чего зависит величина упрочнения растворенными атомами?

6. Какой элемент дает наибольшее упрочнение твердого раствора?

7. В чем сущность упрочнения микроструктурными барьерами?

8. Каков физический смысл коэффициента в уравнении Петча–Холла?

9. Какие виды микроструктурных барьеров имеются в ферритно-перлит­ных сталях?

10. В чем сущность метода регрессионного анализа?

11. Какие участки характерны для кривой растяжения?

12. Что такое «плотность дислокаций»?

13. К какой группе дефектов относят краевые дислокации?

14. Почему в формулу подсчета плотности дислокации вводят коэффициент вероятности?

15. В чем сущность измерения среднего диаметра зерна феррита методом секущих?

16. Как определяют объемную долю перлита в малоуглеродистой стали?

Количественный анализ уравнения конструктивной прочности углеродистых сталей после объемного упрочнения