Министерство образования и науки Украины

Государственное высшее учебное заведение

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра материаловедения и обработки металлов

Пояснительная записка к самостоятельной работе:

Один из способов определения области компромисса многокритериальной задачи материаловедения

«Определение области компромисса управляемых переменных для стали 18ХГТ»

Выполнил: ст.гр.831ПМ

Белявский Г.И

Руководитель: к.т.н., проф.

Дубров Ю.И

Днепропетровск 2011

Содержание

1. Введение

2. Исходные данные

3. Инструментарий

4. Определение области суб-компромиса для:

• Текучести;

• Свариваемости;

• Твердость;

• Прочность;

• Прокаливаемость;

5. Область суб-компромиса для комплекса механических свойств стали 18ХГТ при заданном химическом составе

6. Вывод по работе

1. Введение

Область компромисса- значения управляемых переменных, которые соответствуют минимальному «нарушению» принятой области компромисса.

Областью «компромисса» критериев будем называть такую область, для которой изменения управляемых переменных приводят к непротиворечивым изменениям критериев в том смысле, что если они вступают между собой в противоречия, то эти противоречия настолько незначительные, что их численные значения не выходят за пределы требований технологии.

Данная работа направлена на определение области компромисса управляемых переменных стали 18ХГТ.

Для определения области компромисса необходимо исследовать зависимости показателей качества от химических элементов (Si,V,Ni,C,Cu,Cr,Mn).

2. Исходные данные

Сталь марки 18ХГТ является такой химический состав, указанный в табл.:

Химический состав

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Медь (Cu), не более	0.30
Марганец (Mn)	0.80-1.10
Никель (Ni), не более	0.30
Титан (Ti)	0.03-0.09
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr)	1.00-1.30
Сера (S), не более	0.035

Сталь 18ХГТ конструкционная легированная повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Сталь 18ХГТ можно заменить такими сталями как: 20ХГР,30ХГТ, 25ХГТ, 12ХН3А.Сталь применяется для сварных конструкций. Сталь 18ХГТ, имеет высокую прокаливаемость, хорошую прочность и релаксационную стойкость, применяют Улучшаемые или цементируемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающая под действием ударных нагрузок. Подшипники, рессоры,сверла,круги для резания 2и другие упругие элементы являются важнейшими деталями различных машин и механизмов. В работе они испытывают многократные переменные нагрузки. Под действием нагрузки пружины и рессоры упруго деформируются, а после прекращения действия нагрузки восстанавливают свою первоначальную форму и размеры. Особенностью работы является то, что при значительных статических и ударных нагрузках они должны испытывать только упругую деформацию, остаточная деформация не допускается. Основные требования к пружинным сталям - обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению, стойкости к релаксации напряжений.

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. К постоянным примесям относятся кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности GB и предел текучести GT, но снижает пластичность и вязкость. Располагаясь вблизи зерен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладноломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладноломкости на 20…25^oС.Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера - вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение - сульфид железа FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 1300^oС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зернами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается - явление красноломкости.

Убрать из стали такие вредные примеси как сера и фосфор невозможно, но возможно свести их содержание до нуля. Поскольку сталь 18ХГТ используется для особо ответственных пружин в ее химическом составе содержание серы и фосфора и сведено до минимума 0.025 %. И по этой причине в данной работе они не рассматриваются как управляемые параметры.

Наиболее сильно ухудшает свариваемость стали увеличение содержания углерода, а часть влияния каждого легирующего элемента на свариваемость может быть отнесена к части углерода. Поэтому при сваривании легированных сталей можно судить за коэффициентом эквивалентности за углеродом для разных элементов.

,

Для донной стали он составляет – 0.86.