Механические свойства конструкционных сталей

Решетневскуе чтения. 2013

случае верхняя часть имеет усадочные дефекты на глубину 30 мм, т. е. на 21,4 % от верхней части до обработки. В базовой длине образцов 012 мм нет усадки или других дефектов.

Измерение твердости НВ (5/250/30) по высоте вертикального образца показало, что она остается постоянной (688 МПа) по всей высоте и на базовой длине вплоть до высоты образца 196 мм (68 мм ниже располагается эллипсоидальный контур усадочной пористости). Далее твердость непрерывно падает и достигает 595 МПа в точке 10 мм от нижней границы появления усадочной пористости (в зоне усадочной пористости твердость не была определена).

Сравнение полученных результатов показывает, что литые горизонтальные образцы обладают более стабильными свойствами по всей длине, и это позволяет рекомендовать их для испытаний механических свойств литейных алюминиевых сплавов. Полученные результаты были подтверждены при изготовлении литого элемента держателя аэрокосмического двигателя в постоянной форме из АК7 системы Al-Si (6,0-8,0 % Si, 0,2-0,5 % Mg, 0,2-0,6 % Mn) на двух разных установках: ct - 275 и 305 МПа (на 10,9 % больше) соответственно, 5 - 2,5 и 5,5 % (в 2,2 раза больше) соответственно.

Библиографические ссылки

1. Кольчурина И. Ю. Разработка и освоение технологии модифицирования алюминиевых сплавов комплексными лигатурами на основе техногенных отходов : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02. Новокузнецк, 2006. 22 с.

2. Influence of position in the mold of cast test specimens on the mechanical properties of aluminum specimens / Z. A. Vasilenko [et. al.]. [Электронный ресурс]. URL: http://link.springer.com/article/10.1007/ BF00777235#page-1 (дата обращения: 13.09.2013).

References

1. Kol'churina I. Ju. Razrabotka i osvoenie tehnologii modificirovanija aljuminievyh splavov kompleksnymi ligaturami na osnove tehnogennyh othodov: avtoref. dis. ... kand. tehn. nauk: 05.16.02. Novokuzneck, 2006. 22 s.

2. Influence of position in the mold of cast test specimens on the mechanical properties of aluminum specimens / Z. A. Vasilenko [et. al.]. [Jelektronnyj resurs]. URL : http ://link. springer. com/article/10.1007/ BF00777235#page-1 (data obrashhenija: 13.09.2013).

© Кочкина Г. В., 2013

УДК 620.172:621.3.01:669.14.018.298

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ

Г. В. Кочкина

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: kochkina@mail.sibsau.ru

На основании имеющихся литературных данных и с помощью персонального компьютера найдены уравнения зависимости предела текучести о02, снижения площади ф и ударной вязкости aj группы конструкционных сталей на их прочность на разрыв au с коэффициентами корреляции.

Ключевые слова: конструкционные стали, механические свойства, коэффициенты корреляции.

MECHANICAL PROPERTIES OF STRUCTURAL STEELS

G. V. Kochkina

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: kochkina@mail. sibsau.ru

On the basis of available published data and with the aid of a personal computer the equations of dependence of the yield strength a0 2, of area reduction y and of impact toughness a1 of a group of structural steels on their tensile strength au with correlation coefficients are found.

Keywords: structural steel, mechanical properties, correlation coefficients.

Согласно опубликованным данным [1], существует определенная зависимость предела текучести о0,2, области снижения ф и ударной вязкости а1 конструкционных сталей, легированных с различными элементами на предел прочности си.

В статье [1] обработаны данные более чем 400 публикаций с помощью компьютера методом множественного регрессионного анализа и получены коли-

чественные зависимости подходящих для расчета механических свойств сталей (12 марок) из известного химического состава.

На основе данных о корреляции между механическими свойствами металлов [3] сравнивались в настоящей работе результаты работ [1] и [2].

Данные [1] механических характеристик сталей были обработаны методами корреляции и дисперси-

Технология и мехатроника в машиностроении

онного анализа с целью получения математических моделей зависимостей предела текучести о0,2, области снижения ф и ударной вязкости a1 на конечное сопротивление cu. Расчеты проводились с помощью программного обеспечения, приведенного в [4]. Чтобы сделать программы читаемыми для компьютера, они были проанализированы и переведены на Turbo Pascal-5.

Для зависимостей с02, ф и ai на с„ были получены следующие уравнения (типа у = а = bx) с коэффициентами корреляции rxy = 0,978 и 0,985 соответственно:

с0,2 = 297,321 + 0,652 ои, ф = 85,724 - 0,023 ои.

Для a1 было получено уравнение

a1 = 10197977,89 cu-1,645.

Оценка погрешности теоретических данных по сравнению с экспериментальными показала, что для зависимости с02 = fou) максимальное отклонение лежит в диапазоне от +12,93 до -9,3 %, для ф = f(ou) -от +10,97 до -5,3 %, и а1 = fcM) - от +18,1 до -23,1 % (см. рисунок).

Отклонение (и) из рассчитанных значений механических свойств конструкционных сталей на экспериментальные значения, когда были использованы уравнения регрессии

для данных [1] и [2]: 1 - для групп сталей [1]; 2-7 - для фактических сталей [2]: 2 - 10ХН3; 3 - 10Х2Н4, 4 - 20ХН4, 5 - 15Х; 6 - 25Х2ГС;

7 - 25ХГС

Проведен сравнительный анализ отклонений расчетных данных по механическим свойствам (о02, ф и а1) от экспериментальных (см. рисунок). Было установлено, что разброс значений этих характеристик, рассчитанных для данных [1], был несколько больше, чем для данных [2], поскольку в первом случае значения си были усреднены для всей группы сталей (в [1] ни количество, ни марки сталей не были приведены). В [2] механические свойства были рассчитаны по данным, полученным для 12 марок сталей, но каждая характеристика была рассчитана отдельно

и с целью определения основных факторов, влияющих на механические свойства (содержание легирующих элементов, условия термообработки).

Диапазон отклонений расчетных значений свойств для этого случая меньше, потому что на рисунке приведены механические свойства отдельных марок стали.

Тем не менее теоретическое определение механических свойств сталей и сплавов некоторой отдельной характеристики имеет практическое значение, потому что оно дает возможность достаточно надежно оценить качество продукции [5].

Библиографические ссылки

1. Гуляев А. П. К вопросу о механических свойствах конструкционных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1989. № 7. С. 6-8.

2. Винокур Б. Б., Касаткин О. Г., Кондратюк С. Е. Расчетные модели для определения механических свойств конструкционных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1989. № 7. С. 2-6.

3. Марковец М. П. Определение механических свойств металлов по твердости. М. : Машиностроение, 1979. 191 с.

4. Бажан П. И., Каневец Г. Е., Селиверстов Б. М. Справочник по теплообменным аппаратам. М. : Машиностроение, 1989. 368 с.

5. Krushenko G. G., Kalugin I. M., Vasilenko Z. A. Theoretical evaluation of mechanical properties of structural steels [Электронный ресурс]. URL: http://link.springer.com/article/10.1007/BF00776664 (дата обращения: 15.09.2013).

References

1. Guljaev A. P. K voprosu o mehanicheskih svojstvah konstrukcionnyh stalej // Metallovedenie i termicheskaja obrabotka metallov. 1989. № 7. S. 6-8.

2. Vinokur B. B., Kasatkin O. G., Kondratjuk S. E. Raschetnye modeli dlja opredelenija mehanicheskih svojstv konstrukcionnyh stalej // Metallovedenie i termicheskaja obrabotka metallov. 1989. № 7. S. 2-6.

3. Markovec M. P. Opredelenie mehanicheskih svojstv metallov po tverdosti. M. : Mashinostroenie, 1979. 191 s.

4. Bazhan P. I., Kanevec G. E., Seliverstov B. M. Spravochnik po teploobmennym apparatam. M. : Mashinostroenie, 1989. 368 s.

5. Krushenko G. G., Kalugin I. M., Vasilenko Z. A. Theoretical evaluation of mechanical properties of structural steels [Jelektronnyj resurs]. URL: http ://link. springer.com/article/10.1007/BF00776664 (data obrashhenija: 15.09.2013).

© Кочкина Г. В., 2013