Научная статья на тему 'Автоматизированное моделирование напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей деформации'

Автоматизированное моделирование напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей деформации Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
автоматизированное моделирование напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей / динамическое преобразование структуры / экспериментальные кривые течения / сплайн-интерполяция / теория планируемого эксперимента. / automated modeling of the flow stress of low-alloy and micro-alloy steels / dynamic structure transformation / experimental flow curves / spline interpolation / theory of the planned experiment.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Яковченко Александр Васильевич, Денищенко Павел Николаевич, Кравцова Светлана Игоревна, Ивлева Наталья Ивановна

Разработана специализированная компьютерная программа автоматизированного моделирования напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей на базе объединенной формулы расчёта величины энергии активации деформации. Для более чем 50-ти марок сталей, в том числе низкои микролегированных, определены значения величины энергии активации деформации. Разработанная компьютерная программа обеспечивает определение напряжения течения при заданных значениях накопленной деформации, скорости деформации и температуры металла. С использованием метода планируемого эксперимента определено влияние микролегирующих элементов V, Mo, Ti, Nb на напряжение течения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Яковченко Александр Васильевич, Денищенко Павел Николаевич, Кравцова Светлана Игоревна, Ивлева Наталья Ивановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Automated simulation of the flow stress of low-alloy and micro-alloy steels under hot deformation

The work is devoted to the development of a specialized software application for automated modeling of the flow stress of low-alloy and micro-alloy steels based on a combined formula for calculating the value of the strain activation energy, which will allow determining the flow stress at given values of cumulative deformation, strain rate and metal temperature. Utilize the method of the planned experiment, the influence of micro-alloying elements V, Mo, Ti, Nb was determined for the flow stress.

Текст научной работы на тему «Автоматизированное моделирование напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей деформации»

д.т.н. Яковченко А. В., к.т.н. Денищенко П. Н., Кравцова С. И.

(ДонГТИ, г. Алчевск, ЛНР), Ивлева Н. И.

(ДонНИИчермет, г. Донецк, ДНР)

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ И МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ

Разработана специализированная компьютерная программа автоматизированного моделирования напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей на базе объединенной формулы расчёта величины энергии активации деформации. Для более чем 50-ти марок сталей, в том числе низко- и микролегированных, определены значения величины энергии активации деформации. Разработанная компьютерная программа обеспечивает определение напряжения течения при заданных значениях накопленной деформации, скорости деформации и температуры металла. С использованием метода планируемого эксперимента определено влияние микролегирующих элементов V, Mo, Т, ШЬ на напряжение течения.

Ключевые слова: автоматизированное моделирование напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей, динамическое преобразование структуры, экспериментальные кривые течения, сплайн-интерполяция, теория планируемого эксперимента.

УДК 621.771.23(075.8)

Определение напряжения течения металла основывается на экспериментальной информации, например, [1, 2 и др.]. На практике широко используются методы В. И. Зюзина [2], В. А. Николаева [3], Л. В. Андреюка [4] и др. Вместе с тем при создании этих методов использовалась экспериментальная информация, в которой степень деформации не превышала значения 0,3-0,5. При больших значениях деформации используется понятие суммарной относительной или логарифмической деформации, которая в указанной экспериментальной информации не превышала соответственно значения 0,4-0,7. При разработке рациональных технологических процессов горячей прокатки важными вопросами являются расчеты энергосиловых параметров и деформированного состояния металла, в которых напряжение течения металла оказывает существенное влияние на результаты. В ряде технологических процессов актуально учитывать накопленную деформацию, которая может

существенно превышать указанные выше значения, достигая единицы и более. Это возможно реализовать, например, на базе метода [5], который позволяет учитывать накопленную деформацию в рассматриваемой точке очага, а также процессы динамического преобразования структуры металла в процессе его горячей прокатки.

В работе поставлена задача автоматизированного моделирования напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей на базе метода [5], который учитывает химический состав сталей, температуру, скорость деформации, накопленную деформацию в рассматриваемой точке очага, а также процессы динамического преобразования структуры металла в процессе его горячей прокатки. Планируется также выполнить проверку адекватности метода и изучить влияние микролегирования на напряжение течения этих сталей.

В работе [6] создана специализированная компьютерная программа расчета на-

пряжения течения металла а на базе математической модели [5], учитывающей химический состав углеродистой стали, температуру Т, скорость и и накопленную деформацию е, а также процессы динамического преобразования структуры при горячей деформации.

Основные формулы модели показаны в фрагменте окна программы (рис. 1). Здесь ау, ар, £р и ех — термокинетические

параметры: ар — пиковое значение напряжения а на кривой течения, соответствует пиковой деформации ер; ау — установившееся напряжение, при котором наступает равновесие процессов упрочнения и динамической рекристаллизации при достижении деформации 8х. Влияние химического состава стали отражается величиной энергии активации деформации Q (кДж • моль-1'), которая входит в комплексный температурно-скоростной параметр процесса деформации (параметр Зи-нера — Холломона (2)); А — скоростная константа деформируемого материала.

Математическую модель [5] в настоящей работе дополнили слагаемым ¿Q, полученным в работе [7], которое учитывает влияние на величину энергии активации деформации следующих химических элементов: Мо, Д Ш> (см. фрагмент окна программы на рисунке 2).

Выполним анализ полученной объединенной формулы расчета величины энергии активации деформации применительно к моделированию напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей деформации.

Для этого воспользуемся компьютерной программой, созданной в работе [8], которая на первом этапе в автоматизированном режиме формирует план-матрицу эксперимента, обеспечивающую научно-обоснованный выбор наиболее рациональных точек в области изменения факторов е, и, Т, а на следующем — определяет соответствующие экспериментальные аэксп

значения. Метод автоматизированного определения экспериментальных значений напряжения течения металла а в зависимости от фиксированных значений степени деформации s, скорости деформации U и температуры Т основан на использовании компьютерной базы соответствующей цифровой информации [8].

На рисунке 3 показано окно компьютерной программы автоматизированного моделирования напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей пластической деформации. Расчёты выполнены для хромомо-либденовой стали, по которой в работе [1] представлены экспериментальные данные по кривым течения. Химический состав стали указан в правом верхнем углу окна программы (рис. 3).

где <тр = 72,06 (Z/^f", ^ = 5l,66-(Z/A)°its,

ez=0,m-(Z;Â)<'ln, sp=0 (Z/A)"-1" .

Z=Uexp[0/(R-r)], где Д = £,31&Дк-мапь^-К/1-газовая постоянная; Т- аЭсолютнаятемпература.

Л = ОД4<5 e^tf-l<rs -О]

а

О = 308 700- 3 7100- ïA,C°À)^ 10900-M,C%f + 27000- ÎSi%)+ + 8100 (Mt%)+ 337100 (Cr%)+ 249900 -{Ni%)-\ 19000 (Cu%)+ +181000 (га)-2ШНЮ ■ 855000 -(S%)

б

Рисунок 1 Фрагмент окна программы: а — основные формулы математической модели [2]; б — формула расчета величины Q [2]

£0=35651.21-(Afo%) + 93680.52 -(JBi)*™ + 70729 .Si (Щ™

Рисунок 2 Формула, учитывающая влияние на величину энергии активации деформации следующих химических элементов: Mo, Ti, Nb [7]

Металлургия и материаловедение

Рисунок 3 Окно усовершенствованной компьютерной программы по проверке адекватности модели на базе объединенной формулы расчёта величины энергии активации деформации по отношению к экспериментальным данным

С применением центрального композиционного ортогонального планирования разработан план-матрица [9] в виде, представленном на рисунке 3. Здесь в верхней части окна указаны пределы изменения факторов е, и, Т. Ниже формируется таблица кодовых и натуральных значений факторов.

План-матрица содержит 15 строк (опытов) для определения величин а при указанных в них сочетаниях значений факторов е, и, Т. Последняя колонка плана-матрицы содержит значения напряжения течения металла аэксп, которые определены по методу [8] с использованием компьютерной базы цифровой экспериментальной информации для выбранной стали.

Выполнена разработка функции компьютерной программы определения соответствующих расчетных значений арасч

для каждого из 15-ти опытов на основе объединенной формулы.

Определена средняя относительная погрешность по всему планируемому эксперименту для указанной стали, которая составила 4,3 %.

Проверка адекватности модели с помощью критерия Фишера также реализована в компьютерной программе, окно которой показано на рисунке 3. Указанная проверка дала удовлетворительный результат.

Предусмотрена функция компьютерной программы расчета и построения графических зависимостей напряжения течения металла (арасч и аэксп) от каждого из трёх

факторов е, и, Т. Результаты, представленные на рисунке 4, позволяют сделать вывод о том, что кривые, построенные по расчетным данным (показаны красным цветом), адекватно описывают экспериментальные кривые течения (показаны синим цветом).

Полученные выше результаты позволяют использовать предложенную объединенную формулу расчета величины энергии активации деформации применительно к моделированию напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей деформации, в том числе для выполнения конечно-элементного моделирования этих процессов.

Металлургия и материаловедение

" Пределы изменения факторов

КАТАЛ ОГЧЗЦмолиби 0.49]Ста/

Umin,(1\с) Umax, [1 /с] Tmin,[rpaa.C) Ттау,[град.С)

[ТОО 555 1200

а[МПа) 1ЭЗ.Э

] |1000

Графики зависимости c(s)

расчет по методу

| э ксперимента льным д<

Т, [град.С] |

Построить графики

Графики зависимости I(U)

С7(МПа]

21G.1

137.7

179.2

160.8

142.3 123.9

и.п/с)!™""

П остроигь графики

Графики зависимости С(Т

СГ|МПа] 278.8

Рисунок 4 Графические зависимости напряжения течения металла и от s (а), U (б), Т (в)

а

б

в

В таблицах 1-7 представлены, полученные на базе объединенной формулы (рис. 5) значения величины энергии активации деформации Q для ряда низколегированных и микролегированных сталей. Значения Q в таблицах 1-7 определены по указанным в них массовым долям элементов. С использованием этих значений Q напряжение течения а рассчитывается по математической модели, представленной на рисунке 1, а.

При микролегировании введенный элемент имеет возможность образования соединений с другими элементами, находящимися в твёрдом растворе. Известно, что

при введении малых добавок, остаточное содержание которых не превышает 0,1 %, имеет место комплексное воздействие на сталь, при этом значительно повышаются её механические свойства в холодном состоянии [10].

О = 308 700^ 3 l\m-lrí.CV0)+\Q9QüMc%f + 27000-(,S¡9í)+ + 8100-(Mi!S)+3371C¡9 ■ ({>%)+249900 -(№%)-П9000 ■ (Си%)+ -+181000-(F%)-35551.28{М>%)+ 93680.5 2(7;%)^™ -+70729 Я 5(Nb%f™ -288000 (i>%)-855000-(S%)

Рисунок 5 Фрагмент окна программы — объединенная формула расчета величины энергии активации деформации Q, полученная на базе моделей [5], [7]

Таблица 1

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 1050-2013

Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей, ГОСТ 1050-2013 Q, кДж • моль

Марка стали Массовая доля элементов, %

C Mn Si S P Cr Ni Cu

08кп 0,12 0,50 0,03 0,035 0,030 0,10 0,30 0,25 229041,5

08пс 0,11 0,65 0,17 0,035 0,030 0,10 0,30 0,25 228911,5

10кп 0,14 0,50 0,07 0,035 0,030 0,15 0,30 0,25 256056,0

10пс 0,14 0,65 0,17 0,035 0,030 0,15 0,30 0,25 259971,0

20кп 0,24 0,50 0,07 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 321512,8

20пс 0,24 0,65 0,17 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 325427,8

20 0,24 0,65 0,37 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 330827,8

30 0,35 0,80 0,37 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 354265,5

40 0,45 0,80 0,37 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 369067,9

45 0,50 0,80 0,37 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 375273,6

50 0,55 0,80 0,37 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 380887,4

60 0,65 0,80 0,37 0,035 0,030 0,25 0,30 0,25 390726,9

15Г 0,19 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 336757,9

20Г 0,24 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 350517,8

25Г 0,30 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 363661,0

30Г 0,35 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 372740,5

35Г 0,40 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 380605,5

40Г 0,45 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 387542,9

45Г 0,50 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 393748,6

50Г 0,56 1,00 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 400423,7

10Г2 0,15 1,55 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 327289,6

30Г2 0,35 1,55 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 377195,5

35Г2 0,39 1,55 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 383569,3

40Г2 0,44 1,55 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 390674,2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

45Г2 0,49 1,55 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 397013,7

50Г2 0,55 1,55 0,37 0,035 0,030 0,30 0,30 0,25 403817,4

Металлургия и материаловедение

Таблица 2

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 14959-2016

Металлопродукция из рессорно-пружинной нелегированной и легированной стали, ГОСТ 14959-2016 Q, кДж • моль

Марка стали Массовая доля элементов, %

C Mn Si S P Cr Ni V Cu

65 0,70 0,80 0,37 0,035 0,035 0,25 0,25 0,20 387106,8

85 0,90 0,80 0,37 0,035 0,035 0,25 0,25 0,20 401909,3

70Г 0,75 1,20 0,37 0,035 0,035 0,25 0,25 0,20 394410,5

80Г 0,85 1,20 0,37 0,035 0,035 0,25 0,25 0,20 401782,6

40С2А 0,42 0,80 1,65 0,035 0,035 0,15 0,20 0,20 345374,2

55С2А 0,58 0,90 1,65 0,035 0,035 0,30 0,25 0,20 428255,6

55С2ГФ 0,60 1,25 1,65 0,035 0,035 0,30 0,25 0,15 0,20 460237,4

60С2 0,65 0,90 1,65 0,035 0,035 0,30 0,25 0,20 434966,9

70С2ХА 0,75 0,60 1,65 0,035 0,035 0,30 0,25 0,20 440965,5

Таблица 3

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 5520-2017

Прокат толстолистовой из нелегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением, ГОСТ 5520-2017 Q, кДж • моль

Марка стали Массовая доля элементов, %

C Mn Si S P Cr Ni Mo V Cu

15К 0,20 0,65 0,30 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 354066,2

16К 0,20 0,75 0,37 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 356766,2

18К 0,22 0,85 0,37 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 363190,0

20К 0,24 0,65 0,30 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 364804,9

22К 0,26 1,00 0,40 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 375054,5

16ГС 0,18 1,20 0,70 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 363115,5

10Г2С1 0,12 1,55 1,10 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 352868,6

17ГС 0,20 1,40 0,60 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 368241,2

17Г1С 0,20 1,55 0,60 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 369456,2

09Г2С 0,12 1,55 0,80 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 344768,6

10Г2С1 0,12 1,55 1,10 0,025 0,035 0,30 0,30 0,08 0,05 0,25 352868,6

Таблица 4

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 4728-2010

Заготовки осевые для железнодорожного подвижного состава, ГОСТ 4728-2010 Q, ; кДж • моль

Марка стали C Mn Si S P Cr Ni Cu

ОС 0,50 0,90 0,35 0,035 0,035 0,30 0,30 0,25 390958,6

Таблица 5

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 4543-2016

Металлопродукция из конструкционной легированной стали, ГОСТ 4543-2016 Q, кДж • моль

Марка стали Массовая доля элементов, %

С Mn Si S P Cr V Ti Mo

40ГМФР 0,44 1,2 0,37 0,035 0,035 0,3 0,1 0,045 0,16 350178,1

Металлургия и материаловедение

Таблица 6

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 6713-91

Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения, ГОСТ 6713-91 Q, кДж • моль

Марка стали Массовая доля элементов, %

C Mn Si S P Cr Ni Cu

16Д 0,18 0,70 0,25 0,04 0,035 0,30 0,30 0,2 328138,4

Таблица 7

Значения величины энергии активации деформации для сталей по ГОСТ 5521-93

Прокат стальной для судостроения, ГОСТ 5521-93 Q, ; кДж • моль

Марка стали Массовая доля элементов, %

С Mn Si S P Cr Ni Cu V Ti Mo Nb

А 0,21 1,00 0,35 0,04 0,04 0,30 0,30 0,25 - - - - 334957,8

А32 0,18 1,55 0,50 0,03 0,03 0,20 0,30 0,25 0,10 0,02 0,08 0,05 349609,3

А40 0,18 1,55 0,50 0,03 0,03 0,20 0,30 0,25 0,10 0,05 337509,6

Влияние микролегирования на напряжение течения металла при его горячей пластической деформации изучено недостаточно. С этой целью разработана новая компьютерная программа, представленная на рисунке 6. В верхней части окна задаются пределы изменения факторов е, и, Т. В правом верхнем углу окна указываются массовые доли химических элементов исследуемой стали.

Аналогично окну программы, показанному на рисунке 3, автоматически формируется план-матрица с кодовыми и натуральными значениями факторов. В средней части окна предусмотрены результаты расчётов напряжения течения металла а по объединенной формуле (рис. 5). Параллельно предусмотрена дополнительная функция. Так, в правом верхнем углу окна напротив одного или нескольких химических элементов можно указать, что их содержание в стали равно нулю. Например, на рисунке 6 напротив микролегирующих элементов V, Мо, Д МЬ указано, что их содержание в стали равно нулю. Результаты соответствующих расчетов напряжения течения металла а0 предусмотрены в последней колонке плана-матрицы. Рядом с колонкой а предусмотрена колонка А — относительное отклонение а0 по отношению к а .

В окне программы (см. рис. 6) на примере стали А32, представленной в таблице 7, установлено, что наличие микролегирующих элементов V, Мо, Т1, МЬ с указанными их массовыми долями приводит к увеличению (на 6,5 %) напряжения течения а .

Также установлено, что увеличение массовой доли каждого из микролегирующих элементов V, Мо, Д МЬ до 0,1 % приводит к увеличению напряжения течения а до 10 %.

Предусмотрена также функция компьютерной программы построения графических зависимостей, представленных на рисунках 7-9.

Таким образом, на базе объединенной формулы (рис. 5) реализована возможность в автоматизированном режиме выполнять расчёты напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей при горячей деформации, в том числе когда накопленная деформация е достигает единицы и более.

Установлена возможность практического использования объединенной формулы расчёта величины энергии активации деформации для ряда низколегированных и микролегированных сталей, на базе которой выполняется определение напряжения их течения при горячей пластической деформации.

Металлургия и материаловедение

Автоматизированное моделирование напряжения течения низколегированных и микролегированных сталей с учетом процессов динамического преобразования структуры

Марка стали |А32 Прокат стальной для судостроения, ГОСТ 5521 -ЭЗ

£min £max Пределы изменения Факторов U min [1/с) U man (1/с) Т min, (граа.С) Т та:-: [град.III

| 0.01 1.2 1 100 900 1200 ✓ □К i

1 ' 1 1

Кодовые и натуральные значения факторов

План-матрица эксперимента

ХЗ £ Щ1/С)

Т (град. С]

£Г0 (МПа)

1 -1 -1 -1 0.1154 9 773 926.584 140.490

2 +1 -1 -1 1.0946 9773 926.594 169.076

3 -1 +1 -1 01154 91 227 926 584 192 486

4 +1 +1 ■1 1.0946 91.227 926.584 236.882

5 -1 -1 +1 0.1154 9 773 1173416 73.930

Б +1 -1 +1 1.0946 9773 1173416 71.285

7 ■1 +1 +1 0.1154 91.227 1173416 95.564

8 +1 +1 +1 1.0946 91.227 1173416 103.625

Э -1.2154 0 0 0.01 50.500 1050 000 84.727

10 +1.2154 0 0 1.2 50.500 1050 000 136.397

11 0 ■1.2154 0 0.6050 1 1050 000 84.518

12 0 +1.2154 0 0.6050 100 1050 000 168.188

13 0 0 -1.2154 0.6050 50.500 900 244.604

14 0 0 +1 2154 0.6050 50 500 1200 100 648

15 0 0 0 0.6050 50.500 1050 000 153.108

Химический состав (%)

коррект. для •

Кпд се: tie значения Факторов -1 2154 -1 0 +1 +1.2154

Натуральные - 0.01 0.1154 0.6050 1 0946 1.2

значения U (1/с] Факторов Т (град. С) 1 9.773 50.500 91.227 100

900 926.584 1050.000 1173416 1200

Cr (0-0.3) 0.2 >

N¡(0-0.3] 0.3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Р (0 ■ 0.05) 0.035

5 (0 ■ 0.05) 0.035

V (0 ■ 0.26) 0.1 0

Си (0 - 0.28) 0.25 □

Мо 0.08 0

Ti 0.02 0

Nb 0.05 -

Результаты

о (МПа)

расчета

Д (%)

Ко,

148.362 5.603 □

179.900 6.402

204 050 6 008

250.888 5.912

71.229 3.654

67.362 5.503

91.752 3.989

97.880 5.544

84.634 0.110

136.272 0.092

84.441 0.092

168.060 0.076

260.494 6.461

94 381 6.226 -

I ср [X] 3.717

1 2 3

1680.503 1680.503 15686.818

156.223 156.223 217.916

190 646 190 646 255.452

0.593 0.593 0.753

0.443 0.443 0.569

I' и

о

А

34Э60Э.270 9576132056043.715

С Q по Формуле B.C. Солода и др. С Q по Формуле S.F. Medina и др. (* Q по объединенной Формуле

? Справка

^ Выполнить j

Графики J <<Назад | Далее>> |

Рисунок 6 Окно усовершенствованной компьютерной программы по определению влияния массовой доли химических элементов на напряжение течения металла (расчёты выполнены

на примере стали А32, таблица 7)

Рисунок 7

Графические зависимости напряжения течения стали А32 от накопленной

деформации

Металлургия и материаловедение

Рисунок 8 Графические зависимости напряжения течения стали А32 от скорости деформации

Рисунок 9 Графические зависимости напряжения течения стали А32 от температуры

ISSN 2077-1738. Сборник научных трудов ДонГТИ 2021. № 23 (66) Металлургия и материаловедение

Для более чем 50-ти марок сталей, в том числе низко- и микролегированных, определены значения величины энергии активации деформации. Разработанная специализированная компьютерная программа обеспечивает определение напряжения течения при заданных значениях накопленной деформации, скорости деформации и температуры металла.

Разработанная компьютерная программа подтвердила адекватность объединенной формулы, а также с использованием метода

Библиографический список

планируемого эксперимента позволила установить, что увеличение массовой доли каждого из микролегирующих элементов V, Мо, Л, МЬ до 0,1 % приводит к увеличению напряжения течения а до 10 %.

Перспективным направлением дальнейших исследования является разработка формул расчёта величины энергии активации деформации для легированных сталей и жаропрочных сплавов.

1. Теория прокатки [Текст] : справочник / А. И. Целиков [и др.]. — М. : Металлургия, 1982. — 335 с.

2. Полухин, П. И. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов [Текст] : справочник /П. И. Полухин, Г. Я. Гун, А. М. Галкин. — М. : Металлургия, 1976. — 488 с.

3. Николаев, В. А. Теория и практика процессов прокатки [Текст] : учеб. пособ. /

B. А. Николаев. — Запорожье : ЗГИА, 2002. — 232 с.

4. Андреюк, Л. В. Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава [Текст] / Л. В. Андреюк, Г. Г. Тюленев, Б. С. Прицкер // Сталь. — 1972. — № 6. — C. 522-523.

5. Солод, В. С. Математическое моделирование сопротивления деформации при горячей прокатке углеродистых сталей [Текст] / В. С. Солод, Я. Е. Бейгельзимер, Р. Ю. Кулагин // Металл и литье Украины. — 2006. — № 7-8. — С. 52-56.

6. Зависимость напряжения течения стали 0,19C-0,20Si-0,40Mn, учитывающая при горячей прокатке процессы динамического преобразования структуры [Текст] / А. В. Яковченко,

C. А. Снитко, В. В. Пилипенко, Н. И. Ивлева // Вестник Донецкого национального технического университета. — 2020. — Том 19. — № 1. — С. 45-52.

7. Medina, S. F. General Expression of the Zener — Hollomon Parameter as a Function of the Chemical Composition of Low Alloy and Microalloyed Steels [Text] / S. F. Medina, C. A. Hernandez // Acta Mater. — 1996. — Vol. 44.— No. 1. — P. 137-148.

8. Яковченко, А. В. Методы компьютерного моделирования напряжения течения металла в процессах горячей пластической деформации [Текст] : учеб. пособ. / А. В. Яковченко, С. А. Снитко, Н. И. Ивлева. — Донецк : ДонНТУ, 2018. — 197 с.

9. Винарский, М. С. Планирование эксперимента в технологических исследованиях [Текст] : учеб. пособ. /М. С. Винарский, М. В. Лурье. — К. : Техника, 1975. — 168 с.

10. Браун, В. С. Микролегирование стали [Текст] / В. С. Браун. — К. : Наук. думка, 1982. — 303 с.

© Яковченко А. В. © Денищенко П. Н. © Кравцова С. И. © Ивлева Н. И.

Рекомендована к печати к.т.н., доц. каф. МЧМДонГТИДолжиковым В. В.,

д.т.н., доц., зав. каф. ОМДДонНТУ Снитко С. А.

Статья поступила в редакцию 11.06.2021.

Металлургия и материаловедение

Doctor of Technical Sciences Yakovchenko A. V., PhD in Engineering Denishchenko P. N., Kravtsova S. I. (DonSTI, Alchevsk, LPR), Ivleva N. I. (DonNIICherMet, Donetsk, DPR, mond1991@mail.ru) AUTOMATED SIMULATION OF THE FLOW STRESS OF LOW-ALLOY AND MICRO-ALLOY STEELS UNDER HOT DEFORMATION

The work is devoted to the development of a specialized software application for automated modeling of the flow stress of low-alloy and micro-alloy steels based on a combined formula for calculating the value of the strain activation energy, which will allow determining the flow stress at given values of cumulative deformation, strain rate and metal temperature. Utilize the method of the planned experiment, the influence of micro-alloying elements V, Mo, Ti, Nb was determined for the flow stress.

Key words: automated modeling of the flow stress of low-alloy and micro-alloy steels, dynamic structure transformation, experimental flow curves, spline interpolation, theory of the planned experiment.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.