Исследование синергетических показателей надёжности малоперлитной строительной стали 09Г2ФБ

Исследование синергетических показателей надёжности малоперлитной  строительной стали 09Г2ФБ

Аллаттуф Хассан,

ФГБОУ ВПО «Московский Государственный Строительный Университет»

Научный руководитель - , д-р техн. наук, проф., академик АПК РФ, профессор, ФГБОУ  ВПО МГСУ

В статье приведены результаты исследования синергетических показателей малоперлитной строительной стали 09Г2ФБ после различных термо-механических  обработок. В результате сталь приобрела соответствующие комплексы прочностных и пластических показателей механических свойств и.

На их основе составляется уравнение видарешение которого относительно равномерной составляющей дает выражение и, следовательно,

Для исследования синергетических критериев использованы зависимости а также выражения удельной равномерной и удельной предельной энергии

Для оценки и выбора надежного варианта термо-механической обработки использованы критерии где статическая вязкость вычисляется по формуле

Цель работы - исследование структурно-энергетических (синергетических) критериев малоперлитной стали повышенной прочности и низкого порога хладноломкости для контролируемой прокатки и использования в строительстве.

Установлено, что лучшими комплексами механических свойств обладают варианты термо-механической обработки стали №№7и8.

Ключевые слова: синергетика, надежность, сталь, деформация, вязкость, критерии.

  Основным конструкционным материалом для изготовления сварных изделий ответственного назначения служат низколегированные стали. Области применения их весьма разнообразны и обширны : промышленное и гражданское строительство, мосто – и судостроение, транспортное, сельскохозяйственное и тяжелое машиностроение, строительство  магистральных трубопроводов и др.

Широкое использование низколегированных сталей связано с тем, что при относительно небольшом содержании легирующих элементов они характеризуются лучшим, чем у малоуглеродистых сталей комплексом свойств. Благодаря этому уменьшается масса металлоконструкций и повышается их надёжность и долговечность.

Цель работы – исследование структурно-энергетических ( синергетических) показателей малоперлитной стали повышенной прочности для контролируемой прокатки и использования в строительстве. Объектом исследования является сталь 09Г2ФБ следующего химического состава (%) С = 0,08; Mn = 1,4; Si = 0,22 ; S = 0,005; P = 0,019 ; V = 0,07 ; Nв = 0,024;

Выбор малоперлитной стали обусловлен тем, что уменьшение содержания перлита понижает порог хладноломкости – температуру перехода стали в хрупкое состояние, что является важнейшим преимуществом таких сталей.

Исследования проводили на основе показателей механических свойств стали 09Г2ФБ после различных термо-механических обработок  (табл.1).

Табл. 1. Показатели механических свойств стали 09Г2ФБ

Показатели	Варианты термо-механической обработки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, МПа	905	657	834	692	773	693	400	404	764	619
, МПа	1039	730	963	760	912	758	547	566	909	703
	10,8	22,3	17,5	20	18,0	22,0	29,0	29.8	13,0	23,8
	62	69	68	65	67	69	74	71	66	69

Исследования осуществляли по методике, разработанной на кафедре технологии металлов  МГСУ, основанной на уравнении относительных прочностных и пластических показателей 

                                        (1)

где дс, др –сосредоточенная и равномерная деформации относительного удлинения д. При расчетах использованы формулы

,                                         (2)

                                        (3)

                                                (4)

                                                (5)

Результаты расчётного определения синергетических показателей приведены в таблице 2.

Табл. 2.  Синергетические показатели стали 09Г2ФБ

Показатели	Варианты термо-механической обработки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	3,8	3,2	4,2	2,7	4,7	2,8	8,8	9,0	5,0	3,7
	3,7	3,1	4,1	2,7	4,48	2,67	8,08	8,3	4,8	3,6
	1079	753,7	1004	781	955	778,8	595	617	954,6	729
	1708	1250	1645	1268	1552	1295	987	1004	1539	1206
	37,3	21,9	37,7	19,9	39,7	19,9	42	44	42,1	24,7
	1264	1117	1413	1029	1289	1164	935	871	1242	1069
	0,03	0,020	0,027	0,019	0,03	0,017	0,04	0,045	0,034	0,023
КЗТ=WC/ ут	1,4	1,7	1,69	1,49	1,67	1,68	2,34	2,16	1,63	1,73

Заслуживает внимания оценка и выбор надёжного варианта по статической вязкости, определяемой по формуле

                                                (6)

а также по её составляющим зарождения  и распространения трещин

       .                         (7)

Результаты расчёта статической вязкости приведены в таблице 3

Табл. 3. Значения статической вязкости стали 09Г2ФБ 

Показатели	Варианты  обработки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ас, МПа	388,4	347,0	462,21	302,1	431,7	352,8	395,6	371,3	418,1	343,8
Азт, МПа	3,3	1,5	3,5	1,2	4,2	1,2	8,2	9,1	4,7	2,0
Арт, МПа	385,1	345,5	458,7	300,9	351,6	363,7	387,4	395,0	362,2	341,8
Ас/Арт	1,008	1,004	1,008	1,004	1,010	1,003	1,021	1,025	1,011	1,006
Ка=Wc/Аc	3,25	3,22	3,06	3,41	2,99	3,3	2,40	2,35	2,98	3,11

По результатам исследования можно сформулировать следующие выводы:

1.Наибольшие значения равномерного поперечного сужения (8,1 и 8,2)  имеют варианты №№ 7 и 8, которым соответствуют большие величины удельной энергии Wp(42 и 44 МПа и критерия G =Wp/Wс(0,045 и 0,056 Критерий зарождения трещины  К_зт  = (Wс / ут принимает большие значения (2,34 и 2,16) при обработке стали по этим же вариантам.

2.Наиболее показательным представляются критерий Ка=Wc/Ас, минимальное значение которого (2,40 и 2,35) имеет сталь, упрочненная по вариантам  №№ 7,8 .Эти варианты обеспечивают лучший комплекс механических свойств стали.

Библиографический список

1. Субструктурное упрочнение конструкционных сталей, Канада-1998-С.320.

2.Густов  Ю. И; Густов  Д. Ю; Синергетические критерии металлических материалов.//Доклады  XV  Российско - словацко - польского семинара,,Теоретические  основа строительства”.Варшава,2006- С.179 −184.

3. Материаловедение. "Валгус", Таллин, 1976- С.554.

  , д-р техн. наук, проф., академик РАПК, профессор, ФГБОУ  ВПО МГСУ, Московский Государственный Строительный Университет, 129337 г. Москва, Ярославское шоссе,26. E-mail.: GUSTOV D. *****@***ru. Тел. [phone].

, старший преподаватель ФГБОУ  ВПО МГСУ, Московский Государственный Строительный Университет, 129337 г. Москва, Ярославское шоссе,26. E-mail.:*****@***ru. Тел.[phone].

Аллаттуф Хассан Латтуф, аспирант ФГБОУ ВПО МГСУ, Московский государственный строительный университет, 129337 г. Москва, Ярославское шоссе,26. E-mail: *****@***ru, Тел. [phone].