Расчет прокаливаемости

Написал программу для расчета прокаливаемости сталей — так что теперь по новой традиции пишу очередную рекламную статью. Думаете, вот так сразу дам ссылку на программу? А вот и нет!!! Сначала расскажу про метод торцевой закалки, результаты которого эта модель позволяет рассчитывать, а также про недостатки самой модели, чтобы использовали Вы ее аккуратненько; еще покажу сходимость с реальными результатами, чтобы знали, насколько ей можно доверять. Вот так-то! 🙂

Сначала про определение прокаливаемости методом торцевой закалки. Метод является стандартизованным. Со стандартами, регламентирующими условия испытаний можно ознакомиться в статье «Стандарты для проведения испытаний на прокаливаемость».
Сущность метода состоит в следующем: один торец образца охлаждается струей воды, противоположный торец охлаждается на воздухе. Таким образом в различных сечениях образца (перпендикулярных его оси) реализуются различные скорости охлаждения. После проведения закалки вдоль образующей цилиндрической части путем шлифования создают две диаметрально противоположные параллельные плоскости, на которых проводят измерения твердости на различных расстояниях от охлаждённого водой торца. При проведении данных испытаний на возможны ошибки, которые были описаны ранее в статье «Возможные ошибки при проведении испытаний на прокаливаемость».
Теперь про модели. Попытки разработки эмпирических формул для расчета прокаливаемости предпринимались неоднократно [1,2,3]. Ранее в статье со сходным названием я упоминал о методике SEP 1664 расчета кривых прокаливаемости. Как в SEP 1664, так и в моделях Just [1,2] и Caspari [3] для расчета твердости каждой точки, лежащей на определённом расстоянии от закаленного торца, применяются отдельная формула, имеющая следующий вид:

HRC = a0 + a1*[%C] + a2*[%Si] + a3*[%Mn] + ...an[%N]

Недостатком данных формул является допущение, что влияние каждого элемента на величину твердости аддитивно, т.е. предполагается, что содержание каждого элемента либо прибавляет твердости нашему железу, либо отнимает, что на самом деле, конечно же, не так. Также отсутствуют в формулах и парные (и тройные, и «четверные») взаимодействия, например, такие как b1*[%С]*[%Mn]* [%Ni], что, конечно, упрощает модель, но говорит об еще одном допущении – что влияние каждого элемента не зависит от наличия других. Пришел вот молодой ученый, по совместительству гимнаст, на конференцию, где одни скучные яйцеголовые ученые в пиджаках да в очках, и стал фляг назад делать, да сальто крутить…. Нет! И как бы ему не хотелось показать свое мастерство, окружающее его общество и сам формат мероприятия все же обязывают его вести себя более сдержанно и соблюдать регламент. Так и в стали каждый элемент не сам по себе, и его влияние зависит от присутствия других…. Но рассмотренные модели это правило немного упраздняют и каждый элемент сам по себе: что хочет, то и творит со значением твердости.

Ну а теперь, собственно, переходим к презентации программульки. В виде программы я предлагаю формулы Сaspari с сотрудниками [3]. Находится программа в разделе «расчеты». Вот прямая ссылка на нее: расчет прокаливаемости.
Область применимости модели следующая.

hrdnblty-clcltn-maxmin

Кроме этого работу модели я проверил на 16 плавках 8 марок сталей (по 2 плавки каждой марки): 15ХГН2ТА, 16MnCr5, 18ХГТ, 20ХГНМ, 42CrMo4, C60, S355J2, С45. Общий диапазон изменения химического состава следующий.

hrdnblty-clcltn-maxmin-verif

Вот что у меня получилось.

hrdnblty-clcltn

Как видите, модель довольно неплохо позволяет рассчитывать твердость даже за  пределами своей области применимости (см. содержания C, Mn, Cr, Mo, Al).

Теперь знаете, что от нее можно ожидать. Пользуйтесь на здоровье! И пишите об успехах (или неудачах) ее применения в комментарии или мне лично.

Литература

  1. E. Just, New Formulas for Calcultaing Hardenability. Metal Progress, 96, November, 1969, 87-88
  2. E. Just, Formel der Hartbarkeit, Harterei Tech. Mitt. 23 (2):85–100 (1968)
  3. R. Caspari, H. Gulden, K. Krieger, D. Lepper,A. Lubben, H. Rohloff, P. Schuler, V. Schuler, and H.J.Wieland, Harterei Tech. Mitt. 47 (3):183–188, 1992.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.





coded by nessus

Рубрика: Моделирование. Метки: , , . Добавьте постоянную ссылку на эту страницу в закладки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *