Применение концепции мультифракталов для контроля качества низколегированной стали

V. M. Volchuk

Анотація


Анотація. Актуальність роботи. Контроль якості металопродукції, що випускається, здійснюється із застосуванням як прямих випробувань, так і неруйнівних методів контролю. У роботі пропонується використовувати мультифрактальний підхід при аналізі структури для прогнозу критеріїв якості низьколегованої сталі. Матеріал і методика. В якості матеріалу для досліджень обрано низьколеговану сталь з ферито-перлітною структурою. Сталь піддавалася термічній обробці: нагрів до 920 0С та часу витримки протягом 300 сек. Охолодження зразків до температури 500 0С проводилося з різним часом. Результати та їх обговорення. В роботі використані наступні параметри: розмірність Хаусдорфа−Безиковича D0, однорідність f, обчислена при показнику ступеня q = –100 і 100, коефіцієнти розмірності елементів структури з найбільш щільною упаковкою D100 і найбільш розрідженій D100. Встановлено залежності мультифрактального характеристик перліту та фериту від твердості і часу охолодження зразків. Відзначається зниження показників твердості HV при підвищенні оцінок розмірності структури фериту і перліту, що обумовлено зростанням часу охолодження металу до 500 0С з 29 до 93 000 сек. Висновки. На підставі мультифрактального аналізу ферито-перлітної структури низьколегованої сталі проведена оцінка показників її твердості в залежності від часу охолодження.


Ключові слова


структура; твердість; фрактальна розмірність; мультифрактал; прогноз; низьколегована сталь

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Ferrous materials: Steel and Cast Iron : monograph / [H. Berns, W. Theisen]. − Berlin Heidelberg : Springer, 2008. − 418 p.

Большаков Вад. І. Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття / Вад. І. Большаков, В. І. Большаков, В. М. Волчук, Ю. І. Дубров // Вісник НАН України. - 2015. - № 9. - С. 69-73. – Режим доступу : http://dx.doi.org/10.15407/visn2015.09.069

Пути идентификации периодических многокритериальных технологий : монография / [Ю. Дубров, В. Большаков, В. Волчук]. – Саарбрюккен : Palmarium Academic Publishing, 2015. - 236 с. - Режим доступа : https://www.palmarium-publishing.ru/extern/listprojects

Салтыков С. А. Стереометрическая металлография : монография / С.А. Салтыков. - Москва : Металлургия, 1976. - 270 с.

Большаков В. И. Идентификация многопараметрических, многокритериальных технологий и пути их практической реализации / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2013. - № 4. – С. 5–11.

Большаков В. И. О прогнозировании качества целевого продукта в периодических технологиях / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. - 2014. - № 11. - С. 77-81. – Режим доступа : https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.11.0771

Большаков В. И. К определению метрики объекта идентификации / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. - 2016. - № 4. - С. 10–14. Режим доступа : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/10-14/85306

Большаков В. И. О применении имитационного моделирования в материаловедении / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2015. - № 4. – С. 26–31. – Режим доступу : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/26-31

Большаков В. И. Применение теоретико-информационного подхода для идентификации структуры металла / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2014. - № 8. – С. 4–9. - Режим доступа : http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/4134

Большаков В. И. К определению класса металла / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2016. – № 1. – С. 26–31. – Режим доступа : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/24-31/62203

Большаков В. И. Субструктурное упрочнение конструкционных сталей : монография / В. И. Большаков. – Торонто : Базилиан Пресс, 1998. – 316 с.

Zhuravel' I. M. Measurement of the mean grain size in a metal by using fractal dimensions / I. M. Zhuravel', L. M. Svirs'ka // Materials Science. - 2010. – Vol. 46. - № 3. - Pр. 418–420.

Fractals and properties of materials : monograph / [V. Bol’shakov, V. Volchuk, Yu. Dubrov]. - Saarbrucken : Lambert Academic Publishing, 2016. - 140 p. – Режим доступа : https://www.lap-publishing.com/catalog/details/store/tr/book/978-3-330-01812-9/fractals-and-properties-of-materials?search=Fractals

Volchuk V. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism / V. Volchuk, I. Klymenko, S. Kroviakov, M. Orešković // Tehnički glasnik - Technical Journal. - 2018. - Vol. 12. - № 2. - Pр. 93-97. – Режим доступа : https://hrcak.srce.hr/202359

Основы организации фрактального моделирования : монография / [В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров]. - Киев : Академпериодика НАН Украины, 2017. - 170 с.

Волчук В. Н. К вопросу о применении теории мультифракталов для оценки механических свойств металла / В. Н. Волчук // Металознавство та термічна обробка металів. – 2014. – № 3. – С. 12–19. – Режим доступа : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/12-19

Большаков В. И. Исследование микроструктурной однородности стали У8 с применением мультифрактального анализа / В. И. Большаков, В. Н. Волчук // Металознавство та термічна обробка металів. – 2010. – № 4. – С. 31–38.

Металлография железа. Том 2. Структура сталей / Под ред. академика Ф. Н. Тавадзе – Москва : Металлургия, 1972. - 284 с.

Rényi A. Probability Theory / А. Rényi A. - Amsterdam : North-Holland, 1970. - 670 р.

Hausdorff G. Dimension und auberes / G. Hausdorff // Mab. Math. Ann. - 1919. - Vol. 79. - Pр. 157-179. – Режим доступа : http://gdz.sub.uni-goettingen.de/dms/load/img/?PID=GDZPPN002266989

Mandelbrot B. B. The Fractal Geometry of Nature : monograph / B. B. Mandelbrot. - New-York, San Francisco : Freeman, 1982. - 480 p. – Режим доступа : http://www.amazon.com/Fractal-Geometry-Nature-Benoit-Mandelbrot/dp/0716711869

Зельдович Я. Б. Фрактали, подобие, промежуточная асимптотика / Я. Б. Зельдович, Д. Д. Соколов // Успехи физических наук. - 1985. - Т. 146. - № 7. - С. 493–506. – Режим доступа : https://ufn.ru/ru/articles/1985/7/d/

Большаков В. И. Особенности применения мультифрактального формализма в материаловедении / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. - 2008. - № 11. - С. 99-107. – Режим доступа : http://www.dopovidi.nas.gov.ua/2008-11/08-11-17.pdf

Большаков В. И. Материаловедческие аспекты применения вейвлетно-мультифрактального подхода для оценки структуры и свойств малоуглеродистой стали / В. И. Большаков, В. Н. Волчук // Металлофизика и новейшие технологии. - 2011. - Т. 33. - № 3. - С. 347–360.

Пути применения теории фракталов: монография / [В. Большаков, В. Волчук, Ю. Дубров]. – Саарбрюккен : Palmarium Academic Publishing, 2016. - 146 с. - Режим доступа : https://www.palmarium-publishing.ru/extern/listprojects

Волчук В. Н. Определение чувствительности мультифрактальных характеристик металла / В. Н. Волчук // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2015. - № 12. – С. 10–14. - Режим доступу : http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/58941

Фракталы в материаловедении : учебное пособие / [В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров]. - Днепропетровск: ПГАСА, 2006. – 253 с.

References

Berns H. and Theisen W. Ferrous materials: Steel and Cast Iron. Berlin Heidelberg : Springer, 2008, 418 p.

Bol’shakov Vad.I., Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Systemnyy analiz tekhnolohiyi vyrobnytstva masyvnoho metalevoho lyttya [System analysis techniques of producing solid metal castings]. Visnyk Natsionalʹnoyi akademiyi nauk Ukrayiny [Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine]. 2015, no. 9, pp. 69–73. (in Ukrainian).

Dubrov Yu., Bolshakov V. and Volchuk V. Puti identifikatsii periodicheskikh mnogokriterial'nykh tekhnologiy [Road periodic identification of multi-criteria Technology]. Saarbrucken : Palmarium Academic Publishing, 2015, 236 p. (in Russian).

Saltykov S.A. Stereometricheskaya metallografiya [Stereometric metallography]. Moscow : Metallurgiya, 1976, 270 p. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Identifikatsiya mnogoparametricheskikh, mnogokriterial'nykh tekhnologiy i puti ikh prakticheskoy realizatsii [Multiparameter identification, multicriteria techniques and ways of their implementation]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2013, no. 4. pp. 5–11. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. O prognozirovanii kachestva tselevogo produkta v periodicheskikh tekhnologiyakh [Predicting the quality of a desired product in periodic technologies]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy [Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine]. 2014, no. 11, pp. 77-81. (in Russian).

Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. K opredeleniyu metriki ob"yekta identifikatsii [To the definition of the identity metric]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2016, no. 4, pp. 10–14. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. O primenenii imitatsionnogo modelirovaniya v materialovedenii [The application simulated modelling in materials science]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2015, no. 4. pp. 26−31. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Primeneniye teoretiko-informatsionnogo podkhoda dlya identifikatsii struktury metalla [The use of information-theoretic approach to identify the structure of the metal]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 8, pp. 4–9. (in Russian).

Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. K opredeleniyu klassa metalla [To the definition of a class of metal]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2016, no. 1, pp. 26–31. (in Russian).

Bol'shakov V.I. Substrukturnoye uprochneniye konstruktsionnykh staley [Substructural strengthening of structural steels]. Toronto : Bazilian Press, 1998, 316 p. (in Russian).

Zhuravel' I. M. and Svirs'ka L. M. Measurement of the mean grain size in a metal by using fractal dimensions. Materials Science, 2015, vol. 46, no 3, рp. 418–420.

Bol’shakov V., Volchuk V. and Dubrov Yu. Fractals and properties of materials. Saarbrucken : Lambert Academic Publishing, 2016, 140 p.

Volchuk V., Klymenko I., Kroviakov S. and Orešković M. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism. Tehnički glasnik – Technical Journal, 2018, vol. 12, no. 2, рр. 93-97.

Bol’shakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Osnovy organizacii fraktal'nogo modelirovaniya [Fundamentals of fractal modeling]. Kyiv, Ukraine : PH “Akademperiodyka” National Academy of Sciences of Ukraine, 2017, 170 p. (in Russian).

Volchuk V.N. K voprosu o primenenii teorii mul'tifraktalov dlya otsenki mekhanicheskikh svoystv metalla [On the application of the theory of multifractals for the evaluation of the mechanical properties of a metal]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2014, no. 3, pp. 12–19. (in Russian).

Bolshakov V.I. and Volchuk V.N. Issledovaniye mikrostrukturnoy odnorodnosti stali U8 s primeneniyem mul'tifraktal'nogo analiza [Investigation of the microstructural uniformity of У8 steel with the use of multifractal analysis]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2010, no. 4, pp. 31–38. (in Russian).

Metallografiya zheleza [Iron metallography]. Vol. 2. Struktura staley [The structure of steel]. Ed. Academician F.N. Tavadze. Moscow : Metallurgy, 1972, 284 p. (in Russian).

Rényi A. Probability Theory. Amsterdam : North-Holland, 1970, 670 р.

Hausdorff G. Dimension und auberes Mab. Math. Ann. 1919, vol. 79, рр. 157-179. (in Germany).

Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature. New-York, San Francisco : Freeman, 1982, 480 p.

Zel’dovich Ya.B. and Sokolov D.D. Fraktali, podobie, promezhutochnaya asimptotika [Fractals, similarity, intermediate asymptotics]. Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences). 1985, vol. 28, no. 7, рр. 608–616. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Osobennosti primeneniya mul'tifraktal'nogo formalizma v materialovedenii [Features of the multifractal formalism in materials]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy [Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine]. 2008, no. 11, pp. 99-107. (in Russian).

Bolshakov V.I. and Volchuk V.N. Materialovedcheskiye aspekty primeneniya veyvletno-mul'tifraktal'nogo podkhoda dlya otsenki struktury i svoystv malouglerodistoy stali [Material science aspects of the use of wavelet and multifractal approach for assessing of the structure and properties of low-carbon steel]. Metallofizika i noveyshiye tekhnologii [Metal Physics and Advanced Technologies]. 2011, vol. 33, no. 3, рp. 347−360. (in Russian).

Bol’shakov V., Volchuk V. and Dubrov Yu. Puti primeneniya teorii fraktalov [Ways of applying the theory of fractals]. Saarbrucken : Palmarium Academic Publishing, 2016, 146 p. (in Russian).

Volchuk V.M. Opredeleniye chuvstvitel'nosti mul'tifraktal'nykh kharakteristik metalla [Determining the sensitivity of the multifractal characteristics of metals]. Visnyk Prydniprovsʹkoyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2015, no. 12, pp. 10–14. (in Russian).

Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Fraktaly v materialovedenii [Fractals in materials]. Dnipropetrovsk : PSACEA, 2005, 253 p. (in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ