Традиційні методи геометричної оцінки форми різних предметів, в тому числі і в матеріалознавстві, засновані на наближеній апроксимації структури досліджуваного об'єкта геометричними фігурами, наприклад лініями, відрізками, площинами, багатокутниками, багатогранниками, сферами. Всі ці прийоми грунтуються на класичній евклідовій геометрії з цілою топологічною розмірністю. Для кількісного опису фракталів достатньо однієї величини - фрактальної розмірності або параметра, що описує збереженість статистичних характеристик при зміні масштабу. Аналіз традиційних методів дослідження структури металів - світлової та електронної мікроскопії, кількісної металографії, кристалографічної текстури з використанням рентгеноструктурного аналізу, свідчить проте, що жоден з них не може бути універсальним і придатним для вирішення повного обсягу завдань ідентифікації кількісних характеристик структури металу. В металографії фрактальний аналіз стосується мікроскопічних зображень поверхонь матеріалів. При цьому за допомогою мультифрактальних характеристик можна описати структуру і деякі властивості матеріалів, а саме: ступінь шорсткості поверхонь, хімічні зміни поверхні, деформацію матеріалів тощо. Описано застосування методу фрактального аналізу до загального поняття структури металу, описаної ГОСТами 5639-82 та 8233-56. За допомогою написаного програмного засобу, який дозволяє швидко підрахувати фрактальну розмірність структури металу при різних збільшеннях та з різним номером зерен. Описано алгоритм пошуку фрактальної розмірності та наведено приклад застосування програмного засобу для швидкого пошуку, фрактальної розмірності. Проведено аналіз впливу структурних параметрів на значення фрактальної розмірності. Аргументовано вибір ферито-перлітних сталей та показано до якої структури металу можливо в подальшому застосувати метод фрактального аналізу та шукати кореляції із фізико-механічними властивостями.Описано застосування методу фрактального аналізу на прикладі структури високоякісної конструкційної вуглецевої сталі марки 20К (вміст вуглецю 0,16 - 0,24 %), яка використовувалась для виготовлення обичайок ректифікаційних колон. Всі експерименти проводились при температурі від -50 до +50 <$E symbol Р>C. За марочником сталі властивості зразка змінюються не суттєво, а отже і похибка експерименту зводиться до мінімальної. Метод фрактального аналізу в роботах з оцінки якості металопродукції зарекомендував себе, як новий якісний підхід, який базується саме на зміні структури металу і є інваріантним при різних збільшеннях фотографії структури зразка. Метод фрактального аналізу може бути застосований до будь якого типу та класу металу, але у попередніх роботах і в цій, обраний метал із переважно ферито-перлітною структурою. Підгрунтям вибору саме ферито-перлітних металів є мета започаткування єдиного підходу вивчення певного типу металу з використанням фрактального аналізу. Проаналізовано результати різних типів випробувань, надані порівняльні характеристики їх фрактальних розмірностей. Проведено випробування зразків на короткочасний розтяг та ударний вигин. Ударний вигин дає найбільш чутливі показники щодо структурного стану металу, в той час, як випробування на короткочасний розтяг описує енергетичні зміни. Методом фрактального аналізу досліджено тимчасові криві при ударному навантаженні і відповідні поверхні зламів. Основними умовами започаткування тріщини є усереднене напруження - певний енергетичний бар'єр, після якого виникає тріщина, а також накопичена енергія мікронапружень. Зроблено припущення, що основна роль прояву анізотропії визначається енергією розповсюдження і майже не залежить від енергії зародження тріщини. Таким чином, співставлення фрактальних розмірностей кривих руйнування з відповідними фрактальними розмірностями поверхонь зламів, показали, що вплив анізотропії прокату має місце лише на стадії розповсюдження тріщини, енергія зародження тріщини практично не залежить від напрямку прокату.

    Зміст випуску     Цитування публікації

Повний текст публікації буде доступним після 01.10.2024 р., через 166 днів

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"