Анализ влияния химического состава на твердость
Чугун - сравнительно дешевый конструкционный материал. Он получил широкое распространение практически во всех отраслях машиностроения благодаря ценным литейным и технологическим свойствам. Из серого чугуна изготовляют станины, ползуны прессов, корпуса редукторов, маховики, шестерни и т. д. Использование высокопрочных и ковких чугунов позволяет заменить стальное литье.
Влияние углерода на твердость
Повышенное содержание углерода приводит к уменьшению прочности, твердости и увеличению пластичности; углерод улучшает литейные свойства чугуна.
Влияние кремния на твердость
Кремний (с учетом содержания углерода) способствует выделению графита и снижает твердость, а также уменьшает усадку; повышенное содержание кремния снижает пластичность и несколько увеличивает твердость.
Влияние марганца на твердость
Марганец тормозит выделение графита, способствует размельчению перлита и отбеливанию чугуна; взаимодействуя с серой, нейтрализует ее вредное действие. Механические свойства чугуна повышаются при содержании марганца до 0,7-1,3 %, а при дальнейшем увеличении - снижаются. Марганец увеличивает усадку сплава.
Влияние серы на твердость
Сера снижает прочность и пластичность, но несколько повышает износостойкость сплава, считается вредной примесью, придает чугуну красноломкость (образование трещин при высоких температурах), препятствует выделению графита.
Влияние фосфора на твердость
Фосфор на процесс графитизации углерода влияет слабо, но повышает жидкотекучесть сплава, придает чугуну хладноломкость, т. е. хрупкость.
Влияние меди на твердость
Медь способствует графитизации углерода, увеличивает жидкотекучесть, повышает прочность и твердость сплава.
Влияние хрома на твердость
Хром - карбидообразующий элемент. С увеличением хрома растет прочность и твердость отливок, замедляется процесс графитизации углерода.
Корреляционно-регрессионный анализ влияния химического состава на предел прочности.
Корреляционный анализ
На основании обработки статистических данных Таркаллой С выбираются элементы химического состава, влияние которых на заданный параметр оптимизации сплава статистически значимо. Влияние выбранных элементов химического состава на заданный параметр оптимизации отражается в виде графиков (рис.1-10). На основании дисперсии были исключены точки соответствующие грубым ошибкам и экспериментам выходящими за область эксперимента
Рассчитываем выборочную дисперсию
Рис. 1. Влияние углерода на твердость.
Рис. 2. Влияние марганца на твердость.
Рис. 3. Влияние кремния на твердость
Рис.
4. Влияние фосфора на твердость
Рис. 5. Влияние серы твердость
Рис. 7. Влияние меди на твердость
Рис. 8. Влияние бора на твердость
Рис.
9. Влияние ванадия на твердость
После нахождения коэффициента корреляции для каждого химического элемента и параметра оптимизации, ищем расчетные значения критерия Стьюдента, который применяют для проверки статической значимости.
,
где n-объем выборки;
Проводим оценку значимости коэффициентов.
Если расчетное значение больше стандартного, то критерий является значимым.
;
где:
f - число степеней свободы - разность между числом экспериментальных точек и числом связей, ограничивающих свободу изменения случайной величины; α = 0,05 - уровень значимости - вероятность нахождения истинного значения параметра распределения.
Выбираются элементы химического состава, влияние которых на предел текучести статистически значим.
Таб.
1.
Коэффициенты парной корреляции элементов химического состава и предела текучести и соответствующие им критерий Стьюдента
В результате наибольшее влияние на твердость оказывают углерод, марганец, кремний, сера, хром, никель, медь, алюминий.
В уравнении знаки показывают, как влияет химический элемент на предел прочности, т.е. знак минус означает снижение параметра оптимизации, знак плюс – его повышение. Так же из таблицы мы получили значение критерия Фишера(F), проверяющего статистическую значимость коэффициента множественной корреляции.
