Застосування мультифрактального аналізу для моделювання структури та властивостей чавунів

Abstract

У роботі розглянуто застосування мультифрактального аналізу для кількісної оцінки мікроструктури та прогнозування механічних властивостей сортопрокатних чавунних валків марки СПХН (з пластинчастим графітом). Мультифрактальний аналіз проводили шляхом розрахунку спектру статистичних розмірностей Реньї (Dq), зокрема фрактальної (D₀), інформаційної (D₁) та кореляційної (D₂) розмірностей. Встановлено високу чутливість механічних властивостей чавунів до мультифрактальних параметрів структури. Показано, що збільшення фрактальної розмірності пластинчастого графіту від 1,58 до 1,97 призводить до суттєвого зниження показників міцності та пластичності. Отримані регресійні залежності дозволяють проводити прогноз чавунних валків з мінімальними матеріально-часовими витратами.

This paper examines the application of multifractal analysis for the quantitative assessment of microstructure and the prediction of mechanical properties of grade SPKhN cast iron rolling rolls with flake graphite. The multifractal analysis was performed by calculating the spectrum of Rényi statistical dimensions (Dq), particularly the fractal (D₀), information (D₁), and correlation (D₂) dimensions. A high sensitivity of the mechanical properties of cast irons to the multifractal parameters of the structure was established. It is shown that increasing the fractal dimension of flake graphite from 1.58 to 1.97 results in a significant decrease in strength and ductility. The obtained regression dependencies enable the prediction of the quality of cast iron rolls with minimal material and time costs.