Дослідження впливу структури та температури гартування на міцність сталі на згин обумовлено широкою розповсюдженістю цієї схеми навантаження в реальних умовах експлуатації сталей. Іспит на згин проводили в умовах прикладання навантаження зосередженою силою на середину відстані між опорами. Випробування проводили на зразках з вуглецевої сталі діаметром 10 мм та довжиною 340 мм, на відстані між опорами 300 мм.

Вміст вуглецю, розмір зерна аустеніту, температура гартування та міцність при згинанні вуглецевих сталей після гартування в воду та відпуску при 150 ^оС протягом 1 години.

Таблиця 1 – Абсолютний (індекс (abs)) та відносно вмісту в сталі (індекс (rel)) вміст вуглецю в мартенситі (C_mar), карбідах заліза (C_Fe3C), розмір зерна аустеніту (D_aust), температура гартування (t_q) та міцність при згинанні (s_b) вуглецевих сталей після гартування в воду та відпуску при 150 ^оС протягом 1 години

Шляхом множинного кореляційного аналізу досліджували вплив вуглецю, що розчинений в мартенситі (С_mar), зв’язаний в карбіди заліза (C_Fe3C) та температури гартування (t_q) на розмір зерна аустеніту (D_aust), а також вплив розміру зерна аустеніту (D_aust) на міцність при згинанні (s_b) вуглецевих сталей після гартування в воду та відпуску при 150 ^оС протягом 1 години.

Множинний кореляційний аналіз показав, що на розмір зерна аустеніту (D_aust) значимий вплив оказують відносний вміст вуглецю в цементиті () і температура гартування сталі в воді (t_q). Розглянуті фактори впливають наступним чином.

де R – коефіцієнт множинної кореляції;

d – середня помилка апроксимації.

Аналіз рівняння (1) показує, що збільшення кількості вуглецю в карбідах заліза з 7 до 25 %, за постійної температурі гартування 800 ^оС, призводить до зменшення розміру зерна аустеніту з 0,054 до 0,026 мм, тобто в 2,1 рази (рис. 1). Підвищення температури гартування з 780 ^оС до 840 ^оС, за постійної кількості вуглецю в карбідах заліза 14 %, оказує зворотній вплив, збільшуючи розмір зерна аустеніту з 0,028 до 0,072 мм, тобто в 2,6 рази (рис. 1). Оцінюючи ефективність впливу факторів за критерієм Стьюдента (t_st) слід відзначити, що вплив температури гартування (t_st(q) = 5,9) в 1,6 рази більш ефективний ніж вміст вуглецю в карбідах заліза (t_st(Сfe3c) = 3,8).

Рис. 1. Вплив кількості вуглецю в карбідах заліза, при температурі гартування 800 ^оС і температури гартування, при вмісті вуглецю в карбідах заліза 14 %, на розмір зерна аустеніту

Дослідження вихідних факторів на міцність сталі при згинанні (s_b) показало, що значимий вплив оказують розмір зерна аустеніту (D_aust) і температура гартування сталі в воді (t_q). Розглянуті фактори впливають наступним чином.

де R – коефіцієнт множинної кореляції;

d – середня помилка апроксимації.

Аналіз рівняння (2) показує, що збільшення розміру зерна аустеніту з 0,015 до 0,075 мм, за постійної температурі гартування 800 ^оС, призводить до зменшення міцності сталі на згин з 1099 МПа до 831 МПа, тобто на 24,3 % (рис. 2). Підвищення температури гартування з 780 ^оС до 840 ^оС, при постійному розмірі зерна аустеніту 0,05 мм, зменшує міцність сталі на згин з 1041 МПа до 747 МПа, тобто на 28,2 % (рис. 2).

Рис. 2. Вплив розміру зерна аустеніту при температурі гартування 800 ^оС і температури гартування при розмірі зерна аустеніту 0,05 мм  на міцність сталі на згин

Оцінюючи ефективність впливу факторів за критерієм Стьюдента (t_st), слід відзначити, що вплив температури гартування (t_st(q) = 4,1) на 8 % більш ефективний, ніж розмір зерна аустеніту (t_st(Daust) = 3,8).

Встановлені закономірності показують, що розмір зерна аустеніту і міцність на згин вуглецевої сталі, загартованої в воді і відпущеної при 150 ^оС, з імовірністю 95 % визначаються відносним вмістом вуглецю в карбідах заліза і температурою гартування. Показано, що вплив температури гартування більш ефективний, ніж структурних факторів.