| 2026 №03 (05) | 2026 №03 (07) |
Сучасна електрометалургія, 2026, #3, 42-51 pages
Вплив методіів статистичного аналізу на прогнозування мікроструктури та властивостей високоміцних низьколегованих сталей
В.А. Костін
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11.
E-mail: valerykostinepwi@gmail.com
Реферат
Стаття представляє комплексний статистичний аналіз властивостей високоміцних низьколегованих сталей (HSLA, HSA, SSHA, ASSHA) на основі широкої бази даних. Використовуючи сучасні методи аналізу даних, включаючи кореляційний аналіз, головні компоненти (PCA), а також машинне навчання (Random Forest, XGBoost) та інтерпретовані метрики SHAP, досліджено взаємозвʼязок між хімічним складом, мікроструктурою і механічними властивостями сталей. Для кожної групи сталей виявлені ключові елементи і параметри, що надають максимально вплив на міцність, пластичність і термічну стійкість. Обгрунтовано оптимальні діапазони вмісту C, Nb, V, Ni, а також режими термообробки, включаючи температуру аустенітизації та швидкість охолодження. Результати демонструють, що комплексне управління складом і термообробкою дозволяє створювати сталі з чудовим балансом експлуатаційних характеристик. У розділі практичних рекомендацій представлені конкретні поради для металургійного проектування нових сталей, включаючи використання моделей машинного навчання для прискорення розробки та оптимізації сплавів. У роботі також обговорюються наукові прогалини, такі як необхідність стандартизації даних, вивчення комплексних взаємодій легуючих елементів, динаміки фазових перетворень та перспективи впровадження ШІ-методів. Бібліогр. 12, рис. 8.
Ключові слова: високоміцні низьколеговані сталі, статистичний, кореляційний, кластерний аналізи, машинне навчання, мікроструктура, прогнозування властивостей
Отримано 02.10.2025
Отримано у переглянутому вигляді 27.01.2026
Затверджено до друку 14.07.2026
Розміщено онлайн 24.07.2026
Список літератури
1. Rashid, M.S. (1980) High-strength, low-alloy steels. Science, 208, 862–869. DOI: https://doi.org/10.1126/science.208.4446.8622. Kuziak, R., Kawalla, R., Waengler, S. (2008) Advanced high strength steels for automotive industry. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 8(2), 103–117. DOI: https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60197-6
3. Muhammed, M., Mustapha, M. et al. (2020) Statistical review of microstructure-property correlation of stainless steel: Implication for pre- and post-weld treatment. Processes, 8(7), 811. DOI: https://doi.org/10.3390/pr8070811
4. Siwar Chibani, François-Xavier Coudert (2020) Machine learning approaches for the prediction of materials properties. APL Materials, 8(8), 080701. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0018384
5. Chunyuan Cui, Guangming Cao (2023) A strategy combining machine learning and physical metallurgical principles to predict mechanical properties for hot rolled Ti micro-alloyed steels, J. of Materials Processing Technology, 311, 117810. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2022.117810
6. Agrawal, A., Choudhary, A. (2016) Perspective: Materials informatics and big data: Realizing the promise of data-driven materials science. APL Materials, 4(5), 053208. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4946894
7. Harwarth, M, Brauer, A. et al. (2021) Influence of carbon on the microstructure evolution and hardness of Fe–13Cr–xC (x = 0–0.7 wt.%) stainless steel. Materials, 14(17), 5063. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14175063
8. Bhadeshia, H.K.D.H., Honeycombe, R.W.K. (2006) Steels: Structure, properties, and design. 3th Ed. Butterworth-Heine mann (Ed.). DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-8084-4.X5000-6
9. Li, G.Q., Shen, Y.F. et al. (2022) Microstructural evolution and mechanical properties of a micro-alloyed low-density δ-TRIP steel. Materials Science and Engineering: A, 848, 143430. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143430
10. Di Schino, A., Testani, C. (2021) Heat treatment of steels. Metals, 11(8), 1168. DOI: https://doi.org/10.3390/met11081168
11. Xueyun, G., Haiyan, W., Huijie, T. rt al. (2023) Data-driven machine learning for alloy research: Recent applications and prospects. Materials Today Communications, 36, 106697. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106697
12. Chen, J, Shi, Z, Luo, X et al. (2025) Micro-alloying effects on microstructure and weldability of high-strength low-alloy steel: A Review. Materials, 18(5), 1036. DOI: https://doi.org/10.3390/ma18051036
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.