[发明专利]一种钢铁材料系列温度冲击功统计和预测方法

说明书

本发明提供一种钢铁材料系列温度冲击功统计和预测方法，属于钢铁材料系列温度冲击功预测技术领域。该方法首先选取金相试样和冲击试样，然后利用腐蚀液对金相试样进行侵蚀，获取金相图像并使用图像处理软件进行处理，统计有效晶粒尺寸；再对冲击试样进行系列温度冲击测试，统计冲击功；进而对有效晶粒尺寸数据与冲击功数据进行预处理并建立预测模型；统计待测样品的有效晶粒尺寸数据并进行预处理；最后使用预测模型对待测样品进行预测即可得到冲击功等级预测结果及不同冲击功等级几率分布情况。该方法相比传统的Cottrell‑Petch关系，具有更加准确、科学的特点。

技术领域

本发明涉及钢铁材料系列温度冲击功预测技术领域，特别是指一种钢铁材料系列温度冲击功统计和预测方法。

背景技术

钢铁材料的冲击功用于表征钢材的韧性。韧性是指钢铁材料在断裂过程中所需消耗能量的大小，它较全面地体现了钢的强度和塑性，是钢铁材料的一项重要的性能指标。

由Cottrell理论与Hall-Petch关系可以推导出材料的韧脆性转变温度与材料的平均晶粒尺寸d有关，减小平均晶粒尺寸d有利于降低韧脆性转变温度，提高材料的低温冲击功。对于钢铁材料，不同的原料成分、处理工艺会形成不同的组织。因此，提出有效晶粒的概念，有效晶粒包括但不限于奥氏体晶粒、原奥氏体晶粒、铁素体晶粒、珠光体晶粒、亚结构形成的晶粒，是影响钢铁材料韧性的重要因素。在钢铁材料中，由于各有效晶粒之间其尺寸存在差别，不同材料间平均有效晶粒尺寸相近时，其有效晶粒尺寸分布情况可能相去甚远，低温冲击功也不尽相同。目前，国内外文献中尚无关于利用钢铁材料有效晶粒尺寸数据建立低温冲击功预测模型的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钢铁材料系列温度冲击功统计和预测方法。该方法基于金相信息的定量化统计，将晶体学图像转化为可量化的参量(有效晶粒，包括但不限于奥氏体晶粒、原奥氏体晶粒、铁素体晶粒、珠光体晶粒、亚结构形成的晶粒)，并进行大量的数据统计；使用支持向量机算法对样本的系列温度的冲击功数值进行分类和回归，形成数据库；基于数据库，可以通过新材料显微组织表征结果实现对其任意温度冲击功的预测；预测结果以几率的形式呈现，结果更加科学和准确。

该方法包括步骤如下：

(1)对钢板试样在多种奥氏体化温度下进行热处理；

(2)对热处理后的钢板试样沿钢板厚度方向取不同位置的试样，其中，沿轧制方向取尺寸为10mm*10mm*55mm，标准夏氏V型缺口的冲击试样，沿厚度方向取垂直于轧制方向的金相试样；

(3)对金相试样经镶嵌、磨制、抛光后用腐蚀液侵蚀；在金相显微镜下，对每个金相试样进行观察并拍照，利用图像处理软件将晶体学图像转化为可量化的有效晶粒尺寸数据，并进行数据统计；

(4)在不同低温测试环境下对冲击试样进行夏比冲击实验，统计试样的低温系列冲击功，并将冲击功大小转化为冲击功等级；

(5)提取步骤(3)中所得晶粒尺寸统计数据、步骤(4)中测试温度数据作为特征样本集；

(6)对步骤(5)中所述特征样本集进行数据预处理；

(7)以步骤(6)所述经预处理的特征样本集作为输入，步骤(4)所述冲击功等级为输出，建立基于支持向量机的钢铁材料低温冲击功预测模型；

(8)根据步骤(7)所述钢铁材料系列温度冲击功预测模型识别钢铁材料在不同测试温度下的冲击功等级。

其中，步骤(1)中热处理奥氏体化温度范围为860℃至1350℃，热处理制度不少于两种。

步骤(2)中试样选取位置不少于3处。

步骤(3)中所用腐蚀液为苦味酸。