一种非硼钢理想临界直径的计算方法与流程

本发明涉及非硼钢理想淬透直径计算方法。
背景技术：
：一百多来，对淬透性研究的脚步一直没有停下，产生出各种对淬透性的预报的方法，如淬透性线性回归法，非线性回归法，数据库法，人工神经网络模型，理想临界直径换算法等。但是gb/t5216、stma255、saej406仍然把理想临界直径换算法纳入标准的唯一方法。可见理想临界直径换算法对淬透性的预报是多么的重要。但是众所周知：碳含量决定钢的淬透性曲线起始点的高低（j1.5），而理想淬透直径决定淬透性曲线下降的快慢，di值越大，淬透性曲线下降越慢，因此准确的计算理想淬透直径对淬透性的预报非常重要。而gb/t5216-2014《保证淬透性结构钢》附录a1中，理想淬透直径的计算方法中，只考虑碳、锰、硅、镍、铬、钼、铜、钒、锆，没有考虑磷、硫、硼、钛、铝、铌对理想淬透直径的影响，而且国标中碳、锰、镍合金元素因子因含量范围不同也会对应不同的计算方法，适用性差。美标astma255-10-2014表11理想淬透直径的计算方法中，只考虑碳、锰、硅、镍、铬、钼、铜、钒、锆，没有考虑磷、硫、硼、钛、铝、铌对理想淬透直径的影响。美标saej406-2009表15理想淬透直径的计算方法中，只考虑碳、锰、硅、镍、铬、钼、铜、钒，也没有考虑磷、硫、硼、钛、铝、铌对理想淬透直径的影响。但是非硼钢磷、硫、硼、钛、铝、铌对淬透性及理想淬透直径的影响还是比较明显的，例如：微量硼对钢种20crmntih淬透性的影响非常明显，见下表：因此，完善理想淬透直径的计算方法，对淬透性的预报非常重要。技术实现要素：本发明目的在于完善理想淬透直径的计算方法，考虑到gb/t5216-2014中碳、锰、镍合金元素因子根据含量的不同有多个计算公式，计算时比较繁琐，本专利参照gb/t5216-2014公式采用多项式进行回归，并对淬透性曲线起始点j1.5进行回归。对钒合金因子重新回归，并增加了硼、磷、硫、钛、铝、铌合金元素的影响，提高理想淬透直径的计算准确性和精度，扩大了本申请计算方法对应化学成分的适用范围。碳、锰、镍合金元素因子分别用一个公式进行计算元素因子：碳：fc=-1.935c5+5.424c4-5.263c3+1.741c2+0.368c+0.001锰：fmn=-0.897mn5+3.934mn4-5.389mn3+2.782mn2+2.868mn+1.009镍：fni=0.0012ni5+0.0045ni4-0.0059ni3-0.0075ni2+0.3696ni+0.9994硅、铬、钼、铜、锆，合金元素因子参照gb/t5216-2014。对于钒元素，gb/t5216-2014中钒合金元素因子为:1+1.73*v%,钒是强碳化物形成元素，钒当淬火温度较高时，由于碳化物溶解于奥氏体中，可增加钢的淬透性；反之，当淬火温度较低时，当含碳量较高时，他们一部分溶入奥氏体中，另一部分以未溶碳化物形态存在时，并因此减少奥氏体中的碳含量，细化晶粒，就会降低它的淬透性。因此钒对淬透性影响系数很复杂，钒对淬透性的影响计算方法很有争议，例如：gb/t5216-2014中钒合金元素因子为:1+1.73*v%，实际情况钒在xc55sicrv中是降低淬透性。例如en10089表7中规定54sicr6j25:30-55hrc,而54sicrv6j25:30-43hrc进一步验证了钒在54sicrv6中是降低淬透性的。淬透性随钒含量的增加先升高后降低，钒含量0.03-0.05%时具有较好的淬透性。综上，本申请得出钒合金元素因子为:钒:fv=13305v5-10023v4+2894v3-397.5v2+22.06v+0.983。对含硼钢淬透性随硼含量的增加先升高后降低，硼含量在0.0020-0.0030%时具有较好的淬透性。对非硼钢，当硼含量0.0003-0.0005%时，对淬透性就有明显影响，特别对含钛钢，对淬透性影响较明显。本申请得出硼合金元素因子为:硼:fb=5.447e+12b5-4.054e+10b4+5.424e+07b3+1.127e+05b2-1.092e+01b+1.002本申请磷合金元素因子为:磷:fp=2.625p+1硫对淬透性没有直接影响，但硫和锰反应生成硫化锰夹杂物，降低锰对淬透性的效果。本申请得出硫合金元素因子为:硫:fs=-0.666s+1钛是强碳化物形成元素，当淬火温度较低时，由于未溶碳化物的影响，因而降低淬透性，当淬火温度较高时，钛熔入奥氏体中，因而对淬透性起有利的作用。钛与钒一样，对淬透性的影响计算方法很有争议，严谨地，本申请将钛视为降低淬透性的元素。钛合金元素因子为:钛：fti=-0.2ti+1铝对淬透性的影响较复杂，由于对晶粒度有细化作用，降低淬透性。如果铝固溶于铁素体中，则能提高钢的淬透性。铝合金元素因子为:铝：fal=3.5al+1铌由于对晶粒度有细化作用，通常认为铌降低淬透性。铌合金元素因子为:铌：fnb=-0.125nb+1与现有技术相比，本发明的优点在于：提高化学成分的适用范围，考虑进了硼、磷、硫、钛、铝、铌合金元素的合金因子，并对j1.5进行回归，本申请计算的理想淬透直径di公式，可以提高含钒、钛等钢种淬透性的预报的准确率。附图说明图1为硅锰铬镍铜钼的合金元素因子图；图2为钼钒硼铝钛磷硫的合金元素因子图；图3为铌的合金元素因子图。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。淬透性系数公式化学成分按质量百分比计为c：0.1-0.90%，si：0-2.00%，mn：0-1.95%，p：≤0.14%，s：≤0.12%，cr：0-2.50%，ni：≤3.5%，cu：≤0.55%，mo：≤0.55%，v≤0.2%，ti≤0.1%，nb：≤0.6%，al：≤0.12%，b：≤0.0005%，w：≤0.8%，zr：≤0.,25%，余量为fe及不可避免的杂质元素。根据碳和合金元素因子计算理想临界直径di值。di=25.4*fc*fsi*fmn*fp*fs*fcr*fni*fcu*fmo*fv*fti*fnb*fal*fb*fw*fzrgb/t5216-2014、astma255-10-2014、saej406-2009都认为j1.5与碳含量有关，与di无关，通过回归认为：j1.5主要与碳含量有关，理想淬透直径di对j1.5的影响较小：20crmoh:j1.5=35.3+43.7*c%+0.0161*di（样本数1216）20mncr5:j1.5=37.9+31.4*c%+0.00549*di（样本数1209）j1.5回归公式：（碳含量0.15-0.55%）j1.5=-19,487.18c5+34,335.66c4-23,189.98c3+7,399.01c2-1,041.30c+94.09该式由于没有考虑理想临界直径di值对j1.5的影响，会有±1hrc的误差。随着离端淬距离的增加，理想淬透直径di对淬透性的影响逐渐增大，到半马氏体部位理想淬透直径di对淬透性的影响达到最大值，然后理想淬透直径di对淬透性的影响逐渐减少。用本专利计算的理想淬透直径di公式，可以提高含钒、含钛等钢种淬透性的预报的准确率，例如：用国标gb/t5216-2014法及本专利计算的理想淬透直径计算方法进行51crv4淬透性回归：（样本数：104）用国标gb/t5216-2014法及本专利计算的理想淬透直径计算方法进行20crmntih淬透性回归：（样本数：74）di计算方法钢种j1.5/j9回归公式j9±2hrc可信度j1.5/j15回归公式j15±2hrc可信度gb/t5216-2014法20crmntih12.8124di^(-0.5797)73%27.9710di^(-0.7303)63.5%本专利方法20crmntih12.5860di^(-0.5436)73%26.7322di^(-0.6792)81.1%当前第1页12