[发明专利]预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物特征参数的方法

权利要求书

1.预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物特征参数的方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1，基于合金热力学理论设计一系列低合金钢焊缝金属组分，并获取各组分的低合金钢焊缝金属相图；

步骤2，分析低合金钢焊缝金属相图获得各低合金钢焊缝金属内非金属夹杂物的特征参数，所述的非金属夹杂物特征参数包括非金属夹杂物的平均直径、体积分数、数量密度和平均间隔；

步骤3，对低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物特征参数的实测数据样本进行拟合，并基于焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素含量和所对应的非金属夹杂物特征参数建立回归模型；

步骤4，运用多元线性回归法分析所设计的低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素含量与非金属夹杂物特征参数的关系，获得回归模型的回归系数，利用残差图修正回归系数即得到非金属夹杂物特征参数预测模型；

步骤5，采用低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物特征参数的实测数据样本进一步修正非金属夹杂物特征参数预测模型；

步骤6，根据低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素含量，采用非金属夹杂物特征参数预测模型即可预测低合金钢焊缝金属中夹杂物的特征参数。

2.根据权利要求1所述的预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物的特征参数的方法，其特征在于：

所述的基于合金热力学理论设计一系列低合金钢焊缝金属组分具体为：

基于低合金钢焊缝金属化学成分和其中主要合金元素可能的质量含量变化范围，改变硅、锰、铝、钛、氮、氧元素质量含量设计一系列不同成分的焊缝金属。

3.根据权利要求1所述的预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物的特征参数的方法，其特征在于：

所述的低合金钢焊缝金属相图是采用Thermo-Calc热力学软件计算得到。

4.根据权利要求1所述的预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物的特征参数的方法，其特征在于：

所述的低合金钢焊缝金属内非金属夹杂物的特征参数是通过分析低合金钢焊缝金属相图中液体、体心立方钢、面心立方钢、熔渣、氧化物和氮化物的含量得到。

5.根据权利要求1所述的预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物的特征参数的方法，其特征是：

所述的修正后的非金属夹杂物特征参数预测模型如下：

非金属夹杂物平均直径的预测模型为：

d_V= 0.2699+0.3642 X_Si +0.0732 X_Mn +0.4441 X_Al -0.6451 X_Ti -6.2964 X_N +1.7147 X_O

其中，d_V为非金属夹杂物的平均直径，单位：μm；X_Si、X_Mn、X_Al、X_Ti、X_N、X_O分别为低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素的质量百分比；

非金属夹杂物体积分数的预测模型为：

V_v=4.1966+0.9855 X_Si -2.8098 X_Mn +1.0409 X_Al -5.3801 X_Ti +180.7533 X_N +41.6741 X_O

其中，V_v为非金属夹杂物的体积分数，单位：10^-3wt.%；X_Si、X_Mn、X_Al、X_Ti、X_N、X_O分别为低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素的质量百分比；

非金属夹杂物数量密度的预测模型为：

N_V=10.5749+4.1802 X_Si-3.4052 X_Mn -50.2867 X_Al +55.3775 X_Ti +52.8033 X_N +32.0126 X_O -6.8902exp(7.3459X_Ti)+1.0223exp(20.6151 X_Al)+15.7316exp(-13.5434 X_Si)  

其中，N_V为非金属夹杂物的数量密度，单位：10⁷mm^-3；X_Si、X_Mn、X_Al、X_Ti、X_N、X_O分别为低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素的质量百分比；

非金属夹杂物平均间隔的预测模型为：

λ_V=-113.7611-50.3511 X_Si -5.1493 X_Mn +3.1408 X_Al +0.7230 X_Ti -208.1517 X_N -22.8786 X_O +123.9442exp(0.3442 X_Si + X_N) +0.3434exp(1.3807 X_Mn)-30.3734(X_Si + X_Al + X_N)¹⁴  

其中，λ_V为非金属夹杂物的平均间隔，单位：μm；X_Si、X_Mn、X_Al、X_Ti、X_N、X_O分别为低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素的质量百分比。

6.根据权利要求5所述的预测低合金钢焊缝金属中非金属夹杂物的特征参数的方法，其特征是：

所述的低合金钢焊缝金属中硅、锰、铝、钛、氮、氧元素的质量百分比由光谱仪定量分析得到。