一种P550钢优选成分范围的确定方法与流程

本发明涉及金属材料的成分设计，尤其涉及一种p550钢优选成分范围的确定方法。

背景技术：

1、p550钢是一类高氮cr-mn系奥氏体无磁钢，通常需要兼具较高强度、稳定无磁性和良好的热加工适应性。该类钢主要通过mn和n稳定奥氏体，并通过cr、mo、ni、si和c等元素调节耐蚀性、强度及相稳定性。由于不同合金元素之间存在复杂的相互作用，任一元素含量的变化均可能同时影响多种相的稳定性，使p550钢的成分与组织之间呈现明显的非线性和耦合关系，增加了优选成分范围的确定难度。

2、在热加工和服役过程中，δ铁素体与σ相是p550钢中需要重点控制的有害相。残余δ铁素体会破坏奥氏体组织的连续性，并可能因其扩散特性和元素富集作用成为σ相形成的局部先导区域。σ相具有硬脆特性，其形成通常伴随cr、mo等元素的局部富集以及基体中相应元素的贫化，容易降低材料的热塑性、组织稳定性和裂纹抗力。因此，在确定p550钢的优选成分范围时，需要同时考虑δ相和σ相的影响。

3、现有p550钢成分评价方法通常分别评价δ相或σ相。对于δ相，采用δ相存在温度区间宽度或δ相峰值相分数中的单一参数进行评价，难以同时反映δ相在温度范围内的存在程度及其最大析出水平，导致δ相风险评价不够全面。同时，δ相评价结果与σ相评价结果之间缺少统一的综合评价依据，难以对不同候选成分的有害相风险进行一致、有效的比较。因此，现有方法难以合理确定优选候选成分，并进一步获得能够协同抑制δ相和σ相的p550钢优选成分范围。

4、因此，亟需一种p550钢优选成分范围的确定方法。

技术实现思路

1、针对现有技术难以对p550钢候选成分中的δ相和σ相风险进行全面、统一的综合评价，导致优选候选成分及优选成分范围的确定缺乏合理依据的问题，本发明提供了一种p550钢优选成分范围的确定方法，其包括：

2、获取p550钢的多个候选成分，并确定各所述候选成分对应的σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数；

3、根据所述δ相存在温度区间宽度和所述δ相峰值相分数的耦合关系，确定各所述候选成分的δ相风险参数，并根据所述δ相风险参数和所述σ相开始析出温度，确定各所述候选成分的有害相评价值；

4、根据各所述候选成分的有害相评价值确定优选候选成分，并根据各所述优选候选成分的元素含量确定p550钢的优选成分范围。

5、在一些实施例中，所述确定各所述候选成分对应的σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数，包括：

6、获取p550钢的多个样本成分及各所述样本成分的元素含量；

7、对各所述样本成分进行热力学计算，确定各所述样本成分对应的σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数；

8、根据各所述样本成分的元素含量及其对应的σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数，建立元素含量与相特征之间的预测关系；

9、根据各所述候选成分的元素含量及所述预测关系，确定各所述候选成分对应的σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数。

10、在一些实施例中，所述对各所述样本成分进行热力学计算，确定各所述样本成分对应的σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数，包括：

11、采用calphad方法在预设温度范围内对各所述样本成分进行热力学计算，获得σ相和δ相的相分数随温度的变化关系；

12、根据所述变化关系确定σ相开始析出温度、δ相开始存在温度、δ相结束存在温度和δ相峰值相分数，并根据所述δ相开始存在温度与所述δ相结束存在温度之差确定δ相存在温度区间宽度。

13、在一些实施例中，所述p550钢的候选成分以c、si、mn、ni、cr、mo和n的质量百分含量表征，其中：

14、c的质量百分含量为0.020~0.050%，si的质量百分含量为0.15~0.40%，mn的质量百分含量为20.50~22.00%，ni的质量百分含量为1.80~2.55%，cr的质量百分含量为19.0~21.0%，mo的质量百分含量为0.50~0.75%，n的质量百分含量为0.50~0.75%。

15、在一些实施例中，所述获取p550钢的多个候选成分，包括：

16、获取p550钢的多个初始候选成分，并确定各所述初始候选成分对应的δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数；

17、根据所述δ相存在温度区间宽度和所述δ相峰值相分数对各所述初始候选成分进行筛选，将所述δ相存在温度区间宽度和所述δ相峰值相分数均不高于对应筛选阈值的初始候选成分确定为所述候选成分。

18、在一些实施例中，所述根据所述δ相存在温度区间宽度和所述δ相峰值相分数对各所述初始候选成分进行筛选，包括：

19、分别根据所述δ相存在温度区间宽度和所述δ相峰值相分数在所述多个初始候选成分中的分布，确定相应的筛选阈值；

20、其中，各所述筛选阈值为对应参数的5~40%分位数。

21、在一些实施例中，所述根据所述δ相存在温度区间宽度和所述δ相峰值相分数的耦合关系确定各所述候选成分的δ相风险参数，包括：

22、分别对各所述候选成分对应的δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数进行min-max归一化处理；

23、按照下式确定所述δ相风险参数：

24、；

25、其中，为所述δ相风险参数，为归一化后的δ相存在温度区间宽度，为归一化后的δ相峰值相分数。

26、在一些实施例中，所述根据所述δ相风险参数和所述σ相开始析出温度确定各所述候选成分的有害相评价值，包括：

27、对各所述候选成分对应的σ相开始析出温度进行min-max归一化处理；

28、按照下式确定有害相评价值：

29、；

30、其中，为所述有害相评价值，为归一化后的σ相开始析出温度，为σ相评价权重，为δ相评价权重，＞0，＞0，且+=1。

31、在一些实施例中，所述根据各所述候选成分的有害相评价值确定优选候选成分，并根据各所述优选候选成分的元素含量确定p550钢的优选成分范围，包括：

32、按照所述有害相评价值由低至高对各所述候选成分进行排序；

33、将排序结果中预设数量和/或预设比例的候选成分确定为所述优选候选成分；

34、根据各所述优选候选成分中各元素的含量分布，分别确定各元素的优选含量范围，并由各元素的优选含量范围构成所述p550钢的优选成分范围。

35、在一些实施例中，在根据各所述候选成分的有害相评价值确定所述优选候选成分的过程中，建立各所述候选成分与其对应的元素含量、σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度、δ相峰值相分数、归一化处理结果、δ相风险参数、有害相评价值以及是否被确定为优选候选成分的标识之间的对应关系。

36、本发明至少具有以下有益效果：本发明提出一种p550钢优选成分范围的确定方法，能够对p550钢候选成分的δ相和σ相风险进行统一评价，提高有害相风险评价的全面性及候选成分比较的一致性，从而合理确定p550钢的优选成分范围。其中，通过σ相开始析出温度、δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数表征候选成分的有害相特征。通过耦合δ相存在温度区间宽度和δ相峰值相分数，更加全面地评价δ相风险。通过结合δ相风险参数和σ相开始析出温度确定有害相评价值，实现δ相和σ相的综合评价。进一步根据有害相评价值确定优选候选成分及其元素含量范围，为p550钢成分设计提供依据。