[發明專利]一種鋼的淬透性通用擬合計算方法

無效

• 申請號: 201310598566.4
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103617354A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 余志剛;王麗娜;徐化巖
• 申請（專利權）人: 冶金自動化研究設計院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

1.一種鋼的淬透性通用擬合計算方法，其特征在于：適用于低、中、高碳鋼的淬透性通用擬合及計算；工藝步驟包括三部分：使用非線性方法擬合端淬硬度與淬透性系數的關系，使用支持向量機方法擬合淬透性系數與合金元素及晶粒度之間的關系，結合一般計算方法在數據條件不具備時增強算法適用性；

所述的淬透性系數能表征鋼材淬火時獲得馬氏體能力的特性，與末端距離的大小無關；

所述的端淬硬度和淬透性系數之間的關系是通過實驗數據擬合得到，具體的擬合關系式如下：

J(x)=Jmax,0≤x<bJmax-Jmin(x-b)23(h-b)2+1+Jmin,x≥b---(1)]]>

x表示端淬距離（mm），J(x)為硬度分布密度，J_max為最大硬度（HRC），J_min為最小硬度（HRC），b為獲得全馬氏體的直線長度（mm），h為淬透性系數；

使用支持向量機方法擬合淬透性系數、獲得全馬氏體的直線長度與合金元素及晶粒度等級之間的關系，并針對具體鋼號及數據分別建立SVM模型；

通過實驗數據并使用支持向量機擬合淬透性系數與合金元素及晶粒度的方法，若存在一定數量的數據樣本條件下可適用于任何鋼種淬透性計算模型的建立，具體的方法如下：

（1）準備針對某特定鋼號的數據樣本，該數據樣本為m×n，其中m表示樣本的個數，n表示不同末端距離的硬度值及該試樣的合金元素個數，其中n≥3；

（2）根據每行數據樣本中的[C]含量及業內通用的計算公式計算J_max；

J_max=66.5-47.8e^-4c??????（2）

（3）根據每行數據樣本不同末端距離的硬度值使用非線性擬合并根據公式(1)計算出h、J_min、b；

（4）對整個樣本集，自變量設為合金元素及晶粒度，因變量分別為h、J_min、b，選擇ε-SVR算法，設定C=1000，核函數類型為RBF；分別訓練并使用2次交叉驗證獲得更好的訓練參數，保存訓練結果；

（5）驗證模型的泛化能力和精確度，并調整參數，保存該鋼號的淬透性計算模型；

所述的結合一般計算方法增強算法適用性是指在數據條件不具備時采取的一種折中方案；

所述的數據條件不具備是指以下幾種情形：

1）需要同一鋼號下的多個檢驗數據樣本，以構成SVM算法的小樣本集，若僅有幾條數據，算法的學習能力及泛化能力將大大減弱；

2）每條樣本必需三個末端距離的硬度值，如果低于三個，將無法根據公式(1)擬合出h、J_min、b；

對于上述情形1)，若每個鋼號數據樣本非常小，則考慮使用與鋼號同組的其他鋼號的淬透性檢驗數據加入到樣本集中，擴大樣本容量；

對于情形2)，若所擬合的模型使用的是中低淬透性鋼的數據樣本，則設b=0，此時公式(1)化為：

J(x)=Jmax-Jminx23h2+1+Jmin---(3)]]>

此時只需兩個末端距離的硬度值即可擬合出h和J_min；

若以上條件均不具備，則考慮放棄SVM進行擬合，使用以下方法來計算，該算法利用了余柏海公式可得：

h=125+G·[112M+(M8.5)4+1]·[1+25C31+5C4]---(4)]]>

b=0.22h-0.34??????(5)

式中G為晶粒度等級，M為合金當量，C為碳含量；最后b的計算公式同(5)，結合以上公式，帶入到公式(1)中便得到一個計算淬透性的通用公式。