[发明专利]一种基于多元回归分析的铸钢件热处理工艺的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于多元回归分析的铸钢件热处理工艺的设计方法，该方法的主要步骤包括：建立铸钢件热处理升温速度与影响升温速度的影响因子之间的预测模型，并制定大量的实验方案，对实验数据进行回归分析，最终确定大型铸钢件热处理的升温速度计算公式，以此计算公式指导大型铸钢件热处理工艺参数的选择，避免了热处理工艺参数选择的盲目性，保证了大型铸钢件热处理工艺的稳定性，也提高了铸件质量的稳定性。

技术领域

本发明涉及大型铸钢件的热处理工艺，具体为基于多元回归分析的铸钢件热处理工艺的设计方法。

背景技术

对大型铸钢件采用合适的热处理工艺，可以消除铸态组织缺陷，降低铸件应力，获得良好的力学性能。对于大型铸钢件，选择具体的热处理工艺时，既要保证铸件满足标准要求的力学性能，又要保证铸件不开裂、无裂纹、变形量小，由于铸件尺寸大、吨位大、结构复杂，因此满足上述技术要求要综合考虑热处理的工艺方法、参数设计，热处理的工艺参数主要是升温速度、降温速度、保温温度和保温时间,其中升温速度、降温速度的选择很重要，不仅影响热处理周期和效率，还影响铸件的组织状态，及铸件内部的应力大小。升温速度、降温速度除了受制于加热设备的能力外，还需考虑生产效率以及升温速度、降温速度的快慢对铸件应力的影响。不同的升温速度、降温速度，对铸件内部应力的影响不同，因而产生裂纹的多少和变形量的大小也不同。对于大型铸钢件的升温速度和降温速度的选择，目前没有具体的规范和明确且简单的计算依据。而保温温度和保温时间的选择，有统一和成熟的计算方法。

目前行业内，有一些软件可以模拟不同升温、降温速度对铸件内部的应力影响，但软件费用高，模拟过程复杂且用时长，模拟技术不成熟，因此适用范围有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种符合实际生产、简单有效地计算大型铸钢件热处理的升温速度和降温速度，同时能够防止铸件在热处理过程中出现开裂和变形的技术缺陷，而且利于大型铸钢件的生产、提高生产效率、节约成本。

本发明提出一种基于多元回归分析的铸钢件热处理工艺设计方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一、找出决定铸钢件升温速度和降温速度的因素，主要有C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu等化学成分的质量分数，即质量百分比，以及铸件的尺寸大小、形状、最大壁厚、结构复杂程度、铸件相邻部位最大壁厚比、铸件的状态(例如，是否经过加工、焊接或者铸态)、加热设备的能力及功率、加热设备炉膛的保温性及装炉量等。

步骤二、从步骤一中找到决定铸钢件升温速度和降温速度的本质影响因素，并将其设定为自变量X₁、X₂、X₃、……、X_i，并建立基于多元回归分析的升温速度的预测模型,所述模型为Y_i＝α+β₁X₁+β₂X₂+β₃X₃+…+β_iX_i

式中，Y_i表示达到预期的热处理性能要求，且未出现开裂、裂纹、变形等缺陷时的升温速度；α为预测模型的常数项系数；β₁、β₂、β₃…β_i表示预测模型自变量的系数；

进一步，所述本质影响因素为碳当量、铸件的最大壁厚、铸件相邻部位最大壁厚比。

除Fe以外的C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu等化学成分的质量分数，质量分数越高，对应的碳当量碳当量就越大，因此，各成分含量对热处理升温速度和降温速度的影响，可以转化为碳当量的大小对升温速度、降温速度的影响，因此，材质种类即碳当量是影响升温速度、降温速度的本质影响因素。