CN105021532B - 一种快速检测x70金相组织及组织含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，包括（1）测定X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量；（2）对X70内部晶粒度进行评级；（3）通过DOE试验建立X70组织含量检测模型，（4）将检测得到的X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量以及该钢种的终轧温度、水冷过程中的平均冷却速度和实施轧制工艺后的钢中晶粒度等级数据输入到X70组织含量检测模型中，计算出与上述输入参数相关的X70铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量。本发明快速、准确、成本低，可以及时有效的对现场生产提供反馈，具有较好的指导性。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，属于金属材料检测技术领域。
背景技术
X70低碳贝氏体钢属于微合金化钢，被广泛应用于国家的油气管线铺设等大型工程建设中，具有极高的战略价值，其内部组织直接决定着各项性能指标的优劣，因此，在生产过程或工艺研发过程中及时掌握X70内部组织及组织含量，对于技术人员及时了解该钢种的生产效果，并针对该钢种开展相关的生产工艺优化具有十分重要的意义。
通常，技术人员确定X70低碳贝氏体钢终轧快冷工艺后内部各类组织构成及含量的方法主要是物理检测法，即：首先对X70进行取样处理，通过切割、打磨、抛光、腐蚀等一系列操作，制备出合适的金相式样；然后利用金相显微镜对金相试样切面上的组织进行观察，根据组织的形态，再结合着钢中化学成分的含量以及轧钢工艺等辅助数据，分析出组织的种类；再在此基础上，利用灰度法，分析出相关组织的含量。此外，在生产过程中，为了消除试验设备及人工操作误差对X70内部组织种类及相关含量检测结果的影响，检测结果的准确性，检测人员往往会对同一个X70试样进行2～3次的重复检验，并且要求：当前后检测中的组织种类结果相同，且含量结果的误差率绝对值不大于5％时，即：(η为检测结果的误差率绝对值)，则认为该试验前后结果相一致，相关结果真实可信，具备指导现场实际生产的能力。
物理检测法尽管能够较为准确的分析出X70实施终轧快冷工艺后的组织种类及含量，但该种方法实施起来较为繁琐，分析周期较长，且试验成本较高，因此往往不能够及时有效的满足生产现场优化工艺的需要。
因此，开发出一种既能够快速检测出X70金相组织种类及相关含量，且相关结果又能够较好的与物理检测方法所获得的结果相一致，从而具备指导现场生产意义的方法，对于工艺技术人员开展X70工艺研究、优化而言，是十分有帮助的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，通过DOE试验建立X70组织含量检测模型，将X70中重要化学成分与终轧温度、水冷过程中的平均冷却速度和实施轧制工艺后的钢中晶粒度等级之间的交互性作用参数代入X70组织含量检测模型中，准确、快速计算出X70金相组织及组织含量，解决背景技术缺陷。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，包含如下步骤：
(1)测定X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量；
(2)对X70内部晶粒度进行评级；
(3)通过DOE试验建立X70组织含量检测模型，其中：
铁素体含量：ηF＝-2377.64+1428.86·C-156.96·Si+93.63·Mn-8877.34·P-53219.60·S-835.63·Cr+2616.25·Nb-4520.62·Ti-5775.52·V+112.13·G+2.85·T-10.94·υ-118.65·C·Si-498.85·C·Mn+6032.99·C·P+35489.60·C·S+2485.31·C·Cr-4394.79·C·Nb+2851.04·C·Ti+3930.21·C·V-47.86·C·G-0.92·C·T+3.55·C·υ-117.03·Si·Mn+2057.81·Si·P+12609.40·Si·S+54.47·Si·Cr-1093.44·Si·Nb+581.56·Si·Ti+1001.56·Si·V-9.92·Si·G+0.50·Si·T+0.50·Si·υ+1425.52·Mn·P+7690.60·Mn·S-86.59·Mn·Cr+159.69·Mn·Nb+1303.44·Mn·Ti+879.69·Mn·V-3.28·Mn·G-0.095·Mn·T-0.48·Mn·υ-147656.00·P·S+2148.44·P·Cr+12536.50·P·Nb-50817.70·P·Ti-17046.90·P·V+32.76·P·G+6.53·P·T+11.73·P·υ+11278.10·S·Cr+86219.00·S·Nb-103031.00·S·Ti+97969.00·S·V+331.15·S·G+23.70·S·T+48.48·S·υ-1272.81·Cr·Nb+830.94·Cr·Ti+1372.19·Cr·V-13.96·Cr·G+1.14·Cr·T+1.15·Cr·υ-33.82·Nb·G-2.28·Nb·T-4.97·Nb·υ+42.51·Ti·G+2.53·Ti·T+3.43·Ti·υ+25.68·V·G+3.85·V·T+6.02·V·υ-0.11·G·T-0.15·G·υ+0.015·T·υ
式中：ηF为X70中的铁素体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
珠光体含量：ηP＝13.52-102.74·C+16.47·Si-7.89·Mn-279.74·P-319.68·S+32.63·Cr+24.44·Nb+68.13·Ti-28.55·V-2.61·G-0.0096·T+0.53·υ-13.63·C·Si+5.36·C·Mn+225.52·C·P+220.83·C·S-91.57·C·Cr-71.23·C·Nb-160.38·C·Ti-103.85·C·V+1.64·C·G+0.15·C·T-0.30·C·υ+0.11·Si·Mn+126.35·Si·P-334.81·Si·S+3.11·Si·Cr-56.31·Si·Nb-25.39·Si·Ti+9.94·Si·V-0.081·Si·G-0.015·Si·T+0.0067·Si·υ+11.01·Mn·P+461.88·Mn·S-6.46·Mn·Cr+38.71·Mn·Nb+48.64·Mn·Ti+58.38·Mn·V+0.040·Mn·G+0.0016·Mn·T-0.011·Mn·υ+7360.42·P·S-55.10·P·Cr+820.73·P·Nb+552.50·P·Ti+185.52·P·V+2.29·P·G+0.14·P·T-0.20·P·υ+86.81·S·Cr-5667.50·S·Nb-2331.88·S·Ti-4353.75·S·V+3.38·S·G+0.26·S·T+0.26·S·υ-1.46·Cr·Nb+57.89·Cr·Ti+47.76·Cr·V-0.36·Cr·G-0.022·Cr·T+0.040·Cr·υ-0.97·Nb·G-0.074·Nb·T+0.089·Nb·υ-2.13·Ti·G-0.17·Ti·T+0.42·Ti·υ-1.14·V·G-0.082·V·T+0.25·V·υ+0.0036·G·T-0.0058·G·υ-5.9×10-4·T·υ
式中：ηP为X70中的珠光体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
贝氏体含量：ηB＝2132.28-152.89·C-481.33·Si-175.13·Mn+7830.57·P+65554.20·S+734.92·Cr-2820.79·Nb+3951.13·Ti+5827.56·V-43.20·G-2.42·T-2.23·υ+355.94·C·Si+535.94·C·Mn-5901.04·C·P-36281.20·C·S-5831.77·C·Cr+4457.29·C·Nb-2634.38·C·Ti-3753.12·C·V+54.25·C·G+0.12·C·T-3.88·C·υ+119.16·Si·Mn-2111.98·Si·P-13496.90·Si·S-137.91·Si·Cr+1162.19·Si·Nb-475.31·Si·Ti-1055.94·Si·V+16.53·Si·G+0.20·Si·T-1.53·Si·υ-1534.90·Mn·P-8271.90·Mn·S+77.84·Mn·Cr-117.81·Mn·Nb-1389.06·Mn·Ti-913.44·Mn·V+3.85·Mn·G+0.19·Mn·T+0.40·Mn·υ+137344.00·P·S-2338.02·P·Cr-12192.70·P·Nb+85974.00·P·Ti+19234.40·P·V-26.30·P·G-5.83·P·T-13.45·P·υ-11853.10·S·Cr-88531.00·S·Nb+105844·S·Ti-286969·S·V-344.479·S·G-25.0547·S·T-48.2656·S·υ+1301.56·Cr·Nb-994.69·Cr·Ti-1446.56·Cr·V+14.73·Cr·G-0.79·Cr·T-1.40·Cr·υ+34.36·Nb·G+2.41·Nb·T+4.68·Nb·υ-40.14·Ti·G-2.16·Ti·T-4.11·Ti·υ-24.66·V·G-3.50·V·T-6.79·V·υ+0.023·G·T+0.33·G·υ-0.0011·T·υ
式中：ηB为X70中的贝氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
马氏体含量：ηM＝387.765-966.92·C+620.49·Si+62.58·Mn+1698.32·P-10078.80·S+65.15·Cr+92.01·Nb+643.83·Ti+35.18·V-69.10·G-0.48·T+13.01·υ-223.88·C·Si-26.12·C·Mn-444.86·C·P-1200.83·C·S+3382.84·C·Cr+18.50·C·Nb-222.17·C·Ti-260.67·C·V-6.30·C·G+0.38·C·T+0.41·C·υ+5.23·Si·Mn-82.42·Si·P+583.50·Si·S+86.04·Si·Cr+8.68·Si·Nb-156.03·Si·Ti+4.93·Si·V-6.48·Si·G-0.70·Si·T+1.05·Si·υ-44.67·Mn·P+54.00·Mn·S+13.34·Mn·Cr-16.18·Mn·Nb+28.53·Mn·Ti-6.18·Mn·V-0.50·Mn·G-0.073·Mn·T+0.11·Mn·υ+10612.50·P·S+150.13·P·Cr-1465.00·P·Nb-35011.70·P·Ti-1506.67·P·V-8.62·P·G-1.00·P·T1.30·P·υ+110.25·S·Cr+4430.00·S·Nb-790.00·S·Ti194430.00·S·V-1.64·S·G-0.35·S·T-1.18·S·υ-11.80·Cr·Nb+84.15·Cr·Ti+50.70·Cr·V-0.82·Cr·G-0.32·Cr·T+0.28·Cr·υ+0.26·Nb·G-0.081·Nb·T+0.45·Nb·υ-1.48·Ti·G-0.31·Ti·T+0.25·Ti·υ-1.95·V·G-0.34·V·T+0.44·V·υ+0.090·G·T-0.17·G·υ-0.014·T·υ
式中：ηM为X70中的马氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
残余奥氏体含量：ηA＝-55.1842-206.88·C+2.30·Si+26.09·Mn-369.24·P-1974.18·S+2.21·Cr+86.42·Nb-138.89·Ti-61.03·V+2.79·G+0.056·T-0.37·υ+0.82·C·Si-16.14·C·Mn+85.10·C·P+1697.71·C·S+55.80·C·Cr-9.50·C·Nb+165.60·C·Ti+186.44·C·V-1.73·C·G+0.28·C·T+0.21·C·υ-7.59·Si·Mn+6.91·Si·P+647.19·Si·S-5.94·Si·Cr-21.58·Si·Nb+75.86·Si·Ti+38.47·Si·V-0.050·Si·G+0.013·Si·T-0.019·Si·υ+143.22·Mn·P+103.19·Mn·S+1.97·Mn·Cr-63.70·Mn·Nb+9.067·Mn·Ti-17.18·Mn·V-0.10·Mn·G-0.022·Mn·T-0.018·Mn·υ-7862.50·P·S+93.24·P·Cr+296.35·P·Nb-738.13·P·Ti-848.75·P·V-0.13·P·G+0.17·P·T+0.63·P·υ+353.06·S·Cr+3585.63·S·Nb+342.50·S·Ti-821.25·S·V+12.80·S·G+1.40·S·T+0.77·S·υ-14.73·Cr·Nb+20.31·Cr·Ti-23.44·Cr·V+0.42·Cr·G-0.011·Cr·T-0.078·Cr·υ+0.12·Nb·G+0.031·Nb·T-0.25·Nb·υ+1.20·Ti·G+0.10·Ti·T+0.020·Ti·υ+2.16·V·G+0.074·V·T+0.089·V·υ-0.0035·G·T+0.0027·G·υ+0.00049·T·υ
式中：ηA为X70中的残留奥氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
(4)将检测得到的X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量以及该钢种的终轧温度、水冷过程中的平均冷却速度和实施轧制工艺后的钢中晶粒度等级数据输入到X70组织含量检测模型中，计算出与上述输入参数相关的X70铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量。
上述的一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，所述步骤(1)中X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量利用直读光谱仪进行测定；所述步骤(2)中利用金相显微镜对X70内部的晶粒尺寸进行检测，并根据检测结果，按照ASTME112-77标准，得到相应的晶粒度等级。
本发明的检测方法充分考虑了X70中的主要化学元素C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V的质量百分含量以及轧制后的X70内部晶粒度等级G、X70轧制工艺中的终轧温度T、轧后平均冷却速度υ两两之间的交互性作用(见表1)对X70内部各类组织构成的影响，将检测得到的X70中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V元素的质量百分含量以及该钢种轧制后的内部晶粒度等级、终轧温度、平均冷却速度参数代入到X70组织含量检测模型中，计算出与上述输入参数相关的X70内部的铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体质量百分含量，并进而判断出该钢种内部的组织构成。
表1 X70各种因素之间的交互作用结构图
| Si | Mn | P | S | Cr | Nb | Ti | V | G | T | υ | |
| C | C·Si | C·Mn | C·P | C·S | C·Cr | C·Nb | C·Ti | C·V | C·G | C·T | C·υ |
| Si | — | Si·Mn | Si·P | Si·S | Si·Cr | Si·Nb | Si·Ti | Si·V | Si·G | Si·T | Si·υ |
| Mn | — | — | Mn·P | Mn·S | Mn·Cr | Mn·Nb | Mn·Ti | Mn·V | Mn·G | Mn·T | Mn·υ |
| P | — | — | — | P·S | P·Cr | P·Nb | P·Ti | P·V | P·G | P·T | P·υ |
| S | — | — | — | — | S·Cr | S·Nb | S·Ti | S·V | S·G | S·T | S·υ |
| Cr | — | — | — | — | — | Cr·Nb | Cr·Ti | Cr·V | Cr·G | Cr·T | Cr·υ |
| Nb | — | — | — | — | — | — | Nb·Ti | Nb·V | Nb·G | Nb·T | Nb·υ |
| Ti | — | — | — | — | — | — | — | Ti·V | Ti·G | Ti·T | Ti·υ |
| V | — | — | — | — | — | — | — | — | V·G | V·T | V·υ |
| G | — | — | — | — | — | — | — | — | — | G·T | G·υ |
| T | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | T·υ |
表1中的“·”符号，表示两种参数之间的交互性作用，这种作用在数学模型的运算中表示为相乘的关系。
本发明的有益效果是：
本发明打破了传统的X70内部各类组织构成及相关组织含量的检测方法，检测快速、准确、成本低，可以及时有效的对现场生产提供反馈，具有较好的指导性，技术人员可以根据检测结果对现场的生产工艺进行有效调整，这对于针对该钢种开展相关的轧制工艺优化具有十分重要的意义。
具体实施方式
本项发明包括如下步骤：
(1)利用直读光谱仪对X70中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量进行精确测定；
(2)对轧制后的X70内部晶粒等级进行评估，本发明所采用的方法是：利用金相显微镜对试验钢内部的晶粒尺寸进行检测，并根据检测结果，按照ASTM E112-77标准，得到相应的晶粒度等级。
(3)通过DOE试验建立X70组织含量检测模型，检测X70内部的铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量，具体为：
铁素体含量：ηF＝-2377.64+1428.86·C-156.96·Si+93.63·Mn-8877.34·P-53219.60·S-835.63·Cr+2616.25·Nb-4520.62·Ti-5775.52·V+112.13·G+2.85·T-10.94·υ-118.65·C·Si-498.85·C·Mn+6032.99·C·P+35489.60·C·S+2485.31·C·Cr-4394.79·C·Nb+2851.04·C·Ti+3930.21·C·V-47.86·C·G-0.92·C·T+3.55·C·υ-117.03·Si·Mn+2057.81·Si·P+12609.40·Si·S+54.47·Si·Cr-1093.44·Si·Nb+581.56·Si·Ti+1001.56·Si·V-9.92·Si·G+0.50·Si·T+0.50·Si·υ+1425.52·Mn·P+7690.60·Mn·S-86.59·Mn·Cr+159.69·Mn·Nb+1303.44·Mn·Ti+879.69·Mn·V-3.28·Mn·G-0.095·Mn·T-0.48·Mn·υ-147656.00·P·S+2148.44·P·Cr+12536.50·P·Nb-50817.70·P·Ti-17046.90·P·V+32.76·P·G+6.53·P·T+11.73·P·υ+11278.10·S·Cr+86219.00·S·Nb-103031.00·S·Ti+97969.00·S·V+331.15·S·G+23.70·S·T+48.48·S·υ-1272.81·Cr·Nb+830.94·Cr·Ti+1372.19·Cr·V-13.96·Cr·G+1.14·Cr·T+1.15·Cr·υ-33.82·Nb·G-2.28·Nb·T-4.97·Nb·υ+42.51·Ti·G+2.53·Ti·T+3.43·Ti·υ+25.68·V·G+3.85·V·T+6.02·V·υ-0.11·G·T-0.15·G·υ+0.015·T·υ
式中：ηF为X70中的铁素体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
珠光体含量：ηP＝13.52-102.74·C+16.47·Si-7.89·Mn-279.74·P-319.68·S+32.63·Cr+24.44·Nb+68.13·Ti-28.55·V-2.61·G-0.0096·T+0.53·υ-13.63·C·Si+5.36·C·Mn+225.52·C·P+220.83·C·S-91.57·C·Cr-71.23·C·Nb-160.38·C·Ti-103.85·C·V+1.64·C·G+0.15·C·T-0.30·C·υ+0.11·Si·Mn+126.35·Si·P-334.81·Si·S+3.11·Si·Cr-56.31·Si·Nb-25.39·Si·Ti+9.94·Si·V-0.081·Si·G-0.015·Si·T+0.0067·Si·υ+11.01·Mn·P+461.88·Mn·S-6.46·Mn·Cr+38.71·Mn·Nb+48.64·Mn·Ti+58.38·Mn·V+0.040·Mn·G+0.0016·Mn·T-0.011·Mn·υ+7360.42·P·S-55.10·P·Cr+820.73·P·Nb+552.50·P·Ti+185.52·P·V+2.29·P·G+0.14·P·T-0.20·P·υ+86.81·S·Cr-5667.50·S·Nb-2331.88·S·Ti-4353.75·S·V+3.38·S·G+0.26·S·T+0.26·S·υ-1.46·Cr·Nb+57.89·Cr·Ti+47.76·Cr·V-0.36·Cr·G-0.022·Cr·T+0.040·Cr·υ-0.97·Nb·G-0.074·Nb·T+0.089·Nb·υ-2.13·Ti·G-0.17·Ti·T+0.42·Ti·υ-1.14·V·G-0.082·V·T+0.25·V·υ+0.0036·G·T-0.0058·G·υ-5.9×10-4·T·υ
式中：ηP为X70中的珠光体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
贝氏体含量：ηB＝2132.28-152.89·C-481.33·Si-175.13·Mn+7830.57·P+65554.20·S+734.92·Cr-2820.79·Nb+3951.13·Ti+5827.56·V-43.20·G-2.42·T-2.23·υ+355.94·C·Si+535.94·C·Mn-5901.04·C·P-36281.20·C·S-5831.77·C·Cr+4457.29·C·Nb-2634.38·C·Ti-3753.12·C·V+54.25·C·G+0.12·C·T-3.88·C·υ+119.16·Si·Mn-2111.98·Si·P-13496.90·Si·S-137.91·Si·Cr+1162.19·Si·Nb-475.31·Si·Ti-1055.94·Si·V+16.53·Si·G+0.20·Si·T-1.53·Si·υ-1534.90·Mn·P-8271.90·Mn·S+77.84·Mn·Cr-117.81·Mn·Nb-1389.06·Mn·Ti-913.44·Mn·V+3.85·Mn·G+0.19·Mn·T+0.40·Mn·υ+137344.00·P·S-2338.02·P·Cr-12192.70·P·Nb+85974.00·P·Ti+19234.40·P·V-26.30·P·G-5.83·P·T-13.45·P·υ-11853.10·S·Cr-88531.00·S·Nb+105844·S·Ti-286969·S·V-344.479·S·G-25.0547·S·T-48.2656·S·υ+1301.56·Cr·Nb-994.69·Cr·Ti-1446.56·Cr·V+14.73·Cr·G-0.79·Cr·T-1.40·Cr·υ+34.36·Nb·G+2.41·Nb·T+4.68·Nb·υ-40.14·Ti·G-2.16·Ti·T-4.11·Ti·υ-24.66·V·G-3.50·V·T-6.79·V·υ+0.023·G·T+0.33·G·υ-0.0011·T·υ
式中：ηB为X70中的贝氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
马氏体含量：ηM＝387.765-966.92·C+620.49·Si+62.58·Mn+1698.32·P-10078.80·S+65.15·Cr+92.01·Nb+643.83·Ti+35.18·V-69.10·G-0.48·T+13.01·υ-223.88·C·Si-26.12·C·Mn-444.86·C·P-1200.83·C·S+3382.84·C·Cr+18.50·C·Nb-222.17·C·Ti-260.67·C·V-6.30·C·G+0.38·C·T+0.41·C·υ+5.23·Si·Mn-82.42·Si·P+583.50·Si·S+86.04·Si·Cr+8.68·Si·Nb-156.03·Si·Ti+4.93·Si·V-6.48·Si·G-0.70·Si·T+1.05·Si·υ-44.67·Mn·P+54.00·Mn·S+13.34·Mn·Cr-16.18·Mn·Nb+28.53·Mn·Ti-6.18·Mn·V-0.50·Mn·G-0.073·Mn·T+0.11·Mn·υ+10612.50·P·S+150.13·P·Cr-1465.00·P·Nb-35011.70·P·Ti-1506.67·P·V-8.62·P·G-1.00·P·T1.30·P·υ+110.25·S·Cr+4430.00·S·Nb-790.00·S·Ti194430.00·S·V-1.64·S·G-0.35·S·T-1.18·S·υ-11.80·Cr·Nb+84.15·Cr·Ti+50.70·Cr·V-0.82·Cr·G-0.32·Cr·T+0.28·Cr·υ+0.26·Nb·G-0.081·Nb·T+0.45·Nb·υ-1.48·Ti·G-0.31·Ti·T+0.25·Ti·υ-1.95·V·G-0.34·V·T+0.44·V·υ+0.090·G·T-0.17·G·υ-0.014·T·υ
式中：ηM为X70中的马氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
残余奥氏体含量：ηA＝-55.1842-206.88·C+2.30·Si+26.09·Mn-369.24·P-1974.18·S+2.21·Cr+86.42·Nb-138.89·Ti-61.03·V+2.79·G+0.056·T-0.37·υ+0.82·C·Si-16.14·C·Mn+85.10·C·P+1697.71·C·S+55.80·C·Cr-9.50·C·Nb+165.60·C·Ti+186.44·C·V-1.73·C·G+0.28·C·T+0.21·C·υ-7.59·Si·Mn+6.91·Si·P+647.19·Si·S-5.94·Si·Cr-21.58·Si·N b+75.86·Si·Ti+38.47·Si·V-0.050·Si·G+0.013·Si·T-0.019·Si·υ+143.22·Mn·P+103.19·Mn·S+1.97·Mn·Cr-63.70·Mn·Nb+9.067·Mn·Ti-17.18·Mn·V-0.10·Mn·G-0.022·Mn·T-0.018·Mn·υ-7862.50·P·S+93.24·P·Cr+296.35·P·Nb-738.13·P·Ti-848.75·P·V-0.13·P·G+0.17·P·T+0.63·P·υ+353.06·S·Cr+3585.63·S·Nb+342.50·S·Ti-821.25·S·V+12.80·S·G+1.40·S·T+0.77·S·υ-14.73·Cr·Nb+20.31·Cr·Ti-23.44·Cr·V+0.42·Cr·G-0.011·Cr·T-0.078·Cr·υ+0.12·Nb·G+0.031·Nb·T-0.25·Nb·υ+1.20·Ti·G+0.10·Ti·T+0.020·Ti·υ+2.16·V·G+0.074·V·T+0.089·V·υ-0.0035·G·T+0.0027·G·υ+0.00049·T·υ
式中：ηA为X70中的残留奥氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s。
(4)将检测得到的X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量以及该钢种的终轧温度、水冷过程中的平均冷却速度和实施轧制工艺后的钢中晶粒度等级数据代入组织含量检测模型，计算出与上述输入参数相关的X70内部铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量。
本发明充分考虑了X70中的主要化学元素：C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V的质量百分含量以及轧制后的X70内部晶粒度等级G、X70轧制工艺中的终轧温度T、轧后平均冷却速度υ两两之间的交互性作用对X70内部铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量的影响，将检测得到的X70中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V元素的质量百分含量以及该钢种轧制后的内部晶粒度等级、终轧温度、平均冷却速度参数代入到X70低碳贝氏体钢组织含量检测模型中，计算出与上述输入参数相关的X70内部铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量结果，再根据该结果，最终确定相关组织是否存在，
以下通过具体实施例对本发明做详细说明：
实例1：
分别检测X70低碳贝氏体钢实施终轧快冷工艺后内部的组织种类及含量。该钢种的主要化学成分为：C为0.06％、Si为0.35％、Mn为1.70％、P为0.008％、S为0.001％、Cr为0.30％、Nb为0.075％、Ti为0.02％、V为0.045％、终轧温度为800℃，冷却速度为30℃/s；此外，经检测，该钢种的晶粒度等级被评为10级。因此将以上数据传输入计算机系统分析，则得出相应的铁素体质量百分含量ηF为0.53％，珠光体质量百分含量ηP为0.00％，贝氏体质量百分含量ηB为72.32％，马氏体质量百分含量ηM为27.13％，残余奥氏体质量百分含量ηA为0.02％。由于ηF、ηB、ηM、ηA均大于零，因此在该生产条件下，X70的内部组织主要由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体构成。
采用传统的物理检测方法对上述的X70低碳贝氏体钢在实施终轧快冷工艺后的内部组织种类和相关质量百分含量进行检测。检测结果表明：在上述工艺参数下，X70内部组织主要包括铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体，其对应的质量百分含量分别为0.66％、71.2％、28.1％和0.04％。与采用本发明方法计算出的结果相一致，从而通过本发明所得到的计算结果真实可信，具备了指导现场生产X70的能力。
实例2：
分别检测X70低碳贝氏体钢实施终轧快冷工艺后内部的组织种类及含量。该钢种的主要化学成分为：C为0.03％、Si为0.25％、Mn为1.70％、P为0.014％、S为0.001％、Cr为0.20％、Nb为0.085％、Ti为0.01％、V为0.055％、终轧温度为840℃，冷却速度为30℃/s；此外，经检测，该钢种的晶粒度等级被评为13级。因此将以上数据传输入计算机系统分析，则得出相应的铁素体质量百分含量ηF为99.41％，珠光体质量百分含量ηP为0.11％，贝氏体质量百分含量ηB为0.00％，马氏体质量百分含量ηM为0.00％，残余奥氏体质量百分含量ηA为0.48％。由于ηF、ηP、ηA均大于零，因此在该生产条件下，X70的内部组织主要由铁素体、珠光体和残余奥氏体构成。
采用传统的物理检测方法对上述的X70低碳贝氏体钢在实施终轧快冷工艺后的内部组织种类和相关质量百分含量进行检测。检测结果表明：在上述工艺参数下，X70内部组织主要包括铁素体、珠光体和残余奥氏体，其对应的质量百分含量分别为99.3％、0.15％和0.55％。与采用本发明方法计算出的结果相一致，从而通过本发明所得到的计算结果真实可信，具备了指导现场生产X70的能力。
实例3：
分别检测X70低碳贝氏体钢实施终轧快冷工艺后内部的组织种类及含量。该钢种的主要化学成分为：C为0.06％、Si为0.25％、Mn为1.60％、P为0.014％、S为0.001％、Cr为0.20％、Nb为0.085％、Ti为0.01％、V为0.055％、终轧温度为800℃，冷却速度为10℃/s；此外，经检测，该钢种的晶粒度等级被评为10级。因此将以上数据传输入计算机系统分析，则得出相应的铁素体质量百分含量ηF为9.51％，珠光体质量百分含量ηP为0.0205％，贝氏体质量百分含量ηB为90.47％，马氏体质量百分含量ηM为0.00％，残余奥氏体质量百分含量ηA为0.00％。由于ηF、ηP、ηB均大于零，因此在该生产条件下，X70的内部组织主要由铁素体、珠光体和贝氏体构成。
采用传统的物理检测方法对上述的X70低碳贝氏体钢在实施终轧快冷工艺后的内部组织种类和相关质量百分含量进行检测。检测结果表明：在上述工艺参数下，X70内部组织主要包括铁素体、珠光体和贝氏体，其对应的质量百分含量分别为9.75％、0.04％和90.21％。与采用本发明方法计算出的结果相一致，从而通过本发明所得到的计算结果真实可信，具备了指导现场生产X70的能力。
Claims (2)
1.一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，其特征在于：包含如下步骤：
(1)测定X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量；
(2)对X70内部晶粒度进行评级；
(3)通过DOE试验建立X70组织含量检测模型，其中：
铁素体含量：ηF＝-2377.64+1428.86·C-156.96·Si+93.63·Mn-8877.34·P-53219.60·S-835.63·Cr+2616.25·Nb-4520.62·Ti-5775.52·V+112.13·G+2.85·T-10.94·υ-118.65·C·Si-498.85·C·Mn+6032.99·C·P+35489.60·C·S+2485.31·C·Cr-4394.79·C·Nb+2851.04·C·Ti+3930.21·C·V-47.86·C·G-0.92·C·T+3.55·C·υ-117.03·Si·Mn+2057.81·Si·P+12609.40·Si·S+54.47·Si·Cr-1093.44·Si·Nb+581.56·Si·Ti+1001.56·Si·V-9.92·Si·G+0.50·Si·T+0.50·Si·υ+1425.52·Mn·P+7690.60·Mn·S-86.59·Mn·Cr+159.69·Mn·Nb+1303.44·Mn·Ti+879.69·Mn·V-3.28·Mn·G-0.095·Mn·T-0.48·Mn·υ-147656.00·P·S+2148.44·P·Cr+12536.50·P·Nb-50817.70·P·Ti-17046.90·P·V+32.76·P·G+6.53·P·T+11.73·P·υ+11278.10·S·Cr+86219.00·S·Nb-103031.00·S·Ti+97969.00·S·V+331.15·S·G+23.70·S·T+48.48·S·υ-1272.81·Cr·Nb+830.94·Cr·Ti+1372.19·Cr·V-13.96·Cr·G+1.14·Cr·T+1.15·Cr·υ-33.82·Nb·G-2.28·Nb·T-4.97·Nb·υ+42.51·Ti·G+2.53·Ti·T+3.43·Ti·υ+25.68·V·G+3.85·V·T+6.02·V·υ-0.11·G·T-0.15·G·υ+0.015·T·υ
式中：ηF为X70中的铁素体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s，
珠光体含量：ηP＝13.52-102.74·C+16.47·Si-7.89·Mn-279.74·P-319.68·S+32.63·Cr+24.44·Nb+68.13·Ti-28.55·V-2.61·G-0.0096·T+0.53·υ-13.63·C·Si+5.36·C·Mn+225.52·C·P+220.83·C·S-91.57·C·Cr-71.23·C·Nb-160.38·C·Ti-103.85·C·V+1.64·C·G+0.15·C·T-0.30·C·υ+0.11·Si·Mn+126.35·Si·P-334.81·Si·S+3.11·Si·Cr-56.31·Si·Nb-25.39·Si·Ti+9.94·Si·V-0.081·Si·G-0.015·Si·T+0.0067·Si·υ+11.01·Mn·P+461.88·Mn·S-6.46·Mn·Cr+38.71·Mn·Nb+48.64·Mn·Ti+58.38·Mn·V+0.040·Mn·G+0.0016·Mn·T-0.011·Mn·υ+7360.42·P·S-55.10·P·Cr+820.73·P·Nb+552.50·P·Ti+185.52·P·V+2.29·P·G+0.14·P·T-0.20·P·υ+86.81·S·Cr-5667.50·S·Nb-2331.88·S·Ti-4353.75·S·V+3.38·S·G+0.26·S·T+0.26·S·υ-1.46·Cr·Nb+57.89·Cr·Ti+47.76·Cr·V-0.36·Cr·G-0.022·Cr·T+0.040·Cr·υ-0.97·Nb·G-0.074·Nb·T+0.089·Nb·υ-2.13·Ti·G-0.17·Ti·T+0.42·Ti·υ-1.14·V·G-0.082·V·T+0.25·V·υ+0.0036·G·T-0.0058·G·υ-5.9×10-4·T·υ
式中：ηP为X70中的珠光体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s，
贝氏体含量：ηB＝2132.28-152.89·C-481.33·Si-175.13·Mn+7830.57·P+65554.20·S+734.92·Cr-2820.79·Nb+3951.13·Ti+5827.56·V-43.20·G-2.42·T-2.23·υ+355.94·C·Si+535.94·C·Mn-5901.04·C·P-36281.20·C·S-5831.77·C·Cr+4457.29·C·Nb-2634.38·C·Ti-3753.12·C·V+54.25·C·G+0.12·C·T-3.88·C·υ+119.16·Si·Mn-2111.98·Si·P-13496.90·Si·S-137.91·Si·Cr+1162.19·Si·Nb-475.31·Si·Ti-1055.94·Si·V+16.53·Si·G+0.20·Si·T-1.53·Si·υ-1534.90·Mn·P-8271.90·Mn·S+77.84·Mn·Cr-117.81·Mn·Nb-1389.06·Mn·Ti-913.44·Mn·V+3.85·Mn·G+0.19·Mn·T+0.40·Mn·υ+137344.00·P·S-2338.02·P·Cr-12192.70·P·Nb+85974.00·P·Ti+19234.40·P·V-26.30·P·G-5.83·P·T-13.45·P·υ-11853.10·S·Cr-88531.00·S·Nb+105844·S·Ti-286969·S·V-344.479·S·G-25.0547·S·T-48.2656·S·υ+1301.56·Cr·Nb-994.69·Cr·Ti-1446.56·Cr·V+14.73·Cr·G-0.79·Cr·T-1.40·Cr·υ+34.36·Nb·G+2.41·Nb·T+4.68·Nb·υ-40.14·Ti·G-2.16·Ti·T-4.11·Ti·υ-24.66·V·G-3.50·V·T-6.79·V·υ+0.023·G·T+0.33·G·υ-0.0011·T·υ
式中：ηB为X70中的贝氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s，
马氏体含量：ηM＝387.765-966.92·C+620.49·Si+62.58·Mn+1698.32·P-10078.80·S+65.15·Cr+92.01·Nb+643.83·Ti+35.18·V-69.10·G-0.48·T+13.01·υ-223.88·C·Si-26.12·C·Mn-444.86·C·P-1200.83·C·S+3382.84·C·Cr+18.50·C·Nb-222.17·C·Ti-260.67·C·V-6.30·C·G+0.38·C·T+0.41·C·υ+5.23·Si·Mn-82.42·Si·P+583.50·Si·S+86.04·Si·Cr+8.68·Si·Nb-156.03·Si·Ti+4.93·Si·V-6.48·Si·G-0.70·Si·T+1.05·Si·υ-44.67·Mn·P+54.00·Mn·S+13.34·Mn·Cr-16.18·Mn·Nb+28.53·Mn·Ti-6.18·Mn·V-0.50·Mn·G-0.073·Mn·T+0.11·Mn·υ+10612.50·P·S+150.13·P·Cr-1465.00·P·Nb-35011.70·P·Ti-1506.67·P·V-8.62·P·G-1.00·P·T1.30·P·υ+110.25·S·Cr+4430.00·S·Nb-790.00·S·Ti194430.00·S·V-1.64·S·G-0.35·S·T-1.18·S·υ-11.80·Cr·Nb+84.15·Cr·Ti+50.70·Cr·V-0.82·Cr·G-0.32·Cr·T+0.28·Cr·υ+0.26·Nb·G-0.081·Nb·T+0.45·Nb·υ-1.48·Ti·G-0.31·Ti·T+0.25·Ti·υ-1.95·V·G-0.34·V·T+0.44·V·υ+0.090·G·T-0.17·G·υ-0.014·T·υ
式中：ηM为X70中的马氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s，
残余奥氏体含量：ηA＝-55.1842-206.88·C+2.30·Si+26.09·Mn-369.24·P-1974.18·S+2.21·Cr+86.42·Nb-138.89·Ti-61.03·V+2.79·G+0.056·T-0.37·υ+0.82·C·Si-16.14·C·Mn+85.10·C·P+1697.71·C·S+55.80·C·Cr-9.50·C·Nb+165.60·C·Ti+186.44·C·V-1.73·C·G+0.28·C·T+0.21·C·υ-7.59·Si·Mn+6.91·Si·P+647.19·Si·S-5.94·Si·Cr-21.58·Si·Nb+75.86·Si·Ti+38.47·Si·V-0.050·Si·G+0.013·Si·T-0.019·Si·υ+143.22·Mn·P+103.19·Mn·S+1.97·Mn·Cr-63.70·Mn·Nb+9.067·Mn·Ti-17.18·Mn·V-0.10·Mn·G-0.022·Mn·T-0.018·Mn·υ-7862.50·P·S+93.24·P·Cr+296.35·P·Nb-738.13·P·Ti-848.75·P·V-0.13·P·G+0.17·P·T+0.63·P·υ+353.06·S·Cr+3585.63·S·Nb+342.50·S·Ti-821.25·S·V+12.80·S·G+1.40·S·T+0.77·S·υ-14.73·Cr·Nb+20.31·Cr·Ti-23.44·Cr·V+0.42·Cr·G-0.011·Cr·T-0.078·Cr·υ+0.12·Nb·G+0.031·Nb·T-0.25·Nb·υ+1.20·Ti·G+0.10·Ti·T+0.020·Ti·υ+2.16·V·G+0.074·V·T+0.089·V·υ-0.0035·G·T+0.0027·G·υ+0.00049·T·υ
式中：ηA为X70中的残留奥氏体质量百分含量，单位：％；C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分别为X70中的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素、硫元素、铬元素、铌元素、钛元素、钒元素质量百分含量，单位：％；G为X70内部的晶粒度等级；T为X70终轧温度，单位：℃；υ为X70在终轧阶段后、卷取阶段前这一时间段内的平均冷却速度(简称：平均冷速)，单位：℃/s，
(4)将检测得到的X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量以及该钢种的终轧温度、水冷过程中的平均冷却速度和实施轧制工艺后的钢中晶粒度等级数据输入到X70组织含量检测模型中，计算出与上述输入参数相关的X70铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、残留奥氏体的质量百分含量。
2.如权利要求1所述的一种快速检测X70金相组织及组织含量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中X70中C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、V、Ti元素的质量百分含量利用直读光谱仪进行测定；所述步骤(2)中利用金相显微镜对X70内部的晶粒尺寸进行检测，并根据检测结果，按照ASTME112-77标准，得到相应的晶粒度等级。
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