化学成分对奥氏体不锈钢抗拉强度的影响

作者：张楚

来源：《科技视界》2015年第18期

        【摘 要】本文应用灰色系统理论对不同化学成分含量下奥氏体不锈钢的抗拉强度进行了灰色关联分析，通过建立灰关联分析数学模型，得出各元素对抗拉强度的影响排序结果。研究表明：这些化学元素对抗拉强度的影响依次为Mn，Cr，S，Si，Ni，Mo，P，C。这种分析方法对一定情况下，通过改变化学成分含量来综合调整金属力学性能具有普遍指导意义。

        【关键词】灰色关联分析；奥氏体不锈钢；化学成分；抗拉强度

        0 前言

        金属材料化学成分和热处理工艺对力学性能的影响极大，要想改善金属力学性能，就必须对化学成分和热处理工艺进行研究。奥氏体不锈钢是不锈钢中钢种最多、使用量最大的一种，其组织结构决定了力学性能的特点是塑性和韧性较高，但强度较低，并且不能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。为此，常采用向奥氏体不锈钢中添加合金元素，并通过固溶处理等工艺改善奥氏体不锈钢的强度。

        灰色系统理论是研究少数据、信息不完全、不确定的理论。它是由我国著名学者邓聚龙教授1982年创立的一门新兴横断学科，在各领域的分析、建模、预测、决策、规划等方面得到了广泛的应用。灰色系统理论中的灰色关联分析就是通过一定的方法，对信息不完全与数据不确定的系统，作因素间的量化、序化，从而寻求系统各因素之间的重要关系，找出影响目标值的重要因素，促进与引导系统迅速、高效地协调发展。

        笔者采用灰色关联分析研究奥氏体不锈钢化学成分对抗拉强度的综合影响，从而确定各元素对抗拉强度的影响程度，为进一步提高奥氏体不锈钢的强度提供了重要依据。

        1 建立灰色关联分析数学模型

        几种化学成分含量不同的奥氏体不锈钢，经过1373K，保温30分钟，在空气中缓冷的固溶处理方式后，其抗拉强度和化学成分含量如下表1所示。

        1.1 变量序列的无量纲化处理？驻GR

        采用初值化法对变量进行无量纲处理，使其转化为纯数字序列的初值像，便于计算比较。根据公式（1），对变量按列进行无量纲处理。

        1.2 求灰关联差异信息空间？驻GR

        1.3 计算灰关联系数及灰关联度

        灰关联系数表达式为：

        2 结论

        采用灰色关联分析方法研究奥氏体不锈钢中化学成分对抗拉强度的综合影响排序，通过建立灰关联分析数学模型，得出化学成分对抗拉强度的影响排序结果为Mn，Cr，S，Si，Ni，Mo，P，C。研究表明：在这些化学元素中，Cr元素含量对抗拉强度的影响最大，Si元素的影响最小，其他元素的影响介于中间。

        由于实验数据误差、固溶处理工艺及化学成分含量的不同，研究结果并不具有普遍性，因为随着元素含量的升高，对抗拉强度的影响可能会出现先增加后降低的情况。但是这种分析方法对一定情况下，通过改变化学成分含量来综合调整金属力学性能具有普遍指导意义。

        【参考文献】

        [1]何希杰，劳学苏.灰铸铁化学成分对抗拉强度综合影响排序[J].中国铸造装备与技术，2015，1：47-50.

        [2]杜存臣.奥氏体不锈钢在工业中的应用[J].化工设备与管道，2003，40（2）：54-57.

        [3]http：//www.msm.cam.ac.uk/map/data/materials/austenitic.data.html，2002-09/2015-3-17[DB/OL].

        [4]邓聚龙.灰理论基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2002：122-162.

        [5]李春林.结构钢力学性能的灰色关联分析[J].材料开发与应用，1994，9（3）：8-14.

        [6]何希杰，劳学苏.化学成分对高韧性球铁硬度影响的排序[J].现代铸铁，2012（6）：36-39.

        [责任编辑：邓丽丽]