本发明属于低合金钢控轧控冷技术领域，具体提供一种测定低合金钢ar3相变点的方法。
背景技术：
低合金钢是在碳钢的基础上通过加入一种或几种合金元素(合金总量小于5％)以使其在热轧或热处理状态下除具有高的强度外，还具有韧性、成形性能、焊接性能、耐腐蚀性能等综合性能优良的特性。低合金钢广泛用于一般工程结构如压力容器、桥梁、船舶、铁路、汽车或其他各种各样的用途。
控制轧制、控制冷却技术是世界钢材轧制中经常使用的技术。控制轧制是通过使所有的热轧条件(加热温度、各轧制道次的温度、压下量)的最佳化，使奥氏体状态相变成微细铁素体组织的调整技术。控制冷却是在控制轧制后，在奥氏体向铁素体相变的温度区域进行某种程度的快速冷却，使相变组织比单纯控制轧制更加细化，同时以此获得更高的强度。控制轧制和冷却工艺的制定要依据低合金钢的ar3相变点，ar3相变点是亚共析钢经奥氏体化后冷却时，奥氏体向铁素体转变的开始温度，高于或低于ar3相变点设定轧制和冷却工艺可使钢获得所需要的组织和力学性能，因此需要准确掌握钢的ar3相变点数值。不同成分的低合金钢具有不同的ar3相变点，基于控制轧制和冷却工艺制定的需要，通常要快速测定得到ar3相变点数值。
目前测定低合金钢ar3相变点的方法主要为膨胀法、热分析方法等，膨胀法测试标准(参照：钢的临界点测定方法(膨胀法)yb/t5127-93)要求加热和冷却时设定的速率低于200℃/h，测试试样得到ar3相变点结果要10小时甚至更长时间，比较耗时，且测试成本较高，其它方法测试ar3相变点也存在耗时、成本高的问题，并且难以快速、大规模地测定ar3相变点。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明目的在于以实测的低合金钢化学组成和相应的相变数据为基础，提供确定不同低合金钢ar3相变点的方法。
本发明提出了一种快速、低成本、适于大规模测定低合金钢ar3相变点的方法，解决用常规方法测定低合金钢ar3相变点耗时、成本高、难以快速、大规模地测定ar3相变点的问题。
具体技术方案包括如下步骤：
一种测定低合金钢ar3相变点的方法，包括如下步骤：
1)测定低合金钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌十三种元素的质量百分比，分别记为ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb；
2)将步骤1)中所得的十三种元素质量百分比代入公式yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb中，计算低合金钢的ar3相变点yar3，单位为℃，
其中，满足以下条件：
具体的，步骤1)中测定低合金钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌十三种元素的质量百分比的方法为光度法、icp-aes法、重量法、化学滴定法或者红外吸收法。
公式的具体推导过程如下：
将膨胀仪上测得的100多组不同成分低合金钢ar3相变点(膨胀法)的数据进行分析。
基于上述实测ar3相变点的数据，对不同合金成分的低合金钢建立碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌十三种元素对低合金钢ar3相变点影响的回归模型：
yar3＝a0+a1xc+a2xsi+a3xmn+a4xp+a5xs+a6xcu+a7xal+a8xni+a9xcr+a10xti+a11xmo+a12xv+a13xnb(1)
式(1)中，yar3为低合金钢的ar3相变点(℃)；xc、xsi、xmn、xp、xs、xcu、xal、xni、xcr、xti、xmo、xv、xnb分别代表碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、矾、铌十三种元素的质量百分数(wt.％)；a0～a13是各项的回归系数。
运用多元回归分析方法对膨胀仪上测得的低合金钢的ar3相变点与不同合金成分即不同元素含量数据进行回归分析，得到如下公式：
yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb(2)
式(2)中，yar3为低合金钢的ar3相变点，ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb分别为低合金钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌合金元素的质量百分数(wt.％)。
公式(2)所适用的低合金钢合金元素范围为：碳的范围是0.003～1.0wt.％，硅的范围是0.02～1.8wt.％，锰的范围是0.05～2.0wt.％，磷的范围是0～0.08wt.％，硫的范围是0～0.026wt.％，铜的范围是0～1.2wt.％，铝的范围是0～0.1wt.％，镍的范围是0～1.27wt.％，铬的范围是0～2.0wt.％，钛的范围是0～0.1wt.％，钼的范围是0～0.35wt.％，钒的范围是0～0.15wt.％，铌的范围是0～0.055wt.％。
本发明的有益效果在于：基于100多组不同合金成分低合金钢实测的ar3数值，运用多元线性回归法对不同成分的低合金钢与其对应的ar3相变点的关系进行分析，提供了一种测定低合金钢ar3相变点的方法，解决了用常规方法测定低合金钢ar3相变点耗时、成本高、难以快速、大规模地测定ar3相变点的问题，本发明具有快速、低成本、适于大规模测定低合金钢ar3相变点的优点。
具体实施方式
实施例1
一种测定低合金钢ar3相变点的方法，包括以下步骤：
1)分析市售20mn钢中碳、硅、锰、磷、硫五种元素的质量百分比，其中，碳的质量百分比为0.17％，硅的质量百分比为0.29％，锰的质量百分比为0.82％，磷的质量百分比为0.009％，硫的质量百分比为0.016％。
2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式：
yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb计算出20mn钢的ar3相变点yar3为746.4℃，其中，yar3为钢的ar3相变点，单位为℃；ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb分别为钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌元素的质量百分数(wt.％)。
实施例2
一种测定低合金钢ar3相变点的方法，包括以下步骤：
1)分析市售10mnvti钢中碳、硅、锰、磷、硫、钛、矾七种元素的质量百分比，其中，碳的质量百分比为0.11％，硅的质量百分比为0.28％，锰的质量百分比为1.6％，磷的质量百分比为0.023％，硫的质量百分比为0.0073％，钛的质量百分比为0.038％，钒的质量百分比为0.033％。
2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式：
yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb计算出10mnvti钢的ar3相变点yar3为725.9℃，其中，yar3为钢的ar3相变点，单位为℃；ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb分别为钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌元素的质量百分数(wt.％)。
实施例3
一种测定低合金钢ar3相变点的方法，包括以下步骤：
1)分析市售45crmo钢中碳、硅、锰、磷、硫、铬、钼七种元素的质量百分比，其中，碳的质量百分比为0.44％，硅的质量百分比为0.33％，锰的质量百分比为0.78％，磷的质量百分比为0.021％，硫的质量百分比为0.021％，铬的质量百分比为1.03％，钼的质量百分比为0.19％。
2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式：
yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb计算出45crmo钢的ar3相变点yar3为705.5℃，其中，yar3为钢的ar3相变点，单位为℃；ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb分别为钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌元素的质量百分数(wt.％)。
实施例4
一种测定低合金钢ar3相变点的方法，包括以下步骤：
1)分析市售06mnvti钢中碳、硅、锰、磷、硫、铝、钛、钒八种元素的质量百分比，其中，碳的质量百分比为0.05％，硅的质量百分比为0.25％，锰的质量百分比为1.64％，磷的质量百分比为0.017％，硫的质量百分比为0.016％，铝的质量百分比为0.075％，钛的质量百分比为0.02％，钒的质量百分比为0.09％。
2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式：
yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb计算出06mnvti钢的ar3相变点yar3为717.4℃，其中，yar3为钢的ar3相变点，单位为℃；ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb分别为钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌元素的质量百分数(wt.％)。
实施例5
一种测定低合金钢ar3相变点的方法，包括以下步骤：
1)分析市售10crnicup钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、镍、铬八种元素的质量百分比，其中，碳的质量百分比为0.08％，硅的质量百分比为0.29％，锰的质量百分比为1.3％，磷的质量百分比为0.017％，硫的质量百分比为0.005％，铜的质量百分比为0.37％，镍的质量百分比为0.42％，铬的质量百分比为0.41％。
2)将步骤1)中所得各元素的质量百分比带入如下公式：
yar3＝848.87-153.73ωc+33.99ωsi-84.20ωmn+406.54ωp-1297.37ωs-2.29ωcu+77.31ωal-78.54ωni-13.01ωcr+461.94ωti+57.29ωmo+51.36ωv-304.62ωnb计算出10crnicup钢的ar3相变点yar3为799.1℃，其中，yar3为钢的ar3相变点，单位为℃；ωc、ωsi、ωmn、ωp、ωs、ωcu、ωal、ωni、ωcr、ωti、ωmo、ωv、ωnb分别为钢中碳、硅、锰、磷、硫、铜、铝、镍、铬、钛、钼、钒、铌元素的质量百分数(wt.％)。
采用膨胀法测定实施例1～5中所述低合金钢ar3相变点，将实施例1～5中所测ar3相变点和膨胀法所测ar3相变点的结果列于表1，结果表明，采用本发明方法和膨胀法测得的ar3相变点吻合较好，误差绝对值小于7℃。
表1采用本发明方法与膨胀法测定ar3相变点的结果