专利摘要
本发明公开一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法，首先确定计算对象；建立高温计算模型；明确组织变化规律；建立室温计算模型；利用CAD辅助方法求解高温计算模型和室温计算模型。此种计算方法的数学建模理论依据充分，便于应用。
权利要求
1.一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，确定计算对象；
步骤2，建立高温计算模型；
所述步骤2的详细内容是：建立727℃温度下，0.0218％C-0.77％C铁碳合金奥氏体和铁素体质量分数计算模型，设铁碳合金含碳量为x％C，合金总质量为1，铁素体成分为0.0218％C，设其质量分数为x1，奥氏体成分为0.77％C，设其质量分数为y1；
根据质量守恒定律，奥氏体和铁素体总质量等于合金质量，有：
x1+y1＝1 0≤x1≤1(1)
同理，奥氏体中碳和铁素体中碳总质量等于合金中碳质量，有：
x1·0.0218+y1·0.77＝1·x 0≤x1≤1(2)
步骤3，明确组织变化规律；
所述步骤3的详细内容是：明确珠光体和奥氏体，727℃温度下铁素体与0℃温度下铁素体的关系，珠光体是727℃温度下奥氏体转变而来；727℃温度下铁素体降温时变成了0℃温度下铁素体和Fe3CIII两种组织；
步骤4，建立室温计算模型；
所述步骤4的详细内容是：建立0℃温度下铁素体和Fe3CIII质量分数计算模型，0℃温度下铁素体成分为0.0008％C，设其质量为x2，Fe3CIII成分为6.69％C，质量分数为y2；
根据质量守恒定律，0℃温度下铁素体与Fe3CIII总质量等于727℃温度下铁素体质量x1,有：
x2+y2＝x1 0≤x2≤1 (3)
根据质量守恒定律，0℃温度下铁素体含碳与Fe3CIII含碳总质量等于727℃温度下铁素体含碳质量，有：
x2·0.0008+y2·6.69＝x1·0.0218 0≤x2≤1 (4)
步骤5，利用CAD辅助方法求解高温计算模型和室温计算模型；
所述步骤5中，求解高温计算模型的详细内容是：根据给出的合金成分x，在AUTO CAD软件环境下取x1＝0和x1＝1对应的2个点分别建立高温计算模型中式(1)、(2)的直线模型，捕捉两直线交点坐标得到铁素体质量分数x1和奥氏体质量分数y1；
所述步骤5中，求解室温计算模型的详细内容是：将x1代入室温计算模型，在AUTO CAD软件环境下建立室温计算模型中式(3)、(4)的直线模型，捕捉两直线交点得到0℃温度下铁素体质量分数x2与Fe3CIII质量分数y2。
说明书
技术领域
本发明涉及一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法。
背景技术
铁碳合金组织组成物质量分数计算目前采用杠杆定律实现，现有的计算方法，第一项不足是理论依据描述不足，不易理解，增加了记忆的难度；第二项不足是杠杆定律只适用于2种组织组成物的合金计算，不能计算3种或3种以上组织组成物的情况。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法，其数学建模理论依据充分，便于应用。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法，包括如下步骤：
步骤1，确定计算对象；
步骤2，建立高温计算模型；
步骤3，明确组织变化规律；
步骤4，建立室温计算模型；
步骤5，利用CAD辅助方法求解高温计算模型和室温计算模型。
上述步骤2的详细内容是：建立727℃温度下，0.0218％C-0.77％C铁碳合金奥氏体和铁素体质量分数计算模型，设铁碳合金含碳量为x％C，合金总质量为1，铁素体成分为0.0218％C，设其质量分数为x1，奥氏体成分为0.77％C，设其质量分数为y1；
根据质量守恒定律，奥氏体和铁素体总质量等于合金质量，有：
x1+y1＝1 0≤x1≤1(1)
同理，奥氏体中碳和铁素体中碳总质量等于合金中碳质量，有：
x1·0.0218+y1·0.77＝1·x 0≤x1≤1 (2)。
上述步骤5中，求解高温计算模型的详细内容是：根据给出的合金成分x，在AUTOCAD软件环境下取x1＝0和x1＝1对应的2个点分别建立高温计算模型中式(1)、(2)的直线模型，捕捉两直线交点坐标得到铁素体质量分数x1和奥氏体质量分数y1。
上述步骤3的详细内容是：明确珠光体和奥氏体，727℃温度下铁素体与0℃温度下铁素体的关系，珠光体是727℃温度下奥氏体转变而来；727℃温度下铁素体降温时变成了0℃温度下铁素体和Fe3CIII两种组织。
上述步骤4的详细内容是：建立0℃温度下铁素体和Fe3CIII质量分数计算模型，0℃温度下铁素体成分为0.0008％C，设其质量为x2，Fe3CIII成分为6.69％C，质量分数为y2；
根据质量守恒定律，0℃温度下铁素体与Fe3CIII总质量等于727℃温度下铁素体质量x1,有：
x2+y2＝x1 0≤x2≤1 (3)
根据质量守恒定律，0℃温度下铁素体含碳与Fe3CIII含碳总质量等于727℃温度下铁素体含碳质量，有：
x2·0.0008+y2·6.69＝x1·0.0218 0≤x2≤1 (4)。
上述步骤5中，求解室温计算模型的详细内容是：将x1代入室温计算模型，在AUTOCAD软件环境下建立室温计算模型中式(3)、(4)的直线模型，捕捉两直线交点得到0℃温度下铁素体质量分数x2与Fe3CIII质量分数y2。
采用上述方案后，本发明具有以下优点：
(1)本发明建立3种组织组成物质量分数计算模型，根据质量守恒定律定律和描述铁碳合金成分、温度和组织三者关系的相图，建立了包涵三种组织组成物的铁碳合金各组织组成物质量分数计算模型，包括高温计算模型和室温计算模型，数学建模理论依据充分，建模思路清晰，便于应用；
(2)本发明提出采用CAD辅助求解4元一次方程的方法，建立直线模型，捕捉交点，求解数学模型的CAD方法简单、直观、精确，不易出错，比解方程对数学知识的要求更低，比采用纸上作图法求解更加精确和高效，拓展了CAD软件的应用范围；
(3)本发明除了可以应用于3种组织组成物的铁碳合金计算，还可以拓展应用于3种组织组成物组成的其他合金计算。
附图说明
图1是本发明中铁碳合金成分、温度和组织关系图；
图2是利用CAD辅助求解高温计算模型示意图；
图3是利用CAD辅助求解室温计算模型示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
本发明提供一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法，包括如下步骤：
步骤1，确定计算对象
根据铁碳合金理论，确定铁碳合金成分、温度和组织三者之间的相互关系，如图1所示，其中，水平坐标轴为碳质量分数，垂直坐标轴为温度，A,B,C,D,E,G,H,J,K,N,P,S,Q代表坐标平面上的13个特征点，基于13个特征点得到16条线AB,BC,CD,AH,HB,NJ,HN,JE,EC,CF,ES,GS,GP,PS,SK,PQ，这16条线将坐标平面分割为L,L+γ,L+Fe3C,L+δ,δ+γ,δ,γ,γ+α,α,γ+Fe3CII,P+Ld’,Ld’,Fe3CI+Ld’,γ+Ld,Ld,Fe3CI+Ld,Fe3CIII+P+α,P,P+Fe3CII共19个组织区域，在这19个组织区域中，与本发明有关的组织组成物有碳在面心立方晶格铁中固溶体γ，称为奥氏体；碳在体心立方晶格铁中固溶体α，称为铁素体；α与Fe3C的机械混合物P，称为珠光体；以及α中析出的金属化合物Fe3CIII，称为三次渗碳体。本发明计算对象是计算Fe3CIII+P+α区域中三种组织组成物的质量分数。
步骤2，建立高温计算模型
建立727℃温度下，0.0218％C-0.77％C铁碳合金奥氏体和铁素体质量分数计算模型，称为高温计算模型。设铁碳合金含碳量为x％C，合金总质量为1。根据图1读取铁素体成分为0.0218％C，设其质量分数为x1，奥氏体成分为0.77％C，设其质量分数为y1。
根据质量守恒定律，奥氏体和铁素体总质量等于合金质量，有：
x1+y1＝1 0≤x1≤1 (1)
同理，奥氏体中碳和铁素体中碳总质量等于合金中碳质量，有：
x1·0.0218+y1·0.77＝1·x 0≤x1≤1 (2)
步骤3，明确组织变化规律
明确珠光体和奥氏体，727℃温度下铁素体与0℃温度下铁素体的关系。根据图1描述的组织变化规律：珠光体是727℃温度下奥氏体转变而来，因此，珠光体质量分数为y1。同理，727℃温度下铁素体降温时变成了0℃温度下铁素体和Fe3CIII两种组织。
步骤4，建立室温计算模型
建立0℃温度下铁素体和Fe3CIII质量分数计算模型，称为室温计算模型。根据图1读取0℃温度下铁素体成分为0.0008％C，设其质量为x2，Fe3CIII成分为6.69％C，质量分数为y2。
根据质量守恒定律，0℃温度下铁素体与Fe3CIII总质量等于727℃温度下铁素体质量x1,有：
x2+y2＝x1 0≤x2≤1 (3)
根据质量守恒定律，0℃温度下铁素体含碳与Fe3CIII含碳总质量等于727℃温度下铁素体含碳质量，有：
x2·0.0008+y2·6.69＝x1·0.0218 0≤x2≤1 (4)
步骤5，利用CAD辅助方法求解
(51)求式(1)和式(2)的解
根据给出的合金成分x，在AUTO CAD软件环境下取x1＝0和x1＝1对应的2个点分别建立高温计算模型(1)和(2)的直线模型。捕捉两直线交点坐标得到铁素体质量分数x1和奥氏体质量分数y1(亦为珠光体质量分数)，如图2所示。图2中l1和l2分别为式(1)和式(2)的直线模型，P1为l1和l2的交点。
(52)求式(3)和式(4)的解
将x1代入室温计算模型(3)和(4)，采用同样的方法，在AUTO CAD软件环境下建立式(3)和式(4)的直线模型，捕捉两直线交点得到0℃温度下铁素体质量分数x2与Fe3CIII质量分数y2，如图3所示。图3中l3和l4分别为式(3)和式(4)的直线模型，P2为l3和l4的交点。
表1给出了三种方案的计算结果。
表1
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
一种铁碳合金组织组成物质量分数计算方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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