本發(fā)明屬于金屬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PSO-SVR的高抗腐蝕非標不銹鋼成分及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會進步發(fā)展，礦產(chǎn)資源越來越少。不銹鋼作為生產(chǎn)生活中一種重要的基礎(chǔ)材料，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。人們對不銹鋼材的要求越來越高，在不同的環(huán)境條件下使用抗腐蝕性不同的不銹鋼材料。點蝕(pitting)是在金屬表面部位出現(xiàn)縱深發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微，這種腐蝕形態(tài)叫點蝕，又叫孔蝕或小孔腐蝕。以鋼材為例：不銹鋼表面微小“銹孔”的迅猛增加，是造成不銹鋼受到大規(guī)模腐蝕的主要原因。目前，在行業(yè)中通?？筛鶕?jù)不銹鋼材料的點蝕當量值(PREN)來標示其抗腐蝕能力。對于某種合金來講，PREN16越高，其耐點蝕越好。例如，不銹鋼的點蝕當量PREN16值大于32時，被認為是耐海水腐蝕材料；雙相不銹鋼PREN值高于40時，就可適用于H2S等惡劣環(huán)境之中。但是不銹鋼在EN10088-1:2005和ASTM G48-11中一直是標準化規(guī)定的。人們在研發(fā)新型不銹鋼鋼材過程中多數(shù)依靠經(jīng)驗公式進行材料化學成分配比設(shè)計，這無疑會造成對資源的浪費和研發(fā)成本的增加。因此如何尋找到一種抗腐蝕性能更好、更強的不銹鋼材料就顯得十分重要。研究人員重視探索不銹鋼的腐蝕機理，并尋找有效的模型以獲得抗腐蝕性能高的材料。所有的這些方法沒有太多的理論知識提供支持，而且結(jié)果也并不理想，所以就要尋找一種新的、更好的方法為不銹鋼材料化學成分配比提供更好的理論指導(dǎo)。
研究人員通過元素添加實驗，改變不銹鋼的抗點蝕能力，再通過經(jīng)驗公式/線性/非線性/ANN等方法對鋼材的點蝕電位與添加各元素組分進行間接/直接關(guān)系的建模，以期達到提高不銹鋼的抗點蝕能力，獲得新型高抗點蝕不銹鋼的目的。但是往往存在：
(1)準確性不高、穩(wěn)定性不強；訓練速度慢；學習效果差；極易收斂于局部最優(yōu)處等；
(2)對小樣本、維數(shù)災(zāi)難、局部極小等問題不能很好的解決；
(3)不易獲得最優(yōu)組分和最大點蝕電位值，也不能很好的了解和掌握各個因素對點蝕電位的影響規(guī)律；
(4)不能為研發(fā)人員提供準確的理論參考，容易造成資源和時間的浪費，降低了研發(fā)效率，增加了研發(fā)成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高抗腐蝕非標不銹鋼及其制備方法，旨在解決背景技術(shù)提及的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種高抗腐蝕非標不銹鋼，該高抗腐蝕非標不銹鋼按質(zhì)量比組分由Cr 22～26％、Mo 2.9～3.3％、N 0.28～0.36％、Fe 60.31～64.8％、C <0.03％組成。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高抗腐蝕非標不銹鋼的制備方法，該高抗腐蝕非標不銹鋼的制備方法是將支持向量回歸(SVR)與粒子群尋優(yōu)(PSO)相結(jié)合，建立一種新的有效的SVR模型，并由此模型預(yù)測高抗腐蝕非標不銹鋼的最優(yōu)組分及對應(yīng)的最大點蝕電位，具體包括以下步驟：
改變元素Cr、Mo、N、Fe、C含量，采用電爐、真空感應(yīng)爐等方法制備具有不同元素含量的若干個不銹鋼樣品；
按照國標電化學方法測量各樣品的點蝕電位值，采集各樣品Cr、Mo、N、Fe、C元素含量及對應(yīng)樣品的點蝕電位相關(guān)數(shù)據(jù)，利用所采集的訓練樣本實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建點蝕電位與樣品元素含量之間的SVR模型；
利用檢驗樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型的準確性或可靠性進行評估、分析，若所建SVR模型預(yù)測的平均絕對百分誤差達到實用要求，則該模型可靠，否則改變訓練樣本，重新訓練以獲得新的SVR模型，再利用未參與建模訓練的檢驗樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型進行檢驗，直到所建SVR模型的平均絕對百分誤差達到實用要求為止，此時的SVR模型即為最優(yōu)模型；
利用上述優(yōu)化的SVR模型，改變自變量(即不銹鋼各元素百分含量)值，經(jīng)過格點掃描，獲取具有最高點蝕電位時的高抗腐蝕非標不銹鋼所具有的各成分含量。
所述建立合適模型為：
(1)式中，y為目標值(點蝕電位)，l為支持向量個數(shù)，αi,為拉格朗日乘子，k(x,xi)為核函數(shù)，b為偏差閾值，x為樣本自變量(不銹鋼各成分質(zhì)量百分含量)。
利用優(yōu)化的SVR模型獲取具有最高點蝕電位時的高抗腐蝕非標不銹鋼各成分含量后，再進行樣品制備、點蝕電位測量等過程進行驗證。
所述優(yōu)化的SVR模型，利用優(yōu)化的SVR模型獲取高抗腐蝕非標不銹鋼各成分含量，同時獲得高抗腐蝕非標不銹鋼產(chǎn)品的最大點蝕電位值。
本發(fā)明提供的一種高抗腐蝕非標不銹鋼及其制備方法，將其應(yīng)用到非標準雙相不銹鋼的抗點蝕性能研究中，應(yīng)用所建SVR模型，通過格點掃描獲得不銹鋼的點蝕電位最大值及對應(yīng)的最優(yōu)配方(最優(yōu)配方(％)Cr:22～26、Mo:2.9～3.3、N:0.28～0.36、Fe:60.31～64.8、C:<0.03)；在最佳配方下，不銹鋼點蝕電位Ep>1200mV；其點蝕當量指數(shù)PREN16>35，PREN30>40，可用做耐海水腐蝕材料，以及可用于含有H2S氣體的惡劣環(huán)境中；該SVR模型給出的最優(yōu)配方，可為新型高抗腐蝕不銹鋼材研發(fā)人員和工業(yè)生產(chǎn)提供很好的參考，可為提高鋼材抗腐蝕性能、減少研發(fā)試驗次數(shù)和縮短研發(fā)周期提供科學指導(dǎo)，從而節(jié)省大量的人力、物力、財力和時間。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例提供的高抗腐蝕非標不銹鋼的制備方法流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細的描述。
本發(fā)明實施例提供的高抗腐蝕非標不銹鋼，該高抗腐蝕非標不銹鋼按質(zhì)量比組分由Cr 22～26％、Mo 2.9～3.3％、N 0.28～0.36％、Fe 60.31～64.8％、C<0.03％組成。
如圖1所示：本發(fā)明實施例提供的高抗腐蝕非標不銹鋼的制備方法，該高抗腐蝕非標不銹鋼的制備方法是將SVR與PSO相結(jié)合，建立一種新的有效的SVR模型，并由此模型預(yù)測高抗腐蝕非標不銹鋼的最優(yōu)組分及對應(yīng)的最大點蝕電位，具體包括以下步驟：
S101：改變元素Cr、Mo、N、Fe、C含量，采用電爐、真空感應(yīng)爐等方法制備具有不同元素含量的若干個不銹鋼樣品；
S102：按照國標電化學方法測量各樣品的點蝕電位值，采集各樣品Cr、Mo、N、Fe、C元素含量及對應(yīng)樣品的點蝕電位相關(guān)數(shù)據(jù)，利用所采集的訓練樣本實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建點蝕電位與樣品元素含量之間的SVR模型；
S103：利用檢驗樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型的準確性或可靠性進行評估、分析，若所建SVR模型預(yù)測的平均絕對百分誤差達到實用要求，則該模型可靠，否則改變訓練樣本，重新訓練以獲得新的SVR模型，再利用未參與建模訓練的檢驗樣本數(shù)據(jù)對所建SVR模型進行檢驗，直到所建SVR模型的平均絕對百分誤差達到實用要求為止，此時的SVR模型即為最優(yōu)模型；
S104：利用上述優(yōu)化的SVR模型，改變自變量(即不銹鋼各元素百分含量)值，經(jīng)過格點掃描，獲取具有最高點蝕電位時的高抗腐蝕非標不銹鋼所具有的各成分含量；
S105：應(yīng)用優(yōu)化的SVR模型所預(yù)測的具有最高點蝕電位時的高抗腐蝕非標不銹鋼所具有最優(yōu)組分，制備樣品并測量其點蝕電位，若達到設(shè)計標準或要求，即可推廣應(yīng)用。
所述建立合適模型為：
(2)式中，y為目標值(點蝕電位)，l為支持向量個數(shù)，αi，為拉格朗日乘子，k(x,xi)為核函數(shù)，b為偏差閾值，x為樣本自變量(不銹鋼各成分質(zhì)量百分含量)。
利用優(yōu)化的SVR模型獲取具有最高點蝕電位時的高抗腐蝕非標不銹鋼各成分含量后，再進行樣品制備、點蝕電位測量等過程進行驗證。
所述優(yōu)化的SVR模型，利用優(yōu)化的SVR模型獲取高抗腐蝕非標不銹鋼各成分含量，同時獲得高抗腐蝕非標不銹鋼產(chǎn)品的最大點蝕電位值。
得到高抗腐蝕非標不銹鋼產(chǎn)品后在實際生產(chǎn)中具體應(yīng)用。
本發(fā)明所建的計算模型是基于具有不同Cr、Mo、N、Fe、C含量及不同點蝕電位的36個不銹鋼樣本，利用其中的33個樣本進行SVR訓練建模，另外3個樣本作為測試樣本。從訓練和測試誤差來看，所建SVR模型的平均絕對百分誤差(MAPE)都很小，其中訓練樣本的MAPE為0.91％，大部分計算結(jié)果與實驗值相當接近，甚至有30組訓練樣本的誤差趨于0，大大優(yōu)于NRM模型的MAPE(12.45％)；3個測試樣本中，本發(fā)明所建的SVR模型的MAPE為16.39％，而NRM模型的MAPE為53.31％；對SVR模型和NRM模型總體的MAPE的統(tǒng)計對比可得，本發(fā)明所建的計算模型具有相當高的準確度，這說明所建的SVR模型是可靠有效的；利用所建SVR模型可以計算獲得Cr、Mo、N、Fe、C元素含量對不銹鋼點蝕電位的交互影響規(guī)律；利用所建SVR模型對不銹鋼點蝕電位對各元素的靈敏度分析計算，發(fā)現(xiàn)不銹鋼點蝕電位對Cr元素含量最敏感，而對N元素的含量表現(xiàn)最遲鈍。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。