CSTM-汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價 拉深成形法編制說明

PAGE21PAGE《汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價拉深成形法》中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)編制說明（征求意見稿）《汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價拉深成形法》中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)制定小組2021年9月17日一、工作簡況1.任務(wù)來源根據(jù)中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會［2021］199號文件“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價拉深成形法》的立項公告”所下達的中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃，《汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價拉深成形法》標(biāo)準(zhǔn)列入中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃，標(biāo)準(zhǔn)立項編號為CSTMLX990000790—2021。該標(biāo)準(zhǔn)由鞍鋼股份有限公司、中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司、中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟、鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司、北京科技大學(xué)、中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司等單位起草。計劃于2021年完成審定，本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會CSTM/FC99綜合標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域委員會歸口。標(biāo)準(zhǔn)起草過程2020年1月，調(diào)研國內(nèi)外汽車用薄鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文獻、技術(shù)資料。2020年2月-2020年8月針對抗拉強度不低于1000MPa級別的不同牌號的汽車用薄鋼板開展標(biāo)準(zhǔn)化驗證試驗。2020年9月-2021年8月通過分析總結(jié)，撰寫《超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法》團體標(biāo)準(zhǔn)草案。2021年8月，中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會綜合標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域委員會在北京組織召開了《超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法》線上團體標(biāo)準(zhǔn)立項審查會。會議成立了由7位專家組成的審查組，對標(biāo)準(zhǔn)立項建議書、標(biāo)準(zhǔn)草案及編制說明進行審查，將該標(biāo)準(zhǔn)納入汽車用薄鋼板系列試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，題目修改成《汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價拉深成形法》。2021年9月收到中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會下發(fā)的“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)《汽車用薄鋼板第1部分：抗氫致延遲斷裂性能評價拉深成形法》的立項公告”（材試標(biāo)字[2021]199號）。2021年10月，由中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)委員會秘書處將標(biāo)準(zhǔn)征詢意見稿及編制說明發(fā)送到兄弟企業(yè)、高校、科研機構(gòu)，收集X家修改意見X條。2022年2月召開標(biāo)準(zhǔn)審定會，會上專家代表提出修改建議X條，修改完善后形成標(biāo)準(zhǔn)報批稿。編制和協(xié)作單位編制單位：鞍鋼股份有限公司協(xié)作單位：中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司、中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟、鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司、北京科技大學(xué)、武漢鋼鐵有限公司、中國第一汽車集團有限公司、奇瑞汽車股份有限公司、泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、北京交通大學(xué)、上海大學(xué)、中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司4.主要起草人及其所承擔(dān)的工作簡要說明張南：項目總負責(zé)，負責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起草、制定驗證試驗計劃。劉仁東、林利：提出標(biāo)準(zhǔn)評價指標(biāo)臨界拉深比的計算方法。張瑞坤、丁庶煒、徐鑫、郭金宇：負責(zé)開展標(biāo)準(zhǔn)驗證試驗。孟憲明、王麗敏、王蓬：負責(zé)項目協(xié)調(diào)。陸曉鋒、蘇洪英、李蕭彤、胡智評、王科強、徐榮杰、孟靜竹：負責(zé)開展標(biāo)準(zhǔn)驗證試驗。張賽、王存宇、李金許、沈克、高怡斐、宋偉佳、李軍、王彩梅、惠衛(wèi)軍、史文、祝鐵柱、張松闖、王焰孟：負責(zé)項目協(xié)調(diào)。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)法》及其《實施細則》、GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的要求，本著目標(biāo)性、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性相結(jié)合，兼顧科學(xué)性、先進性、經(jīng)濟性和合理性的原則進行起草，便于在汽車企業(yè)和鋼鐵企業(yè)進行推廣和應(yīng)用，可從一定程度上解決汽車用薄鋼板在開發(fā)和使用過程中的問題，具有一定的經(jīng)濟性和社會效益。本部分規(guī)定了采用拉深成形法進行汽車用薄鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價的試驗方法，規(guī)定了試驗方法的原理、術(shù)語和定義、符號名稱和單位、試樣、拉深成形、充氫、試驗步驟、結(jié)果的評定和試驗報告等方面內(nèi)容，主要適用于采用冷成型工藝且抗拉強度不低于1000MPa的各類汽車用薄鋼板，也可推廣應(yīng)用于其他強度級別的汽車用薄鋼板，鋼板厚度為0.45mm~2.50mm，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商，可適當(dāng)擴大板厚適用范圍。三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容1、本部分規(guī)定了采用拉深成形法進行汽車用薄鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價的試驗方法，規(guī)定了試驗方法的原理、術(shù)語和定義、符號名稱和單位、試樣、拉深成形、充氫、試驗步驟、結(jié)果的評定和試驗報告等方面內(nèi)容。本部分主要適用于采用冷成型工藝且抗拉強度不低于1000MPa的各類汽車用薄鋼板，也可推廣應(yīng)用于其他強度級別的汽車用薄鋼板，鋼板厚度為0.45mm~2.50mm，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商，可適當(dāng)擴大板厚適用范圍。2、本部分規(guī)范性引用文件主要包括：GB/T15825.3－2008、GB/T15825.2－2008。3、本部分采用具有凸模和凹模的成形試驗機，對一定直徑的圓片狀汽車用薄鋼板試樣進行拉深成形，將試樣沖成一定拉深比的杯狀試樣，再將其置于充氫介質(zhì)中浸泡。部分試樣由于受應(yīng)力和氫環(huán)境的共同作用，會發(fā)生氫致延遲斷裂現(xiàn)象，在杯體出現(xiàn)裂紋。將試樣浸泡至指定時間，觀察并記錄試樣的破裂情況。計算經(jīng)拉深成形和充氫介質(zhì)浸泡至上限時間后，試樣不發(fā)生破裂所允許采用的最大試樣直徑，將其與凸模直徑的比值——臨界拉深比，作為評價指標(biāo)，以此來確定材料是否適合所推薦的用途，或評估材料在服役條件下發(fā)生氫致延遲斷裂的危險性。4、本部分規(guī)定了氫致延遲斷裂、充氫、充氫上限時間、臨界拉深比等術(shù)語和定義，以及涉及的符號、名稱和單位。5、本部分規(guī)定了試樣的形狀和尺寸、試樣加工、拉深成形試樣要求和表面處理方式。6、本部分規(guī)定了對拉深成形方法、模具、試驗條件、試驗裝置與試驗機的要求。7、本部分規(guī)定了充氫條件，包括充氫介質(zhì)種類、充氫介質(zhì)濃度、充氫介質(zhì)量、充氫上限時間、試驗溫度以及充氫過程中試樣的擺放要求等。8、本部分規(guī)定了具體試驗步驟，主要包括：按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定準(zhǔn)備試驗?zāi)＞?，對模具、試驗裝置和試驗機進行清洗、檢查和潤滑，選擇壓邊力，對試樣進行拉深成形，確保成形后試樣杯體無裂紋、無褶皺且形狀對稱，將成形后的試樣進行表面清潔后置于充氫介質(zhì)中進行浸泡。采用逐級增大試樣直徑的方法測定經(jīng)拉深成形和充氫介質(zhì)浸泡至充氫上限時間后試樣杯體不產(chǎn)生裂紋所允許使用的最大試樣直徑，每組試樣必須進行6次有效重復(fù)試驗，記錄各組中破裂與未破裂試樣的個數(shù)。在下述任一情況下結(jié)束試驗：a)某一組試樣中，3個試樣破裂，3個試樣未破裂；b)當(dāng)某一組試樣中，破裂試樣個數(shù)小于3，而直徑增大一級后，破裂試樣個數(shù)等于或大于4；c)當(dāng)試樣取最大試樣直徑時，該組中破裂試樣個數(shù)小于3；d)當(dāng)試樣取最小試樣直徑時，該組中破裂試樣個數(shù)大于3。9、本部分規(guī)定了試驗結(jié)果計算方法，主要包括經(jīng)拉深成形和充氫介質(zhì)浸泡至上限時間后，試樣不發(fā)生破裂所允許采用的最大試樣直徑和臨界拉深比的計算方法。10、本部分規(guī)定了試驗報告的內(nèi)容，主要包括試驗材料的產(chǎn)品類型、牌號、厚度規(guī)格和狀態(tài)、試驗方法、拉深成形試驗機型號和凸模直徑、充氫介質(zhì)種類、充氫介質(zhì)濃度、充氫上限時間、環(huán)境溫度、試驗記錄、的計算確定和的計算確定等。主要試驗（或驗證）情況本部分在制定過程中主要針對QP1180鋼（1.6mm、1.2mm）、DP1180鋼（厚度1.2mm），采用不同的拉深比和0.1mol/LHCl水溶液充氫介質(zhì)開展了驗證試驗。具體如下：試驗方法將試驗用QP1180、DP1180鋼板加工成不同直徑的圓片狀試樣，用砂紙對試樣邊緣進行打磨，保證試樣圓邊光滑無毛刺。采用萬能板材成型試驗機對試樣進行不同拉深比的拉深成形，將試樣沖成杯狀，再用丙酮和無水乙醇對試樣進行表面清潔。將不同拉深比的試樣置于充氫介質(zhì)中浸泡至充氫上限時間，部分試樣由于受應(yīng)力和氫環(huán)境的共同作用，會發(fā)生氫致延遲斷裂現(xiàn)象，在杯體出現(xiàn)裂紋。采用逐級增大試樣直徑的方法測定經(jīng)拉深成形和充氫介質(zhì)浸泡至充氫上限時間后試樣杯體不產(chǎn)生裂紋所允許使用的最大試樣直徑，每組試樣進行6次有效重復(fù)試驗，記錄各組中破裂與未破裂試樣的個數(shù)。在下述任一情況下結(jié)束試驗：a)某一組試樣中，3個試樣破裂，3個試樣未破裂；b)當(dāng)某一組試樣中，破裂試樣個數(shù)小于3，而直徑增大一級后，破裂試樣個數(shù)等于或大于4；c)當(dāng)試樣取最大試樣直徑時，該組中破裂試樣個數(shù)小于3；d)當(dāng)試樣取最小試樣直徑時，該組中破裂試樣個數(shù)大于3。計算經(jīng)拉深成形和充氫介質(zhì)浸泡至上限時間后，試樣不發(fā)生破裂所允許采用的最大試樣直徑和臨界拉深比。試驗方法原理圖如圖1。圖1試驗方法原理圖2、試驗條件（1）拉深成形試驗機：SP225萬能板材成形試驗機（如圖2）（2）拉深成形凸模直徑：50.00mm（3）充氫介質(zhì)：0.1mol/LHCl水溶液（4）充氫上限時間：360小時（5）環(huán)境溫度：26℃±2℃圖2SP225萬能板材成形試驗機3、試樣（1）產(chǎn)品類型：冷軋汽車板（2）牌號和規(guī)格：QP1180(1.6mm、1.2mm)、DP1180（1.2mm）（3）初始試樣形狀和尺寸：圓片狀試樣。試驗結(jié)果（1）DP1180鋼（1.2mm）試驗結(jié)果表1DP1180鋼（1.2mm）試驗結(jié)果試樣直徑序號n充氫介質(zhì)浸泡上限時間/h試樣直徑/mm凸模直徑/mm破裂的試樣個數(shù)未破裂的試樣個數(shù)10.1mol/LHCl水溶液36077.5050.0006278.7550.0024380.0050.0033由表1數(shù)據(jù)可知：mm時，該組中3個試樣破裂，3個試樣未破裂。mm圖3經(jīng)0.1mol/LHCl水溶液浸泡360小時后直徑mm的DP1180鋼試樣實物圖（2）QP1180鋼（1.2mm）試驗結(jié)果表2QP1180鋼（1.2mm）試驗結(jié)果試樣直徑序號n充氫介質(zhì)浸泡上限時間/h試樣直徑/mm凸模直徑/mm破裂的試樣個數(shù)未破裂的試樣個數(shù)10.1mol/LHCl水溶液36071.2550.006272.5050.006373.7550.024475.0050.051由表2數(shù)據(jù)可知：mm，；mm，，。mm圖4經(jīng)0.1mol/LHCl水溶液浸泡360小時后直徑mm的QP1180鋼試樣實物圖（3）QP1180鋼（1.6mm）試驗結(jié)果表3QP1180鋼（1.6mm）試驗結(jié)果試樣直徑序號n充氫介質(zhì)浸泡上限時間/h試樣直徑/mm凸模直徑/mm破裂的試樣個數(shù)未破裂的試樣個數(shù)10.1mol/LHCl水溶液36070.0050.008271.2550.026372.5050.044由表3數(shù)據(jù)可知：mm時，該組中4個試樣破裂，4個試樣未破裂。mm5、結(jié)論上述結(jié)果分析表明，采用該部分試驗方法可得出經(jīng)拉深成形和充氫介質(zhì)浸泡至上限時間后，試樣不發(fā)生破裂所允許采用的最大試樣直徑和臨界拉深比，從而有效評價材料的抗氫致延遲斷裂性能。與有關(guān)的現(xiàn)行的