冷轧薄板加工硬化指数和塑性应变比的测定和分析.docVIP

冷轧薄板加工硬化指数及塑性应变比的测定及分析 黄微涛 向浪涛 张丽萍 （重钢股份公司钢研所) 摘 要：测定重钢生产的St14/SPCE的 n值、r值，对试验结果进行分析，研究n值、r值在整个应变区间的变化趋势。 关键词：深冲薄板 n值 r值 SPCE St14 Measurement and Analysis of Working-hardening Index and Plastic Strain Ratio for Deep Stamping Sheet Abstract: Measure the n and r of St14/SPCE produced by Chonggang Steel co.LTD, analysize the values, research the variation trend of n and r in the whole strain interval. Keywords: Deep stamping sheet, n, r, SPCE St14 前言 众多研究表明，断后宽度缩减率、冲压开裂率、极限深拉比、孔径伸长率是表征材料深冲塑性的主要指标。同时薄板材的加工硬化指数（n值）、塑性应变比（r值）又与以上指标有着良好的对应关系：随着r值的增加，断后宽度缩减率也明显增加，而冲压开裂率明显降低；n、r值越大，汽车专用板材的深冲性能越好，极限深拉比越高；孔径伸长率伴随着r值的增加而提高[1]。 公司冷轧薄板厂在开发SPCE、St14深冲板初期，因缺少必要的检测手段未能开展n、r值的有关研究，常出现产品冲压性能不稳定，成型性能较差，并伴随出现冲压开裂的质量异议。为此，钢研所与薄板厂共同确定了在钢研所补充少量的检测手段，将n值、r值的测定工作开展起来，这为深冲薄板的n、r值的研究创造了必要条件。 1 试验原理 1.1 塑性应变比r值 对试样进行拉伸实验，测试制定塑性应变水平下长度和宽度变化，应变水平应超过屈服延伸阶段，并低于最大力时的塑性应变量。在单轴拉伸应力作用下，试样宽度方向真实塑性应变和厚度方向真实塑性应变的比为r值。即 r=/ （1） 式中㏑(/)，为宽度方向真实塑性应变；=㏑(/)，为厚度方向真实塑性应变。由于长度的变形量比厚度的变形量测量更容易、更精确，在塑性变形深长量不超过最大力对应的塑性伸长量范围内，由体积不变原理得到下式计算r值。 r=㏑(/)/㏑(/) （2） 式中为试样进行制定应变后的标距、为试样进行制定应变后的宽度、为试样原始标距、为试样原始宽度[2]。 1.2 应变硬化指数n值 试样在均匀塑性变形范围内以规定的恒定速率轴向拉伸变形。用整个均匀塑性变形范围的应力—应变曲线，或用均匀塑性变形范围的应力—应变曲线的一部分计算拉伸应变硬化指数n值。在单轴拉伸力作用下，真实应力与应变数学方程式中的真实应变指数可表示为 （3） 式中，为真实应力，真实应变[3]。 2 试验方法 试验材料确定为SPCE、St14钢种上，原料厂家为八钢和攀钢，产品厚度主要为1.0mm和0.8mm。 图1 应力—应变曲线 注：曲线1为长度方向应变，曲线2为宽度方向应变。 此外，为比较材料塑性应变的各项异性情况，需要测定与轧制方向成0°、45°、90°方向试样的r、n值。 采用单轴拉伸试样方法，利用横向、纵向引伸计对试样宽度、长度方向应变进行测量，并自动绘制材料的应力—应变曲线，如图1。在均匀塑性变形阶段下，根据引伸计采集到的试样达到规定应变下数据，利用n、r值计算公式，自动计算出不同应变下的n、r值，以评价材料的成型性能。 3 测定结果及分析 3.1 试样宽度精度的影响 由于采用引伸计进行测定，试样的宽度精度对测试结果影响明显，具体见表1，从表中数据可发现，当标距内试样宽度有差异时，r值差别较大，n值基本不变化。当试样宽度在0.2mm波动范围， 不同变形量下r值波动范围从0.214到0.899，说明试样宽度的波动对材料塑性应变比的测试结果影响明显，而对加工硬化指数n值基本无影响。 表1 试样宽度精度与n、r值的关系 试样方向 钢号 厚度/mm 宽度/mm r3% r5% r8% n15-20% 90° St14 0.8 12.8 2.259 2.221 2.801 0.232 90° St14 0.8 12.9 2.045 2.033 2.029 0.232 90° St14 0.8 13.0 2.172 1.978 1.902 0.235 波动范围 0.214 0.243 0.899 0.003 因此，在现有设备条件下，采用