GB/T 24173-2016 钢板 二次加工脆化试验方法

　　ICS 77. 040. 10 H 22

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 24173—2016代替 GB/T 24173—2009

　　钢板 二次加工脆化试验方法

　　Steelsheets—Secondary work embrittlementtestmethod

　　2016-12-30发布 2017-09-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 24173—2016

　　GB/T 24173—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准代替 GB/T 24173—2009《钢板 二次加工脆化试验方法》,与 GB/T 24173—2009相比 , 主要技术变化如下 :

　　— 将正文中的 “冲头 ”替换为 “凸模 ”;

　　— 增加了第 2 章规范性引用文件 ;

　　— 增加了 3. 5有关 “余隙度 ”的定义 , 以及 5. 5 制作样杯对余隙度的要求 ;

　　— 修改了表 1 中样杯内径与凸模直径尺寸 ,增加了有关主 、次应变量的说明 ;

　　— 修改了第 4章试验原理 ;

　　— 增加了表 2, 即凸模与凹模的尺寸选择 ;

　　— 修改了 5. 4,注明也可采用其他材料作为润滑剂 ;

　　— 增加了 6. 4有关打击对中机构的说明 , 明确打击中心偏差不大于 0. 5 mm;

　　— 修改了原图 1、图 2,并增加了图 3;

　　— 修改了 6. 5对测温仪器的要求 , 明确其准确度应不超过 ±1 ℃ ;

　　— 修改了 7. 7, 明确破裂几率不小于 25%的判定条件 ;

　　— 在第 8章试验报告中增加了 “试验材料牌号”“模具与板料的余隙度 ”内容 。

　　本标准由中国钢铁工业协会提出 。

　　本标准由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归 口 。

　　本标准起草单位 :宝山钢铁股份有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、深圳万测试验设备有限公司 。

　　本标准主要起草人 :方健 、周冶东 、董莉 、黄星 、张维旭 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为 :

　　—GB/T 24173—2009。

　　钢板 二次加工脆化试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了钢板二次加工脆化试验方法的术语和定义 、试验原理 、样杯 、试验装置 、试验步骤 、试验结果准确度和试验报告 。

　　本标准适用于厚度为 0. 45 mm~ 2. 50 mm 的汽车零部件冲压成形用无间隙原子钢和磷强化等薄钢板及其他具有二次加工脆化特性的冲压成形用钢板的二次加工脆化试验 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 10623 金属材料 力学性能试验术语

　　GB/T 15825. 3 金属薄板成形性能与试验方法 第 3部分 :拉深与拉深载荷试验

　　3 术语和定义

　　GB/T 10623和 GB/T 15825. 3 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　二次加工脆化 secondary working embrittlement;SWE

　　无间隙原子钢(IF钢) 和磷强化薄钢板在冲压成形(一次加工) 后 ,具有一定的内应力 ,再受外力作用时(特别是低温条件下受冲击力作用 , 二次加工)容易在晶界处发生断裂的现象 。

　　3.2

　　二次加工脆化温度 secondary working embrittlementtemperature;SWET

　　样杯发生二次加工脆化现象时的温度 。

　　3.3

　　拉延比 draw ratio;DR

　　冲压成形时所用的圆形坯料直径与凸模直径的比值 。

　　3.4

　　样杯 cup sample

　　将冲压成形用钢板圆形坯料以一定的拉延比冲压成圆柱形 ,切除制耳后成为具有一定高度的杯状试样 。

　　3.5

　　余隙度 clearance

　　c

　　制作样杯时 , 凸模与凹模的模具间隙与板料厚度的比值 。

　　4 试验原理

　　在某一试验温度下将样杯置于底座上 ,并由一特定锥角与质量的重锤自由落下冲击样杯杯口部位 。

　　GB/T 24173—2016

　　通过不断降低落锤冲击的试验温度直到样杯破裂 ,确定钢板的二次加工脆化温度 。

　　5 样杯

　　5. 1 样杯尺寸与凸模直径见表 1。

　　表 1 样杯尺寸与凸模直径 单位为毫米

　　推荐优先采用 1 号样杯(d= 33 mm) ,通常情况下 ,杯口上边缘部分的主应变约为 55% ,次应变约为 -35% 。

　　5.2 钢板坯料的选取部位应避开钢板的头 、尾部和边缘(有特殊要求的除外) ,表面应无划伤 、辊印等缺陷 。 1 号 、2 号样杯的坯料宽度应分别不小于 74 mm、108 mm。

　　5.3 钢板坯料通常在压力机上用冲压圆形坯料模具冲压成圆形坯料 ,也可采用其他方式加工成圆形坯料 。 圆形坯料尺寸是冲杯所用凸模直径的两倍 。 圆形坯料边缘的毛刺应清除 。

　　注 : 每次试验需要的圆形坯料数量一般为 32片 ~ 50片 ,如 估 计 的 SWET 比 较 接 近 实 测 的 SWET, 可 取 32片 圆 形坯料 ,否则需要增加圆形坯料数量 。

　　5.4 圆形坯料冲成圆柱形杯状试样在成形性试验机上进行 ,采用的拉延比 DR 为 2 ∶ 1, 凸模圆角半径应为 6. 0 mm±0. 5 mm , 压边力为 9. 8 kN~ 14. 7 kN , 凸模上升速度一般不大于 40 mm/min,用厚度为0. 040 mm±0. 005 mm 的聚丙烯薄膜作为润滑剂 ,用来减少杯状试样的起皱和降低模具磨损 。记录冲杯所用的压边力 。对于涂镀材料 ,每次冲杯结束后 ,应清洁模具 。

　　注 : 也可以采用其他材料作为润滑剂 。

　　5.5 根据板料的厚度 ,在表 2 中选择冲杯模具所需的凸模与凹模尺寸 。 冲杯模具的选择取决于试验所要求的模具与板料的余隙度 。 除另有规定外 ,余隙度通常为 40% ~ 100% ,按照式(1)计算 :

　　注 : 制作样杯时 ,建议采用余隙度下限 。

　　c t× 100% … … … … … … … … … …

　　式中 :

　　c — 余隙度 , 以 %表示 ;

　　Dd— 凹模内径 ,单位为毫米(mm) ;

　　dp — 凸模直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　t — 板料基本厚度 ,单位为毫米(mm) 。

　　示例 : 凹模 Dd 为 37 mm , 板厚 t为 1. 2 mm , 选择 dp 为 33 mm 的凸模冲制 1 号样杯对应的余隙度经计算为 67% 。因此 ,对于 1. 2 mm 厚的板料 , 冲制 1 号样杯选择内径为 37 mm 的凹模是合适的 。

　　表 2 凸模与凹模的尺寸选择 单位为毫米

　　5.6 在车床上车削加工圆柱形杯状试样边缘的制耳 ,车削加工成的样杯高度应符合表 1 的规定 。机加工后 ,应清除车削加工形成的毛刺 ,如样杯出现起皱 、变形 、裂纹等任何一种缺陷 ,则该样杯报废 。

　　6 试验装置

　　警告 :为确保安全 ,锤头在设定位置固定时 ,至少能承受一定的外力不落下 ,如有意外停电也不会落下 。落锤冲击试验机应装有安全防护门 , 防止试样飞出。

　　6. 1 二次加工脆化试验需要的装置有 : 冲压圆形坯料模具 、压力机 、车床 、二次加工脆化试验用落锤冲击试验机 、冷却装置 、聚丙烯薄膜 。

　　6.2 二次加工脆性试验用落锤冲击试验机的示意图见图 1,落锤冲击试验机包括 4个组件 :基座 、立柱 、

　　锤头 、释放机构 。要求 10 kg的截锥形锤头从 H = 1 m(1 000 mm±5 mm)高处落下 ,提供 98J 的冲击

　　说明 :

　　1— 提升系统 ;

　　2— 提升横梁 ;

　　3— 抓钩 ;

　　4— 直线轴承 ;

　　5— 锤体 ;

　　6— 冲击锤头 ;

　　7— 直线轴 ;

　　8— 立柱 ;

　　9— 冲击基座 。

　　图 1 二次加工脆化试验用落锤冲击试验机示意图

　　6.3 试验机锤头的示意图见图 2,锤头的锥角为 60°±0. 5°,锤头小端直径可取 φ26(用于 1 号样杯) 或φ43(用于 2 号样杯) ,锤头硬度为 58HRC~ 62HRC,表面粗糙度 Ra 应不大于 0. 5 μm , 冲击锤头组合件的总质量为 10 kg±0. 08kg。

　　说明 :

　　1— 锤头 ;

　　2— 样杯 。

　　图 2 试验机锤头的示意图

　　6.4 宜在冲击基座上设置样杯与锤头打击中心的对中机构 ,如图 3 所示 ,保证样杯中心与锤头打击中心对中 , 中心偏差不大于 0. 5 mm ,在落锤冲击过程中 ,样杯杯口外缘受力均匀且中心对称 。其中 ,定位环内圈有 ϕ33 mm 与 ϕ50 mm 两种尺寸 。

　　说明 :

　　1— 样杯 ;

　　2— 定位环 ;

　　3— 基座 。

　　图 3 样杯与锤头打击中心对中机构示意图

　　6.5 测温仪器的准确度应不超过 ±1 ℃ ,测温仪器应定期校准 。

　　7 试验步骤

　　7. 1 将加工后的样杯完全浸入给定试验温度的装有适宜冷却液体的冷却装置内 ,冷却装置最低温度至少应能达到 -60 ℃ 。试样之间的间距以及试样距冷却装置边缘或底部的距离应至少为 10 mm。槽里的温度波动在 ±1℃内 。为保证温度均匀 ,应使冷却装置内的冷却液体保持流动 ,样杯在给定的温度下保温至少 5 min。

　　7.2 试验机锤头提升到 1 000 mm±5 mm 高度 ,将样杯从冷却装置中取出 ,杯口朝上放置在锤头正下方的基座上 ,释放 锤 头 使 其 自 由 落 下 , 冲 击 样 杯 。 样 杯 从 冷 却 装 置 中 取 出 至 冲 击 样 杯 应 在 3 s 之 内完成 。

　　7.3 先在某一给定温度试验 4 个样杯(开始试验的温度取决于该试验钢种估计的 SWET 和试验方便

　　程度) 。每个样杯冲击试验结束后 ,应仔细检查杯口边缘有无破裂 ,并记录检查结果 。

　　7.4 如果 4个样杯均没有发生破裂 ,则降低温度 ,重复试验 4 个样杯 。 温度间隔根据试验人员的经验与方便程度而定(例如 10 ℃或 20 ℃) 。

　　注 : 在二次加工脆性温度以上 ,样杯将表现出塑性扩张 ,不发生破裂 。

　　7.5 如果 4个样杯中只有 1个样杯发生破裂 ,就应在此温度试验 8个样杯(增加试验 4个样杯) :

　　a) 如果此 8个样杯中仍只有 1个样杯发生破裂 ,则将试验温度降低 5 ℃(试验温度的最小间隔为5 ℃) ,重复试验 8个样杯 ,直到 8个样杯里至少有 2个样杯发生破裂为止 ;

　　b) 如果此 8个样杯中至少有 2 个样杯发生破裂 ,则将试验温度提高 5 ℃ ,重复试验 8个样杯 ,直到 8个样杯里发生破裂的样杯少于 2个为止 。

　　7.6 如果 4个样杯中至少有 2 个样杯发生破裂 ,则将试验温度提高 5 ℃ ,重复试验 4 个样杯 。 直到 4个样杯里发生破裂的样杯少于 2个 ,在此温度试验 8个样杯(增加试验 4 个样杯) 。如果此 8 个样杯中至少有 2个样杯发生破裂 ,则将试验温度再提高 5 ℃ ,重复试验 8个样杯 ,直到 8个样杯里发生破裂的样杯少于 2个为止 。

　　7.7 在 8个样杯里至少有 2个发生破裂 , 即破裂几率不小于 25%的最高温度即为二次加工脆化温度SWET(SWET为 5 ℃的整倍数 ,例如 -35 ℃ 、-40 ℃ 、-45 ℃等) 。如果在 - 60 ℃时 ,不发生样杯破裂 ,可不做更低温度的试验 ,该薄钢板的 SWET记为<-60 ℃ 。

　　8 试验报告

　　试验报告应包括如下内容 :

　　a) 本标准编号 ;

　　b) 试验材料牌号 ;

　　c) 材料厚度 ;

　　d) 样杯尺寸(直径 ×高度) ;

　　e) 冲杯的压边力 ;

　　f) 模具与板料的余隙度 ;

　　g) 润滑剂种类 ;

　　h) 二次加工脆化温度 SWET。

　　参 考 文 献

　　[1] GMW 16086—2014 超低碳和含磷钢板抗二次加工脆化和低温冲击 破 裂 能 力 的 评 价 方 法(替代 GM 9920P-1999)(Evaluation forSusceptibilityto SecondaryColdWork Embrittlementand Low Temperature ImpactFractures of Ultra Low Carbon and Phosphorus Bearing SheetSteels)