加工硬化指数

冶金工程名词加工硬化指数01指数简介试验方法总结测量原理影响目录03050204基本信息加工硬化指数英文名即hardeningindex。该指数由真应力应变关系定义，指金属薄板成形时真应力S一真应变ε关系式中的幂指数n，关系式如下：S=Kε^n，式中K为强度系数。硬化指数n值对板材成形极限曲线具有明显的影响，n值大材料的成形极限曲线高，n值小材料的成形极限曲线低。板材的拉胀性能在很大程度上取决于材料的n值，n值高时，拉胀性能也好。因此，硬化指数n值是评价板材成形性能的重要指标之一。指数简介指数简介TC2合金是一种中等强度、高塑性近α型钛合金，含有4%α稳定元素和1.5%β稳定元素Mn。该合金板材在热态和冷态下有较好的成形性，具有较高的热稳定性，适合于制造如机翼、安定面、襟翼等受力的板材冲压件，在350℃以下结构件可以工作2000h，在航空航天工业中获得了广泛应用，尤其是大规格TC2合金板可以减少焊缝数量，在航空工业中具有更迫切的需要。在冲压加工中，板材的硬化性能具有十分重要的意义，它不仅影响变形毛坯内应力的数值、应力的分布与变化和成形力等力能参数的数值，而且也会影响应力,进而影响冲压成形极限以及冲压件的质量。加工硬化指数n值是与板有关的常数，它反映板料变形的强化能力和抗失稳的能力。n值是以拉伸为主的材料成形性能的判据之一。目前n值的一些测量方法的测量结果存在较大偏差。尤其对于钛合金板料，系统研究n值的测量及其影响的工作很少见诸报道。以TC2钛合金板料为研究对象，对不同制备工艺的钛板n值测量及其变化规律进行研究

。测量原理测量原理采用GB/T5028-1999金属薄板拉伸应变硬化指数(n值)试验方法,以纯幂硬化关系R=kEn(k为硬化系数或称强度系数；R、E分别为真应力和真应变；n为硬化指数)近似表示材料的特性。对硬化关系式两边取对数，得出：logR=logk+nlogE。此关系式为直线关系，由此可求直线斜率n值。从试验所得的工程应力应变曲线所关心的区间中选取若干组试验值，经过计算得到真应力与真应变，而后用通常的最小二乘法处理数据，拟合后得到硬化指数n值

。试验方法试验方法试验材料为0.8mm厚冷轧TC2薄板和0.8mm厚包套叠轧TC2薄板。测定与轧制方向成0°和90°方向试样的n值。采用单轴拉伸试样方法，利用引伸计对试样应变进行测量，并绘制材料的应力—应变曲线。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值计算公式，计算出n值，以评价材料的成形性能

。影响影响取冷轧和包套叠轧TC2薄板与板料沿轧制方向成0°和90°两个不同方向试样比较其n值的差异。其中试样宽度10.0mm、厚度0.8mm。对于冷轧0.8mm厚TC2合金薄板，在相同厚度、相同变形量下，n值在90°方向，也就是薄板的横向平均值约为0.067，而n值在0°方向，也就是薄板的轧向约为0.096，横、纵向相差30%。而对于包套叠轧0.8mm厚TC2合金薄板，在相同厚度、相同变形量下，n值在90°方向，也就是薄板的横向平均值约为0.119，而n值在0°方向，也就是薄板的轧向平均值约为0.126，横、纵向相差5%。应变硬化指数表征金属材料在塑性变形中的硬化强度，在同样变形程度下，n值大的材料在一定程度上可以使变形均匀化，而且还可以减少坯料的局部变薄和增大变形极限。从表1可知，包套叠轧薄板的n值在90°方向上比冷轧薄板提高了0.052，而在0°方向上比冷轧薄板提高了0.030。加工硬化指数n越大，则TC2合金薄板开始发生颈缩时的最大应力越大，也决定了TC2合金薄板能够产生更大的均匀应变量。应力—应变曲线上的应力达到最大值时即开始出现颈缩。在颈缩变形前沿整个试样长度是均匀的，发生颈缩后变形则主要集中在局部区域，在此区域内横截面越来越细，局部应力越来越高，直至不能承受外加载荷而断裂。出现颈缩时正好相当于负荷—变形曲线上的最大载荷处，这就是出现颈缩的条件，即当加工硬化速率等于该处的真应力时就开始颈缩。总结总结(1)采用GB/T5028-1999试验方法对不同轧制工艺的TC2钛合金薄板n值进行了测量。(2)冷轧TC2合金薄板的n值在与板料轧制方向成0°和90°方向上存在明显差异，说明冷轧TC