CSTM-汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价 拉深成形法编制说明

PAGE21PAGE《汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价拉深成形法》中国材料与试验团体标准编制说明（征求意见稿）《汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价拉深成形法》中国材料与试验团体标准制定小组2021年9月17日一、工作简况1.任务来源根据中国材料与试验团体标准委员会［2021］199号文件“关于CSTM标准《汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价拉深成形法》的立项公告”所下达的中国材料与试验团体标准制修订计划，《汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价拉深成形法》标准列入中国材料与试验团体标准制修订计划，标准立项编号为CSTMLX990000790—2021。该标准由鞍钢股份有限公司、中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司、中关村材料试验技术联盟、钢研纳克检测技术股份有限公司、北京科技大学、中汽研汽车检验中心（天津）有限公司等单位起草。计划于2021年完成审定，本标准由中国材料与试验团体标准委员会CSTM/FC99综合标准领域委员会归口。标准起草过程2020年1月，调研国内外汽车用薄钢板抗氢致延迟断裂性能评价相关标准、文献、技术资料。2020年2月-2020年8月针对抗拉强度不低于1000MPa级别的不同牌号的汽车用薄钢板开展标准化验证试验。2020年9月-2021年8月通过分析总结，撰写《超高强度汽车钢板抗氢致延迟断裂性能评价方法》团体标准草案。2021年8月，中国材料与试验团体标准委员会综合标准领域委员会在北京组织召开了《超高强度汽车钢板抗氢致延迟断裂性能评价方法》线上团体标准立项审查会。会议成立了由7位专家组成的审查组，对标准立项建议书、标准草案及编制说明进行审查，将该标准纳入汽车用薄钢板系列试验方法标准，题目修改成《汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价拉深成形法》。2021年9月收到中国材料与试验团体标准委员会下发的“关于CSTM标准《汽车用薄钢板第1部分：抗氢致延迟断裂性能评价拉深成形法》的立项公告”（材试标字[2021]199号）。2021年10月，由中国材料与试验团体标准委员会秘书处将标准征询意见稿及编制说明发送到兄弟企业、高校、科研机构，收集X家修改意见X条。2022年2月召开标准审定会，会上专家代表提出修改建议X条，修改完善后形成标准报批稿。编制和协作单位编制单位：鞍钢股份有限公司协作单位：中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司、中关村材料试验技术联盟、钢研纳克检测技术股份有限公司、北京科技大学、武汉钢铁有限公司、中国第一汽车集团有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、北京交通大学、上海大学、中汽研汽车检验中心（天津）有限公司4.主要起草人及其所承担的工作简要说明张南：项目总负责，负责标准起草、制定验证试验计划。刘仁东、林利：提出标准评价指标临界拉深比的计算方法。张瑞坤、丁庶炜、徐鑫、郭金宇：负责开展标准验证试验。孟宪明、王丽敏、王蓬：负责项目协调。陆晓锋、苏洪英、李萧彤、胡智评、王科强、徐荣杰、孟静竹：负责开展标准验证试验。张赛、王存宇、李金许、沈克、高怡斐、宋伟佳、李军、王彩梅、惠卫军、史文、祝铁柱、张松闯、王焰孟：负责项目协调。二、标准编制原则本标准严格遵守《中华人民共和国标准法》及其《实施细则》、GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求，本着目标性、统一性、协调性、适用性、一致性和规范性相结合，兼顾科学性、先进性、经济性和合理性的原则进行起草，便于在汽车企业和钢铁企业进行推广和应用，可从一定程度上解决汽车用薄钢板在开发和使用过程中的问题，具有一定的经济性和社会效益。本部分规定了采用拉深成形法进行汽车用薄钢板抗氢致延迟断裂性能评价的试验方法，规定了试验方法的原理、术语和定义、符号名称和单位、试样、拉深成形、充氢、试验步骤、结果的评定和试验报告等方面内容，主要适用于采用冷成型工艺且抗拉强度不低于1000MPa的各类汽车用薄钢板，也可推广应用于其他强度级别的汽车用薄钢板，钢板厚度为0.45mm~2.50mm，经有关方面协商，可适当扩大板厚适用范围。三、标准主要内容1、本部分规定了采用拉深成形法进行汽车用薄钢板抗氢致延迟断裂性能评价的试验方法，规定了试验方法的原理、术语和定义、符号名称和单位、试样、拉深成形、充氢、试验步骤、结果的评定和试验报告等方面内容。本部分主要适用于采用冷成型工艺且抗拉强度不低于1000MPa的各类汽车用薄钢板，也可推广应用于其他强度级别的汽车用薄钢板，钢板厚度为0.45mm~2.50mm，经有关方面协商，可适当扩大板厚适用范围。2、本部分规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试验机，对一定直径的圆片状汽车用薄钢板试样进行拉深成形，将试样冲成一定拉深比的杯状试样，再将其置于充氢介质中浸泡。部分试样由于受应力和氢环境的共同作用，会发生氢致延迟断裂现象，在杯体出现裂纹。将试样浸泡至指定时间，观察并记录试样的破裂情况。计算经拉深成形和充氢介质浸泡至上限时间后，试样不发生破裂所允许采用的最大试样直径，将其与凸模直径的比值——临界拉深比，作为评价指标，以此来确定材料是否适合所推荐的用途，或评估材料在服役条件下发生氢致延迟断裂的危险性。4、本部分规定了氢致延迟断裂、充氢、充氢上限时间、临界拉深比等术语和定义，以及涉及的符号、名称和单位。5、本部分规定了试样的形状和尺寸、试样加工、拉深成形试样要求和表面处理方式。6、本部分规定了对拉深成形方法、模具、试验条件、试验装置与试验机的要求。7、本部分规定了充氢条件，包括充氢介质种类、充氢介质浓度、充氢介质量、充氢上限时间、试验温度以及充氢过程中试样的摆放要求等。8、本部分规定了具体试验步骤，主要包括：按照相关标准规定准备试验模具，对模具、试验装置和试验机进行清洗、检查和润滑，选择压边力，对试样进行拉深成形，确保成形后试样杯体无裂纹、无褶皱且形状对称，将成形后的试样进行表面清洁后置于充氢介质中进行浸泡。采用逐级增大试样直径的方法测定经拉深成形和充氢介质浸泡至充氢上限时间后试样杯体不产生裂纹所允许使用的最大试样直径，每组试样必须进行6次有效重复试验，记录各组中破裂与未破裂试样的个数。在下述任一情况下结束试验：a)某一组试样中，3个试样破裂，3个试样未破裂；b)当某一组试样中，破裂试样个数小于3，而直径增大一级后，破裂试样个数等于或大于4；c)当试样取最大试样直径时，该组中破裂试样个数小于3；d)当试样取最小试样直径时，该组中破裂试样个数大于3。9、本部分规定了试验结果计算方法，主要包括经拉深成形和充氢介质浸泡至上限时间后，试样不发生破裂所允许采用的最大试样直径和临界拉深比的计算方法。10、本部分规定了试验报告的内容，主要包括试验材料的产品类型、牌号、厚度规格和状态、试验方法、拉深成形试验机型号和凸模直径、充氢介质种类、充氢介质浓度、充氢上限时间、环境温度、试验记录、的计算确定和的计算确定等。主要试验（或验证）情况本部分在制定过程中主要针对QP1180钢（1.6mm、1.2mm）、DP1180钢（厚度1.2mm），采用不同的拉深比和0.1mol/LHCl水溶液充氢介质开展了验证试验。具体如下：试验方法将试验用QP1180、DP1180钢板加工成不同直径的圆片状试样，用砂纸对试样边缘进行打磨，保证试样圆边光滑无毛刺。采用万能板材成型试验机对试样进行不同拉深比的拉深成形，将试样冲成杯状，再用丙酮和无水乙醇对试样进行表面清洁。将不同拉深比的试样置于充氢介质中浸泡至充氢上限时间，部分试样由于受应力和氢环境的共同作用，会发生氢致延迟断裂现象，在杯体出现裂纹。采用逐级增大试样直径的方法测定经拉深成形和充氢介质浸泡至充氢上限时间后试样杯体不产生裂纹所允许使用的最大试样直径，每组试样进行6次有效重复试验，记录各组中破裂与未破裂试样的个数。在下述任一情况下结束试验：a)某一组试样中，3个试样破裂，3个试样未破裂；b)当某一组试样中，破裂试样个数小于3，而直径增大一级后，破裂试样个数等于或大于4；c)当试样取最大试样直径时，该组中破裂试样个数小于3；d)当试样取最小试样直径时，该组中破裂试样个数大于3。计算经拉深成形和充氢介质浸泡至上限时间后，试样不发生破裂所允许采用的最大试样直径和临界拉深比。试验方法原理图如图1。图1试验方法原理图2、试验条件（1）拉深成形试验机：SP225万能板材成形试验机（如图2）（2）拉深成形凸模直径：50.00mm（3）充氢介质：0.1mol/LHCl水溶液（4）充氢上限时间：360小时（5）环境温度：26℃±2℃图2SP225万能板材成形试验机3、试样（1）产品类型：冷轧汽车板（2）牌号和规格：QP1180(1.6mm、1.2mm)、DP1180（1.2mm）（3）初始试样形状和尺寸：圆片状试样。试验结果（1）DP1180钢（1.2mm）试验结果表1DP1180钢（1.2mm）试验结果试样直径序号n充氢介质浸泡上限时间/h试样直径/mm凸模直径/mm破裂的试样个数未破裂的试样个数10.1mol/LHCl水溶液36077.5050.0006278.7550.0024380.0050.0033由表1数据可知：mm时，该组中3个试样破裂，3个试样未破裂。mm图3经0.1mol/LHCl水溶液浸泡360小时后直径mm的DP1180钢试样实物图（2）QP1180钢（1.2mm）试验结果表2QP1180钢（1.2mm）试验结果试样直径序号n充氢介质浸泡上限时间/h试样直径/mm凸模直径/mm破裂的试样个数未破裂的试样个数10.1mol/LHCl水溶液36071.2550.006272.5050.006373.7550.024475.0050.051由表2数据可知：mm，；mm，，。mm图4经0.1mol/LHCl水溶液浸泡360小时后直径mm的QP1180钢试样实物图（3）QP1180钢（1.6mm）试验结果表3QP1180钢（1.6mm）试验结果试样直径序号n充氢介质浸泡上限时间/h试样直径/mm凸模直径/mm破裂的试样个数未破裂的试样个数10.1mol/LHCl水溶液36070.0050.008271.2550.026372.5050.044由表3数据可知：mm时，该组中4个试样破裂，4个试样未破裂。mm5、结论上述结果分析表明，采用该部分试验方法可得出经拉深成形和充氢介质浸泡至上限时间后，试样不发生破裂所允许采用的最大试样直径和临界拉深比，从而有效评价材料的抗氢致延迟断裂性能。与有关的现行的