《汽车用2000MPa级热成形钢质量评价指南》

ICS43.040.20

CCST38

团体标准

T/CSAExx－20xx

汽车用2000MPa级热成形钢质量评价指南

Guidelineforqualityassessmentof2000MPahotstampingsteelforautomobiles

esstandardofChinesemedicinalmaterials

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的该标准所涉必要专利信息连同支持性文件一并附上。

20xx-xx-xx发布20xx-xx-xx实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAExx—20xx

汽车用2000MPa级热成形钢质量评价指南

1范围

本文件规定了汽车用2000MPa级热成形钢质量评价项目、评价方法及推荐指标要求。

本文件适用于1.0mm-2.5mm厚度汽车用2000MPa级热成形钢质量评价。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法

GB/T13298-2015金属显微组织检验方法

GB/T13452.2-2008色漆和清漆漆膜厚度的测定

GB/T1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定

GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法

GB/T20123钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)

GB/T20124钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法(常规方法)

GB/T20125低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法

GB/T222钢的成品化学成分允许偏差

GB/T223钢铁及合金化学分析方法

GB/T224-2019钢的脱碳层深度测定法

GB/T228.1-2021金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法

GB/T29559-2013表面化学分析辉光放电原子发射光谱锌和或铝基合金镀层的分析

GB/T36399-2018连续热镀铝硅合金镀层钢板及钢带

GB/T39082-2020电阻点焊、凸焊及缝焊接头的维氏硬度试验方法

GB/T39081-2020电阻点焊及凸焊接头的十字拉伸试验方法

GB/T39165-2020电阻点焊及凸焊接头的剥离和凿离试验方法

GB/T39167-2020电阻点焊及凸焊接头的拉伸剪切试验方法

GB/T4336碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)

GB/T4340.1-2009金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法

GB/T6394-2017金属平均晶粒度测定方法

GB/T6462-2005金属和氧化物覆盖层厚度测量显微镜法

GB/T9286-2021色漆和清漆划格试验

ASTME23:2016Standardtestmethodsfornotchedbarimpacttestingofmetallicmaterials

ISO14556:2015Metallicmaterials―CharpyV-notchpendulumimpacttest―Instrumentedtestmethod

ISO17637:2016焊缝无损检测-熔化焊焊接接头外观检测Non-destructivetestingofwelds-Visual

testingoffusion-weldedjoints

ISO5821-2010电阻焊-点焊电极帽Resistancewelding-Spotweldingelectrodecaps

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T/CSAE161—2020

ISO7539-2:1995金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第2部分：弯梁试样的制备与应用（Corrosionof

metalsandalloys-Stresscorrosiontesting-Part2:Preparationanduseofbent-beamspecimens

JISZ2241:2011Metallicmaterials--Tensiletesting--Methodoftestatroomtemperature

VDA238-100金属材料的板弯曲实验（Platebendingtestformetallicmaterials）

T/CSAE154-2020超高强度汽车钢板极限尖冷弯性能试验方法

T/CSAE71-2018汽车零部件及材料循环腐蚀试验方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

热冲压成形HotStamping、HotPressForming或PressHardening

热冲压成形是一种将钢板加热到奥氏体温度以上，快速转移至冲压机模具上快速冲压成形，并通过

模具冷却实现淬火，从而得到目标形状和目标强度零件的成形技术。

3.2

热冲压成形用钢HotStampingSteel，PressHardeningSteel

热冲压成形用钢是指适宜于热冲压成形用途的钢。

3.3

电阻点焊resistancespotwelding

电阻点焊是一种将被焊件压紧于两电极间，通过电流经过电极头与被焊件接触部分产生的电阻热并

达到熔化状态，使得被焊金属连接在一起的焊接方法。

3.4

焊点直径welddiameter(dw)

破坏性试验后，不借助金相检验，在结合面上测得的熔化区域的平均直径。

3.5

电极压痕深度electrodeindentationdepth

沿电极压力方向测得的电极压痕的最大深度。

3.6

凿离试验chiseltest

使用凿子在相邻焊点的板间进行凿离，直到发生断裂或近焊点处母材发生屈服或弯曲的试验。

3.7

剪切拉伸试验tensilesheartest

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T/CSAExx—20xx

通过对搭接接头试样施加拉伸力，以测定焊接接头力学性能和断裂形式的破坏性试验。

3.8

十字拉伸试验crosstensiontest

通过施加垂直于焊点贴合面的试验力，以测定焊接接头力学性能和断裂形式的拉伸试验。

3.9

飞溅expulsion/splash/spatter/flash

点焊、凸焊或缝焊时，从焊件贴合面间或电极与焊件接触面间飞出熔化金属颗粒的现象。

42000MPa级热成形钢评价

4.1交货状态钢板材料基本性能

4.1.1基板化学成分

4.1.1.1基板化学成分测试取样按照GB/T20066规定进行。取样位置能够代表产品化学成分平均值，

样品尺寸参考分析仪器决定，推荐尺寸不小于30×30mm。

4.1.1.2基板化学成分测试按照GB/T223、GB/T4336、GB/T20123、GB/T20124、GB/T20125规定

进行。

4.1.1.3钢板及钢带的成品化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。

4.1.2力学性能

按GB/T228.1-2021中的规定测试热冲压前材料的力学性能。取样方向垂直于轧制方向。推荐JISZ

2241规定的No.5试样。

表1推荐交货状态力学性能表

拉伸试验a,b

牌号屈服强度抗拉强度断后伸长率

MPaMPaA50mm%

CR1200/1800HS(+AS)≥300≥500≥15

a

屈服现象不明显时采用Rp0.2，否则采用ReL。

b试样为JISZ2241规定的No.5试样，试样方向为横向。

4.1.3镀层特征（仅限于铝硅镀层板）

4.1.3.1镀层结构

镀层为双面等厚热镀铝硅合金镀层，镀层厚度检测按照GB/T6462-2005规定进行。样品切割方向垂

直于钢板表面，断口处检测热冲压前镀层厚度，包括靠近基板的相互扩散层以及外侧的AlSi合金层。采

用500倍、1000倍或其他倍率光学照片显示镀层。镀层截面金相如图1所示，截面包括1钢基材、2相互

扩散层和3富Al的金属间化合物层。

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T/CSAE161—2020

1

2

3

10μm

图1热冲压前镀层板截面金相

4.1.3.2镀层重量

镀层重量测试方法参照GB/T36399-2018中附录B的化学称重法或附录E的X射线荧光法。

表2推荐交货状态镀层重量值

单面镀层重量（g/m2）

镀层代码公称镀层重量g/m2密度(g/cm3)

三点平均值单点试验值

AS4015/1515-3510-40

AS8040/4035-6030-653.0

AS15075/7570-9060-100

4.1.3.3镀层成分

镀层成分测试按照GB/T29559-2013规定进行。

镀层成分一般包含5-11%的硅，其余是铝和不可避免的杂质元素。

4.1.4金相组织和夹杂物

4.1.4.1金相组织

金相组织检测按照GB/T13298-2015规定进行。采用200倍、500倍或其他倍率光学照片。

交货状态典型组织是铁素体与珠光体，可包含少量马氏体或贝氏体。

4.1.4.2夹杂物

非金属夹杂物按照GB/T10561-2005中A法进行评定。

除非另有规定，否则不允许沿轧制方向条状硫化锰杂质长度大于50μm，其余内容由双方共同协商。

4.1.5晶粒度

晶粒度检测按照GB/T6394-2017规定进行。

推荐交货状态平均晶粒度不低于8级。

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T/CSAExx—20xx

4.2热成形后材料基础性能评价

4.2.1力学性能

按GB/T228.1-2021中的规定测试热冲压平板或零件的力学性能。热冲压平板垂直于轧制方向取样，

热冲压零件在平面区域取样，取样方向不做要求。

表3推荐热成形后力学性能

拉伸试验a,b,c

芯部硬度

状态屈服强度抗拉强度断后伸长率

HV10

MPaMPaA50mm%

热冲压平板

≥1200≥1800≥5.0540～640

（淬火态）

热冲压平板

≥1200≥1750≥5.5—

（烘烤态）

热冲压零件

≥1100≥1700≥5.0540～640

（淬火态）

a推荐的加热工艺为875～950℃奥氏体化，保温时间根据钢板厚度和加热炉条件进行动态调整，也可由热冲压厂家提供。

b热冲压零件通常在涂装烘烤态后使用，因此需要检测烘烤后的力学性能，烘烤工艺为（170±2）℃保温（20±0.5）min。

c推荐ISO6892-1:2020附录B中3号试样。如热冲压零件平面区域不足以加工上述尺寸的试样，可采用DIN50125中

A5试样（8×30），如仍无法取出，可采用检测零件芯部硬度的方式代替，检测方法参照GB/T4340.1-2009规定进行，检

测板厚中间部位。

4.2.2金相组织

金相组织检测按照GB/T13298-2015规定进行。采用200倍，500倍或其他倍率光学照片。

材料淬火后微观组织结构以马氏体为主，在力学性能满足要求的前提下允许存在少量铁素体、贝

氏体或残余奥氏体。

4.2.3表面脱碳层深度（仅限于裸板）

表面脱碳层深度按GB/T224-2019规定进行。

建议单面总脱碳层深度≤50μm。

4.2.4镀层结构（仅限于铝硅镀层板）

镀层厚度检测按照GB/T6462-2005规定进行。样品切割方向垂直于钢板表面，断口处检测热处

理后的横截面镀层厚度，包括镀层总厚度和相互扩散层厚度。采用500倍，1000倍或其他倍率光学

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T/CSAE161—2020

照片，以适当地显示镀层。放大倍率和基准线应显示在照片中以便后期进行厚度估算。

表4推荐热成形后镀层厚度

镀层总厚度扩散层厚度

镀层代码

μmμm

AS4010～253～13

AS8015～30≤16

AS15030～50≤16

注：镀层总厚度和扩散层厚度必须在硝酸溶液腐蚀后测量，第一个富含Fe的深色相的尖锐上限作为扩散层的上限，基体

材料的开始作为扩散层和总镀层的下限。

4.2.5弯曲性能

为评价2000MPa热冲压零件在受到碰撞冲击后发生弯曲变形时抵抗开裂的能力，要求检测热冲压平

板或零件的弯曲性能，试验方法推荐参考T/CSAE154-2020的规定。

沿平行于轧制方向和垂直于轧制方向取60mm×60mm矩形试样，通过样品位移计算试样的最大载荷

下对应的弯曲角度（最大弯曲角），最大弯曲角按照T/CSAE154-2020中9.2的计算方法。检测样品淬火

态和烘烤态下的最大弯曲角。

表5推荐最大弯曲角要求

弯曲半径板厚最大弯曲角

牌号

mmmm淬火态烘烤态

CR1200/1800HS(+AS)0.41.2-1.8≥40°≥45°

注：对于厚度小于1.2mm的钢板，规定的最小弯曲角度要求增加5°，对于大于1.8mm的钢板，规定最小弯曲角度要求减

少5°

4.2.6冲击韧性

样板采用平板模淬火后烘烤处理（170℃，20min），裸板加热时需要通N2，裸板表面需要磨去脱

碳层（至少要去除氧化铁皮）。采用钢制抽芯铆钉（直径3.2mm）将若干个等厚的样板机械铆接在一起

（叠加的厚度＞5mm），然后用线切割的方式按照遵循ASTME23标准要求制成n×t×10×55mm的带V型

缺口冲击试样，缺口深度2mm，缺口根部圆弧半径0.25mm，见图2、图3。推荐采用150J及以下的小摆

锤在-75℃、-60℃、-50℃、-40℃、-20℃到20℃温度下进行冲击试验，每个试验温度下的试样数≥5。实

验过程以及数据处理参照ISO14556-2015标准。

要求韧脆转变温度＜-50℃，且所有温度和方向的冲击韧性一般＞30J/cm2。

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T/CSAExx—20xx

图2RD试样示意图

图3薄板夏比冲击试样加工图例（单位：mm）

注1：用拉丝机、砂带机或砂纸均匀打磨裸板表面以去除脱碳层；

注2：铆钉孔径采用3.2mm即可，一般激光打孔、高速铣床或好的合金钻头打孔。

4.2.7氢脆敏感性

对于2000MPa热冲压零件的生产线必须具备适合测量露点值的控制手段，以管理氢脆导致的延迟

断裂风险。2000MPa热冲压成形件应控制露点不高于-15℃。试验方法推荐参考ISO7539-2:1995规定的

四点弯曲加荷实验方法。可针对淬火态或烘烤态零件的氢脆敏感性进行检测，优先取样零件上变形较大

的部位。试样一般为宽15mm-50mm和长110mm-250mm的平直条带，数量不少于5片，试验示意图如

图4。测试条件见表6。推荐氢脆敏感性要求：0.1mol/L盐酸溶液中浸泡72h不开裂。

图4氢脆敏感性试验示意图

表6热冲压平板或零件的氢脆敏感性

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T/CSAE161—2020

状态溶液成分溶液PH值加载要求

淬火态0.1mol/L的1±0.2试样加载至弯曲应力≥90%材料名义屈服强度

烘烤态HCl溶液（24h进行PH值调整）试样加载至弯曲应力≥100%材料名义屈服强度

4.3热成形后材料涂装性能评价

4.3.1试样

样板采用平板模淬火后，裸板表面需要去除氧化皮。建议试样尺寸为70mm×150mm，试样数量推

荐为3个。漆膜制备推荐选择随线挂片的方式。

4.3.2膜厚

电泳膜厚测量按照GB/T13452.2-2008中5.4.4方法进行。建议膜厚≥10μm。

4.3.3附着力

电泳涂层附着力按照GB/T9286-2021规定进行。建议电泳涂层附着力≤1级。

4.3.4耐蚀性

建议采用划线扩蚀方法进行评价。划线操作建议参照T/CSAE71-2018中附录A执行，扩蚀评建议价

参照T/CSAE71-2018中附录B执行。镀层板采用循环腐蚀试验，裸板采用中性盐雾试验。

耐循环腐蚀试验条件按照T/CSAE71-2018规定或各主机厂要求进行。

耐中性盐雾试验条件按照GB/T1771-2017规定或各主机厂要求进行。

4.4热成形后材料焊接性能评价

4.4.1技术要求

4.4.1.1试板要求

2000MPa具有较高氢脆敏感性，焊接前材料表面应保持干燥清洁，不得有油污、水渍、锈蚀等。

4.4.1.2电极帽

电极帽材料请参考ISO5182，电极帽尺寸请参考ISO5821。电极帽在焊接过程中电极帽不应发生过

热，变形和偏转。

4.4.1.3焊点直径要求

焊点直径dw≥4t，针对不同板厚组合的材料，t取薄板厚度值。

4.4.1.4电极压入深度及焊透率要求

点焊接头焊透率在20%-80%范围内，同时不应小于0.2mm。电极压入深度不应超过板厚的20%。

4.4.2工艺窗口试验

4.4.2.1试验流程

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T/CSAExx—20xx

采用凿离试验进行工艺窗口探索，根据板厚选择合适的初始焊接电流（例如5KA），如图5所示。

每次按200A步长增加电流，进行下一个参数的焊接，每个电流进行两组点焊试验。

4.4.2.2最大焊接电流

按照4.4.2.1节所示，当点焊过程中出现飞溅后，记录电流值，在此电流基础上焊接电流按100A递减，

直至同一参数至少连续三次点焊无飞溅，此时电流最大值为最大焊接电流。

4.4.2.3最小焊接电流

按照4.4.2.1节所示，当焊点直径接近4t时，记录电流值，在此电流值的基础上按照100A步长增

加电流进行点焊试验，同一组参数至少连续五次焊点直径大于等于，此电流最小值为最小焊接电

流。

图5焊点直径增长记录

4.4.2.4数据记录

通过凿离试验测量每个电流对应的焊点直径，如图5所示。

增减焊接时间重复上述焊接操作，多组焊接工艺参数，最终形成时间焊接电流-焊接时间工艺窗口，

如图6所示。为保证焊接稳定性，焊接工艺窗口Δ值建议不小于1.2KA。

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T/CSAE161—2020

图6电流-时间工艺窗口

4.4.3焊接质量检验

4.4.3.1检验要求

检测分为无损检测和破坏性检测，应按照表7的要求进行检测。

表7检测要求

检测类型检测范围

目视检查100%

凿离试验100%

剪切拉伸试验5a

十字拉伸试验5a

金相试验3a

硬度测试1a

注：a代指分别在最大焊接电流和最小焊接电流下应取试样数，如金相试验的3a指的是在最大焊接电流下取3个金相

试样和最小焊接电流下取3个金相试样。

4.4.3.2非破坏性检测

4.4.3.2.1目视检查

在每平米均匀分布光照大于350流明（建议500流明），距离焊点表面600mm以内，且检测角度不

应小于30°的条件下，通过肉眼或借助辅助工具观察焊接表面有无裂纹、针孔和飞溅等表面缺陷，如图7

所示。

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T/CSAExx—20xx

a观察范围

图7目视检测方法

4.4.3.2.2破坏性检测

破坏性检测是定量检测焊点质量的有效方法。

4.4.3.2.3凿离试验

凿离试验试样尺寸为45mm×45mm，搭接宽度为40mm，如图8所示，焊点位于搭接区域中心。

凿离方法参照ISO10477进行，如图9所示。

图8凿离试验样品尺寸图9焊点凿离方法

凿离后的点焊接头，用游标卡尺测量焊点直径，其测量方法参照ISO10447进行。

（a）对称分布

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T/CSAE161—2020

（b）非对称分布

（c）混合断裂

注1：dw=(d1+d2)/2

注2：(b)中0.75≤d1/d2≤1.25

图10焊点直径测量

4.4.3.2.4静态剪切拉伸

在最大焊接电流和最小焊接电流参数各焊接5对试样进行剪切拉伸强度测试。本试验仅适用于焊点

直径≤7t的点焊接头。

试样尺寸应按照ISO14273准备，如图11所示，焊点直径小于等于5t的试样样品尺寸如表8所示，

焊点直径大于时，试样宽度应是焊点直径的7-10倍。

表8剪切拉伸样品尺寸（焊点直径≤）

搭接宽度Ⅱ试样宽度Ⅱ拉伸件长度Ⅰ非加持长度Ⅱ试板长度Ⅰ

板厚t/mm

a/mmb/mmls/mmlf/mmlt/mm

1.0≤t≤1.53545（30）17595105

1.5＜t≤2.54560（30）230105138

注1：I尺寸公差为±1.0mm，与轧制方向保持一致；

注2：Ⅱ尺寸可以根据夹具尺寸适当增加；

注3：若因材料尺寸限制，拉伸试样宽度可取括号里的值，相应强度要求应降低约10%。

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T/CSAExx—20xx

注：1拉伸方向，2焊点，3夹持区

图11剪切拉伸样品尺寸

板厚比＞1.4，拉伸试验时，夹持端应加垫片，保证试样与拉伸方向平行，如图12所示。

注：1垫片

图12拉伸示意图（加垫片）

4.4.3.2.5静态十字拉伸

在最大焊接电流和最小焊接电流参数各焊接5对试样进行静态十字拉伸拉伸强度测试。本试验仅适

用于焊点直径≤7t的点焊接头。

试样尺寸应按照ISO14272准备，长度方向与轧制方向保持一致，如图13所示。

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T/CSAE161—2020

图13十字拉伸样品尺寸

4.4.3.2.6金相试验

在最大焊接电流和最小焊接电流参数各焊接3对试样进行金相试验。

实验试样尺寸为45mm×45mm，搭接宽度为40mm，如图8所示。若熔核区是圆形，在焊点中心切开

制作金相切片，若熔核区非圆形，则熔核区直径最小的面作为金相剖切面。

用50倍（或更大倍数）进行金相观察，蚀刻后的切片用作组织观察，未蚀刻的进行裂纹测量。

4.4.3.2.7硬度试验

分别取一个最大焊接电流和最小焊接电流参数的横截面样品进行硬度试验。

硬度测试按照ISO14271执行，取样品横截面进行维氏硬度测试，载荷9.81N（HV1），接头应包括

母材，热影响区和熔核区，测试位置如图14所示。

图14硬度测试位置

4.5热成形后材料安全性能评价

4.5.1试样

4.5.1.1一般要求

试样均取自于板料，采用线切割配合机加工的方式做成指定的形状，试样的平面度要求达到

5mm/m，从而确保样品在拉伸或者穿孔测试的时候的力学状态与实验设计目的相同。

对于材料基础力学性能的测试是针对热冲压后的状态，所有的样品经过热处理之后，完成切割、机

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T/CSAExx—20xx

加工、烘烤。为了避免在加工过程引起的应力集中影响实验结果，需要通过打磨的方式去除毛刺等边部

缺陷。

4.5.1.2形状与尺寸

5个测试项对应的样品形状与尺寸见图15所示，要求尺寸精度达到±0.05mm。

图15样品尺寸图（缺口、圆孔、直角开槽、剪切、穿孔）

4.5.1.3试样制备

试样的制备可以采用线切割与机加工的方式进行，但是要通过打磨的方式确保边部的毛刺得到有效

的清除，不会对实际的测试结果发生影响，边部存在缺口，突起等无法修复的缺陷的样品应做报废处理。

4.5.1.4试样热处理

所有的测试样品均以热冲压烘烤后的性能为测试对象，根据料片的厚度及镀层情况需要做一定调

整，以1.4mm的料片为例，典型工艺可采用厢式炉920℃加热，持续300s，后续放入平板模内进行淬火，

最后进行170℃，20分钟的烘烤。对于其他不同厚度或者不同加热装置，以获得95%以上含量的马氏体

组织，其晶粒尺寸小于0.03mm为目标来调整工艺。