《汽车用先进高强钢 薄板和薄带 扩孔试验方法》编制说明

《汽车用先进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》

编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《汽车用先进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》团体标准是由中国汽车工程

学会批准立项。文件号中汽学函【2022】023号，任务号为2022-03。本标准由中国

汽车工程学会材料分会提出，武汉上善仿真科技有限责任公司、中信金属股份有限

公司等单位起草。

1.2编制背景与目标

随着先进高强钢在汽车车身中的应用越来越多，发生边缘开裂的现象也越来越

多。目前，“预测和预防先进高强钢零件边缘开裂依然是一个世界性工程难题”，

对此还没有全行业认可的技术解决方案，针对边缘开裂难题，材料扩孔率的精准测

定是关键，因为扩孔率可以作为先进高强钢零件边缘开裂成形模拟的输入，可通过

成形模拟准确预测边缘开裂。

GB/T24524-2021或ISO16630:2017扩孔测试标准是汽车用钢特别是先进高

强钢扩孔率测定的现行标准，但依照现有标准存在所测材料扩孔率一致性和重复性

差，已经是汽车钢铁行业共识。按照规定的测试方法，不同测试单位以及同一测试

单位不同时间测量结果存在较大的不确定性和波动性，因此，本项目提交的《汽车

用先进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》，是在现有标准的基础上进行优化，提

出的一种对扩孔率的精准测定方法，以弥补现有标准的不足，满足汽车钢铁行业的

实际工程需要。

1.3主要工作过程

本标准从正式立项到发布历时两年，总共有30多家单位参与，业内专家进行了

3次视频会议，研讨了超过50个技术问题，在8家单位实施了超过30次新扩孔试

验，本标准的研制质量经得起实践的检验。

1.3.1预研阶段

本标准来源于2021年3月——8月实施的上汽大众先进高强钢边缘开裂项目，

在此项目中，通过引入固定行程加载测定了材料的扩孔率，发现测定结果比现有标

准有更高的一致性和可重复性，并得到了项目相关方的高度认可。

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2021年6月，采用新试验方法，完成来自四家钢厂、相同牌号的镀锌DP780扩

孔率的比对试验。

2021年7月，采用新试验方法，完成含铌和不含铌、带镀锌和不带镀层的DP780

扩孔率的比对试验。

2021年4月——7月，武汉上善和中信金属，就如何预测AHSS边缘开裂的问

题，一同走进国内主流钢厂和主机厂进行调研，进行了深入的技术交流，广泛听取

了各方的反馈意见。

1.3.2立项阶段

2021年8月，武汉上善和中信金属联合近20家相关单位，就申请《汽车用先

进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》团体标准，召开了第一次标准探讨会议，就

相关条款进行了充分的讨论，吸收了各方合理的意见和建议，并形成了会议纪要。

2021年9月，就上汽大众和东风商用车提出的合理化建议，进行了充分的试验

验证，据此，重新修订了《汽车用先进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》，克服

了之前存在争议的内容，因此，正式向中国汽车工程学会提交《汽车用先进高强钢

薄板和薄带扩孔试验方法》CSAE团体标准的申请。

2021年12月到6月，武汉上善、中信金属、宝钢联合完成了DP1180GA/GI/CR

的延迟开裂扩孔评价，证明了此评价方法与实际生产的一致性。

2022年7月到10月，采用新方法完成了各钢厂材料的扩孔率测试，系统的验

证了本标准实际操作的可行性和有效性。

2022年11月，就申请《汽车用先进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》CSAE

团体标准，召开了第二次标准探讨会议，就新增条款进行了充分的讨论，并形成了

会议纪要。

2023年1月，联合东风日产对两家钢厂的第三代钢镀锌板进行了冲孔后静置时

间的测试和对比。

2023年3月，就申请《汽车用先进高强钢薄板和薄带扩孔试验方法》CSAE

团体标准，召开了第三次标准探讨会议，就新增条款进行了充分的讨论，并形成了

会议纪要。

1.3.3征求意见阶段

2023年4月，起草组根据反馈意见进行修改后形成征求意见稿，并公开征求意

见。起草组对冲孔后的剪切边质量的规定进行了充分讨论，并形成了新增条款7.7。

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2023年5月，联合长安汽车对第三代钢镀锌板质量稳定性进行了评估。

2023年10月，联合比亚迪汽车和上海汇众，对多家钢厂的同牌号DP780GI和

DH780GI进行了客观比较。

1.3.4送审阶段

2022年9月28日召开专家发布评审稿专家会，会上对于初始裂纹、固定行

程加载、有效试样的概念，指出需要进行明确的定义，同时，就文本的针对试验原

理的描述，提出了简洁表述的建议，针对以上专家提出了建议和意见，对送审稿进

行了修改，形成了报批稿。

1.4主要起草人、单位及承担工作

姓名单位承担工作

肖锋武汉上善仿真科技有限责任公司文件起草

路洪洲中信金属股份有限公司文件起草

魏星

宝山钢铁股份有限公司试验验证、讨论、建议

牛超

张龙柱

李晓广邯郸钢铁集团有限责任公司试验验证、讨论、建议

穆康奇

刘宏亮

王禹本钢板材股份有限公司试验验证、讨论、建议

富聿晶

郑学斌首钢集团有限公司试验验证、讨论、建议

徐鑫

郝志强鞍钢股份有限公司试验验证、讨论、建议

丁庶炜

苏冠侨

胡晓攀钢集团研究院有限公司试验验证、讨论、建议

王亮赟

崔磊

马鞍山钢铁股份有限公司试验验证、讨论、建议

田志俊

刘旭辉

湖南华菱涟源钢铁有限公司讨论、建议

李会

万国喜安阳钢铁集团有限责任公司讨论、建议

高义峰上汽大众汽车有限公司试验验证、讨论、建议

高亮庆东风商用车有限公司试验验证、讨论、建议

李建平

东风汽车有限公司东风日产乘用车公司试验验证、讨论、建议

董善举

盛云

王韬上海汇众汽车制造有限公司试验验证、讨论、建议

齐军

刘鹏鹏上海蔚来汽车有限公司讨论、建议

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李军蔚来汽车科技（安徽）有限公司讨论、建议

宋起峰

中国第一汽车股份有限公司讨论、建议

曹广祥

张金生

李泽勇

重庆长安汽车股份有限公司材料、讨论、建议

杨琴

姜亚洲

孟祥新

奇瑞汽车股份有限公司讨论、建议

肖勇

冉浩长城汽车股份有限公司材料、讨论、建议

王智文

蒯振北京汽车研究总院有限公司讨论、建议

田宇黎

韩志勇爱驰汽车（上海）有限公司讨论、建议

俞雁

邢阳广州汽车集团股份有限公司讨论、建议

杜盟相

倪雷

上海汽车集团股份有限公司讨论、建议

叶青亮

蒋海浪

顾骁上海理想汽车科技有限公司讨论、建议

卢琦

姚再起吉利汽车研究院（宁波）有限公司讨论、建议

祁学军岚图汽车科技有限公司讨论、建议

谷雪松

陕西重型汽车有限公司讨论、建议

王亮

周平西南大学讨论、建议

刘波

张一犇

北京科技大学讨论、建议

伍毅

杨健

冯毅

中国汽车工程研究院股份有限公司讨论、建议

高翔

孟宪明

中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司讨论、建议

张赛

张振翀

淄博国创中心先进车用材料技术创新中心讨论、建议

张博文

二、标准编制原则和主要内容

2.1标准制定原则

在充分总结和研究GB/T24524-2021《金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》

和ISO16630:2017《Metallicmaterials—Sheetandstrip—Holeexpandingtest》的

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基础上，本标准对现有标准的裂纹终止判定和裂纹达标判定，制定了详细的技术规

定，以规避测试结果的不确定和波动性，确保不同的工程师采用此标准可以得到稳

定的测量结果。

2.1.1通用性原则

本标准适用范围是厚度为1.2mm～4.0mm、抗拉强度不低于590MPa的汽车

用先进高强钢的扩孔率测试。在适应范围之内，本标准是经得起实践考验的，在适

应范围之外，发现现行标准存在技术缺陷，但本标准并不排除现行标准的适用范围，

其它金属材料和厚度亦可参照本标准执行。

2.1.2指导性原则

本标准提出的方法能为材料扩孔率的精确测定提供指导作用。弥补现有GB/T

24524-2021和ISO16630:2017由于测量结果存在的一致性和波动性的不足。

2.1.3协调性原则

本标准提出的方法，继承了现行标准的相关规定和基础方法，但对其具体操作

及判定等进行了优化，并提出了扩孔率的新表征方法。

2.1.4兼容性原则

本标准提出的扩孔率测定方法，是在常规试验设备和常规操作流程的基础上，

实现对材料扩孔率的精确测定，具有普遍适用性。

2.1.5规范性原则

本文件按照GB1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

草规则》的规则进行编制。

2.2标准主要技术内容

本标准共分为10章，规定了厚度为1.2mm～4.0mm、抗拉强度不低于590MPa

的汽车用先进高强钢扩孔率的试验方法和要求。内容包括适用范围、规范性引用文

件、术语和定义、符号和说明、试验原理、试验设备、试样、试验程序、试验结果

计算和试验报告。本标准文本的一个显著特点是直接在GB/T24524-2021的基础上

进行修改而得来，但实质性内容已经不同。

2.3关键技术问题说明

本标准提出的试验方法，其关键技术规定为：第一，采用“固定行程加载自动

终止试验”替代“主观判断裂纹状态人为终止试验”；第二，将“裂纹判断标准的

不确定性和缺乏可操作性”转化为了“固定行程加载的相对性技术规定”；第三，

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采用“外径&初始裂纹”和“内径&贯穿裂纹”同时并存的裂纹状态判定与扩孔率计

算方法；第四，同时定义了毛刺朝上和毛刺朝下的极限扩孔率；第五，增加了冲孔

后静置时间的规定；第六，增加了冲孔后剪切边质量的技术规定；第七，适用范围

由“金属材料”修正为“抗拉强度不低于590MPa、厚度1.2mm～4.0mm的汽车用

先进高强钢”。

2.4标准主要内容的论据

本标准主要技术规定的论据如下：

第一，采用“固定行程加载自动终止试验”替代“主观判定裂纹状态人为终止

试验”，其论据是：“现有标准”的试验方法是：由“条件”确定“结果”，“当

试件首先出现厚度方向贯穿裂纹时，停止冲头的运动”，即在试验过程中通过判断

出现厚度贯穿裂纹这一“条件”终止试验，然后测量“结果”。虽然“现有标准”

对裂纹判断的规定是清晰的，但是具体执行中可操作性存在不确定性，不可避免的

引入了“人为因素”。“新标”的试验方法是：由“结果”确定“条件”，既然在

试验过程中进行判断会引入“人为因素”，那么可以选择在试验结束后，根据扩孔

“结果”判断裂纹贯穿“条件”，满足临界贯穿裂纹，则直接测量扩孔率，不满足，

则继续试验直到满足为止。

第二，将“裂纹判断标准的不确定性和缺乏可操作性”转化为了“固定行程加

载的相对性技术规定”，其论据是：若把焦点放在如何测量裂纹的大小，会陷入两

难：裂纹判定标准小了，无法精确测量，大了，又影响测量精度，因而，换一种思

路，“只判定裂纹的有与无”，则跳出了现行标准的技术困境；裂纹状态的有和无

是定性判断，不存在精度问题；依照固定行程加载均可方便的得到裂纹有和无的试

样扩孔状态。依照裂纹的有和无的判断标准，钢厂自然会倾向于寻找试样无裂纹状

态的最大固定加载行程A（A越大，扩孔率越大），同时，钢厂也会把裂纹有的固

定加载行程B在合理范围内加大（B越大，扩孔率越大），在标准中，只需要限定

裂纹有无的固定加载行程A和B的关系即可，如B≤A+0.2mm，然后，设定两者的

平均值做固定行程加载的扩孔试验，得到的有效试样直接测量扩孔率，对其裂纹状

态不做判定。

第三，采用“外径初始裂纹”代替“内径贯穿裂纹”，其论据是：当人为观察

到穿透裂纹而立刻停止试验时，材料早失效，扩孔率应是材料开始产生失效时测量

到的扩孔率。“现有标准”的试验对象是：“试样失效——厚度方向出现贯穿裂纹”，

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与贯穿裂纹对应的测量对象是孔的内径，即“现有标准”以“内径&贯穿裂纹”计算

扩孔率。“新标”的试验对象是：“材料失效——外径边缘出现初始裂纹”，与初

始裂纹对应的测量对象是孔的外径，即“新标”以“外径&初始裂纹”计算扩孔率。

总之，根据外径&初始裂纹的扩孔率测量结果，可以将先进高强钢边缘开裂问

题的理论、试验、仿真和实际生产，构成一个完整的逻辑闭环，满足了实际工程应

用的需要，本标准的测试结果已经受住了工程实践的检验。

2.5标准工作基础

经过多次的对比试验和上汽大众项目的严苛验证，本标准提出的测量材料扩孔

率的试验方法，其结果具有操作简单、精度高、可重复的特点，因此，本标准具有

显著的先进性、通用性、科学性和可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

试验过程简单，基于常规的试验操作，无需采用视频测试技术等增加试验复杂

性的手段，提升了裂纹状态判定的客观性，比如以DP780GI为例，采用“固定行

程加载+裂纹有无判定+内径贯穿裂纹”，可快速测定材料的扩孔率，具体步骤如

下：

第一步，采用肉眼判定是否出现贯穿裂纹，快速终止试验，从载荷-位移曲线

上读取最大载荷对应的加载行程为7.53mm。

第二步，减少加载行程，设定固定加载行程为7.0mm重新进行扩孔试验，观

察到“无”贯穿裂纹。

第三步，增加加载行程，设定固定加载行程为7.2mm重新进行扩孔试验，观

察到“有”贯穿裂纹。

第四步，减少加载行程，设定固定加载行程为7.1mm重新进行扩孔试验，观

察到临界贯穿裂纹。

裂纹有（Y）、无（N）和中间状态（OK），三个试样的行程增量等于0.1mm，

满足标准要求，试验停止，7.1mm固定行程的试样为有效试样，测定其扩孔率为

12.7%，整个过程如图1所示。

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图1扩孔率测定过程

新标准试验效率高，单一扩孔率测定结果，一般不超过5个试样即可精准测定

材料的扩孔率；试验结果可重复性高，通过裂纹有无控制，保证不同经验的工程师

的测量结果一致性好。

综上所述，基于常规的扩孔试验条件，以“零经验”扩孔试验的要求，本标准

将实现对抗拉强度不低于590MPa的汽车用先进高强钢扩孔率的精准测定；将有效

提升零件冲压成形仿真中预测边缘开裂的可靠性；将全面满足用户对试验方法的“实

用性、低成本、效果好、规范化”的技术要求，从而，实现对现行标准（GB/T24524-

2021和ISO16630:2017）的技术突破和技术领先。

四、标准中涉及专利的情况

本标准的部分条款（第八部分的8.2、8.7、8.8和第九部分的9.3）涉及到本标

准的基础专利——《一种测定扩孔率的试验与计算方法》（已授权），专利申请号

为202110851359X，专利权人为肖锋；必要专利《一种确定有效试样以测定扩孔率

的试验方法》（审查中），专利申请号为2021115929843，专利权人为武汉上善仿真

科技有限责任公司；必要专利《一种测定延迟开裂的试验及其评价方法》（已授权），

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专利申请号2022100049614，专利权人是肖锋。本标准涉及专利的内容主要是固定

行程加载、有效试样、基于外径&初始裂纹的扩孔率计算方法和静置时间的规定。

本标准中涉及的专利，其申请人均已披露，同意在公平、合理、无歧视的基础

上，有偿许可任何组织或者个人在实施本标准时实施相关专利。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况

本标准的试验方法，实现了对材料扩孔率的精准测量，且试验效率高、成本

低、经验要求低。

本标准的制订，一方面，为实现冲压成形仿真中的材料成形卡片对零件边缘开

裂的预测和预防，提供可靠的基础数据；另一方面，为防止主机厂和原材料供应商

之间可能产生的质量异议，提供双方均认可的测试方法及其评估指标。

六、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的

对比情况，国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关

数据对比情况

在实施效果上，本标准