摘 要：利用萬能材料試驗機對多種汽車用板材,包括不同強度級別的先進(jìn)高強鋼、傳統(tǒng)高強鋼、鋁合金板材進(jìn)行室溫拉伸試驗,采用數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)技術(shù)獲取材料在拉伸過程中的全場應(yīng)變,對比了不同板材的成形性,討論了材料成形性能的評估方法。結(jié)果表明：汽車用板材的斷裂應(yīng)變整體上遠(yuǎn)大于斷裂總延伸率,相比于斷裂總延伸率,斷裂應(yīng)變與強度更符合負(fù)相關(guān)的關(guān)系;最大力總延伸率反映材料的硬化與均化應(yīng)變的能力,不是塑性的直接指標(biāo),斷裂應(yīng)變表征材料的真實塑性;成形性指數(shù)綜合考慮了硬化能力與真實塑性,相比于單一的延伸率指標(biāo)能更好地評價材料的成形性。
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像相關(guān);硬化能力;真實塑性;整體成形性;局部成形性
引 言
汽車的燃油消耗與車身質(zhì)量密切相關(guān);汽車質(zhì)量每減少10%,燃油消耗量降低6%～10%,排放量降低4%[1]。在不降低車身安全性的前提下,采用先進(jìn)高強鋼制造車身零件,降低零件用材厚度,是減小車身質(zhì)量的可行方案。為了滿足使用需求,學(xué)術(shù)界和鋼鐵廠都在積極地開展先進(jìn)高強鋼的開發(fā)。目前先進(jìn)高強鋼的開發(fā)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展,出現(xiàn)了以雙相(DP)鋼為代表的第一代先進(jìn)高強鋼,以孿晶誘發(fā)塑性(TWIP)鋼為代表的第二代先進(jìn)高強鋼,以及以淬火配分鋼(QP)為代表的第三代先進(jìn)高強鋼[2-4]。這些先進(jìn)高強鋼在具有高強度的同時,還具有較大的延伸率和強塑積(抗拉強度與斷裂總延伸率之積)。
隨著先進(jìn)高強鋼應(yīng)用的增多,逐漸出現(xiàn)一些使用方面的問題,例如：隨著材料強度的提高,采用冷沖壓工藝制造零件的難度增大;高強鋼對模具的磨損大,冷沖壓完成后零件產(chǎn)生的回彈大;在冷沖壓過程中,先進(jìn)高強鋼在成形性方面易出現(xiàn)邊部開裂問題。因此,有必要對先進(jìn)高強鋼的成形性進(jìn)行評估。先進(jìn)高強鋼在成形性方面表現(xiàn)出一些與軟鋼、傳統(tǒng)高強鋼不一樣的特性。HWANG[5]研究發(fā)現(xiàn),盡管TWIP鋼具有較高的斷裂總延伸率,但斷面收縮率卻較低,這與傳統(tǒng)金屬斷面收縮率高于斷裂總延伸率的特征相反。針對這一特點,HANCE[6]提出了材料整體成形性與局部成形性的概念,該概念不再只用單一的延伸率指標(biāo)來評估材料的塑性。
材料拉伸試驗通常采用單一引伸計檢測材料應(yīng)變,只能獲取試樣上某特定標(biāo)距內(nèi)的平均應(yīng)變信息。數(shù)字圖像相關(guān)法(digital image correlation,DIC)是近年來興起的一種光學(xué)應(yīng)變測量技術(shù),該技術(shù)通過攝像機記錄材料變形過程的一幀幀照片,追蹤材料表面一系列特征點的空間位置變化來捕捉表面全場的應(yīng)變信息。與傳統(tǒng)的應(yīng)變測量技術(shù)相比,該技術(shù)可記錄材料全歷程的變形歷史,提供更豐富的表面應(yīng)變分布信息。DIC技術(shù)已經(jīng)逐漸在材料測試領(lǐng)域中得到應(yīng)用。為了解決部分汽車板材料,尤其是先進(jìn)高強鋼在成形性評估與實際成形中的矛盾,作者對不同強度級別的先進(jìn)高強鋼、傳統(tǒng)高強鋼、鋁合金進(jìn)行室溫拉伸試驗,使用DIC技術(shù)獲取材料在拉伸過程中的全場應(yīng)變,對比研究了不同材料的成形性指標(biāo)差異,討論了材料成形性能的評估方法,并基于DIC方法給出評估材料成形性的合適指標(biāo)。
1、 試樣制備與試驗方法
試驗材料包括DP590鋼、DP780鋼、DP980鋼、DP1180鋼、MS1180鋼、HS1800鋼、TRIP780鋼、QP980鋼、TWIP950鋼、HSLA800鋼、BH180鋼、AL6016鋁合金,均為商用冷軋板,厚度如表1所示。其中：DP590鋼、DP780鋼、DP980鋼、DP1180鋼為不同強度級別的雙相鋼;MS1180鋼為馬氏體鋼,HS1800鋼是經(jīng)過熱處理后的熱成型鋼,組織為馬氏體;TRIP780鋼、QP980鋼、TWIP950鋼是利用奧氏體或者殘余奧氏體的相變誘導(dǎo)塑性、孿晶誘發(fā)塑性效應(yīng)開發(fā)的先進(jìn)高強鋼;HSLA800鋼為高強低合金鋼;BH180鋼為烘烤硬化高強鋼。
表1 不同材料冷軋板的厚度
Table 1 Thickness of cold rolled plate of different materials
按照GB/T 228.1—2010,在冷軋板上沿軋制方向截取尺寸如圖1所示的拉伸試樣,采用MTS C45.305型萬能材料試驗機進(jìn)行室溫拉伸試驗,拉伸速度為10 mm·min-1,拉伸試樣為初始標(biāo)距為50 mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣,每種材料測試3個平行試樣。在拉伸試驗中采用ARAMIS 3D 5M型光學(xué)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)變測試。
圖1 拉伸試樣的尺寸
Fig.1 Size of tensile specimen
2、 試驗結(jié)果與討論
2.1 拉伸性能
不同材料的拉伸工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖2所示,拉伸性能指標(biāo)列于表2中。由表2可知,隨著材料強度的提高,其斷裂總延伸率整體呈下降趨勢,TWIP950鋼表現(xiàn)出超高的延伸率,斷裂總延伸率達(dá)到55.50%。DP590鋼、DP780鋼、DP980鋼、DP1180鋼、MS1180鋼、HSLA800鋼、BH180鋼的最大力總延伸率與斷裂總延伸率的比值均在0.6左右,HS1800鋼、TRIP780鋼、QP980鋼、TWIP950鋼及AL6016鋁合金的最大力總延伸率與斷裂總延伸率的比值均超過0.7,其中TWIP950鋼的最大力總延伸率與斷裂總延伸率的比值達(dá)到了0.933,說明該材料在達(dá)到峰值應(yīng)力后便很快發(fā)生斷裂。
圖2 不同材料的拉伸工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線
Fig.2 Tensile engineering stress-strain curves of different materials
表2 不同材料的拉伸性能
Table 2 Tensile properties of different materials
試樣在單向拉伸試驗中達(dá)到最大工程應(yīng)力后開始發(fā)生頸縮,應(yīng)變開始局限于一個較小的范圍內(nèi)擴展,而不是在整個試樣的平行段內(nèi);峰值應(yīng)力對應(yīng)的應(yīng)變是材料均勻變形結(jié)束時的應(yīng)變[7],也是分散性失穩(wěn)開始時的應(yīng)變。試樣單向拉伸分散性失穩(wěn)的理論判據(jù)Considère準(zhǔn)則[8]的表達(dá)式為
(1)式中：σ為拉伸試樣的軸向真應(yīng)力;ε為拉伸試樣的軸向真應(yīng)變。
金屬材料在變形過程中遵循體積不變定律,則有：
(2)式中：S為拉伸試樣的橫截面積。
式(1)中dσ/σ表示試樣進(jìn)一步變形時的強化率,式(2)中-dS/S表示試樣進(jìn)一步變形時橫截面積的縮減率。試樣在拉伸過程中發(fā)生分散性失穩(wěn)的條件是材料的強化率與橫截面積縮減率相平衡,即分散性失穩(wěn)點是材料強化與幾何軟化的平衡點。當(dāng)材料強化效果大于幾何軟化效果時,拉伸試樣的均勻變形能夠繼續(xù)進(jìn)行。在單向拉伸試驗中,均勻變形的發(fā)生機制如下：當(dāng)某處材料變形時,其所能承載的載荷提高,變?yōu)橄鄬妳^(qū),而尚未變形的區(qū)域的材料成為相對弱區(qū);根據(jù)沖壓變形的趨向性規(guī)律[9],塑性變形首先發(fā)生在所需變形力最小的區(qū)域,即隨著拉伸過程的繼續(xù)進(jìn)行,相對弱區(qū)材料發(fā)生變形,成為相對強區(qū),如此逐步擴展,導(dǎo)致應(yīng)變在整個試樣的平行段內(nèi)進(jìn)行擴展、均化。通常沖壓板在拉伸試驗中的斷裂發(fā)生在均勻變形結(jié)束后,因而各材料最大力總延伸率的不同多數(shù)是由材料硬化能力的差異所致。隨著拉伸過程的進(jìn)行,試樣的橫截面積收縮,最大力總延伸率高的材料強化可以克服更大程度的幾何軟化。由此可知,材料的硬化能力即為材料的均化應(yīng)變能力,最大力總延伸率反映了材料的硬化與均化應(yīng)變的能力,并不是材料塑性的直接指標(biāo)。這與一些研究中觀察到的材料最大力總延伸率與加工硬化指數(shù)呈現(xiàn)線性相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)象相吻合[10]。由式(1)還可知,在拉伸過程中材料分散性失穩(wěn)的開始點也是材料的應(yīng)變硬化率dσ/dε與流變應(yīng)力相等點,材料均勻變形持續(xù)進(jìn)行的條件是材料的應(yīng)變硬化率大于流變應(yīng)力。
由圖3可見：對于抗拉強度級別相近的DP780鋼與TRIP780鋼,TRIP780鋼的最大力總延伸率明顯較高;TRIP780鋼在均勻變形前期的應(yīng)變硬化率低于DP780鋼,而后期的應(yīng)變硬化率高于DP780鋼。均勻變形前期過高的應(yīng)變硬化率對最大力總延伸率的提升作用有限。最大力總延伸率反映材料的硬化能力,較高的最大力總延伸率表明材料具有較好的持續(xù)硬化能力。TRIP鋼組織中含有的殘余奧氏體隨著變形的進(jìn)行逐步發(fā)生TRIP效應(yīng),從而使材料具有較好的持續(xù)硬化能力[11]。
圖3 DP780鋼與TRIP780鋼在均勻變形階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線與應(yīng)變硬化率-真應(yīng)變曲線
Fig.3 True stress-true strain curves (a) and strain hardening rate-true strain curves (b) of DP780 steel and TRIP780 steel at uniform deformation stage
2.2 斷裂應(yīng)變
由圖4可以看出,DP590鋼在頸縮后的應(yīng)變分布極不均勻,越靠近斷口處,應(yīng)變越大,斷裂位置附近存在較高的應(yīng)變梯度。應(yīng)變梯度的存在導(dǎo)致確定材料的斷裂應(yīng)變時需要指定所計算的區(qū)域。作者計算了包含斷裂位置的0.5 mm×0.5 mm、1 mm×1 mm、2 mm×2 mm、4 mm×4 mm區(qū)域內(nèi)Mises等效應(yīng)變的平均值。區(qū)域尺寸為材料變形前的尺寸,計算區(qū)域的選取如圖5所示。不同區(qū)域的斷裂Mises等效應(yīng)變列于表3中。由表3可以看出,材料的斷裂應(yīng)變表現(xiàn)出與斷裂總延伸率不同的趨勢,比如,擁有超高斷裂總延伸率的TWIP950鋼,其斷裂應(yīng)變在所研究材料中只是中等水平。這是由于斷裂總延伸率本質(zhì)上是50 mm標(biāo)距內(nèi)材料從開始變形到斷裂的平均應(yīng)變,而斷裂應(yīng)變僅是微區(qū)內(nèi)材料的平均應(yīng)變。由于材料頸縮后出現(xiàn)應(yīng)變的局域化,只有斷口附近的少部分材料達(dá)到很高的變形程度,因此斷裂應(yīng)變與斷裂總延伸率的值會相差甚遠(yuǎn)。斷裂總延伸率高達(dá)55.50%的TWIP950鋼的斷裂應(yīng)變?yōu)?.502,與DP980鋼相近,而DP980鋼的斷裂總延伸率僅為15.65%。
圖4 DIC得到DP590鋼在拉伸斷裂前一幀的表面應(yīng)變分布云圖
Fig.4 Surface strain distribution contour of frame before fracture of DP590 steel by DIC
圖5 計算斷裂應(yīng)變的區(qū)域選取示意
Fig.5 Schematic of region selection for calculation of fracture strain
表3 不同材料不同區(qū)域的斷裂Mises等效應(yīng)變
Table 3 Fracture Mises effective strains of different regions of different materials
2.3 材料塑性與成形性的評估
強塑積是傳統(tǒng)材料開發(fā)中衡量材料強度與塑性的一個綜合性指標(biāo),也是汽車用先進(jìn)高強鋼代系劃分的一個指標(biāo)[12],不同材料的強塑積結(jié)果列于表4中。由圖6結(jié)合表4可以看出：多數(shù)材料的斷裂總延伸率隨著抗拉強度的提高而降低,但是TWIP950鋼既具有較高的抗拉強度又具有較高的斷裂總延伸率,其強塑積明顯高于其他材料。金屬材料的塑性變形主要依靠晶體中的位錯滑移,而其強化的本質(zhì)是阻礙位錯滑移[13],因此材料的強度與塑性一般呈現(xiàn)此消彼漲的規(guī)律;然而,TWIP950鋼明顯背離了該規(guī)律。究其原因,在材料性能研究中習(xí)慣用延伸率去評估材料的塑性。材料在均勻變形結(jié)束后,應(yīng)變開始局域化,部分區(qū)域的大變形對試樣的斷裂總延伸率貢獻(xiàn)不高;而在均勻變形階段,整個試樣的平行段部分一起變形,對斷裂總延伸率貢獻(xiàn)明顯。材料的最大力總延伸率反映了材料的硬化能力。TWIP鋼利用變形過程中奧氏體晶粒內(nèi)的孿生變形,形成大量的孿晶界,發(fā)生動態(tài)Hall-Petch效應(yīng)[14-15],其硬化能力顯著提升,因而TWIP鋼具有超高的最大力總延伸率和斷裂總延伸率。斷裂應(yīng)變是材料斷口附近小范圍應(yīng)變的平均值。均勻變形結(jié)束后材料局部較大的變形對斷裂應(yīng)變貢獻(xiàn)明顯,因此斷裂應(yīng)變是材料真實可變形能力的一種衡量指標(biāo)。所有鋼材料的斷裂應(yīng)變與抗拉強度此消彼漲,體現(xiàn)了材料變形與強化規(guī)律的內(nèi)在統(tǒng)一性。
圖6 所有材料的斷裂總延伸率與抗拉強度的關(guān)系以及斷裂Mises等效應(yīng)變與抗拉強度的關(guān)系
Fig.6 Relation between percentage total extension at fracture and tensile strength (a) and relation between fracture Mises effective strain and tensile strength (b) for all materials
表4 不同材料的強塑積
Table 4 Product of strength and plasticity for different materials
評估一種材料沖制某個零件能否成功,就材料成形性而言,經(jīng)過上文的闡述,應(yīng)至少包含兩方面的內(nèi)涵：材料的硬化能力與真實塑性。材料的硬化能力體現(xiàn)了材料均化應(yīng)變的能力。在一般沖壓變形初期,材料應(yīng)變均化得越好,合模后越不容易發(fā)生開裂。材料的真實塑性體現(xiàn)了材料的極限變形能力;在一般沖壓變形后期,要求零件局部承受較高的變形,應(yīng)變無法均化,此時,材料的真實塑性越高,則零件越能沖制成功。
材料的硬化能力也是材料均化應(yīng)變的能力,在成形中的作用已被廣泛認(rèn)知。加工硬化指數(shù)n越高的材料在單向拉伸試驗中越易獲得高的最大力總延伸率,材料的最大力總延伸率與加工硬化指數(shù)呈現(xiàn)線性相關(guān)關(guān)系[10]。目前,廣泛應(yīng)用成形極限曲線來研究材料的成形性,經(jīng)典的預(yù)測方程為Keeler公式[16],由該公式可知加工硬化指數(shù)與平面極限應(yīng)變呈正相關(guān)關(guān)系。平面極限應(yīng)變是成形極限曲線的最低點,材料的加工硬化指數(shù)越高,成形極限曲線越高。雖然Keeler公式對先進(jìn)高強鋼成形極限的預(yù)測存在偏差[12],但研究[17-18]表明,具有較強硬化能力的先進(jìn)高強鋼具有較高的成形極限曲線。
材料的真實塑性體現(xiàn)其極限變形能力,斷裂應(yīng)變是材料極限變形能力的一種衡量指標(biāo)。在傳統(tǒng)的材料塑性衡量指標(biāo)中,斷面收縮率與斷裂應(yīng)變最為相關(guān)。根據(jù)體積不變原理,將斷面收縮率Z轉(zhuǎn)化為標(biāo)距無限接近于0的拉伸真應(yīng)變,即斷裂應(yīng)變εf,其表達(dá)式為
(3)式中：S0為試樣的初始截面積;Sf為試樣的斷后截面積。
由式(3)可知,材料的斷面收縮率越大,則斷裂應(yīng)變越高。由于沖壓用板材多為厚度小于2 mm的薄板,斷面收縮率的測定存在一定困難,因此學(xué)術(shù)及產(chǎn)業(yè)中普遍采用延伸率來評估材料的塑性,導(dǎo)致沖壓薄板的真實塑性未引起足夠的重視。DATSKO等[19]在20世紀(jì)研究發(fā)現(xiàn),材料的斷面收縮率越高,彎曲半徑與材料厚度的比值越小,材料的彎曲性能越好。近年來,WALP[20]研究發(fā)現(xiàn),薄鋼板的彎曲角度與斷裂應(yīng)變、斷面收縮率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。LINK[21]與CHEN等[22]研究發(fā)現(xiàn),材料的斷裂應(yīng)變與擴孔率之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。不同于拉深、脹形、平面應(yīng)變拉伸,在彎曲及擴孔類成形過程中零件整體的變形量不大,但局部存在較高的應(yīng)變水平,如彎曲的圓角外側(cè)及擴孔的孔緣部分。材料的真實塑性高,意味著其能承受局部較高的應(yīng)變水平而不發(fā)生破裂。
用延伸率來評估軟鋼及傳統(tǒng)高強鋼的成形性是可行的,這是因為軟鋼與傳統(tǒng)高強鋼的基體組織為鐵素體,材料變形過程中的硬化機制主要為位錯的增殖與纏結(jié),不同材料的硬化能力有差異,但差異并不顯著。材料的斷裂總延伸率可分為頸縮前延伸率(最大力延伸率)與頸縮后延伸率兩部分;頸縮前延伸率體現(xiàn)材料的硬化能力,頸縮后延伸率與材料的真實塑性相關(guān)。在軟鋼與傳統(tǒng)高強鋼中,頸縮前延伸率與頸縮后延伸率占斷裂總延伸率的比例相對穩(wěn)定,其中頸縮前延伸率的占比在0.5～0.6之間。因此,當(dāng)采用延伸率判斷軟鋼及傳統(tǒng)高強鋼的成形性時,綜合考慮了材料的硬化能力與真實塑性。然而,先進(jìn)高強鋼,尤其是利用TRIP與TWIP效應(yīng)開發(fā)的鋼種的硬化機制復(fù)雜,材料的硬化能力得到顯著提升,均化應(yīng)變的能力得到大大增強,頸縮的發(fā)生被明顯推遲,最大力總延伸率顯著提高,斷裂總延伸率也顯著提高,在斷裂總延伸率中,最大力總延伸率的占比普遍超過0.7,其中TWIP950鋼達(dá)到0.933。TRIP與TWIP效應(yīng)在顯著提升材料硬化能力的同時并未明顯提高材料的真實塑性,材料在均勻變形結(jié)束時,塑性已被消耗大半,頸縮后便很快發(fā)生斷裂。因此,用延伸率來判斷先進(jìn)高強鋼的成形性時,忽略了真實塑性,從而使結(jié)果產(chǎn)生一定偏差。例如,HS1800鋼的強度比MS1180鋼高,具有較低的屈強比,硬化能力更好,其最大力總延伸率與斷裂總延伸率更大,而HS1800鋼的斷裂應(yīng)變低于MS1180鋼,MS1180鋼的真實塑性更優(yōu),因此MS1180鋼更適合用于制備彎曲成形類零件。
HANCE[6]最早提出了將材料的成形性劃分為整體成形性與局部成形性兩方面的觀點。整體成形性指的是材料各部分發(fā)生均勻變形時抵抗局部頸縮的能力,局部成形性指的是材料局部受到集中變形時抵抗斷裂的能力?？简灢牧险w成形性的成形模式包括拉伸成形、拉延、平面應(yīng)變拉伸等相對較大區(qū)域材料同時變形的成形模式,對應(yīng)的評價指標(biāo)包括成形極限曲線、加工硬化指數(shù)、最大力總延伸率、斷裂總延伸率?？简灢牧暇植砍尚涡缘某尚文Ｊ桨ɡ旆?、孔擠壓、小半徑彎曲等局部存在較高應(yīng)變的成形模式,對應(yīng)的評價指標(biāo)包括擴孔率、彎曲性能指標(biāo)等?？芍?材料的整體成形性對應(yīng)的是材料的硬化能力,局部成形性對應(yīng)的是材料的真實塑性。HANCE采用單向拉伸中的真實均勻應(yīng)變εu代表整體成形性,真實斷裂應(yīng)變代表局部成形性,材料的成形性指數(shù)IF的表達(dá)式為
(4)成形性指數(shù)綜合考慮了材料的硬化能力與真實塑性,相比于單一的延伸率指標(biāo)能更好地評價材料的成形性。材料的εf/εu值越大,成形性越偏向于真實塑性,即局部成形性更好;εf/εu值越小,成形性越偏向于硬化能力,即整體成形性更好。
以斷口附近0.5 mm×0.5 mm區(qū)域的斷裂應(yīng)變作為真實斷裂應(yīng)變,計算了各材料的成形性指數(shù)及εf/εu。由表5可以看出,相比于延伸率,用成形性指數(shù)評價材料的成形性更為公允,更加符合工程實際需要。對于雙相鋼,隨著材料強度的提升,成形性指數(shù)變小,成形性變差。具有最高強度級別的HS1800鋼的成形性最差。DP1180鋼和MS1180鋼的強度相當(dāng),成形性指數(shù)相當(dāng),而由εf/εu值可以看出,MS1180鋼的真實塑性更好,更適合制造彎曲、拉伸翻邊類零件。具有超高延伸率的TWIP950鋼的成形性指數(shù)與傳統(tǒng)高強鋼BH180相當(dāng),因此不能簡單從延伸率角度來估計TWIP鋼的成形性。利用TRIP、TWIP效應(yīng)設(shè)計的先進(jìn)高強鋼的硬化能力很強,εf/εu值較低,更適合制造拉伸成形、拉延、平面應(yīng)變拉伸成形類零件。AL6016鋁合金的εf/εu值為2.9,更適合制造拉延類而非彎曲類零件。與AL6016鋁合金成形性指數(shù)相當(dāng)?shù)匿摬木哂懈叩膹姸?說明鋼材在使用性能與加工性能方面具有綜合優(yōu)勢。
表5 不同材料的IF與εf/εu
Table 5 IF and εf/εu of different materials
3、 結(jié) 論
(1) 汽車用板材在拉伸過程中的斷裂通常發(fā)生在均勻變形結(jié)束后,最大力總延伸率反映了材料的硬化與均化應(yīng)變的能力,不是材料塑性的直接指標(biāo)。較高的最大力總延伸率表明材料具有較好的持續(xù)硬化能力。材料的斷裂總延伸率與硬化能力具有強相關(guān)性。
(2) 汽車用板材的斷裂應(yīng)變通常要遠(yuǎn)大于材料的斷裂總延伸率,斷裂應(yīng)變與斷裂總延伸率不完全正相關(guān)。相比于斷裂總延伸率,斷裂應(yīng)變與強度更符合負(fù)相關(guān)的關(guān)系;斷裂應(yīng)變表征材料的真實塑性。
(3) 先進(jìn)高強鋼的延伸率受硬化能力的影響更為顯著,單一采用延伸率評判材料成形性會產(chǎn)生偏差。成形性指數(shù)綜合考慮了材料的硬化能力與真實塑性,相比于單一的延伸率指標(biāo)能更好地評價材料的成形性。
(4) 硬化能力強的材料適合制造拉伸成形、拉延、平面應(yīng)變拉伸成形類零件,真實塑性高的材料適合制造彎曲、拉伸翻邊類零件。相較于鋁合金,鋼材在使用性能與加工性能方面具有綜合優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)：
[1] 孫永飛,景作軍．汽車輕量化技術(shù)及其應(yīng)用[J]．汽車與配件,2010(23)：32-35．
SUN Y F,JING Z J．Car light-weight tech &application[J]．Automobile &Parts,2010(23)：32-35．
[2] 李揚,劉漢武,杜云慧,等．汽車用先進(jìn)高強鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J]．材料導(dǎo)報,2011,25(13)：101-104．
LI Y,LIU H W,DU Y H,et al．Applications and developments of AHSS in automobile industry[J]．Materials Review,2011,25(13)：101-104．
[3] 朱曉東．汽車用先進(jìn)高強度鋼板的現(xiàn)狀和未來[J]．鍛造與沖壓,2012(20)：27-30．
ZHU X D．Current situation and future of advanced high strength steel for automobile[J]．Forging &Metalforming,2012(20)：27-30．
[4] 康永林,陳貴江,朱國明,等．新一代汽車用先進(jìn)高強鋼的成形與應(yīng)用[J]．鋼鐵,2010,45(8)：1-6．
KANG Y L,CHEN G J,ZHU G M,et al．Forming technology and application of new generation advanced high strength steel for automobile[J]．Iron &Steel,2010,45(8)：1-6．
[5] HWANG J K．Low formability and reduction of area in twinning-induced plasticity steels despite their excellent tensile elongation[J]．Materials Science and Engineering：A,2020,779：139123．
[6] HANCE B M.Advanced high strength steel：Deciphering local and global formability[C]//Proceedings of International Automotive Body Congress.Dearborn,MI：[s.n.],2016.
[7] HILL R．On discontinuous plastic states,with special reference to localized necking in thin sheets[J]．Journal of the Mechanics and Physics of Solids,1952,1(1)：19-30．
[8] CONSIDERE M.L′emoploi du fer et l′acier dans les constructions[J].Annales des Ponts et Chaussées,1885,9：574.
[9] 宋擁政．沖壓技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：機械工業(yè)出版社,2013．
SONG Y Z．Fundamentals of stamping technology [M]．Beijing：China Machine Press,2013．
[10] KANG D H,KIM D W,KIM S,et al．Relationship between stretch formability and work-hardening capacity of twin-roll cast Mg alloys at room temperature[J]．Scripta Materialia,2009,61(7)：768-771．
[11] 付波,楊王玥,李龍飛,等．殘留奧氏體轉(zhuǎn)變行為對冷軋TRIP鋼力學(xué)性能的影響[J]．材料熱處理學(xué)報,2017,38(12)：63-69．
FU B,YANG W Y,LI L F,et al．Effect of transformation behavior of retained austenite on mechanical properties of cold-rolled TRIP steel[J]．Transactions of Materials and Heat Treatment,2017,38(12)：63-69．
[12] 先進(jìn)高強度鋼應(yīng)用指南[M]．北京：冶金工業(yè)出版社,2018．
Advanced high-strength steels application guidelines[M]．Beijing：Metallurgical Industry Press,2018．
[13] 胡賡祥,蔡珣,戎詠華．材料科學(xué)基礎(chǔ)[M]．3版．上海：上海交通大學(xué)出版社,2010．
HU G X,CAI X,RONG Y H．Fundamentals of materials science[M]．3rd ed．Shanghai：Shanghai Jiao Tong University Press,2010．
[14] BOUAZIZ O,GUELTON N．Modelling of TWIP effect on work-hardening[J]．Materials Science and Engineering：A,2001,319/320/321：246-249．
[15] ALLAIN S,CHATEAU J P,BOUAZIZ O．A physical model of the twinning-induced plasticity effect in a high manganese austenitic steel[J]．Materials Science and Engineering：A,2004,387/388/389：143-147．
[16] KEELER S P,BRAZIER W G.Relationship between laboratory material characterization and press-shop formability[C]// Proceedings of International Symposium on High Strength,Low Alloy Steels (Microalloying).Washington,DC：[s.n.],1975：517-528.
[17] BUSCH C,HATSCHER A,OTTO M,et al．Properties and application of high-manganese TWIP-steels in sheet metal forming[J]．Procedia Engineering,2014,81：939-944．
[18] DE COOMAN B C,KWON O,CHIN K G．State-of-the-knowledge on TWIP steel[J]．Materials Science and Technology,2012,28(5)：513-527．
[19] DATSKO J,YANG C T．Correlation of bendability of materials with their tensile properties[J]．Journal of Engineering for Industry,1960,82(4)：309-313．
[20] WALP M S．Impact dependent properties of advanced and ultra high strength steels[C]//SAE Technical Paper Series．Warrendale,PA：SAE International,2007．
[21] LINK T M.Effects of paint baking on the axial crash performance of advanced high strength steels[C]//Proceedings of Materials Science and Technology Conference and Exhibition (MS&T′08).Pittsburgh,PA：[s.n.],2008：1989-2000.
[22] LINK T M,CHEN G F.Anisotropy effects in the axial crash behavior of advanced high-strength steels[C]//Proceedings of the International Symposium on New Developments in Advanced High-Strength Sheet Steels.[S.l.]：[s.n.],2013：63-70.
來源：期刊《機械工程材料》 作者：紀(jì)登鵬1,2,連昌偉1,2,劉 兵3
(1.寶鋼股份有限公司中央研究院,上海 201900;2.汽車用鋼開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)國家重點實驗室(寶鋼),上海 201900;3.上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車分公司質(zhì)量保證部中心實驗室,上海 201804)
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