双相钢动态拉伸性能 双相钢 动态拉伸性能 －应变速率效应 应变速率效应
吴青松 2013 4 18 2013.4.18
内 容 提 要 前言 实验过程 实验结果及分析 结论
第一节 前言
研究院简介及实验装备
武汉钢铁（集团）公司研究院是武钢集团公司的新产品、新工艺、新 技术 新设备以及技术经济信息的研究机构 担负着重大技术决策咨询 技术、新设备以及技术经济信息的研究机构，担负着重大技术决策咨询、 新产品研发、科技成果转化、对外技术合作和高层次人才培养等职能。 研究院拥有一流的研发团队 一流的研发实验装备和一流的研发产品 研究院拥有一流的研发团队、一流的研发实验装备和一流的研发产品： ¾ 现拥有员工680余名，其中博士107人、正高级职称78人、享受国家、 省、市等各级政府津贴专家50余人。研究院广纳社会精英加盟研究院的研 发团队。 ¾ 拥有各类实验室65个，各类先进设备仪器700台（套），涵盖了冶金 工艺全流程的理论与实验研究、物理和数值模拟、中试试验“三位一体” 的研发平台。 ¾ 新产品开发量逐年增加，形成了以硅钢、汽车用钢、高性能工程结构 用钢、精品长材等为重点的精品名牌系列产品。
汽车用钢研发及应用技术
名称 级别 CQ DQ 冲压用钢 DDQ EDDQ SEDDQ SEDDQ 180 高强IF钢 220 260 180 BH钢 220 260 260MPa 高强低合金 钢 300MPa 340MPa 380MPa 420MPa
注： ●可稳定供货， ⊙正在开发。
牌号 DX51D / DC01 DX52D / DC03 DX53D / DC04 DX54D / DC05 DX56D / DC06 DX57D / DC07 WH180Y WH220Y WH260Y WH180B WH220B WH260B H260LA H300LA H340LA H380LA H420LA
CR ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ⊙ ● ● ● ● ●
EG ● ● ● ● ● ● ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ / /
GI ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ⊙ ● ● ● ● ●
GA ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ⊙ ● ● ● ● ●
汽车用钢研发及应用技术
名称
强度级别 450MPa 500MPa 600MPa
典型牌号 WHT450DP WHT500DP WHT600DP WHT800DP WHT980DP WHT1180DP WHT600T WHT700T WHT800T WH1300HF WH1500HF WH1700HF
CR ● ● ● ⊙ ⊙ ⊙ ● ⊙ ⊙ ● ⊙ ⊙
EG ⊙ ⊙ / / / / / / /
GI ● ● ● ● ⊙
GA ● ● ● ● ⊙
DP钢 800MPa 980MPa 1180MPa 600MPa TRIP钢 700MPa 800MPa 1300MPa 热成型钢 1500MPa 1700MPa
注： ●可稳定供货， ⊙正在开发。
⊙ ⊙ ⊙
⊙ ⊙ ⊙
汽车用钢研发及应用技术
热轧专用钢
名称 牌号 WL440 热轧 大梁钢 WL510 WL590 WL700 RCL330 RCL380 RCL420 RCL450 RCL540 RCL590 RCL590F 开发 发 状态 ● ● ● ● 名称 热轧 双相钢 桥壳用钢 牌号 RS600 WQK510/ WQK590 热轧TRIP钢 SAPH310/SAPH440 开发 发 状态 ● ● 大类 热轧 低碳钢
热轧酸洗钢
牌号示例 SPHC SPHD SPHE ⊙ 结构钢 ● St33、SS330 St37-2、SS400 St50-2、SS490 开发 状态 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
车轮用钢
●
结构 用钢
QStE340TM QStE500TM QStE650TM QStE700TM
●
汽车 结构用
SAPH310-P SAPH370-P SAPH400-P SAPH440-P
注 1 ●可稳定供货， 注：1. ●可稳定供货 ⊙正在开发 ⊙正在开发。 2. 厚度小于2mm的在CSP生产。
汽车用钢研发及应用技术
汽车用钢专用实验室 实验室名称
薄板成形特性实验室 冲压成形工艺实验室 表面特性实验室 热浸镀实验室 高速拉伸实验室 数模分析实验室 焊接工艺实验室 薄板腐蚀实验室、涂装工艺实验室
实验装备
万能材料试验机、二次加工脆性试验机、抗凹试验机、 回弹试验机 弹试 板材成形试验机、在线/离线应变分析系统 ATOS光学扫描仪、粗糙度仪、拉延筋试验机 热浸镀模拟试验机 高速拉伸试验机 AutoCAD、CATIA、PAM-Stamp、Deform、 DYNAFORM、AutoForm 、ABAQUS 点焊试验机 激光拼焊试验机 激光三维切割试验机 点焊试验机、激光拼焊试验机、激光三维切割试验机 循环腐蚀试验箱、盐雾试验箱、涂装试验装置
汽车用钢研发及应用技术
第二节 实验过程
实验材料 牌号
HT600DP
C
0.097
Mn
1.399
Si
0.075
P
0.012
S
0.002
Als
0.869
N
0.005
牌号
HT600DP
a mm
1.501
b mm
20.03
Rp0.2 MPa
376
Rm MPa
636
Ag %
16.2
At %
23.4
n
0.162
r
0.981
实验设备 实验方法
准静态拉伸实验 高速拉伸实验 微观分析
实验设备
电子万能材料试验机 Z050 液压司服高速拉伸试验机 HTM5020 分离式Hopkinson H ki 拉杆 SHTB
应变速率
102/s /
透射电镜 JEM-2100F、扫描电镜 QUANTA400、金相显微镜 OLYMPUS GX71
第三节 实验结果及分析
高速拉伸应力－应变特性
800 700
1000 900
enginee ering stress / M MPa
engineering stress / MP Pa
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0.00
600 500 400 300 200 100 0 0.00
2.0x10 -2 0.5x10 -1 0.8x10 1 2.0x10 2 1.3x10 3 1.2x10 3 1.8x10
-4
2.0x10 -2 0.5x10 -1 0.8x10 1 2.0x10 2 1.3x10 3 1.2x10 3 1.8x10
-4
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
engineering strain
engineering strain
随应变速率变化的应变硬化特性
0.32 0.30 0.28 0.26 0.24 0.22
1.00 0.95 0.90 0.85
0.80
YS / UTS Y
n value
0.20 0.18 0 16 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1 1
-1
0.75 0.70 0 65 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45
10
100
1000
10000
0.40 1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
1
-1
10
100
1000
10000
strain rate / s
strain rate / s
应力及吸收能随应变速率的变化规律
75
70
en nergy absorbed up to 10% e engineering strain / MPa
65
900 850 800 750
60
1% strain 5% strain 10% strain UTS
55
50
stress / MPa
700 650 600 550 500 450 400 1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1 1
-1
45 1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
1
-1
10
100
1000
10000
strain rate / s
U T ≈ e u × ( UTS + YS) / 2
U T 吸收能
10 100 1000 10000
strain i rate / s
UTS
抗拉强度
YS 屈服强度
eu
均匀工程应变
应变速率敏感性
0.08 0.07 0.06
strain ra ate sensitivity
σ = c(ε & )m
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 -0.01 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06
strain rate 10s >10s-1 1
ε ,T
m 试验应变速率敏感指数 c 材料常数
0.08
0.10
0.12
strain
微观分析
唐长国，朱金华等 金属学报 1995，31（6）
金相组织
激活位错与应变速率的关系
准静态拉伸断口
动态拉伸断口
第四节 结论
唐长国，朱金华等 金属学报 （1）动静态实验结果表明双相钢具有明显的应变速率敏感性。应变速 ）动静态实验结果表明双相钢具有明显的应变速率敏感性 应变速 1995，31（6）
率从10-4到103 ，流动应力增加200MPa左右。 （2）屈强比、规定塑性延伸强度、吸收能等随应变速率的变化规律可 分为两区：应变速率不敏感区和应变速率敏感区。 （3）应变速率敏感指数随应变的变化规律也可分为两区：Ⅰ区，塑性 变形开始阶段 应变速率效应尤其明显 Ⅱ区， 变形开始阶段，应变速率效应尤其明显； Ⅱ区 随着塑性变形的发展，应 随着塑性变形的发展 应 变速率效应在减弱，并趋于一定值。
谢谢!
Thanks for your attention