[發明專利]一種超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法

在審

• 申請號: 202110725878.1
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113567239A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 張南;劉仁東;林利;張瑞坤;丁庶煒;徐鑫;陸曉鋒;蘇洪英;呂冬;李蕭彤
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;G01N1/31
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 白楠

本發明涉及材料性能檢測技術領域，特別涉及一種超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法。采用圓片狀試樣；對試樣進行拉深成形，獲得不同拉深比的杯狀試樣；將不同拉深比的杯狀試樣置于充氫介質中浸泡至上限時間；觀察并記錄每個直徑組中破裂試樣個數和未破裂試樣個數；確定試樣不發生破裂所允許采用的最大試樣直徑(D₀)_max；計算材料臨界拉深比LDR_HIC；以LDR_HIC作為材料抗氫致延遲斷裂性能的評價指標，LDR_HIC越大，材料的抗氫致延遲斷裂性能越強，材料越不易發生氫致延遲斷裂。本發明能更好地模擬復雜形狀超高強度汽車鋼零部件在實際成形條件和服役工況下的氫致延遲斷裂行為，并提出以臨界拉深比LDR_HIC作為指標，簡單、有效、精確地評價材料的抗氫致延遲斷裂性能。

技術領域

本發明涉及材料性能檢測技術領域，特別涉及一種超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法。

背景技術

伴隨著我國汽車工業的快速發展，為了滿足輕量化、節能、減排、降耗、降本等發展趨勢的要求，汽車用鋼正不斷走向高強化。而大量研究表明，隨著強度的提高，汽車用鋼出現氫致延遲斷裂的風險也增大，尤其當強度高于1000MPa時，鋼材發生氫致延遲斷裂的幾率顯著增加。氫致延遲斷裂是材料在靜止應力作用下，經過一定時間后突然脆性破壞的一種現象，是材料-環境-應力相互作用而發生的一種環境脆化。在鋼鐵材料多流程生產工藝、汽車制造過程的焊裝等環節以及汽車在復雜大氣環境下長期的服役過程中，汽車板材料中不可避免地會從周圍環境中引入氫，在環境和應力等多重條件的共同作用下，氫會在材料內部不斷地擴散、偏聚，從而可能導致氫致延遲斷裂現象的發生。氫致延遲斷裂是一種無征兆斷裂現象，其破壞性極強。

超高強度汽車鋼板的氫致延遲斷裂問題是妨礙機械制造用鋼高強度化的一個主要因素，更嚴重威脅了汽車的使用安全性。因此，對超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能進行有效評價尤為重要。近年來，國內外專家學者對氫致延遲斷裂的機理和評價方法開展了大量研究，也形成了慢應變速率拉伸、恒載荷和U型彎梁等幾種氫致延遲斷裂評價方法。這些評價方法采用單向力和平面二維力對試樣進行加載，在此基礎上將試樣至于充氫介質中，以試樣的力學性能參數、氫含量和斷裂情況等指標評價材料的抗氫致延遲斷裂性能。而很多汽車零部件的實際成形形狀往往較為復雜，零部件不僅受單向力或平面二維力，而是受環向應力、三向應力等多向應力的共同作用。應力的大小和分布直接影響氫在材料內部的擴散和富集，從而影響材料的抗氫致延遲斷裂性能。因此，針對很多復雜形狀的零部件，慢應變速率拉伸、恒載荷和U型彎梁等現有的評價方法對其板材抗氫致延遲斷裂性能的評價存在一定的局限性。此外，這些方法往往存在試驗操作復雜、周期長、受設備制約大等問題，限制了其在汽車行業的推廣和應用。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法，能更精準地模擬材料的多向復雜應力分布情況，從而更好地模擬超高強度汽車鋼零部件在實際成形條件和服役工況下的氫致延遲斷裂行為，并提出以臨界拉深比LDR_HIC作為指標，簡單、有效、精確地評價材料的抗氫致延遲斷裂性能。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種超高強度汽車鋼板抗氫致延遲斷裂性能評價方法，具體包括如下步驟：

1)采用直徑逐級改變的圓片狀試樣，相鄰兩級試樣的直徑級差為1.25mm，各級試樣直徑為(d_p+1.25t)mm(其中d_p為拉深成形凸模直徑，單位mm；t為直徑級別數，t≥1，且t為整數)，各級試樣的直徑偏差不得大于0.05mm；圓片狀試樣加工方式應確保不對試樣組織性能構成顯著影響，加工完的試樣應確保邊緣光滑無毛刺。