熱鍍鋅烘烤硬化鋼板具有超低碳無間隙原子鋼的深沖性能和含磷鋼板的高強度以及抗凹陷性能,烘烤硬化值是烘烤硬化鋼最主要的特性值[1]。評估烘烤硬化值的測算方法有多種,采用同一試樣,不同的檢測條件及檢測方法會得出不同的烘烤硬化值,因此通過烘烤硬化值來評估材料抗凹陷性時,必須考慮烘烤條件的不同對檢測結(jié)果產(chǎn)生的影響。前期某鋼廠在生產(chǎn)牌號為HC180BD+Z的鋼板時,檢測的烘烤硬化值出現(xiàn)批量不合格,導(dǎo)致該牌號的鋼板停止生產(chǎn),未能按時交付用戶。筆者一方面從過剩碳、爐箅子露點等一貫制工藝上著手改進,另一方面對烘烤硬化值檢測試驗條件進行研究,如試驗溫度、保溫時間、加熱裝置及預(yù)應(yīng)變拉伸等,以分析HC180BD+Z鋼板出現(xiàn)烘烤硬化值批量不合格的原因[2]。
1. 試驗方法
1.1 試驗材料
試驗材料為HC180BD+Z烘烤硬化鋼板,厚度為0.65 mm,該鋼板的化學(xué)成分如表1所示。
| 項目 | 質(zhì)量分數(shù) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | P | S | |
| 實測值 | ≤0.04 | ≤0.5 | ≤1.0 | ≤0.06 | ≤0.025 |
1.2 試驗方法
1.2.1 檢測方法
檢測烘烤硬化值時,按照GB/T 228.1—2021《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》的規(guī)定,首先對試樣進行總應(yīng)變?yōu)?.0%的預(yù)應(yīng)變拉伸,測得屈服強度Rp0.2,將預(yù)拉伸試樣進行規(guī)定的烘烤處理后,再次對試樣進行拉伸試驗,同時測得下屈服強度ReL或Rp0.2（無明顯屈服時）。為了更好地保持檢測結(jié)果的一致性,宜采用均勻一致的拉伸速率,并按照3 mm/min的橫梁位移速率進行試驗,從開始拉伸到測出上述指標(biāo)的過程中不要切換拉伸速率。
1.2.2 烘烤硬化值的計算方法
烘烤硬化值（BH2L）為試樣烘烤后的下屈服強度或規(guī)定塑性延伸率為0.2%時對應(yīng)的應(yīng)力（無明顯屈服時）與同一試樣烘烤前規(guī)定塑性延伸率為0.2%時應(yīng)力的差值。烘烤前后的拉伸速率相同,BH2L如式（1）所示。
| BH2L =ReL,t-RP0.2,t | (1) |
式中：ReL,t為下屈服點的應(yīng)力；RP0.2,t為塑性延伸率為0.2%時的應(yīng)力。
1.3 試驗條件及設(shè)備
試驗設(shè)備為 Zwick Z150型拉伸試驗機和電熱鼓風(fēng)烘箱,加熱裝置A、B、C分別對應(yīng)的設(shè)備型號為DHG-9145A、DHG-9146A、DHG-9147A。
1.4 試驗項目及步驟
參照GB/T 24147—2022《可沖散水刺非織造材料及制品》的要求,以烘烤硬化值檢測的條件入手進行研究,以評估試驗溫度、保溫時間、加熱裝置、預(yù)應(yīng)變拉伸對烘烤硬化值檢測的影響[3],為鋼板生產(chǎn)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù),也為其性能判定提供了可靠的依據(jù)。
1.4.1 試驗溫度對烘烤硬化值檢測的影響試驗
為了觀察試驗溫度對烘烤硬化值檢測的影響,在板寬1/4處連續(xù)取15根橫向拉伸試樣,將這些試樣分成3組,通過拉伸試驗機對試樣進行總應(yīng)變?yōu)?.0%的預(yù)應(yīng)變拉伸,測試Rp0.2,試驗溫度分別為160,170,180 ℃,其中170 ℃為標(biāo)準溫度,當(dāng)加熱裝置內(nèi)溫度達到設(shè)定值后開始計時,保溫時間為20 min。待試樣自然冷卻后,再次拉伸到應(yīng)變?yōu)?.2%,測定ReL,t（烘烤后,無明顯屈服時取Rp0.2,t）。試驗溫度對烘烤硬化值檢測的影響試驗參數(shù)如表2所示。
| 試驗組號 | 試驗溫度/℃ | 保溫時間/min | 拉伸預(yù)應(yīng)變/% | 加熱裝置 | 拉伸試驗機 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 160 | 20 | 2 | 相同 | 相同 |
| 2 | 170 | ||||
| 3 | 180 |
1.4.2 保溫時間對烘烤硬化值檢測的影響試驗
為了觀察保溫時間對烘烤硬化值檢測的影響,在板寬1/4處連續(xù)取20根橫向拉伸試樣,將這些試樣均勻分成4組,通過拉伸試驗機對試樣進行總應(yīng)變?yōu)?.0%的預(yù)應(yīng)變拉伸,測試0.2%應(yīng)變時的伸長應(yīng)力Rp0.2,將試驗溫度設(shè)定為170 ℃,對試樣進行烘烤,加熱裝置內(nèi)溫度達到設(shè)定值后開始計時,分別控制保溫時間為16,20,24,30 min,其中20 min為標(biāo)準保溫時間。待試樣自然冷卻后,再次拉伸到應(yīng)變?yōu)?.2%,測定ReL,t（烘烤后,無明顯屈服時取Rp0.2,t）。保溫時間對烘烤硬化值檢測的影響試驗參數(shù)如表3所示。
| 試驗組號 | 保溫時間/min | 試驗溫度/℃ | 拉伸預(yù)應(yīng)變/% | 加熱裝置 | 拉伸試驗機 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 16 | 170 | 2 | 相同 | 相同 |
| 2 | 20 | ||||
| 3 | 24 | ||||
| 4 | 30 |
1.4.3 加熱裝置對烘烤硬化值檢測的影響試驗
結(jié)合前期烘烤硬化值檢測的結(jié)果,考慮到不同加熱裝置對烘烤硬化值檢測的影響,在板寬1/4處連續(xù)取15根橫向拉伸試樣,將這些試樣分成3組,通過拉伸試驗機對試樣進行總應(yīng)變?yōu)?.0%的預(yù)應(yīng)變拉伸,檢測Rp0.2,然后分別放入A、B、C加熱裝置。設(shè)計試驗溫度170 ℃為標(biāo)準溫度,控制保溫時間為20 min,當(dāng)加熱裝置內(nèi)溫度達到設(shè)計值時開始計時,同時記錄從放入試樣開始至到達設(shè)定值170 ℃的3個加熱裝置需要的時間。待試樣自然冷卻后,再次拉伸到應(yīng)變?yōu)?.2%,檢測ReL,t。加熱裝置對烘烤硬化值檢測的影響試驗參數(shù)如表4所示。
