專利名稱：Trip鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼沖壓件性能測量領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車エ業(yè)對輕量化、安全性、尾氣排放、成本控制及燃油經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，這就驅(qū)使汽車エ業(yè)采用高強(qiáng)度鋼板和一些高強(qiáng)度輕量化材料。利用變形過程中相變誘 發(fā)塑性(Transformation Induced Plasticity,簡稱TRIP)現(xiàn)象研制的TRIP鋼不僅具有高強(qiáng)度，而且具有較好的塑性，開始在國外汽車エ業(yè)中應(yīng)用，顯示出了廣闊應(yīng)用前景，已引起了國際鋼鐵和汽車エ業(yè)界的廣泛重視。TRIP鋼板作為ー種新型鋼板，其特殊的軋制エ藝和化學(xué)成分設(shè)計使得TRIP鋼在室溫下微觀組織中含有殘余奧氏體，這種殘余奧氏體由于含碳量較高，穩(wěn)定性較差，在一定的塑性變形量下，就會向較穩(wěn)定的馬氏體轉(zhuǎn)變。生成的馬氏體的硬化性能比相變前的奧氏體有較大的提高，増加了材料的均勻變形能力，由此帶來了材料塑性的提高。相變誘發(fā)塑性(TRIP)效應(yīng)賦予TRIP鋼良好力學(xué)性能，而TRIP效應(yīng)的本質(zhì)就是殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的快慢和多少直接影響了 TRIP鋼板的成形性和其它力學(xué)性能。因此非常有必要確定TRIP鋼中殘余奧氏體在沖壓過程中的分布情況來評價TRIP效應(yīng)對提高沖壓成形能力的貢獻(xiàn)度。現(xiàn)有技術(shù)中，定量分析TRIP鋼中殘余奧氏體的含量所用的試驗方法主要有X射線衍射(XRD)法、中子衍射法、光學(xué)顯微鏡結(jié)合像素分析法、掃描電鏡法(SEM)、穆斯堡爾光譜學(xué)法等直接測量。上述測量方法對試樣尺寸、形狀和表面處理各有要求，而且單次測量需要的成本很高。對于沖壓件來說，要確定殘余奧氏體的分布情況，制備上述方法所需的試樣需要對沖壓件切割成許多小塊，進(jìn)行表面拋光或腐蝕，增加了附加工序成本和測量成本，對于ー個大型而且形狀復(fù)雜的TRIP鋼沖壓件，要用上述直接測量方法確定殘余奧氏體的體積分布情況需要的測量次數(shù)和測量成本會更高，往往令人無法忍受。因此用直接測量法確定TRIP鋼沖壓成形過程中的殘余奧氏體分布情況不適應(yīng)于エ業(yè)行業(yè)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，通過將鋼板的變形分解成四種基本變形模式，得到復(fù)雜變形下殘余奧氏體體積含量與主、次應(yīng)變的關(guān)系，然后只需測得沖壓成形后零件的主、次應(yīng)カ就可得到殘余奧氏體的體積含量，具有實施簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、時間成本和經(jīng)濟(jì)成本低等特性。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的ー種TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，包括以下步驟，
步驟一、將變形分類成四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式，簡單剪切、單向拉伸、平面應(yīng)變拉伸和等雙向拉伸，并制備出相應(yīng)的簡單剪切試樣、單向拉伸試樣、平面應(yīng)變拉伸試樣和等雙向拉伸試樣；步驟ニ、先測出試樣的變形前殘余奧氏體體積含量り。，然后將四種試樣在萬能拉伸機(jī)上分別拉伸得到等效應(yīng)變量す，再測量變形后試樣中
心點的殘余奧氏體體積含量，將殘余奧氏體體積含量和應(yīng)變量ザ 對應(yīng)擬合成方程，得到四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式的擬合系數(shù)，
InFrl = InFy0-^er/
為簡單剪切變形后殘余奧氏體體積含量，K為簡單剪切擬合系數(shù)
Inr72=InFjfj-^/
り2為單向拉伸變形后殘余奧氏體體積含量，ち為單向拉伸擬合系數(shù)
In i,j3= In りぜ ^3為平面應(yīng)變拉伸變形后殘余奧氏體體積含量，ち為平面應(yīng)變拉伸擬合系數(shù)
In Ki = In F^0 -Ar4Cr/
^4為等雙向拉伸變形后殘余奧氏體體積含量，Ar4為等雙向拉伸擬合系數(shù)；
步驟三、先根據(jù)塑性變形理論推得復(fù)雜應(yīng)變路徑下殘余奧氏體轉(zhuǎn)變規(guī)律，再通過四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式結(jié)合塑性變形過程中的體積不變，5 + 5 + 5 = 0，其中し為主應(yīng)變量，82為
次應(yīng)變量，ε 3為厚向應(yīng)變量，得到用主、次應(yīng)變量函數(shù)·/( ，ち)表示的復(fù)雜變形后殘余奧氏體體積含量り為
In ろ=In VrQ — J (fj, ￡"2 )；
步驟四、在沖壓件毛坯上印制圓形網(wǎng)格，毛坯沖壓成形后，通過測量成形后零件上網(wǎng)格的長軸和短軸，換算出零件上各個點的主、次應(yīng)變量，再根據(jù)主、次應(yīng)變量計算得到零件上各個點的復(fù)雜變形后殘余奧氏體體積含量。所述的步驟三中還包括將變形后殘余奧氏體體積含量與主應(yīng)變量和次應(yīng)變量的關(guān)系擬合成三維圖形的步驟，測量時根據(jù)主、次應(yīng)變量直接從圖形上查出復(fù)雜變形后殘余奧氏體體積含量。所述的步驟三中還包括制作變形后殘余奧氏體體積含量ニ維查詢圖的步驟，以主應(yīng)變量和次應(yīng)變量為X、Y軸，將變形后殘余奧氏體體積含量的等值線投影到殘余奧氏體體積含量ニ維查詢圖上，測量時根據(jù)主、次應(yīng)變量直接從圖形上查出復(fù)雜變形后殘余奧氏體體積含量。本發(fā)明TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法中通過將鋼板的變形分解成四種基本變形模式，通過簡單試驗就能得到各種變形模式下殘余奧氏體轉(zhuǎn)變規(guī)律，然后將實際的變形拆分，從而可根據(jù)塑性變形理論得到復(fù)雜變形下殘余奧氏體體積含量與主、次應(yīng)變的關(guān)系；然后只需測得沖壓成形后零件的主、次應(yīng)カ就可得到殘余奧氏體的體積含量，具有實施簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、時間成本和經(jīng)濟(jì)成本低等特性，根據(jù)試驗結(jié)果，可得到各種變形方式下的奧氏體轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)，為通過改善零件形狀及エ藝補(bǔ)充面和/或拉延筋的設(shè)計而提高TRIP鋼可成形性提供依據(jù)，從而可充分發(fā)揮TRIP鋼的相變誘導(dǎo)塑性的效應(yīng)，擴(kuò)大了 TRIP鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖I為簡單剪切試驗示意 圖2為單向拉伸試驗示意 圖3為平面應(yīng)變拉伸試驗示意 圖4為等雙向拉伸試驗意 圖5為殘余奧氏體體積含量與主應(yīng)變量和次應(yīng)變量三維圖； 圖6為殘余奧氏體體積含量ニ維查詢圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例I
ー種TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，包括以下步驟，
步驟一、將變形分類成四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式，簡單剪切、單向拉伸、平面應(yīng)變拉伸和等雙向拉伸，并制備出相應(yīng)的簡單剪切試樣、單向拉伸試樣、平面應(yīng)變拉伸試樣和等雙向拉伸試樣；
步驟ニ、先用現(xiàn)有的X射線衍射法、中子衍射法、光學(xué)顯微鏡結(jié)合像素分析法、掃描電鏡法或穆斯堡爾光譜學(xué)法，測出試樣的變形前殘余奧氏體體積含量ろ0，然后將四種試樣在萬能拉伸機(jī)上分別拉伸，通過拉伸得到主應(yīng)變量I次應(yīng)變量，厚向應(yīng)變量％，計算得到四種情況下的等效應(yīng)變量ザ，再用現(xiàn)有的方法測量變形后試樣中心點的殘余奧氏體體積含量，將殘余奧氏體體積含量和等效應(yīng)變量一一對應(yīng)擬合成方程，得到四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式的擬合系數(shù)も、h、ち、k,，在本實施例中以TRIP600號鋼為例測得變形前殘余奧氏體體積含量り。=0. 134,
如圖I所示，將鋼板切割成124X40mm帶溝槽的試樣，然后在萬能拉伸機(jī)上用不同的等效應(yīng)變量す進(jìn)行拉伸試驗，測量變形后的殘余奧氏體體積含量得到擬合系數(shù)InF7l = InFr0-^if
為簡單剪切變形后殘余奧氏體體積含量，為簡單剪切擬合系數(shù)
擬合后得到 h =1- 055，即 In ir =In (O. 134) -L 055 Wp
如圖2所示，按GB228-87制成單向拉伸試樣，然后在萬能拉伸機(jī)上用不同的等效應(yīng)變量句進(jìn)行拉伸試驗，測量變形后的殘余奧氏體體積含量得到擬合系數(shù)
Inrj2=InF70-^/
匕2為單向拉伸變形后殘余奧氏體體積含量，h為單向拉伸擬合系數(shù)
擬合后得到 t =3. 807，即 In ψ =In (O. 134) -3. 807 Ep
如圖3所示，將鋼板切割成140X120mm寬板試樣，然后在萬能拉伸機(jī)上用不同的等效應(yīng)變量す進(jìn)行拉伸試驗，測量變形后的殘余奧氏體體積含量得到擬合系數(shù)
In Tj3=In^0-為平面應(yīng)變拉伸變形后殘余奧氏體體積含量，h為平面應(yīng)變拉伸擬合系數(shù) 擬合后得到 t =6. 138，即 In γ =In (O. 134) -6. 138 Ep
如圖4所示，將鋼板切割成直徑240mm的圓形坯料，然后在液壓拉深機(jī)上進(jìn)行球頭脹形，用不同的等效應(yīng)變量ザ進(jìn)行拉伸試驗，測量變形后的殘余奧氏體體積含量得到擬合系數(shù)
Inrj4=InF7fj-.^/
^為等雙向拉伸變形后殘余奧氏體體積含量，ち為等雙向拉伸擬合系數(shù) 擬合后得到= 218，即 In P =In(O. 134)-7. 218 ￡p
步驟三、根據(jù)塑性變形理論推得復(fù)雜應(yīng)變路徑下殘余奧氏體轉(zhuǎn)變規(guī)律In Vr = InVr0-k- ；
先通過四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式下的馬氏體相變規(guī)律，擬合系數(shù)た(. 、ち、ち、た4 )值與應(yīng)カ狀態(tài)相關(guān)，是應(yīng)カ三軸度T的線性函數(shù)，即= /(T) =O1 + a2T。α\、α·2為線性擬合的系數(shù)，
簡單剪切變形時，應(yīng)カ三軸度T1 = O,.も=1.055。單向拉伸變形時，應(yīng)カ三軸度T2 = 0.333 ,ち=3.807ο平面應(yīng)變拉伸變形時，應(yīng)カ三軸度T3 = 0.577 ,ち=6. 138。等雙向拉伸變形時，應(yīng)カ三軸度T4 =0.667 ,も=7.218。擬合后得到％為O. 95、Cli2為9. 14，
即 * = O. 95 + 9.丄4 τ
因此，復(fù)雜變形模式下馬氏體的轉(zhuǎn)變規(guī)律為
In = In Fr0 -k- ri = In Vrn -J(T) ■ εζ
權(quán)利要求
1.ー種TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，其特征是，包括以下步驟， 步驟一、將變形分類成四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式，簡單剪切、單向拉伸、平面應(yīng)變拉伸和等雙向拉伸，并制備出相應(yīng)的簡單剪切試樣、單向拉伸試樣、平面應(yīng)變拉伸試樣和等雙向拉伸試樣；步驟ニ、先測出試樣的變形前殘余奧氏體體積含量り。，然后將四種試樣在萬能拉伸機(jī)上分別拉伸得到等效應(yīng)變量￡=/，再測量變形后試樣中心點的殘余奧氏體體積含量，將殘余奧氏體體積含量和應(yīng)變量對應(yīng)擬合成方程，得到四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式的擬合系數(shù)，
2.如權(quán)利要求I所述的TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，其特征是所述的步驟三中還包括將變形后殘余奧氏體體積含量與主應(yīng)變量和次應(yīng)變量的關(guān)系擬合成三維圖形的步驟，測量時根據(jù)主、次應(yīng)變量直接從圖形上查出復(fù)雜變形后殘余奧氏體體積含量。
3.如權(quán)利要求I所述的TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，其特征是所述的步驟三中還包括制作變形后殘余奧氏體體積含量ニ維查詢圖的步驟，以主應(yīng)變量和次應(yīng)變量為X、Y軸，將變形后殘余奧氏體體積含量的等值線投影到殘余奧氏體體積含量ニ維查詢圖上，測量時根據(jù)主、次應(yīng)變量直接從圖形上查出復(fù)雜變形后殘余奧氏體體積含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼沖壓件性能測量領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法。一種TRIP鋼沖壓件中殘余奧氏體體積分布測量方法，首先將變形分類成四種標(biāo)準(zhǔn)變形模式，然后根據(jù)塑性變形理論推得復(fù)雜應(yīng)變路徑下殘余奧氏體轉(zhuǎn)變規(guī)律，最后根據(jù)主、次應(yīng)變量可計算得到零件上各個點的變形后殘余奧氏體體積含量。本發(fā)明只需測得沖壓成形后零件的主、次應(yīng)力就可得到殘余奧氏體的體積含量，具有實施簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、時間成本和經(jīng)濟(jì)成本低等特性，為通過改善零件形狀及工藝補(bǔ)充面和/或拉延筋的設(shè)計而提高TRIP鋼可成形性提供依據(jù)，從而可充分發(fā)揮TRIP鋼的相變誘導(dǎo)塑性的效應(yīng)，擴(kuò)大了TRIP鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號G01N19/00GK102680388SQ20111005602
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者刁可山, 蘇海波, 蔣浩民, 陳新平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司