钢铁产品知识通用简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,相关钢铁产品知识简介,1,目录,牌号命名规则,标准文本结构解读,技术指标解读,2,牌号的命名方法示例（,Q/BQB402,）,SPCC,，,SPCD,，,SPCE,，,SPCF,，,SPCG,第一位：,S,代表钢，,Steel,第二位：,P,代表板，,Plate,第三位：,C,代表冷轧，,Cold Rolled,第四位：,C,代表,Commercial Quality,D,代表,Drawing Quality,E,代表,Deep Drawing Quality,F,代表,Deep Drawing Quality, non-aging,G,代表,Extra Deep Drawing Quality , non-aging,3,牌号的命名方法示例（,Q/BQB403,）,DC01,DC03,DC04,DC05,DC06,DC07,第一位：,D,代表冷成形用扁平材，,flat products for cold forming,第二位：,C,代表冷轧基板，,cold rolled,第三、四位：两位数字，序列号,Serial Number,，无特定含义，代表不同的冷成形,级别,4,牌号的命名方法示例（Q/BQB408）,BLC,宝钢低碳一般用途,B: BAOSTEEL L: Low Carbon;,C:,Commercial,BLD,宝钢低碳冲压用,B: BAOSTEEL; L: Low Carbon;,D: Drawing,BUSD,宝钢超级拉延冲压,B: BAOSTEEL; U: Ultra; S:,Strain,D:,Drawing,BUFD,宝钢超级成型冲压,B: BAOSTEEL; U: Ultra; F: Formability,D: Drawing,BSUFD,宝钢超高级成型冲压,B: BAOSTEEL;,SU: Super,Ultra F:,Formability; D:,Drawing,5,牌号的命名方法示例（,Q/BQB410,）,B240ZK,：,B,代表宝钢，,240,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,Z,代表规定的最小抗拉强度（,Rm,）与规定的最小屈服强度之差一般为,140MPa,，,K,代表铝镇静，细晶粒,B280VK,：,B,代表宝钢，,280,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,V,代表规定的最小抗拉强度（,Rm,）与规定的最小屈服强度之差不限定，,K,代表铝镇静，细晶粒,StXX-XG,：,St,表示钢，,XX XG,一般为序列号，无特定含义，一般与材料号相关，例如,St37-2G,的材料号为,1.0037G,；脱氧方式为可选，可以是沸腾、半镇静或完全镇静,St44-3G,的材料号为,1.0144G,；脱氧方式为完全镇静；,St52-3G,的材料号为,1.0570G,，脱氧方式为完全镇静,6,牌号的命名方法示例（,Q/BQB411Q/BQB 419,）,B180P1/B180P2,：,B,代表宝钢，,180,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,P,代表加磷钢，,1,代表为超低碳钢，,2,代表低碳钢,B180H1/B180H2,：,B,代表宝钢，,180,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,H,代表烘烤硬化钢，,1,代表为超低碳钢，,2,代表低碳钢,HC180P,：,H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,180,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,P,代表加磷钢,HC220I:H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,220,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,I,代表各向同性钢,HC180Y,：,H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,180,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,Y,代表无间隙原子钢,HC180B,：,H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,180,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,B,代表烘烤硬化钢,7,牌号的命名方法示例（,Q/BQB411Q/BQB 419,）,B340/590DP,：,B,代表宝钢，,340,代表规定的最小屈服强度（,R,e,），,590,代表规定的最小抗拉强度（,Rm,），,DP,代表双相钢,B340LA,：,B,代表宝钢，,340,代表规定的最小屈服强度（,R,e,），,LA,代表高强度低合金钢,HC340LA: H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,340,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,LA,代表高强度低合金钢,HC1200/1500MS,：,H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,1200,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,1500,代表规定的最小抗拉强度（,R,m,），,MS,代表马氏体钢,HC420/780TR,：,H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,420,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,780,代表规定的最小抗拉强度（,R,m,），,TR,代表相变诱导塑性钢,HC420/780DP,：,H,代表高强钢，,C,代表冷轧基板，,420,代表规定的最小屈服强度（,Re,），,780,代表规定的最小抗拉强度（,R,m,），,DP,代表双相钢,8,牌号的命名方法示例（,Q/BQB420,，,Q/BQB425,）,DC5XD+Z/ZF,和,DD5XD+Z/ZF,：,B340/590DP,：第一位,D,代表冷成形用扁平材，第二位：,C,代表冷轧基板，,D,代表热轧基板；第三和第四位数字,5X,为序列号，无特定含义，代表不同的冲压级别；,D,为热镀代号；,+,为连接号；后面字母为镀层代号，,Z,代表纯锌镀层，,ZF,代表锌铁合金镀层，,AZ,代表铝锌合金镀层,S250GD+AZ,：,S,表示结构钢，,250,表示规定的最小屈服强度（,R,e,），,GD,为热镀代号，,+,为连接号；后面字母为镀层代号，,AZ,代表铝锌合金镀层,传统高强钢和先进高强钢的命名方法参见冷轧板系列的说明，加,D,代表热镀，再后缀镀层代号，现补充说明一下,复相钢,的表示方法,示例：,HD680/780CPD+Z,：,H,代表高强钢，,D,代表热轧基板，,680,代表规定的最小屈服强度（,R,e,），,780,代表规定的最小抗拉强度（,R,m,），,CP,代表复相钢，,D,为热镀代号；,+,为连接号；后面字母为镀层代号，,Z,代表纯锌镀层。,9,牌号的命名方法示例（其他）,电镀锌、彩涂板、电镀锡和电工钢的命名方法参见相应标准的说明和示例,10,2. 标准文本结构解读,范围,总体描述标准对产品的规定内容，通常包含了产品的适用范围和产品的厚度范围。(可供规格由生产厂和制造部沟通后确定）,11,2. 标准文本结构解读,规范性引用文件,列出了引用文件的清单，如果引用标准注明版本号，则仅该版本的内容适用与本标准；如果不注明标准的版本号，则该标准的最新版本适用于本标准。,外部标准通常是检化验标准；数值修约规则等基础标准,外部标准通常带版本号；,（不可控）,宝钢企业标准通常不带版本号,12,2.,标准文本解读,术语、定义和分类、代号,为便于标准使用者理解标准的内容，通常对标准中需要特别说明的内容，给出相关的术语和定义；,为简化标准的内容，便于标准的使用，通常给出相关的分类和代号，包括产品牌号、表面质量级别、镀层代号、表面结构、表面处理代号等,订货所需信息,列出了产品订货时，需要用户向钢厂提供的产品基本信息,尺寸、外形、重量及允许偏差,对产品的尺寸精度、外形精度及重量的相关规定,13,2. 标准文本结构解读,技术要求,化学成分,钢的性能不仅取决于钢的化学成分，还取决于制造工艺、热处理工艺。,一般来说，用户更关注对钢的使用加工特性，JIS标准对化学成分的规定非常宽松。Q/BQB作为企标，通常会规定化学成分的范围，有利于用户制订相关的焊接和热处理工艺的。,钢中的化学成分的必须满足相关法律法规对钢中有害要素限量的规定。RoHS、REACH等,直读光谱仪,14,2. 标准文本结构解读,技术要求,产品的力学及工艺性能,力学及工艺性能主要指抗拉强度、屈服强度、均匀伸长率，断后伸长率、硬度、r值、n值，另外，用户有时会对晶粒尺寸、夹杂物种类及形态、表面质量级别、拉伸应变痕、烘烤硬化值、镀层重量、镀层的粘附性、钢的冲击韧性、疲劳性能、耐腐蚀性能（ATC等）、焊接性（CE、Pcm）等提出要求，这些产品特性与零件的加工和使用性能直接相关。,液压拉伸试验机,15,2. 标准文本结构解读,电磁性能（电工钢）,对于电工钢产品，通常会提出电磁性能,的要求，如铁损、磁感应强度(磁极化强度)、励磁电流、幅值磁导率、磁导率、,磁感应强度(磁极化强度)、剩磁、矫顽力等,16,2.,标准文本结构解读,检验与试验,标准通常会规定相关产品性能的试验方法、试验条件、取样位置等，包括常规的物理检测方法和化学检测方法，以验证产品的特性是否与标准或相关技术协议的规定相一致，以便签发相应的检验文件。,检验主要包括对表面质量，尺寸和形状的检查。标准通常会规定检验批的组成规则、检验出现不符合项时如何进行复验以及复验的判定规则。,17,2.,标准文本结构解读,包装、标志及检验文件,规定了产品的包装、标志及检验文件的要求,数值修约规则,规定了检验和试验数据修约的规则,附录,附录有两种，,一种是规范性附录,，其规定的内容等同于标准的正文中描述的要求；,另一种是资料性附录,，其提供一些附加信息，不作为标准的要求。,18,3.,技术指标解读,拉伸试验：工程应力应变曲线图,在拉伸试验中，对试样所受的拉力与相应应变所作的坐标曲线图。它能形象地表示出应力与应变的对应关系。试验常在,恒定的应变速率,下进行。,工程中，应力和应变是按下式计算的：,应力（工程应力）,=F/S,，,应变（工程应变）,=,（,L-L,。）,/L,。，,式中，,F,为载荷；,S,。为试样的原始截面积；,L,。为试样的原始标距长度；,L,为试样变形后的长度,19,3.,技术指标解读,拉伸试验：工程应力应变曲线图,Y,应力,X,延伸率,a,平台确定,14 A:,断后伸长率（从引伸计的信号测得的）或者直接从试样上测得这一性能,16 Ag,：最大力塑性延伸率,17 Agt:,最大力总延伸率,18 At:,断裂总延伸率,25 Rm:,抗拉强度,29 mE:,应力,延伸率曲线上弹性部分的斜率,20,3.,技术指标解读,拉伸试验：工程应力应变曲线图,Y,应力,X,延伸率,a,经过均匀加工硬化前，最后最小值点的水平线,b,经过均匀加工硬化前，屈服范围的回归线,c,均匀加工硬化开始处曲线的最高斜率线,15 Ae,：屈服点延伸率,23 ReH:,上屈服强度,21,3.,技术指标解读,拉伸试验：工程应力应变曲线图,Y,应力,X,延伸率,a,）,ReH,Rm b,）,ReH,Rm c,） 应力,-,延伸率状态的特殊情况（见注,1,）,23 ReH,：上屈服强度,25 Rm,：抗拉强度,注,1,：呈现图,8 c,）应力,-,延伸率状态的材料，按照本标准无确定的抗拉强度。双方可以另做协议。,22,3.,技术指标解读,拉伸试验：试样,a,） 试验前,b,） 试验后,ao,：板试样原始厚度,2 bo:,板试样平行长度的原始宽度,5 L0,：原始标距,6 Lc,：平行长度,7 Lt,：试样总长度,8 Lu,：断后标距,9 So,：平行长度的原始横截面积,12,夹持头部,注,1,： 试样头部形状仅为示意性,23,3.,技术指标解读,屈服强度,Yield strength,当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。应区分上屈服强度和下屈服强度,屈服强度,通常可以用,R,eh,，,R,el,，,R,p0.2,，,R,p0.5,，,R,t0.2,等表示,上屈服强度,Upper yield strength R,eH,试样发生屈服而力首次下降前的最高应力,下屈服强度,Lower yield strength R,eL,在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力,规定塑性延伸强度,Proof strength, plastic extension R,p,塑性延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率，例如，,R,p0.2,，表示规定塑性延伸率为,0.2%,时的应力,24,3. 技术指标解读,规定总延伸强度,Proof strength，total extension R,t,总延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的,应力,。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率，例如R,t0.5,，表示规定总延伸率为0.5%时的应力,最大力,Maximum force F,m,试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。对于无明显屈服（连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力,抗拉强度,Tensile strength R,m,相应最大力(F,m,)的应力,25,3.,技术指标解读,26,3.,技术指标解读,27,3. 技术指标解读,真应力-真应变曲线图,工程应力-应变曲线中的应力和应变是以试样的初始尺寸进行计算的，事实上，在拉伸过程中试样的尺寸是在不断变化的，此时的真实应力S应该是瞬时载荷（F）除以试样的瞬时截面积（S），即：,=F/S；同样，真实应变e应该是瞬时伸长量除以瞬时长度de=dL/L。下图是真应力-真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是,继续上升直至断裂,，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。,28,3.,技术指标解读,真应力,-,真应变曲线图,真应力,-,真应变曲线直观地反映了材料拉伸变形时的应变硬化行为，其数学表达式为,Hollomon,公式。由拉伸实验得到的,log-log,曲线的斜率即为应变硬化指数，其数值与材料拉伸变形时的最大均匀应变相等，是衡量材料塑性均匀变形能力的力学指标。,工程应力应变曲线和真应力,-,真应变曲线的比较,29,3.,技术指标解读,应变硬化指数（,n,值）,拉伸应变硬化指数（,n,值）定义为,:,在单轴拉伸应力作用下，,真实应力,与,真实塑性应变,数学方程式中的真实塑性应变指数,应变硬化指数（,n,值,）,的物理意义,n,值代表钢板在塑性变形中的硬化能力,反映了变形均匀度，成形极限和裂纹是否产生等。,n,值越大，变形越均匀,30,3.,技术指标解读, = C ,n,ln,=lnC + nln,在双对数坐标平面内的直线斜率即为应变硬化指数。,C,为强度系数，在计算,n,值时，可以消去常数,lnC,，得到：,n=,（,ln,1,-,ln,2,）,（,ln,1,-ln,2,）,试验原理,试样在均匀塑性变形范围内以规定的恒定速率轴向拉伸变形。用整个均匀塑性变形范围内的应力,-,应变曲线，或用均匀塑性变形范围内的应力,-,应变曲线的一部分计算拉伸应变硬化指数,（,n,值）,31,3.,技术指标解读,n,4-6,:,线性回归,ln = nln + ln C,，回归区间为,4%,6%,；,n,10-15,：线性回归,ln = nln + ln C,，回归区间为,10%,15%,；,n,10-20/Ag,:,线性回归,ln = nln + ln C,，回归区间为,10%,20%,，如果,Ag20%,，则用,n,10-Ag,表示；,n,2-20/Ag,：线性回归,ln = nln + ln C,，回归区间为,2%,20%,，如果,Ag20%,，则用,n,2-Ag,表示；,如果采用人工测量方式，应在需要考察的应变范围内，至少取以几何级数分布的,5,个应变数,应变硬化指数（,n,值）应修约到,0.01,32,3. 技术指标解读,塑性应变比 (,r,值,),在单轴拉伸应力作用下，试样宽度方向,真实塑性应变,和试样厚度方向,真实塑性应变,的比,塑性应变比 (,r 值,)的物理意义,r值代表相同受力条件下板厚方向和板平面方向的变形差异，,r值大时，板厚方向的变形小，而板平面内与拉应力相垂直的方向上（宽度方向）的变形易于进行，从而降低起皱倾向，有利于冲压成形。并希望各方向上的r值之差尽量小，以保证板面成形均匀。,33,3. 技术指标解读,a,真实厚度应变；,b,真实宽度应变。,因为长度的变形量比厚度的变形量更容易测量，下列关系式得自塑性变形前后体积不变原理，用于计算塑性应变比r值,r,m,=(r,0,+2r,45,+r,90,)/4;,r= (r,0,-2r,45,+r,90,)/2,注：宝钢企标规定，r值测量的应变,值,为15%,b,0,：试样的原始宽度标距,b,：试样进行指定应变后的宽度标距,L,0,：原始长度标距,L,：试样进行指定应变后的长度标距,34,3.,技术指标解读,r,m,=(r,0,+2r,45,+r,90,)/4;,r= (r,0,-2r,45,+r,90,)/2,注：宝钢企标规定，,r,值测量的应变水平为,15%,r,0,o,r,45,o,r,90,o,轧制方向,35,制耳现象,36,制耳,r,对制耳的影响,37,3. 技术指标解读,成形极限图（FLD）(Forming Limit Diagram),由金属薄板在各种应变状态时所能达到的极限应变值所构成的图形，简称,FLD,。它用来表示金属薄板在出现局部变薄,(,失稳或颈缩,),和断裂之前可能达到的变形水平。,(,见薄板成形性,),极限应变值可采用板成形网格测量技术实际测定或通过理论计算得到。,通过实验，求得一种材料在各种应力应变状态下的成形极限点，然后把这些点标注到以对数应变,1,和,2(,或工程应变,e,1,，,e,2,),为坐标轴的直角坐标系中，即可得到实验成形极限图,(,图,1),。由于影响因素很多，判据不一，实验成形极限图数据比较分散，常形成一定宽度的条带，称为临界区。在临界区以上为破裂区，在临界区以下为安全区。,38,3.,技术指标解读,成形极限图（,FLD,）,(Forming Limit Diagram),板材的硬化指数,n,、塑性应变比,r,值、厚度、应变路径、应变梯度、应变速率和网格测量方法等对成形极限曲线的形状和位置都有很大影响。,(1),板材,n,、,r,值的影响。,n,值增加时，材料的强化效应大，会提高应变分布的均匀性，因而使成形极限曲线提高。图,2,是根据,M-K,理论,(,见拉伸失稳,),计算的结果。根据,M-K,理论计算，,r,值增大时，拉一拉区的极限应变值降低。但皮尔斯,(R,Pearce),的试验结果显示，除了平面应变状态以外，,r,值对成形极限曲线影响不太显著，但可看出,r,值下降，极限应变值也下降。,39,3.,技术指标解读,成形极限图（,FLD,）,(Forming Limit Diagram),(2),板材厚度的影响。实验和理论分析的结果都表明，成形极限曲线随着初始板材厚度的减薄而降低。这是因为当初始板厚较薄时，由板材的表面缺陷而产生的板厚不均匀性以及内部缺陷而使实际板厚下降，变形不均等问题比板厚较厚时更加严重。因此，在相同变形条件下，薄的板材容易先发生局部失稳并达到成形极限。另外，薄的板材在变形时应变梯度小，周围材料对危险区材料的补偿作用小，也会降低成形极限。,40,3.,技术指标解读,成形极限图（,FLD,）,(Forming Limit Diagram),(3),应变路径的影响。在多工序板材成形或单工序复杂零件成形时，零件上点的应变轨迹不一定再遵循简单加载定律，因而由简单加载条件得到的成形极限曲线就不一定能直接使用。由于复杂加载的具体情况各不相同，不可能作出各自的成形极限曲线。但实验和理论分析结果都表明，应变路径对成形极限曲线具有显著影响。图3是对深冲钢板的实验结果。按先单向拉伸预变形再等双向拉伸的应变路径所得的成形极限曲线明显高于简单加载路径的，而,先等双向拉伸预变形，再单向拉伸的成形极限曲线则明显偏低,。,1-,简单路径；,2-,先单向拉伸，后等双向拉伸；,3-,先等双向拉伸，后单向拉伸,41,3.,技术指标解读,成形极限图（,FLD,）,(Forming Limit Diagram),(4)应变梯度和测量方法的影响。成形时试件上的应变分布是不均匀的，用网格法测得的应变实际上是圆形网格变形成椭圆网格后(图4)的平均应变，可见按,1,=ln,a/d,0,2,=ln,b/d,0,计算的主应变值,1,和,2,总是小于A点真正的主应变值。误差的大小取决于应变梯度和基圆直径d,0,。通常，应变梯度大时，d,0,应取小一些；反之，则可取大一些。d,0,愈小和被测椭圆离裂纹愈近则测得的极限应变愈大，愈接近真实极限应变值。用光学工具测量时，光轴应与被测椭圆相垂直，否则所得尺寸有误差。,应变梯度的大小与试件形状、模具形状、试验中的摩擦润滑条件以及材料的n值等因素有关。采用半球形凸模时的应变梯度比采用平底凸模时大；当用半球形凸模时，润滑条件越好，试件的应变梯度越小。,图,4,变形前后的网格,42,3.,技术指标解读,成形极限图（,FLD,）,(Forming Limit Diagram),(5) 变形速度的影响。普通压力机的成形速度对极限应变没有多大影响。但高速成形时，因应变速率增加，材料的成形性降低。高速成形增加应变速率，对成形极限曲线的影响与n值减小时很类似。因此，增加应变速率对成形极限曲线的影响，可归结于降低n值所引起的结果。,另外，变形速度对应变路径也有影响。当变形速度增加时，应变路径向,2,方向偏移。,(6) 初始板厚不均匀度的影响。实验和理论分析结果都表明：初始板厚不均匀度f,0,(薄板表面凹谷点厚度t,B0,与凸峰点厚度t,A0,的比值，即f,0,=t,B0,/t,A0,)减小，成形极限曲线下降。,43,3.,技术指标解读,烘烤硬化值,烘烤硬化值,Bake-Hardening-Index BH2,烘烤硬化值（,BH,2,）为经过预拉伸,2,总应变的试样在温度,170,下烘烤,20,分钟后屈服强度（,R,eL,t,）相对于试样原始状态屈服强度（,Rt,2.0,）的增加值。预拉伸,2,总应变是为了模拟冲压成形的应变，而,170,烘烤,20,分钟是为了模拟喷漆后的烘烤处理。,44,3. 技术指标解读,扩孔试验(Hole Expansion Test),扩孔试验是一种薄板成形性试验。用凸模把中心带孔的试件压入凹模，使试件中心孔扩大，直到板孔边缘出现颈缩或裂纹为止。试验结果用于评价金属薄板的,翻边成形性,。被剪切或冲裁以后的金属薄板，在受冲剪的边缘部位会有损伤和加工硬化产生，在后续的冲压成形加工特别是拉伸变形时，这些部位会过早地产生裂纹而导致破坏。在一些高强钢和硬铝合金的加工中常有这种情况发生。因翻边是一种最典型的变形方式，为此发展了扩孔试验。,极限扩孔率 Limiting Hole Expansion Ratio,施加载荷使圆锥形扩孔凸模垂直插入试样的冲制圆孔进行扩孔试验，直至穿透试样厚度的裂纹出现时圆孔直径的扩展量与圆孔初始直径的比率。,45,3.,技术指标解读,扩孔试验试样准备,46,3.,技术指标解读,扩孔试验示意图,47,3.,技术指标解读,硬度,(Hardness),硬度,是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。,硬度试验,根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法,。,48,3.,技术指标解读,金属洛氏硬度（,HRA,、,HRB,、,HRC,、,HRF,等）,洛氏硬度试验采用三种试验力，三种压头，它们共有,9,种组合，对应于洛氏硬度的,9,个标尺,。这,9,个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。最常用标尺是,HRC,、,HRB,和,HRF,，其中,HRC,标尺,用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢。这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。,HRB,标尺,用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金。,HRF,标尺,用于测试纯铜、较软的铜合金和硬铝合金。,HRA,标尺尽管也可用于大多数黑色金属，但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料。,49,3.,技术指标解读,金属洛氏硬度,HRC,标尺的使用范围是,2070HRC,，当硬度值小于,20HRC,时，因为压头的圆锥部分压入太多，灵敏度下降，这时应改用,HRB,标尺。尽管,HRC,标尺被规定的上限值为,70HRC,，但是当试样硬度大于,67HRC,时，压头尖端承受的压力过大，金刚石容易损坏，压头寿命会大大缩短，因此一般应改用,HRA,标尺。,使用硬质合金球压头的标尺，硬度符号后面加“,W”,。使用钢球压头的标尺，硬度符号后面加“,S”,。如果在产品标准或协议中有规定时，可以使用直径为,6.350mm,和,12.70mm,的球形压头。,洛氏硬度试验原理示意图,50,3.,技术指标解读,金属表面洛氏硬度（,HRN,、,HRT,）,表面洛氏硬度试验采用三种试验力，两种压头，它们有,6,种组合，对应于表面洛氏硬度的,6,个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充，在采用洛氏硬度试验时，当遇到材料较薄，试样较小，表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时，就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头，采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力，就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。,表面洛氏硬度的,N,标尺,适用于类似洛氏硬度的,HRC,、,HRA,和,HRD,测试的材料；,表面洛氏硬度的,T,标尺,适用于类似洛氏硬度的,HRB,、,HRF,和,HRG,测试的材料。,HR30Tm,：,m,表示试验后，试样背面允许出现可见变形。其他的试验均不允许试验后，试样背面允许出现可见变形,51,3.,技术指标解读,金属洛氏硬度和表面洛氏硬度代号,52,3.,技术指标解读,金属维氏硬度,HV,维氏硬度,Vickers-hardness,是表示材料硬度的一种标准。由英国科学家维克斯首先提出。以,49.03980.7N,的负荷,将相对面夹角为,136,的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值,(HV),。 它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。,维氏硬度尚有：,小负荷维氏硬度,，试验负荷,1.96149.03N,，它适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定；,显微维氏硬度,，试验负荷,1.961N,，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。,HV-,适用于显微镜分析。,53,3.,技术指标解读,金属维氏硬度,HV,54,3.,技术指标解读,金属布氏硬度,HB,布氏硬度试验是压入硬度试验之一，其测量值用,HB,或,BHN,表示。,该试验最初由瑞典工程师,Johan August Brinell,（,1849,年,-1925,年）于,1900,年提出。布氏硬度是第一个被广泛用于工程学及冶金学的标准化硬度试验。此试验方法因压痕较大和对待测材料损伤明显，应用受到一定限制。,布氏硬度是用载荷为,P,的力把直径,D,的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径,d,，据此计算出的压痕面积,A,B,，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作,HB,。,HB=P/A,B,=P/(Dh)=2P/(D(D- (D,2,-d,2,),单位：,P- kgf, D,，,h-mm,举例：,120HBS10/1000/30,：表示用直径,10mm,钢球在,1000Kgf,（,9.807KN,）试验力作用下，保持,30s,（秒）测得的布氏硬度值为,120N/ mm,2,（,MPa,）。,55,3.,技术指标解读,金属布氏硬度,HB,对钢来说，一般选用的钢球,D,为,10mm,，载荷,P,为,3000kgf,压入时间为,10,秒。试验所得直径,d,应在,0.25D-0.6D,的范围内。布氏硬度的使用上限是,HB450,，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。,布氏硬度试验原理,56,3.,技术指标解读,金属布氏硬度,HB,57,3. 技术指标解读,艾利克森杯突试验 Erichsen cupping test,杯突试验是评价金属薄板拉胀成形性能的一种简便的试验方法,这个方法是德国人艾利克森（Erichsen）提出来的，早在1912年成为德国专利。这个试验被命名为Erichsen试验，简称为IE值。多年来各国以IE值作为评价金属薄板成形性能的主要指数。,这种试验方法是把一定尺寸的试件毛料夹持在压边圈及凹模之间，用直径20毫米的球形突模进行冲压，在试件圆顶附近出现能够透光的裂缝时，就算完成了这一试验，以突模的压入深度，作为评价金属薄板成形性能的IE值。,58,3. 技术指标解读,艾利克森杯突试验 Erichsen cupping test,59,3. 技术指标解读,艾利克森杯突试验 Erichsen cupping test,IE,11,IE,21,IE,40,IE,艾利克森杯突值,IE,-,-,-,-,试验期间压痕深度,h,3.00.1,3.00.1,6.00.1,3.00.1,冲模内侧圆柱部分高度,h,1,0.750.05,0.750.05,2.00.05,0.750.05,冲模内侧圆角半径,R,2,0.750.1,0.750.1,1.00.1,0.750.1,冲模外侧圆角半径，垫模外侧圆角半径,R,1,550.1,550.1,700.1,550.1,垫模外径,d,5,550.1,550.1,700.1,550.1,冲模外径,d,4,100.1,180.1,330.1,330.1,垫模孔径,d,3,11 0.02,210.02,400.05,270.05,冲模孔径,d,2,80.02,150.02,200.05,200.05,冲头球形部分直径,d,1,30b55,55b2-3,0.1-2,试样厚度,a,更厚或更窄薄板的试验,标准试验,试样和工具尺寸，艾利克森杯突值,mm,标识,符号,a,60,3.,技术指标解读,表面粗糙度,Surface Roughness,表面平均粗糙度,Roughness Average Ra,粗糙度轮廓的算术平均偏差，即在取样长度内粗糙度轮廓偏距绝对值的算术平均值，单位为微米（,m,），见图,1,。,61,3. 技术指标解读,表面粗糙度 Surface Roughness,峰值数 Peak Count RPc,粗糙度轮廓中，每单位长度内峰的个数。单位长度为厘米时峰值数表示为,RPc,，单位长度为英寸时表示为,PPI,，见图2。,62,3.,技术指标解读,冲击功（,KU,2,，,KU,8,，,KV,2,，,KV,8,）,用于评价材料的变脆倾向，判定材料在复杂受载条件下的寿命与可靠性。,它能够反映出原材料的冶金质量和加工后的产品质量，并判定材料的低温变脆倾向。在不同的温度进行试验，可以得到不同的冲击功的值。为保证规定工作温度下零件的可靠性，金属材料必须具有一定的冲击功。,63,3.,技术指标解读,二次加工脆性（,secondary work embrittlement,SWE,）,二次加工脆化,IF,钢和磷强化钢薄钢板在冲压成形（一次加工）后，具有一定的内应力，受外力作用下（特别是低温条件下受冲击力作用,二次加工）容易产生晶间断裂现象，称为二次加工脆化，简称,SWE,。,SWE,敏感程度的指标，通常用脆性转变温度,(DBTT),来表示,二次加工脆性试验落锤冲击试验机的示意图,试验机锤头的示意图,64,3. 技术指标解读,二次加工脆性（ secondary work embrittlement,SWE）,试验原理,将冲压成形用钢板圆形坯料以一定的拉延比冲压成圆柱形，切除凸耳后成为一定高度杯状试样。样杯在不同试验温度下保温足够长时间后，将样杯置于底座上，用具有一定能量、一定锥角的锤头自由落下，冲击样杯杯口部位。通过不断降低落锤冲击的试验温度直到8个样杯中至少有2个发生破裂, 此时的温度被定义为二次加工脆化温度（ductile-brittle transition temperature，简称DBTT）,。,65,3. 技术指标解读,二次加工脆性（ secondary work embrittlement,SWE）,产生原因,随着现代真空冶炼技术的采用,钢中的碳、氮含量可以降到很低的水平,C 50 10,- 6,N 30 10,- 6,;只需添加少量的钛或(和) 铌来固定钢中的碳和氮,可生产出无间隙原子钢,即IF 钢。 IF钢中的碳、氮原子被钛或铌固定，钢质十分纯净。IF 钢中的晶界上诸如碳、氮等固溶原子的减少,使晶界的结合力大大降低,从而使深冲钢板在低温高速时发生晶界断裂现象。另一方面,为了生产高强钢常采用加磷固溶强化,加磷IF 钢受到青睐。磷在晶界的偏析使晶界断裂更容易发生。由于以上原因, IF 钢汽车板在冲压成形后的使用过程中存在受低温冲击而断裂的危险,这种事故是破坏性的。其现象就是二次加工脆性。,66,3.,技术指标解读,疲劳,Fatigue,材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。,67,3.,技术指标解读,疲劳,疲劳断裂,静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口明显地分为两个区域：较为,光滑的裂纹扩展区,和较为,粗糙的断裂区,。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。,统计数据表明，机械零件的失效，约有,70%,左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。,68,3.,技术指标解读,疲劳,疲劳种类包括：,（,1,）按应力状态：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、复合疲劳、冲击疲劳等。,（,2,）按环境：腐蚀疲劳、热疲劳、接触疲劳等。,（,3,）按循环周期：高周疲劳、低周疲劳。,（,4,）按破坏原因：机械疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳等。,疲劳的特点,（,1,）断裂应力,R,m,，甚至,R,e,；,（,2,）出现脆性断裂；,（,3,）对材料的缺陷十分敏感；,（,4,）疲劳破坏能清楚显示裂纹的萌生和扩展，断裂。,69,3.,技术指标解读,疲劳性能,疲劳宏观断口的特征,断口拥有三个形貌不同的区域：疲劳源、疲劳区、瞬断区。随材质、应力状态的不同，三个区的大小和位置不同,1,、疲劳源,裂纹的萌生地；裂纹处在亚稳扩展过程中。由于应力交变，断面摩擦而光亮。随应力状态及应力大小的不同，可有一个或几个疲劳源,2,、疲劳区（贝纹区）,断面比较光滑，并分布有贝纹线。循环应力低，材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、明显。有时在疲劳区的后部，还可看到沿扩展方向的疲劳台阶（高应力作用）,3,、瞬断区,一般在疲劳源的对侧。脆性材料为结晶状断口；韧性材料有放射状纹理，边缘为剪切唇,70,3.,技术指标解读,疲劳性能,疲劳宏观断口的特征,71,3.,技术指标解读,疲劳性能,曲线,S-N,曲线中的,S,为应力（或应变）水平，,N,为疲劳寿命。,S-N,曲线是由试验测定的 ，试样采用标准试样或实际零件、构件，在给定应力比,的前提下进行，根据不同应力水平的试验结果 ，以最大应力,max,或应力幅,a,为纵坐标，疲劳寿命,N,为横坐标绘制,S-N,曲线。当循环应力中的,max,小于某一极限值时，试样可经受无限次应力循环而不产生疲劳破坏，该极限应力值就称为疲劳极限，,S-N,曲线水平线段对应的纵坐标就是疲劳极限。而左边斜线段上每一点的纵坐标为某一寿命下对应的应力极限值，称为条件疲劳极限。,72,3.,技术指标解读,碳当量（,CE,） （当碳含量大于,0.12%,时）,用于评价钢的焊接冷裂纹倾向。,可根据熔炼分析的化学成分按下列公式计算：,碳当量最大值不得超过协议允许值。,73,3.,技术指标解读,焊接裂纹敏感指数（,Pcm,） （当碳含量小于等于,0.12%,时）,用于评价钢的焊接冷裂纹倾向之一,可根据熔炼分析的化学成分按下列公式计算：,Pcm,最大值不得超过协议允许值。,74,3.,技术指标解读,BH210,电阻点焊接头,75,3.,技术指标解读,DP780,电阻点焊接头,76,3.,技术指标解读,非金属夹杂物,金属材料中含有的一类具有非金属特性的组成物。它们在金属和合金的熔炼、凝固过程中产生，并在随后的热、冷加工过程中经历一系列变化，对金属和合金的性能产生多方面的影响。,非金属夹杂物对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能有很大影响。一般认为，夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响钢的性能。,77,3.,技术指标解读,非金属夹杂物,圆形或近似圆形，直径,13m,的单颗粒夹杂物。,单颗粒球状类,DS,不变形，带角或圆形的，形态比（一般,3,），黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒。,球状氧化物,D,具有高的延展性，有较宽范围形态比（一般,3,）的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。,硅酸盐,C,大多数没有变形，带角的，形态比小（一般,3,），黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有三个颗粒）。,氧化铝,B,具有高的延展性，有较宽范围形态比（即：长度,/,宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。,硫化物,A,形态,类型,类别,78,3.,技术指标解读,非金属夹杂物,钢中的非金属夹杂物：氧化物,-,深灰，硫化物,-,浅灰（,Key-to-steel,）,79,3.,技术指标解读,非金属夹杂物,电工钢中典型的复杂氧硫化合物夹杂,( A, B,和,C),和 板条状,MnS (D),80,3.,技术指标解读,平均晶粒度,晶粒度是晶粒大小的量度。通常使用长度、面积、体积或晶粒度级别数来表示不同方法评定或测定的晶粒大小。,显微晶粒度数,G,在,100,倍下,645.16mm,2,面积内包含的晶粒个数,N,与,显微晶粒度级别数,G,的关系为,N=2,G,-1,。,宏观晶粒度数,G,m,（适用于特别粗大的晶粒）,在,1,倍下,645.16mm,2,面积内包含的晶粒个数,N,与,宏观晶粒度级别数,G,m,的关系为,N=2,Gm,-1,。,81,3.,技术指标解读,平均晶粒度,晶粒度测量方法分为比较法、面积法和截点法三种。,由于测量晶粒尺寸很不方便，在工业生产上常采用与标准系列评级图对比的比较法来评定平均晶粒度，标准晶粒度共分,8,级，,1,级最粗，,8,级最细。比,1,级更粗或比,8,级更细的晶粒也可以用晶粒度级别数表示，如,0,级、,10,级、,-1,级等。比较法的评定方法是将与相应标准系列评级图相同放大倍数的有代表性视场的晶粒组织图像或显微照片与标准系列评级图直接进行对比，选取与检测图像最接近的标准评级图级别数。,金属平均晶粒度的具体测量方法见,GB/T63942002,。,82,3.,技术指标解读,平均晶粒度,显微晶粒度数（,G,）越大，代表晶粒越细小。,一般来说，常温下，晶粒细化，晶界面积越大，因而金属强度、硬度越高，同时塑性、韧性越好，称为细晶强化。,高温下，晶界呈粘滞状态，在外力作用下易产生滑动和迁移，因而细化晶粒无益，但晶粒太粗，易产生应力集中。因而高温下晶粒过粗、过细都不好。,钢的晶粒度分成起始晶粒度、实际晶粒度,起始晶粒度,指钢在临界温度以上加热，奥氏化过程中最初形成的奥氏体晶粒的晶粒度，即奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界开始接触时的晶粒大，又称初生晶粒度。,实际晶粒度,指某一实际条件下所得到的晶粒大小。,83,3.,技术指标解读,平均晶粒度,无孪晶的晶粒示例,有孪晶的晶粒示例,钢中的奥氏体晶粒示例,84,3. 技术指标解读,酸浸时滞值（PL，Pickle lag）,评价,镀锡原板,耐腐蚀的方法是测定其酸浸时滞值（Pickle,lag）。,所谓酸浸时滞值是指将镀锡原板浸入盐酸中进行酸洗，从浸入溶液之时起到酸洗速度达到恒定不变时所需的滞后时间。表面完全纯净的原板浸于盐酸中，就会和酸起反应置换出氢气，氢气析出的速度自始至终都是一样。如果原板表面有杂质，开始氢的析出速度小，继之逐渐增大，最后达到一固定位，所含杂质越多，达到这一固定值的时间越长，这种时间上的滞后现象称酸浸时滞现象，达到这一固定值所需的时间称酸浸时滞值。,该值越小，镀锡原板的耐蚀性越好，罐头保藏期也长。酸浸时滞值大的镀锡板装酸性食品易产生氢胀罐。,高耐蚀性镀锡板的酸浸时滞值要求,10s,。,85,3. 技术指标解读,铁溶出试验值（ISV ，lron solution value）,由于镀锡板上存在孔隙，锡层对钢基提供的化学保护并不完善，钢基表面仍然存在着某种局部电池的作用，可以用钢基腐蚀量反映钢基的表面性质，于是采用一种检验镀锡原板表面和镀锡层的耐蚀性的铁溶出试验（lron solution test），这是测定锡抑制钢基表面局部电池有效程度的一种快速方法。,在测定孔隙度的基础上，模拟酸性水果罐头内部反应条件下，使锡对钢基略呈阳极时测定。把一定面积的镀锡板在酸液中保持一定温度和时间溶出铁的数量称铁溶出值。该值越小，表示镀锡板耐蚀性越好，一般要求铁溶出值20g。,锡的纯度对镀锡板的耐蚀性有影响，一般要求锡的纯度为9980以上。锡粒如混进其它金属性的元素，当电极电位与锡不同时将促进锡的腐蚀。,86,3. 技术指标解读,锡层晶粒度（TCS Tin crystal size）,生产实践中发现锡层晶粒度小的镀锡板，罐装某些酸性水果时而发生大量提前报废现象，影响锡层晶粒度最大原因是软熔工艺，调整软熔工艺条件可得到不同晶粒度的镀锡板。,一般晶粒度大，镀锡板耐蚀性好。锡层品粒度是评定镀锡板耐蚀性的指标之一。锡层在氯化铁和硫化钠混合液中浸5,s,15s，晶粒很快显示出来。,锡层晶粒度按有色金属晶粒度等级评定，晶粒度越大，实际晶粒越小。一般要求为 ASTM 9级或更大。,87,3. 技术指标解读,合金-锡 电偶试验 （ATC，Alloy-Tin Couple test）,在酸性水果罐头贮存过程中，罐内壁孔隙处，存在着SnFeSn,2,和SnFe腐蚀电池。这种电池越多，腐蚀电流越大，腐蚀速度越快。,采用浸在果汁中的纯锡（阳极）和脱锡到露出合金层的镀锡板试样（阴极）连接成电偶，测其间流过的电流值称ATC（alloytin couple）值。此值能判断镀锡板合金层的,连续性,和经合金层孔隙,外露钢基,表面的性质。,大量试验看出，ATC值越低，镀锡板对,酸性食品,的耐蚀性越好，罐头保存期长。可见合金层的质量对镀锡板的耐蚀性起重要作用。,对镀锡原板研究得知，其表面上杂质如氧化物等的含量对生成连续性好的合金层影响很大，欲得合金层连续性好致密度高的镀锡板，须加强镀锡前的清洗和调整软熔处理工艺。近年来生产工艺的不断改进，导致了高耐蚀性K型镀锡板的发展，其ATC值要求不大于012Acm,2,。,88,3. 技术指标解读,表面铬含量（CHROMIUM ON TIN PLATE）,镀锡板表面上的氧化膜,分,两种。一种是锡层本身氧化生成的氧化膜（SnO,2,和SnO）,；,另一种镀锡板生产过程中表面处理生成的钝化膜。,锡氧化生成的SnO,2,很稳定，它的存在对耐蚀性不利,，,所以氧化膜对耐蚀性的影响决定于SnO,2,和SnO的性质和数量。,最有代表性的是经铬酸盐处理生成的钝化膜，由试验结果看出其中铬含量越高，耐蚀性越好。但这种钝化膜当pH在5以下的酸性水果罐头介质中易脱落，需再进行阴极处理，方能使易脱落的钝化膜牢固附着在镀锡板上。,低铬铁的表面钝化膜中，铬含量的目标值通常控制在1.5mg/m,2,以下。,89,3. 技术指标解读,冷轧取向电工钢,冷轧无取向电工钢最主要的用途是用于发电机制造，其含硅量0.5%-3.0%，经冷轧至成品厚度,供应态多为0.35mm和0.5mm厚的钢带。冷轧无取向硅钢的Bs高于取向硅钢；与热轧硅钢相比，其厚度均匀，尺寸精度高，表面光滑平整，从而提高了填充系数和材料的磁性能。,冷轧取向电工钢,冷轧取向电工钢最主要的用途是用于变压器制造。与冷轧无取向电工钢相比，取向电工钢的磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。取向电工钢在轧制方向的铁损仅为横向的1/3，磁导率之比为6：1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为后者的2.5倍。,90,3. 技术指标解读,铁损（Iron Loss）：,铁损包括磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗以及剩余损耗，铁损也称比总损耗或交变损耗，常用P,T,表示，单位为Wkg（瓦/千克）。,磁滞损耗：是指磁性材料在磁化和反磁化过程中，由于材料中夹杂物、晶体缺陷、内应力和晶体位向等因素阻碍畴壁移动，使磁通变化受阻，造成磁感应强度的变化落后于磁场强度变化的磁滞现象而引起的能量损耗。也就是说，畴壁的移动是不可逆的，从而产生磁滞损耗。磁滞损耗值可以按直流磁滞回线的面积计算出；,涡流损耗是指磁通发生,交变,时，铁芯产生感应电动势进而产生感应电流，感应电流呈旋涡状，称之为涡流；感应电流在铁芯电阻上产生的损耗就是涡流损耗；,剩余损耗是指除磁滞损耗和涡流损耗以外的损耗，由于所占比重较小，也可忽略不计。,91,3. 技术指标解读,磁感应强度 magnetic flux density,描述磁场强弱和方向的基本物理量。是矢量，常用符号B表示。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。,在物理学中磁场的强弱使用磁感强度（也叫磁感应强度）来表示，磁感强度大表示磁感强；磁感强度小，表示磁感弱。,这个物理量之所以叫做磁感应强度，而没有叫做磁场强度，是由于历史上磁场强度一词已用来表示另外一个物理量了。,92,3. 技术指标解读,矫顽力;coercivity; coercive force,在单调变化磁场的作用下，磁性合金从技术饱和磁化状态退到磁通密度磁极化强度