ICS

CCS

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSAExx－20xx

汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼薄板和薄帶擴(kuò)孔

試驗(yàn)方法

AdvancedhighstrengthsteelforAutomobile—Sheetandstrip—Holeexpanding

test

LED（報(bào)批稿）headlamp

在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的該標(biāo)準(zhǔn)所涉必要專利信息連同支持性文件一并附上。

DraftingguidelinesforcommercialgradesstandardofChinesemedicinalmaterials

20xx-xx-xx發(fā)布20xx-xx-xx實(shí)施

發(fā)布

中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)

T/CSAExx—20xx

汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼薄板和薄帶擴(kuò)孔試驗(yàn)方法

1范圍

本文件規(guī)定了汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼薄板和薄帶擴(kuò)孔試驗(yàn)方法的原理、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)程序、試

驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于厚度1.2mm～4.0mm、寬度不小于90mm、抗拉強(qiáng)度不低于590MPa的汽車用先進(jìn)

高強(qiáng)鋼薄板和薄帶極限擴(kuò)孔率的測(cè)定，其它厚度和/或汽車用鋼或金屬材料可參照本文件執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，標(biāo)注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)版本適用于本文件；不注日期引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T24524—2021金屬材料薄板和薄帶擴(kuò)孔試驗(yàn)方法

GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

極限擴(kuò)孔率limitingholeexpansionratio

施加載荷使圓錐形擴(kuò)孔凸模垂直插入試樣的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，直至任一滿足條件的裂紋狀

態(tài)出現(xiàn)時(shí)，計(jì)算圓孔擴(kuò)展量。

注：極限擴(kuò)孔率用圓孔直徑的擴(kuò)展量與圓孔初始直徑之比表示。

3.2

余隙度clearance

在試樣上沖制圓孔時(shí)，沖制試樣圓孔所用凹模與凸模之間的相對(duì)間隙。

注：余隙度用凹模和凸模之間的間隙與試樣厚度之比表示。

3.3

貫穿裂紋through-thicknesscrack

貫穿試樣全厚度的裂紋。

3.4

未貫穿裂紋microcrack

1

T/CSAExx—20xx

未貫穿試樣全厚度的裂紋。

3.5

初始裂紋initialcrack

圓孔外徑棱線邊緣出現(xiàn)采用輔助工具可觀測(cè)到的裂紋。

注：采用體視顯微鏡觀測(cè)到長(zhǎng)度小于等于0.1mm的裂紋，可判定為初始裂紋。

3.6

固定行程加載fixedstrokeloading

達(dá)到設(shè)定的固定行程時(shí)錘頭停止運(yùn)動(dòng)的加載方法。

3.7

加載行程loadingstroke

錘頭從開始運(yùn)動(dòng)或與試樣圓孔開始接觸到停止運(yùn)動(dòng)所移動(dòng)的距離。

3.8

有效試樣effectivespecimen

用于測(cè)定被測(cè)試材料極限擴(kuò)孔率的擴(kuò)孔試樣。

4符號(hào)和說(shuō)明

表1給出的符號(hào)和說(shuō)明適用于本文件。

表1符號(hào)和說(shuō)明

符號(hào)說(shuō)明單位

c余隙度%

dd沖制試樣圓孔用的凹模內(nèi)徑mm

dp沖制試樣圓孔用的凸模直徑mm

Dd擴(kuò)孔裝置的凹模內(nèi)徑mm

Douter基于初始裂紋標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的圓孔平均外直徑mm

Dinner基于貫穿裂紋標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的圓孔平均內(nèi)直徑mm

Do沖制圓孔的初始直徑mm

Dp擴(kuò)孔裝置的凸模圓柱直徑mm

F壓邊力N

R擴(kuò)孔裝置凹模肩部的圓角半徑mm

t試樣厚度mm

極限擴(kuò)孔率%

outer基于外徑初始裂紋的極限擴(kuò)孔率，見圖2-c%

inner基于內(nèi)徑貫穿裂紋的極限擴(kuò)孔率，見圖2-d%

2

T/CSAExx—20xx

??基于毛刺朝上外徑初始裂紋的極限擴(kuò)孔率，見圖和

??????&2-a2-d%

??基于毛刺朝上內(nèi)徑貫穿裂紋的極限擴(kuò)孔率，見圖和

??????&2-a2-c%

????

??????基于毛刺朝下&外徑初始裂紋的極限擴(kuò)孔率,見圖2-b和2-d%

????

??????基于毛刺朝下&內(nèi)徑貫穿裂紋的極限擴(kuò)孔率,見圖2-b和2-c%

5試驗(yàn)原理

在試樣上沖制圓孔（見圖1），按照GB/T24524—2021規(guī)定執(zhí)行，將規(guī)定形狀和尺寸的圓錐形擴(kuò)孔凸

模頂入試樣的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，直至圓孔邊緣出現(xiàn)貫穿裂紋或初始裂紋，停止凸模沖頂，測(cè)定極

限擴(kuò)孔率（見圖2）。

注1：為了試驗(yàn)便利性和滿足7.7，推薦采用專用沖孔設(shè)備制孔，其它制孔方式可通過(guò)協(xié)商方式確定。

注2：對(duì)于抗拉強(qiáng)度低于590MPa的汽車用鋼，推薦采用局部頸縮的裂紋標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

1——試樣；

2——沖制圓孔用凹模；

3——沖制圓孔用凸模。

圖1沖孔示意圖

3

T/CSAExx—20xx

4

a）試驗(yàn)前-毛刺朝上b）試驗(yàn)前-毛刺朝下

?Dinner

?Douter

5.2

?D

inner5.1?D

outer

c）試驗(yàn)后-內(nèi)徑貫穿裂紋d）試驗(yàn)后-外徑初始裂紋

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

1——試樣；

2——凹模肩部；

3——凹模；

4——沖孔毛刺；

5——5.1貫穿裂紋；5.2初始裂紋；

6——凸模頂角；

7——凸模。

圖2擴(kuò)孔試驗(yàn)示意圖

6試驗(yàn)設(shè)備

6.1試驗(yàn)機(jī)

4

T/CSAExx—20xx

6.1.1試驗(yàn)機(jī)應(yīng)提供可靠的壓邊力保證試驗(yàn)過(guò)程中試樣的固定，具有試樣對(duì)中定位功能，試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具備

迅速靈敏的停機(jī)功能，確保當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的固定加載行程時(shí)可以立即停機(jī)。

6.1.2試驗(yàn)機(jī)擴(kuò)孔模具的位移速率應(yīng)可控，以保證試驗(yàn)的穩(wěn)定進(jìn)行。

6.1.3除專用擴(kuò)孔試驗(yàn)機(jī)外，能夠滿足上述要求的深沖壓試驗(yàn)機(jī)以及其他壓縮試驗(yàn)機(jī)均可用于擴(kuò)孔試

驗(yàn)。

6.2試驗(yàn)?zāi)＞?/p>

6.2.1擴(kuò)孔試驗(yàn)用凹模與凸模的尺寸與形狀在6.2.2至6.2.5中給出（見圖2）。

6.2.2擴(kuò)孔試驗(yàn)用凸模應(yīng)呈圓錐形，其頂角為60°±1°。凸模圓柱直徑Dp應(yīng)足夠大，以保證試樣圓孔邊

緣出現(xiàn)貫穿裂紋。

6.2.3擴(kuò)孔試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)依據(jù)期望的極限擴(kuò)孔率確定壓邊用凹模內(nèi)徑Dd，凹模內(nèi)徑Dd宜不小于40

mm。

注：針對(duì)汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼，推薦采用固定的凹模內(nèi)徑Dd（如60mm）進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)。

6.2.4擴(kuò)孔試驗(yàn)用凹模肩部的圓角半徑R應(yīng)在2mm～20mm之間，推薦使用圓角半徑R為5mm。

6.2.5擴(kuò)孔試驗(yàn)用圓錐形凸模模具表面應(yīng)光滑，且硬度應(yīng)不小于55HRC。

7試樣

7.1應(yīng)在同一樣坯上，每一種極限擴(kuò)孔率指標(biāo)取樣不少于6個(gè)（詳見8.2）。

7.2試樣應(yīng)平直，試樣上的沖制圓孔中心與試樣邊緣的距離不小于45mm，兩相鄰圓孔中心之間的距

離不小于90mm（見圖3）。

注：表3給出了符合上述要求的選擇凹模內(nèi)徑尺寸的實(shí)例。

單位為毫米

≥45≥45≥90

≥45

圖3試樣尺寸示意圖

7.3試樣上的沖制圓孔用直徑為10mm的凸模沖壓形成（見圖1）。

7.4沖制試樣上的圓孔時(shí)，所選凹模須滿足表2所示與凸模之間的余隙度。余隙度按式（1）計(jì)算。凹

模內(nèi)徑的選擇應(yīng)以0.10mm的增量遞增或遞減。

5

T/CSAExx—20xx

表2凸模與凹模的余隙度允許偏差

試樣厚度t余隙度c

mm%

t＜2.0122

t≥2.0121

???

?=??×100.......................（1）

2?

式中：

c——余隙度，％；

dd——為試樣沖孔時(shí)凹模內(nèi)徑，單位為毫米（mm）；

dp——試樣沖孔時(shí)凸模直徑，單位為毫米（mm）；

t——試樣厚度，單位為毫米（mm）。

表3選擇凹模內(nèi)徑尺寸的實(shí)例（續(xù)）

單位為毫米

試樣厚度t凹模內(nèi)徑dd

1.2≤t<1.510.30

1.5≤t<1.910.40

1.9≤t<2.310.50

2.3≤t<2.710.60

2.7≤t<3.110.70

3.1≤t<3.610.80

3.6≤t<4.010.90

4.0≤t<4.411.00

7.5沖孔模具尺寸的允許偏差應(yīng)符合表4的規(guī)定。宜定期檢查沖壓模具的磨損情況，必要時(shí)，進(jìn)行修復(fù)、

打磨或者更換。

注1：沖孔模具的磨損情況對(duì)極限擴(kuò)孔率結(jié)果有影響。

注2：對(duì)于某些產(chǎn)品，沖孔速率對(duì)極限擴(kuò)孔率結(jié)果有影響。

表4沖孔模具的允許偏差

尺寸允許偏差mm

+0.02

沖孔凸模直徑dp(10mm)

-0.03

+0.03

沖孔凹模內(nèi)徑dd(見表3)

-0.02

7.6在試樣沖孔過(guò)程中，沖孔凸模與沖孔凹模保持同軸，且沖孔凸模軸心垂直試樣表面。

7.7試樣沖孔后，要求剪切邊的光亮帶上邊緣平整，光亮帶與撕裂帶分界線光滑平直或不存在二次擠

壓，撕裂帶不應(yīng)出現(xiàn)明顯的宏觀裂紋，毛刺帶下邊緣平整。剪切邊質(zhì)量的判定示例見附錄C.1。

8試驗(yàn)程序

6

T/CSAExx—20xx

8.1試驗(yàn)一般在室溫10℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行。對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。

8.2在相關(guān)方同意的情況下，測(cè)定其中一種或幾種極限擴(kuò)孔率指標(biāo)。對(duì)于抗拉強(qiáng)度大于等于980MPa

的先進(jìn)高強(qiáng)鋼，按沖孔后靜置0小時(shí)、24小時(shí)、48小時(shí)和72小時(shí)，依次測(cè)定選定的極限擴(kuò)孔率。試驗(yàn)

過(guò)程中擴(kuò)孔試樣的編碼規(guī)則見附錄A.1。

注1：在相關(guān)方同意的情況下，也可以只測(cè)定沖孔后靜置72小時(shí)的極限擴(kuò)孔率。

注2：針對(duì)第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼，可延長(zhǎng)沖孔后靜置時(shí)間，直到極限擴(kuò)孔率收斂或不再下降為止。

8.3將沖制圓孔的試樣平放在擴(kuò)孔模具上，使試樣的沖制圓孔中心與圓錐形擴(kuò)孔凸模的軸線保持一致

且試樣平面垂直于擴(kuò)孔凸模的軸線（見圖2-a或2-b）。

8.4對(duì)試樣施加足夠大的壓邊力夾緊試樣，保證試驗(yàn)過(guò)程中試樣材料在夾緊區(qū)域不發(fā)生變形流動(dòng)。

示例，對(duì)于150mm×150mm的試樣，壓邊力應(yīng)不小于50kN。

若夾緊區(qū)域發(fā)生變形流動(dòng)，則試驗(yàn)應(yīng)無(wú)效，并應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn)。

8.5施加壓力使圓錐形擴(kuò)孔凸模以一定的速率垂直插入試樣的沖制圓孔進(jìn)行擴(kuò)孔（見圖2-a或2-b），

圓錐形擴(kuò)孔凸模推進(jìn)速率應(yīng)不大于1mm/s。

8.6取一個(gè)沖孔試樣，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)保證孔的邊緣一直處于肉眼監(jiān)視中；并且在第一次出現(xiàn)未貫穿裂

紋時(shí)，立即減慢擴(kuò)孔凸模的推進(jìn)速率，使從出現(xiàn)為貫穿裂紋到停止凸模運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，盡量減少加載行

程的增加量；從擴(kuò)孔載荷-加載行程曲線上讀取擴(kuò)孔試驗(yàn)終止時(shí)的加載行程，即為參考加載行程。

注：此步驟有利于減少試樣數(shù)量，提高測(cè)試效率。

8.7設(shè)定一個(gè)小于參考加載行程的加載行程，進(jìn)行固定行程加載的擴(kuò)孔試驗(yàn)。若試樣擴(kuò)孔后的圓孔裂

紋狀態(tài)是“有”（“無(wú)”），則以遞減（遞增）增量重新設(shè)定加載行程進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，直到試樣擴(kuò)孔后

的圓孔裂紋狀態(tài)是“無(wú)”（“有”），將相鄰的裂紋“有”和裂紋“無(wú)”的兩個(gè)試樣對(duì)應(yīng)的加載行程分

別記為S0和S1，兩者的行程差（絕對(duì)值）要求小于等于0.4mm。

注1：針對(duì)圓孔裂紋狀態(tài)，要求采用體視顯微鏡進(jìn)行輔助判定。

注2：針對(duì)汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼，推薦行程差等于0.2mm。

注3：此步驟若能順利實(shí)施，則表明材質(zhì)是穩(wěn)定的，否則，說(shuō)明材質(zhì)存在波動(dòng)。

8.8設(shè)定加載行程等于S0和S1之和的一半，進(jìn)行固定行程加載的擴(kuò)孔試驗(yàn)，確定擴(kuò)孔后的試樣

為有效試樣。有效試樣的確定示例見附錄B.1。

注：針對(duì)有效試樣的圓孔裂紋狀態(tài)可不做判定，默認(rèn)為臨界裂紋狀態(tài)。

8.9使用游標(biāo)卡尺或其它技術(shù)，測(cè)量與裂紋標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的有效試樣的圓孔內(nèi)徑或外徑，精確到0.05mm，

測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)避開裂紋所在的位置，在兩個(gè)相互垂直的方向分別測(cè)量圓孔內(nèi)徑或外徑。

9試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算

9.1按9.2～9.3的規(guī)定與公式計(jì)算極限擴(kuò)孔率。

9.2利用8.9中測(cè)量的兩個(gè)相互垂直的圓孔外徑或內(nèi)徑，確定有效試樣的圓孔平均外徑或內(nèi)徑。

9.3按式（2）和/或式（3）計(jì)算有效試樣的極限擴(kuò)孔率，數(shù)值修約按照GB/T8170規(guī)定執(zhí)行。

????????0

?????=×100.....................................（2）

?0

7

T/CSAExx—20xx

????????0

?????=×100....................................（3）

?0

式中：

outer——基于外徑初始裂紋的極限擴(kuò)孔率，％；

inner——基于內(nèi)徑貫穿裂紋的極限擴(kuò)孔率，％；

Do——沖制圓孔的初始直徑（一般情況下，Do＝10mm）；

Douter——擴(kuò)孔后的圓孔平均外徑，單位為毫米（mm）；

Dinner——擴(kuò)孔后的圓孔平均內(nèi)徑，單位為毫米（mm）。

注：在式（2）或式（3）的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步表征毛刺朝上和毛刺朝下的極限擴(kuò)孔率（見表1），以及沖孔后不同

靜置時(shí)間的極限擴(kuò)孔率。

10試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容:

a)本文件編號(hào)；

b)試樣的標(biāo)識(shí)；

c)試樣的厚度；

d)試樣的涂層類型；

e)極限擴(kuò)孔率及其數(shù)據(jù)記錄信息，見表D.1和表D.2；

f)鋼卷寬度方向極限擴(kuò)孔率的變化范圍(可在需方要求時(shí)提供)；

g)任何與本文件偏離的內(nèi)容(需經(jīng)相關(guān)方同意)。

注：擴(kuò)孔試驗(yàn)其它相關(guān)信息記錄見表E.1。

8

T/CSAExx—20xx

附錄A

（規(guī)范性）

擴(kuò)孔試樣的編碼規(guī)則

由于存在多種極限擴(kuò)孔率指標(biāo)，易造成混淆，為了方便擴(kuò)孔試樣的管理，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)試

樣進(jìn)行編碼，其規(guī)則如下：

1.編碼組成：自定義碼-毛刺朝向-裂紋標(biāo)準(zhǔn)-順序代碼；

2.編碼規(guī)則：

2.1自定義碼：材料代碼；

2.2毛刺朝向：0—毛刺朝上，1—毛刺朝下；

2.3裂紋標(biāo)準(zhǔn)：0—內(nèi)徑&貫穿裂紋，1—外徑&初始裂紋；

2.4順序代碼：兩位阿拉伯?dāng)?shù)字。

示例：比如材料DP780，自定義代碼為A，毛刺朝上、內(nèi)徑&貫穿裂紋、第一個(gè)試樣，編碼為：A-0-0-01。若考慮靜

置時(shí)間，可在材料代碼上增加時(shí)間標(biāo)識(shí)，如沖孔后靜置24小時(shí)，則以上編碼可修改為：A24-0-0-01。

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T/CSAExx—20xx

附錄B

（資料性）

有效試樣的確定示例

以材料DP780為例，采用毛刺朝上&內(nèi)徑貫穿裂紋，對(duì)有效試樣確定的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：

第一步，取一個(gè)試樣，采用傳統(tǒng)的肉眼判定貫穿裂紋終止試驗(yàn)，從擴(kuò)孔載荷-加載行程曲線上讀取

的最大加載行程是7.53mm，則以減小固定加載行程繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)。

第二步，取一個(gè)試樣，編碼為V1-0-0-01，設(shè)定固定加載行程為7.0mm，進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，試驗(yàn)后的

貫穿裂紋狀態(tài)是“無(wú)&N”，則以0.2mm遞增固定加載行程繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)。

第三步，取一個(gè)試樣，編碼為V1-0-0-02，設(shè)定固定加載行程為7.2mm，進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，試驗(yàn)后的

貫穿裂紋狀態(tài)是“有&Y”，則取兩個(gè)固定加載行程的平均值繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)。

第四步，取一個(gè)試樣，編碼為V1-0-0-03，設(shè)定固定加載行程為7.1mm，進(jìn)行擴(kuò)孔試驗(yàn)，得到臨界

貫穿裂紋狀態(tài)，將此擴(kuò)孔試樣確定為有效試樣。

從此示例可以看出，裂紋有（Y）、裂紋無(wú)（N）和中間狀態(tài)（OK），測(cè)量的擴(kuò)孔率差值不超過(guò)1%，

中間狀態(tài)實(shí)際上就是三者的平均值。

表B.1有效試樣的確定過(guò)程

步驟擴(kuò)孔后試樣圓孔邊緣狀態(tài)裂紋局部狀態(tài)

第一步

第二步

第四步

第三步

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T/CSAExx—20xx

附錄C

（資料性）

沖孔后剪切邊質(zhì)量主觀判定示例

表C.1剪切邊質(zhì)量的判定示例

剪切邊質(zhì)量狀態(tài)評(píng)價(jià)極限擴(kuò)孔率%

剪切邊光亮帶上光亮帶與撕撕裂帶毛刺帶下毛刺朝毛刺朝

剪切邊實(shí)物照片

代碼邊緣是否裂帶分界線有無(wú)宏邊緣是否下&貫穿上&貫

平整是否平滑觀裂紋平整裂紋穿裂紋

A是是無(wú)是27.8%18.2%

B是是有是24.1%17.0%

C否是有是21.6%16.6%

D否否無(wú)否16.4%10.4%

E是是無(wú)否24.0%14.4%

F否是有是22.0%15.6%

注：推薦沖孔質(zhì)量狀態(tài)為A。

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T/CSAExx—20xx

附錄D

（規(guī)范性）

極限擴(kuò)孔率測(cè)定數(shù)據(jù)記錄模板

表D.1材料極限擴(kuò)孔率數(shù)據(jù)記錄內(nèi)容

有效極限擴(kuò)孔率指標(biāo)輸入&輸出數(shù)據(jù)（mm）裂紋狀態(tài)（實(shí)物照片）

極限擴(kuò)

試樣毛刺方裂紋類內(nèi)徑或

固定行程行程增量有OK無(wú)孔率%

編碼向型外徑

表D.2不同靜置時(shí)間極限擴(kuò)孔率的數(shù)據(jù)記錄內(nèi)容

有效極限擴(kuò)孔率指標(biāo)靜置時(shí)內(nèi)徑裂紋狀態(tài)（實(shí)物照片）

固定極限擴(kuò)

試樣毛刺方裂紋類間（小或外

行程有OK無(wú)孔率%

編碼向型時(shí)）