2022-11-23發(fā)布2023-I本部分為T/CSTM00790《汽車用薄鋼板試驗方法》的第3部分。本文件由中國材料與試驗團體標準委員會綜合標準領(lǐng)域委員會（CSTM/FC99）提出。本文件由中國材料與試驗團體標準委員會綜合標準領(lǐng)域委員會（CSTM/FC99）歸口。1體系設(shè)計上形成汽車薄板的系列化，特制訂汽車用薄鋼板系列T/CSTM00790《汽車用薄鋼板試驗方法》擬由4部分構(gòu)成：應(yīng)變的均勻性和一致性以及大應(yīng)變量的十字形拉伸試樣形狀和本文件的發(fā)布機構(gòu)提請注意，聲明符合本文件時，可能涉及到6.2.1條（榫卯結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置）與申請?zhí)?02010646804.4《一種汽車薄板應(yīng)變疲勞試驗裝置及方法》相關(guān)的專利的使用。本文件的發(fā)布機構(gòu)對于該專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機構(gòu)承諾，他愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下，就專利授權(quán)許可進行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機構(gòu)備案。相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)系方式獲專利持有人姓名：鞍鋼股份有限公司地址：中國遼寧省鞍山市鐵西區(qū)鞍鋼廠區(qū)請注意除上述專利外，本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。汽車用薄鋼板第3部分：軸向應(yīng)變控制疲勞試驗方法本文件規(guī)定了室溫下汽車用薄鋼板試樣（沒有引入應(yīng)力集中）軸向應(yīng)變控制疲勞試驗的術(shù)語和定義、符號和說明、設(shè)備、試樣、試驗程序、數(shù)據(jù)處理和試驗報告。本文件適用于厚度不大于3.0mm（試樣最小厚度0.5mm）的汽車用薄鋼板（不包括缺口試樣)在恒幅條件下應(yīng)變控制且應(yīng)變比Re=-1的軸向加載試驗。指定在其他應(yīng)變比Re下進行試驗也可參照執(zhí)行。下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T26077—2021金屬材料疲勞試驗軸向應(yīng)變控制方法GB/T26077界定的術(shù)語和定義適用于本文件。GB/T26077界定的符號適用于本文件。應(yīng)符合GB/T26077中5.1、5.2、5.4、5.5的規(guī)定。必要時應(yīng)采用防屈曲裝置，其幾何尺寸需與試樣配套并允許在測試橫截面寬度的側(cè)面測量應(yīng)變，防屈曲裝置應(yīng)使試樣失效在測試段內(nèi)。推薦兩種結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置：2——厚度小于1.5mm且屈服強度小于600MPa時，如冷軋低碳鋼，連續(xù)熱鍍鋅鋼、烘烤硬化鋼、雙向鋼中的DP450、DP490、DP590、DP780、高強度無間隙原子鋼、低合金高強度鋼、各向異性鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、復(fù)相鋼中的CP590和CP780、碳錳鋼等，推薦采用榫卯結(jié)構(gòu)的防屈曲裝置，如圖1所示；——屈服強度大于600MPa時，如雙向鋼中的DP980、DP1180、馬氏體鋼、復(fù)相鋼中的CP980、淬火配分鋼中的QP980、QP1180、欒晶誘導(dǎo)塑性鋼等，推薦采用頂端平齊的防屈曲裝置，如圖2所示。防屈曲裝置包括上夾具、左右兩個防屈曲板及下夾具，其幾何尺寸需與試樣配套并允許在測試橫截面寬度的側(cè)面測量應(yīng)變。假想露出的試樣夾持端就相當(dāng)于試樣的“測試段”，采用榫卯結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路，將試驗機的上、下夾具各切割n個直槽，同時設(shè)計左、右防屈曲板與之榫卯連接，即夾具底部的多個榫眼與防屈曲板頂部的多個榫頭配合連接形成的榫卯結(jié)構(gòu)，這樣就使露出的夾持端寬度W被平均分割成（2n+1）份，相當(dāng)于減小了夾持端的“測試橫截面寬度w”，避免了夾持端露出的部分處于平面應(yīng)變狀態(tài)，而導(dǎo)致薄板材料在該處屈曲。為避免試樣斷裂時觸發(fā)極限而導(dǎo)致的夾具榫頭與防屈曲板榫眼相撞，對應(yīng)試樣的縱向，夾具與防屈曲裝置的榫卯連接處間隙為1mm～2mm，對應(yīng)試樣的橫向，夾具與防屈曲裝置的榫卯連接處間隙為0.5mm～1mm?？刹捎门ちΠ馐志o固防屈曲裝置，施加相同的鎖緊扭矩，使防屈曲裝置受力均勻，避免因某個螺絲松動而影響試驗結(jié)果。聚四氟乙烯板寬度要稍小于防屈曲板中間立柱寬度，可采用雙面膠粘貼聚四氟乙烯板。依據(jù)試樣厚度及強度不同，可設(shè)計不同尺寸的防屈曲板中間立柱寬度。應(yīng)在每個試驗開始前通過記錄試樣在安裝防屈曲裝置前后在拉伸彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，比較彈性模量增量，彈性模量的測量值與預(yù)期值的偏離宜不超過±5%，確定附加摩擦力的大小。依據(jù)試樣厚度、強度不同選擇不同的鎖緊扭矩，一般在0.5Nm～1.4Nm之間，在試驗過程中保證防屈曲裝置不滑落的前提下可適當(dāng)減小鎖緊扭矩以減小摩擦力對試驗結(jié)果的影響。采用約0.5mm厚的聚四氟乙烯板或氮化硼粉末干燥潤滑劑能在一定程度上解決這個問題。不推薦使用烴基潤滑劑因為它有可能對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。對于厚度較薄且強度很低的汽車用薄鋼板，可將聚四氟乙烯板延長至夾具榫眼處，避免夾持段范圍疲勞失效提前發(fā)生的風(fēng)險。4試樣夾持部分應(yīng)與試樣軸線或縮小的試驗截面軸線保持同軸或?qū)ΨQ。試樣夾持部分的橫twraL0LpW4.0～5.056PL156PL28PL38PL4PL5PL6滿足試樣安裝條件的情況下，試樣平行長度大于引伸計標距1mm～3mm即可，避免出現(xiàn)試樣標距部分寬度屈曲。試樣測試橫截面寬度與防屈曲板的中間立柱寬度建議相差不超過2mm，以免出現(xiàn)試樣標距部分厚度屈曲。盡量選擇小標距引伸計，對于強度低的汽車用薄鋼板，推薦采用小尺寸試樣。6.6.1試樣所采用的加工工藝應(yīng)盡可能使試樣表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和加工硬化減至最小，在加工過程中應(yīng)防止過熱或其他因素的影響而改變材料的疲勞性能，力求試樣表面質(zhì)量均勻一致。6.6.2試樣拋光完成后應(yīng)涂一層防腐蝕油，測試前應(yīng)將其去除，避免影響測試結(jié)56.6.3試樣工作部分與圓弧過渡部分的連接應(yīng)光滑，不得有6.6.4建議縱向銑削或線切割后，再用縱向磨拋的方法進行試驗段部分表面的最后精加工。需采取措施6.6.6應(yīng)在精加工完成后對試樣的尺寸進行檢查，采用——試樣制備好后，應(yīng)保存以防止任何損傷(接觸刮傷或氧化等)。建議采用單獨的盒子或帶封頭的管保存試樣。在某些情況下，應(yīng)將試樣存放在真空瓶或者放有硅膠的干燥器中；——應(yīng)盡量減少對試樣的運輸；——對試樣進行標記時應(yīng)特別注意。推薦在試樣的兩端標記試樣，這樣兩段斷后的試樣都可以被識別出來。試驗通常在室溫（10℃~35℃)下進行，相對濕度≤80%。試驗時保證最小限度的大氣污染（如灰塵、化學(xué)蒸汽等）、沒有能夠影響試驗機控制和數(shù)據(jù)采集的外部電信號干擾以及最小限度的外部機械振動。7.3.1對于先前對中好的試驗系統(tǒng)，可采用兩a)先采用位移控制，將試樣夾在上、下夾頭的一端，然后移動作動器，到合適位置后轉(zhuǎn)為力控制，并將力設(shè)置為零，夾好試樣的另一端，再裝夾引伸計，當(dāng)其輸出歸零后，可以進行應(yīng)變控制轉(zhuǎn)換進行試驗；b)采用位移控制，要預(yù)先設(shè)定好試樣載荷保護，要求載荷保護的力值不超過屈服強度的5%。7.3.2試樣在安裝時應(yīng)盡量避免預(yù)應(yīng)變，要保證夾持過程中試樣不得受到明顯的附加力。防屈曲7.3.3推薦選用硬質(zhì)合金表面、金剛石端點表便于引伸計與試樣接觸。引伸計刀口要與試樣用兩只相同的引伸計分別放在測試橫截面寬度的兩側(cè)邊上測量應(yīng)變，并取其平均值作為試驗的控制參量，若實驗室無法滿足雙引伸計控制也可考慮單側(cè)安裝一個7.4.2引伸計安裝時刀口引起的輕微劃痕或者引伸計箍緊力較大會導(dǎo)致引伸計與試樣表面接觸處生裂紋，導(dǎo)致測試壽命偏短。建議可在引伸67.4.3引伸計必須穩(wěn)定固定在試樣上，以確保整個試驗過控制參量(應(yīng)變)的波形應(yīng)為三角波或正弦波，推薦使用三角波，加載速率控制。加載速率在5×10-4/s～1×10-2/s之間，但應(yīng)保證試樣不得發(fā)熱。在試驗過程中波形應(yīng)保持不變。建議在試驗開始前進行摩擦力的檢驗（見附錄A）或彈性模量檢查試驗。彈性模量檢查試驗是在彈性范圍內(nèi)對試樣反復(fù)施加循環(huán)力，測定材料在安裝防屈曲裝置后的拉伸彈性模量，拉伸彈性模量的測量值與彈性模量的偏離應(yīng)不超過±5%。通常前四分之一循環(huán)的方向選擇拉伸應(yīng)力，彈性模量檢查后將控制方式由力轉(zhuǎn)為應(yīng)變，試驗機應(yīng)在沒有過沖的情況下完成轉(zhuǎn)換，過沖會對試驗產(chǎn)生影響。試驗開始時的實際應(yīng)變幅值與控制應(yīng)變幅值的差值應(yīng)不超過控制應(yīng)變幅值的5%。為了達到7.2規(guī)定的應(yīng)變水平，應(yīng)對應(yīng)變量進行調(diào)整，這個調(diào)整過程應(yīng)在前10個循環(huán)或失效循環(huán)數(shù)的1%（取其小者）內(nèi)完成。試驗開始后一般在試樣失效之前不得中斷。如果由于意外造成中斷，在恢復(fù)試驗前應(yīng)確認：——在停止過程中并未損壞試樣（即彎曲）；——引伸計未發(fā)生滑動；——意外停止前應(yīng)力是連續(xù)的；——模量與意外停止前相同;——應(yīng)變限值與意外停止前相同?？梢酝ㄟ^分析試驗數(shù)據(jù)對以上兩種情況進行確認。未發(fā)生上述兩種情況下允許在保證沒有過沖的條件下恢推薦試樣數(shù)量至少為8件，得到的疲勞應(yīng)變-循環(huán)曲線圖在循環(huán)次數(shù)上最少應(yīng)覆蓋3個數(shù)量級。對于X-Y記錄系統(tǒng)在試驗開始階段，應(yīng)連續(xù)記錄由應(yīng)變控制反饋的原始應(yīng)力-應(yīng)變滯后迥線，然后在試驗期間應(yīng)定期記錄這一曲線。數(shù)據(jù)記錄頻率的選擇與預(yù)期的試驗循環(huán)數(shù)有關(guān)，通常采用的數(shù)據(jù)記錄組包括試驗的前10個循環(huán)，接下來按照對數(shù)增長（如20，50，100，200，500等）。對于自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以通過預(yù)先設(shè)定好循環(huán)數(shù)的程序或者根據(jù)兩個參量（應(yīng)力和應(yīng)變）的變化量制定程序來完成采集循環(huán)數(shù)的選取。不論采用哪種記錄方式，給定的數(shù)據(jù)采樣速率應(yīng)能夠清晰描述滯后迥線。如果試驗設(shè)備允許，記錄隨時間變化的應(yīng)力、應(yīng)變。如不能做到這一點，至少應(yīng)記錄應(yīng)力、應(yīng)變的峰值以便根據(jù)7.9確定試樣失效。當(dāng)達到選定的終止試驗條件且試驗機配備條件控制設(shè)備停機時試驗將終止。如果沒有這一裝置，應(yīng)采用其他可行的停止試驗機的方法，如當(dāng)力值達不到某一力值門檻（一般而言，這是一個取決于幅值的滿量程的分數(shù)）時可使用控制信號，當(dāng)控制信號與反饋信號達到某一差值時終止試驗。7.10.1根據(jù)試驗?zāi)康暮退嚥牧咸匦源_定失效標準?？蛇x擇判斷標a)試樣完成斷裂為兩部分；b)最大拉伸應(yīng)力相對于試驗確定的水平發(fā)生某一百分數(shù)的變化。7.10.2記錄與試驗機框架相關(guān)的裂紋萌生位7.10.3對于一組試驗所使用的失效判下，Nf被定義為在拉伸應(yīng)力一循環(huán)次數(shù)曲線上應(yīng)力值急劇下降x%時的循環(huán)次數(shù)。通常x的值為10，x值7.10.4失效循環(huán)的次數(shù)通常從上邊界應(yīng)力或7.10.5這一失效判據(jù)與在試樣上出現(xiàn)7.10.6對于完全斷裂或部分斷裂的試樣，應(yīng)7.10.7為了確認試驗的有效性應(yīng)對試樣進行引伸計留下的過大的卡痕或者由于對中問題引起8a)對于在初始硬化以及軟化后存在穩(wěn)定狀態(tài)或一直處于穩(wěn)定狀態(tài)的材料b)對于連續(xù)軟化的材料應(yīng)記錄7.8.1規(guī)定的記錄頻率下的峰值應(yīng)力、應(yīng)變范圍與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系和應(yīng)力-應(yīng)變滯后回線，以及下述兩種情況發(fā)生時的循環(huán)次數(shù)：——拉伸應(yīng)力第一次下降到由7.10選定的條件值以下。不同類型的應(yīng)變值所示如下：a)emax和emin是實際測量值，Δet是應(yīng)變范圍;b)Δee由△S/E計算得到；c)對于沒有保持時間的連續(xù)循環(huán)試驗Δep，由Δet—Δee計算得到。Nf由7.10.1a）和7.10.1b）給出。8.2.3應(yīng)力-應(yīng)變及應(yīng)變-疲勞壽表2～表4列出了由拉伸試驗（參考材料數(shù)據(jù)）及低循環(huán)疲勞試驗[應(yīng)力一應(yīng)變曲線（前1/4循環(huán)），在Nf/2下的循環(huán)應(yīng)力一應(yīng)變曲線，疲勞壽命Nf］測定的材料性能。EnlgσalgΔεp/2曲線的斜率K強度系數(shù)。在lgσa—lgΔεp/2曲線上εpaσa=K(Δεp/2)n曲線的斜率nlgσalgΔεp/2曲線的斜率K在lgσalgΔεp/2曲線上εpa=1對應(yīng)的應(yīng)力截距σa=K(Δεp/2)n在lgσalg2Nf曲線上2Nf=1對應(yīng)的應(yīng)力截距σa=σ(2Nf)bbcΔεt/2=(σ/E)(2Nf)b+ε(2Nf)c當(dāng)Re=-1時，疲勞結(jié)果通常用于表示材料……………(1)并認識到循環(huán)應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系，如式(2)所示：…………(2)替換后，如式(3)所示:…………(3)對于總應(yīng)變一壽命關(guān)系中的雙對數(shù)線性部分，后續(xù)可以寫出Coffin-Manson關(guān)系，如式(4)所示：…………(4)對子總應(yīng)變的（中文Basquin或彈性應(yīng)變壽命對數(shù)線性部分，可按式(5)寫出：Δεe/2=(σ/E)(2Nf)b…………(5)當(dāng)組合這些對數(shù)線性關(guān)系時，如式(6)所示：Δεt/2=(σ/E)(2Nf)b+ε(2Nf)c…………(6)或者類似的應(yīng)變一壽命關(guān)系。在上述本構(gòu)關(guān)系中，應(yīng)注意的是應(yīng)變和應(yīng)力的名稱是真應(yīng)力和真應(yīng)變，并且這些在約10%的總應(yīng)變值時基本上等于工程應(yīng)力和工程應(yīng)變。還應(yīng)注意，塑性應(yīng)變和非彈性應(yīng)變的術(shù)語可以互換使用。9.1概述試驗報告應(yīng)包括試驗?zāi)康摹⒉牧闲畔?、試驗方法、試驗條件、試驗結(jié)果以及在試驗過程中出現(xiàn)的任何異?；蛑袛?。這些信息包括9.2～9.8所示內(nèi)容。9.2試驗?zāi)康难芯康哪康摹?.3材料材料的報告內(nèi)容包括：——牌號；——化學(xué)成分；——名稱；——熱處理制度；——顯微組織/硬度；——在試驗溫度下的力學(xué)性能。試樣圖包括：——取樣位置及方向；——最終加工狀態(tài)及表面粗糙度Ra。9.5試驗方法9.5.1試驗設(shè)備的報告內(nèi)容包括：——機架承載能力：±___kN校準：___kN;——作動器類型(液壓、電子機械等)；——作動器的承載能力：±___kN；——控制類型（模擬、數(shù)字、混合）。——夾具類型（手動或液壓預(yù)緊、描述或圖片——在試驗力下確認對中及彎曲等級的方法；——使用的描述（圖表或圖片——標距：___mm；——量程范圍：±___mm；——校準程序及結(jié)果；——最近一次校準數(shù)據(jù)：9.6試驗條件試驗條件的報告內(nèi)容包括：——軸向應(yīng)變范圍;——應(yīng)變比Re（=emin/emax）：__________；——波形：__________；——應(yīng)變速率或頻率：__________；——前1/4循環(huán)方向（拉伸或壓縮）；——細說明停留時間和所采用的控制策略。9.7試驗結(jié)果表述見表5。εtaεpa2NfΔεe/2=(σ/E)(2Nf)b或Δσ/2=σ(2Nf)bΔεt/2=(σ/E)(2Nf)b+ε(2Nf)cΔσ/2=K(Δεp/2)nl系數(shù)σ/MPa系數(shù)K/MPa摩擦力檢驗首先進行單軸拉伸試驗，試樣與應(yīng)變疲勞試樣尺