物理测试高强钢修改

1、高强钢力学性能测试新技术高强钢力学性能测试新技术宝钢集团中央研究院宝钢集团中央研究院方方 健健2015.61、背景、背景2、拉伸新技术、拉伸新技术3、光测新技术、光测新技术4、冷弯新技术、冷弯新技术5、冲击新技术、冲击新技术6、扭转新技术、扭转新技术 宝钢是我国钢铁业的龙头企业，在技术实力上和市场竞争力上更宝钢是我国钢铁业的龙头企业，在技术实力上和市场竞争力上更要区别于一般钢铁企业，尤其要运用长期积累的技术基础，要区别于一般钢铁企业，尤其要运用长期积累的技术基础，重视高强重视高强钢的研发和投入钢的研发和投入，同时系统考虑需求与产能匹配的问题，为国家产业，同时系统考虑需求与产能匹配的问题，为国家

2、产业发展和节能环保做出更大贡献发展和节能环保做出更大贡献(2008.12.13)。传统意义上，屈服强度高于传统意义上，屈服强度高于210MPa定义为定义为高强钢高强钢； 高于高于550MPa定义为定义为超高强度钢超高强度钢。常规铁素体钢的强塑制约机制：随着强度增加，塑性降低，强塑积保持常规铁素体钢的强塑制约机制：随着强度增加，塑性降低，强塑积保持15GPa%;(第二代汽车用高强钢；第二代汽车用高强钢；50GPa%，第三代高强钢，第三代高强钢25-30GPa%)同沿用多年的低碳钢相比同沿用多年的低碳钢相比:强度高了，塑性如何？韧性如何？疲劳如何？强度高了，塑性如何？韧性如何？疲劳如何？1、背景、

3、背景2、拉伸新技术、拉伸新技术3、光测新技术、光测新技术4、冷弯新技术、冷弯新技术5、冲击新技术、冲击新技术6、扭转新技术、扭转新技术拉伸试验目的：从测指标拉伸试验目的：从测指标(Rp0.2，ReH，ReL，A，Z，n值，值，r值值)提升至：提升至：(1) 评测全应力评测全应力-应变曲线应变曲线 (2) 瞬时加工硬化与应变关系。瞬时加工硬化与应变关系。 (3) 局域化局域化n值与值与r值的拉伸演变值的拉伸演变(先进高强钢的特殊强化机制先进高强钢的特殊强化机制) (4) 断裂点异常情况下的自动修复断裂点异常情况下的自动修复(虚标实测虚标实测)要求：夹得住，拉得动，测得准，功能多。要求：夹得住，拉

4、得动，测得准，功能多。拉伸强塑性能拉伸强塑性能典型配置：单空间、液压平推、自动引伸计典型配置：单空间、液压平推、自动引伸计气动平推气动平推液压楔形液压楔形液平随动液平随动液平点动液平点动楔形平推楔形平推夹持脱卸夹持脱卸高温点触高温点触光学视频光学视频接触自动接触自动光学散斑光学散斑(类激光类激光)高刚度框架，单空间操控、静音油源，良好的夹具对中性高刚度框架，单空间操控、静音油源，良好的夹具对中性丰富的软件功能，人性化指标曲线输出丰富的软件功能，人性化指标曲线输出整体移位式楔块液压平推整体移位式楔块液压平推全自动双向过零引伸计全自动双向过零引伸计热热轧轧高高强强钢钢常常规规矩矩形形试试样样演示：

5、演示：e=0.5%， r=-1电子拉伸机实现电子拉伸机实现应变控制拉压过零低周疲劳应变控制拉压过零低周疲劳(软件可编程横梁反向循环作动软件可编程横梁反向循环作动)应力应力-应变磁滞回线应变磁滞回线循环软循环软/硬化硬化管线钢拉压管线钢拉压Rp0.5行为行为0.00.10.20.30.40100200300400500600700800stress (MPa)Strain (mm/mm)80s0.8srate=100 s-1, 300mm/min, 20Hzrate=100 s-1, 300mm/min, 1000Hzrate=10-2 s-1, 3mm/min, 20HznorornrLSSL

6、)/()/(00横坐标经横坐标经Oliver公式延伸率等效转换公式延伸率等效转换d0=6.15，L0=5dr=10，Lr=50采样频率估算采样频率估算40%等效应变等效应变 需时需时0.8s分辨分辨0.1%应变应变 需时需时0.002s 至少至少500Hz最佳测量窗口为最佳测量窗口为20-80%设计效能设计效能即设计采样频率为即设计采样频率为625-2500Hz静态电拉实现静态电拉实现中速动态拉伸试验中速动态拉伸试验(应变速率敏感性应变速率敏感性)(特殊化试样设计与高采样频率特殊化试样设计与高采样频率)()(dLndLnm 1、背景、背景2、拉伸新技术、拉伸新技术3、光测新技术、光测新技术4、

7、冷弯新技术、冷弯新技术5、冲击新技术、冲击新技术6、扭转新技术、扭转新技术在拉伸机上实现在拉伸机上实现光测应变分析光测应变分析(DIC技术技术)复相高强钢局域复相高强钢局域n、r值，多区域应力值，多区域应力-应变分析，断裂点异常时的虚标实测应变分析，断裂点异常时的虚标实测光学视频光学视频在成形试验机上实现在成形试验机上实现光测应变分析光测应变分析(DIC技术技术)(先进高强钢的成形极限曲线测定先进高强钢的成形极限曲线测定)大画幅景深大画幅景深高分辨成像高分辨成像机器眼机器眼净截面选取净截面选取图像滤波算法图像滤波算法韧脆识别韧脆识别机器脑机器脑韧脆选区合并韧脆选区合并SA%计算计算机器尺机器尺

8、 DWTT关键指标关键指标 SA%(1) 表征韧脆转变表征韧脆转变 (研发研发)(2) 界定界定85%止裂韧性对应止裂韧性对应的最低服役温度的最低服役温度 (工程工程)在在DWTT试验试验SA%评定中引入评定中引入机器视觉技术机器视觉技术1、背景、背景2、拉伸新技术、拉伸新技术3、光测新技术、光测新技术4、冷弯新技术、冷弯新技术5、冲击新技术、冲击新技术6、扭转新技术、扭转新技术冷轧高强钢弯曲成形性能冷轧高强钢弯曲成形性能最小弯曲半径最小弯曲半径冷轧高强钢弯曲成形性能冷轧高强钢弯曲成形性能极限弯曲角度极限弯曲角度(VDA)1、背景、背景2、拉伸新技术、拉伸新技术3、光测新技术、光测新技术4、冷

9、弯新技术、冷弯新技术5、冲击新技术、冲击新技术6、扭转新技术、扭转新技术冲击吸收功冲击吸收功 (Et)纤维断面率纤维断面率 (FA)断裂韧性断裂韧性韧脆模式韧脆模式低温冲击韧性低温冲击韧性U型摆型摆 RKP450深圳某国产系列深圳某国产系列C型摆型摆 PSW750深圳某国产系列深圳某国产系列1、U型摆多功能型摆多功能2、C型摆高效率型摆高效率3、摆锤冲击仪器化、摆锤冲击仪器化4、动态性能标准化、动态性能标准化示波冲击示波冲击动态棒拉动态棒拉动态板拉动态板拉车用钢冲击拉车用钢冲击拉伸加载与动态伸加载与动态变形吸能评价变形吸能评价0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

10、 0.35 0.4002004006008001000DP780TRIP700DC04Stress (MPa)Strain (mm/mm)AHSSAHSS钢板钢板10102 2s s-1-1动态拉伸响应动态拉伸响应厚钢板同试样厚钢板同试样动静态联合加动静态联合加载评测技术载评测技术0.000.050.100.150.200.250200400600800X70 Pipeline Transverse Direction Longitude DirectionStress (MPa)Strain (mm/mm)X80 10X80 102 2s s-1-1动态拉伸响应动态拉伸响应单试样动态断单试样

11、动态断裂性能评测、裂性能评测、冲击加载力值冲击加载力值分析技术分析技术X80X80动态断裂与裂纹扩展动态断裂与裂纹扩展功能功能硬件硬件软件软件U型摆锤多功能型摆锤多功能C型摆锤高效率型摆锤高效率ASTM/ASME 600-480J DIN/ISO 750J-600J批量自动送样，批量自动送样，10/7.5/5mm高低温控制：高低温控制：-160-800度度（-160,-40,100,600,700度）度）实施动态断裂韧性评测实施动态断裂韧性评测小角度冲击功能小角度冲击功能1、长期摩擦磨损可控、长期摩擦磨损可控2、自动送样定位准确、自动送样定位准确3、回摆复位迅速高效、回摆复位迅速高效4、检修启

12、闭安全自如、检修启闭安全自如夏比冲击夏比冲击GB/T 229仪器化方法仪器化方法ISO 14556仪器化冲击拉伸仪器化冲击拉伸GB/T 30069.1夏比冲击试样夏比冲击试样测动态断裂韧性测动态断裂韧性ISO 26843冲击试验的仪器化标准化发展冲击试验的仪器化标准化发展利用冲击试验实现汽车高强钢的碰撞模拟利用冲击试验实现汽车高强钢的碰撞模拟附附 录录 D（资料性附录）（资料性附录）仪器化冲击拉伸法仪器化冲击拉伸法(IIT)示例示例夏比夏比5-5.5m/s250 s-1档块型档块型横梁型横梁型ZL 200820151161.0ZL 200520043029.4消费者对乘用车安全考量消费者对乘用

13、车安全考量倒逼车企对车型安全设计倒逼车企对车型安全设计钢企对高强钢动态性关注钢企对高强钢动态性关注 霍布金森杆霍布金森杆 液压高速拉伸试验机液压高速拉伸试验机溃缩吸能溃缩吸能结构维持结构维持高能量夏比冲击高能量夏比冲击仪器化仪器化DWTT的技术跨越的技术跨越夏比、夏比、DWTT与实管爆破试验与管线钢韧脆转变对应关系与实管爆破试验与管线钢韧脆转变对应关系仪器化仪器化DWTT技术在管线钢领域技术在管线钢领域DWTT试验机发展试验机发展G1、高能打断试样、高能打断试样G2、可测能量、可测能量G3、仪器化测力分析、仪器化测力分析A B C仪器化测力刀刃仪器化测力刀刃信号调理仪信号调理仪dydLnPSr

14、*4tandPdESr*4tan载荷载荷-位移法位移法能量能量-载荷法载荷法某例某例E500船板，钢板原始厚度为船板，钢板原始厚度为80mm，屈服，屈服540MPa，抗拉，抗拉650MPa，延伸率，延伸率20%，属于典型的高屈强比结构厚板。，属于典型的高屈强比结构厚板。夏比冲击至夏比冲击至-80oC均处于均处于250-290J的韧性平台，无法准确表征其低温韧脆转变行为。的韧性平台，无法准确表征其低温韧脆转变行为。仪器化仪器化DWTT技术在船板领域技术在船板领域1、背景、背景2、拉伸新技术、拉伸新技术3、光测新技术、光测新技术4、冷弯新技术、冷弯新技术5、冲击新技术、冲击新技术6、扭转新技术、扭转新技术大跨度斜拉桥，绳缆用高强度镀锌钢丝及盘条大跨度斜拉桥，绳缆用高强度镀锌钢丝及盘条1200-2100MPa高强度镀锌钢丝高强度镀锌钢丝5mm-20mm直径范围直径范围合股工艺所需的高抗扭性能合股工艺所需的高抗扭性能（1）液压卡盘替代手工加载机械钳口）液压卡盘替代手工