[PDF] TCSAE155-2020 - 中国标准 英文版
| 标准号码 | 美元 | 购买PDF | 工期 | 标准名称(英文版) |
| T/CSAE 155-2020 | 439 | T/CSAE 155-2020 | <=3 | 超高强度汽车钢板氢致延迟断裂敏感性U形恒弯曲载荷试验方法 |
| 基本信息 | |
|---|---|
| 标准编号 | T/CSAE 155-2020 (T/CSAE155-2020) |
| 中文名称 | 超高强度汽车钢板氢致延迟断裂敏感性U形恒弯曲载荷试验方法 |
| 英文名称 | U-shaped constant bending load test method for hydrogen induced delayed fracture sensitivity of ultra high strength automobile steel plate |
| 行业 | Chinese Industry Standard |
| 中标分类 | T40 |
| 字数估计 | 19,192 |
| 发布日期 | 2020-12-31 |
| 发布机构 | 中国汽车工程学会 |
T/CSAE 155-2020: 超高强度汽车钢板氢致延迟断裂敏感性U形恒弯曲载荷试验方法
T/CSAE 155-2020 英文名称: U-shaped constant bending load test method for hydrogen induced delayed fracture sensitivity of ultra high strength automobile steel plate
团 体 标 准
超高强度汽车钢板氢致延迟断裂敏感性
U 形恒弯曲载荷试验方法
中国汽车工程学会 发布
中国汽车工程学会标准（以下简称：CSAE 标准），是由中国汽车工程学会按照明确的程
序、规则，遵循公开、透明、协商一致原则组织制定的，供市场自由选择、自愿采用的规范
性技术文件。CSAE 标准旨在发挥市场自主制定标准优势，着眼企业竞争力提升，推动汽车
产业创新技术的加速发展和广泛应用。
CSAE标准版权归属中国汽车工程学会，除用于国家法律或事先得到中国汽车工程学会
许可外，不得以任何形式复制该标准。
在本标准实施过程中，如发现需要修改或补充之处，欢迎将意见反馈
至中国汽车工程学会，以便修订时参考。
中国汽车工程学会地址：
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电话：010-50911954；邮编：100176；邮箱：wwq@sae-china.org。
1 范围
本文件规定了汽车用钢板氢致延迟断裂敏感性测试的原理、相关术语定义、符号和说明、试样要求、
试验设备、试验环境、试验过程、数据处理和试验报告内容要求等方面。
本文件适用于抗拉强度1000 MPa及以上各类超高强度汽车用钢裸板的氢致延迟断裂敏感性测评，面
向国内超高强度汽车用钢上下游产业链，也可推广应用于其他强度级的汽车用钢裸板材料。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法
GB/T 2975 钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 13992 金属粘贴式电阻应变计
GB/T 14452 金属弯曲力学性能试验方法
GB/T 16826 电液伺服万能试验机
JB/T 6261 电阻应变仪技术条件
JJG 139 拉力、压力和万能试验机
JJG 157 非金属拉力、压力和万能试验机检定规程
JJG 475 电子式万能试验机检定规程
SAE-China J2203 汽车用冷轧钢板和钢带
SAE-China J2204 汽车用冷轧热镀锌锌铁合金钢板和钢带
SAE-China J2206 汽车热冲压成形用超高强度钢板及钢带
ISO 16573 钢材 估高强度钢材抗氢脆性的测量方法（Steel-Measurement method for the
evaluation of hydrogen embrittlement resistance of high strengthsteels）
SEP 1970 Test of the resistance of Advanced High Strength Steels (AHSS) for automotive
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
4 试验原理
汽车钢板经冷、热冲压处理后，一般氢致延迟断裂多发生于零件上的弯曲变形部位，弯曲变形部位
对应残余应力较大，零件装车后又会承受额外载荷或应力，弯曲部位就会产生应力集中，是氢致延迟断
裂的易发部位。评价汽车钢板在弯曲变形状态下的氢致延迟断裂敏感性更加贴合汽车零件的服役工况，
评价结果更有参考价值。本文件采用U形恒弯曲载荷试验法，评估超高强度汽车钢板在弯曲形变状态及
模拟含氢腐蚀环境下发生延迟断裂的趋向性，试验流程为：
a) 设定每件试样的预弯曲应力；
b) 加工标准拉伸试样进行准静态拉伸，基于拉伸曲线对应，确定每件试样最小弯曲半径部位外表
面的弯曲应变预设值；
c) 利用工装或试验机对试样进行 U 形弯曲加载，检测试样测试部位的弯曲应变值变化，当应变值
达到设定值停止加载；
d) 紧固试样（保证加载弯曲应力恒定）后将其和工装一并置于含氢腐蚀介质中静置，观察指定时
间内试样是否发生开裂；
e) 采用诸如试样断裂比、最高加载/强度比、临界断裂应力、断裂应力-断裂时间曲线等参量作为
评价或对比不同汽车钢板氢致延迟断裂敏感性强弱的依据。
5 试样要求
5.1 试样规格
5.1.1 U 形恒弯曲载荷弯曲试样的推荐结构和尺寸值如图 1，可任选 I 或 II 型试样。也可根据实际原
料（零件）尺寸规格、取样的便利性、夹具及试验机等情况，采用其他与图 1 具有同等效果的试样设计。
5.1.2 针对零件取样，对其外观、尺寸规格在本文件中不做硬性要求，可根据零件结构、工艺及服役
工况等综合因素进行确定。
5.1.3 针对准静态拉伸样品的结构及尺寸要求，参照 GB/T 228.1 执行。
5.2 来料状态
本文件所涉弯曲及拉伸试样可通过在零件产品或板料上取样获得。针对冷成形板料，其相关技术要
求推荐参照 SAE-China J2203或SAE-China J2204执行；针对热成形板料，其相关技术要求推荐参照
SAE-China J2206要求执行；若来料为零件，则本文件中无硬性要求。
5.3 来料取样
5.3.1 一般钢板均具有一定的性能各向异性，针对钢板来料，若无特殊要求，本文件推荐弯曲及拉伸
试样长度方向与板材的轧向一致（即图 1 中两类试样的长度方向与钢板轧向相平行）。若需测评板材氢
致延迟断裂敏感性的各向异性，按其他方向取样（如试样的长度方向与轧向相垂直或二者呈 0°、90°
以外角度关系），应在试验报告中注明。此外，弯曲试样应与准静态拉伸试样的取样方向一致。
5.3.2 取样应避开来料表面所有可见裂纹等缺陷的区域。针对试样的尺寸及形状精度，若为冷及热成
形钢板取样，参照 GB/T 14452 执行；若来料为零件，根据零件的结构特征、取样难易性而定，在本文
件中无硬性要求。此外，针对一批待检试样应尽量在同一零件或同一批次板材上获取。
注：针对来料，推荐立即进行试样加工。若来料无法立即加工，应将其置于室温（一般在10 ℃～35 ℃范围内进行，
若对室温有严格要求，取23 ℃±5 ℃）和常压（0 MPa～0.1 MPa）条件下的干燥、无腐蚀介质的环境中保存，
并对来料采取涂油等防腐措施，确保来料状态不出现显著变化。
5.4 样品加工及保存
5.4.1 针对试样加工，可采用剪切边、线切割、激光切割等方式，应确保所采用的加工方式及加工工
艺参数不对试样中的氢元素状态构成显著影响。
5.4.2 完成试样加工后应对试样进行边缘去毛刺（线切割、激光切割不用）、45º 倒角等处理，倒角
宽度推荐不大于 0.5 mm，对于边缘存在可见裂纹的试样应视为废品样。
5.4.3 试样其余的取样和加工制备要求均参照 GB/T 2975 执行。
5.4.4 针对试样的结构、尺寸规格、取样方式等若有其他特殊需求，应在报告中注明。
5.4.5 针对加工好的试样，推荐立即试验，针对无法立即试验的试样，按照 5.3 小节要求进行保存，
确保试样状态不出现显著变化。
注：针对试样的相关补充说明参见附录A。
6 试验环境
若无特殊要求，试验均在室温和常压环境条件下完成（按照5.3执行）。若有特殊需求，也可在其
他特定温度或压力环境条件下进行，但应在报告中注明试验条件。
7 试验设备（工装）
7.1 针对弯曲载荷的加载，可采用工装加载，或采用试验机+工装加载等方式。针对弯曲加载工装的结
构，可根据试样、加载试验机的具体情况进行设计，其结构尺寸在本文件内不做硬性要求。对试样进行
弯曲加载时，推荐在弯曲加载工装与试样间设置橡胶垫（图 2），以避免试样与工装在装配部位处出现
高的接触应力。
7.2 若弯曲加载需借助试验机，则试验机的精度应满足至少达到 1 级水平要求（试验力示值相对误差
不大于±1％），且应定期参照 JJG 139、JJG 157、JJG 475 等要求进行精度校核。
7.3 针对弯曲应变量，可采用接触式（如应变检测仪+应变片）或非接触式测量设备（如非接触式光学
测量系统，Digital image correlation，DIC）。采用接触式设备进行检测时，应变仪及应变片应分别
确保满足 JB/T 6261 及 GB/T 13992 技术要求；针对 DIC 设备，其相关技术要求应与厂家产品说明文件
相符。
8 试验过程
8.1 试样预处理
试验前需清除试样表面的油污、锈迹、氧化皮等。脱碳层或各类镀层可保留或去除，若保留则应在
试验报告中记录脱碳层厚度、镀层类别及其厚度。
8.2 试样的装夹
针对试样的装夹因所采用的加载模式及所用的试验机和工装而异，图2为利用工装对试样进行弯曲
加载的过程示例，其装夹流程为将试样置于夹具中部，通过旋拧夹具两端的螺母，推动夹具上的滑块向
中部移动，使试样产生弯曲变形，完成对试样的弯曲应力加载。
图 2 弯曲过程示例
8.3 弯曲应力设定
本文件推荐试验应力值总体范围为0.3～0.9倍实测抗拉强度。相同弯曲应力的试样为一组，推荐每
个应力条件下重复试样不少于2件，试验组数不少于3组，每组应力值间隔不小于0.05 MPa。若有特殊的
试验需求，也可根据不同钢材的性能特性和零件的工况，自行设定弯曲应力的上下限值、组数、每组样
品数、应力间隔等试验参量。
注 1：若为材料使用方企业开展钢板的氢致延迟断裂性能材料准入认证检测，则本文件推荐最高弯曲应力值应不大
于钢板的实测屈服强度值；若有特殊的试验需求，也可选取其他范围的弯曲应力值，但最高弯曲应力应不大
于钢板的 0.9 倍实测抗拉强度值。
注 2：本文件推荐若设定弯曲应力不大于钢板实测屈服强度，采用应变仪/应变片方式测量弯曲应变；若设定弯曲应
力大于钢板实测屈服强度，采用 DIC 方式测量弯曲应变。
8.4 弯曲应变设定
选取同材质试样参照GB/T 228.1技术要求，进行准静态拉伸试验，获得拉伸工程应力-应变曲线，
在工程应力-应变数据对中寻找与设定应力值之间绝对误差值最小的试验应力值所对应的应变值，以此
近似作为试样最小弯曲半径部位的设定弯曲应变值。
8.5 弯曲应变测量
如8.3，当设定弯曲应力值不大于钢板的实测屈服强度值时，推荐采用应变测试仪及应变片（图3 a））
检测弯曲应变值，具体操作步骤如下：
a) 将应变片与应变测试仪进行连接；
b) 将应变片贴到试样沿长度方向 1/2 待测部位处，确保粘贴牢固；
c) 打开应变测试仪，调整其处于测试状态；
d) 参照 8.2，对试样进行弯曲加载，实时观测应变测试仪数据变化，当显示应变值达到设定值时
（允许偏差绝对值不大于 1％）停止加载。
如8.3，当设定弯曲应力值大于钢板的实测屈服强度值时，推荐采用DIC设备进行弯曲应变值的测试。
利用该方法代替传统的引伸计或应变片等方法，不仅能更加精确地对局部微小区域内的应变值进行实时
测量，且能有效避免环境因素对测量过程的干扰（如腐蚀介质对应变片等检测器件的损坏），还能解决
应变量过大时应变片易脱落的问题。
采用DIC方式测试弯曲应变（图3 b））的相关操作流程参照附录B。
a）应变仪/应变片测量
b）非接触式应变测量（DIC）
图 3 预弯曲过程中的接触式/非接触式应变测量示例
8.6 配备溶液
本文件推荐选用0.1 mol/L HCL水溶液作为材料氢致延迟断裂性能评价的环境介质。若仅作材料性
能对比试验，也可选用0.5 mol/L HCL水溶液做加速试验。若有特殊需求也可选其他含氢介质，介质类
别推荐参照ISO 16573标准要求选取。其次，针对含氢溶液与容器体积规格的选取，应至少确保容器中
的试样完全被溶液所淹没。此外，针对容器，应确保无破损，且应选择塑料等防腐蚀材质。
注：配置溶液时应确保其浓度偏差绝对值不大于1％（采用专用酸碱浓度在线测试仪进行检测）。
8.7 样品静置
将预弯曲后的试样置于含氢介质中进行静置处理。从试样静置于含氢介质中开始计算时间，实时监
测试样是否开裂（图4 a））。静置过程中推荐采用具备持续录像及存储功能的视频监控设备对试样进
行不间断观测，以实现对试样开裂时间的精确记录。此外，参照8.6，推荐采用酸碱浓度在线测试仪，
在试验过程中定期（如每24小时间隔）检测溶液的浓度变化，若浓度偏差绝对值大于1%，则进行溶液补
充，直至浓度偏差绝对值不大于1%，以保证试验过程中溶液浓度的稳定。
8.8 结果记录
试验前应记录每件样品的初始厚度值（在试样沿长度方向1/2部位处重复三次厚度值的测量，取三
次测量值的平均值为初始厚度值（精确到0.01 mm）。试验后试样的厚度测量方法及要求与之相同）。
若选用0.1 mol/L HCL水溶液，推荐300小时为静置上限时间，若希望延长静置时间进行验证则推荐采用700
小时、1000小时两个时间评价点，建议最长静置时间不超过1000小时。详细记录每件开裂试样（图4 b））的弯曲
应力、开裂时间、厚度减薄率等试验结果数据。若选用加速试验工况或其他腐蚀介质，则本文件对试样静置的时
间上限值不做硬性要求。
8.9 结果评价
本文件推荐可采用试样断裂比、加载/强度比、临界断裂应力、氢致延迟断裂应力-断裂时间曲线作
为评价或对比不同钢板氢致延迟断裂性能的依据。
可参照以下准则进行评价：
a) 试样断裂比（ƞc）：在相同强度比、试样总数条件下，试样断裂比值越高，则钢板的氢致延迟
断裂敏感性越强；
b) 加载/强度比（ƞs）：......