冷轧深冲用钢的成形性能

1、冲压性能的定义

板材的冲压性能是指板材对冲压加工的适应能力。板材的冲压性能好，可以在使用最低的人力与物力消耗的条件下，使用较方便的冲压加工方法即可制造成高质量的冲压件。钢板的冲压性能一般指在冲制成型时，钢板耐冲压的程度，即成型性能的好坏，亦即钢板能在其平面方向上获得最大的塑性流变，同时在厚度方向上对流变产生最大的阻力。板材的成形性是指，在给定的加工过程中板材承受变形而不产生断裂或失稳(失效)的能力。目前，按照冲压级别，冲压板的冲压性能分为CQ级、DQ级、DDQ级和EDDQ级。

2、成形指标

单向拉伸实验可获得两个重要的成形性能指标:塑性应变比(r值)和加工硬化指数(n值)。同时，还可获得其它强度与塑性指标，如屈服强度(ReL)、抗拉强度((Rm)、总延伸率(A)等。 (1)强度和屈强比

屈服强度ReL表示材料产生屈服时的最小应力。ReL越小材料越容易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性较好。抗拉强度Rm表示薄板材料在单向拉伸条件下所能承受的最大应力值，是设计与选材的主要依据。它越大，冲压成形时零件危险断面的承载能力越高，其变形程度越大。在材料与成形性能有关的其它指标大致相同时，Rm越大材料的综合成形性能越好。屈强比为材料的屈服强度与抗拉强度之比，屈强比越小，表明薄板在破裂前能进行更大的变形加工，材料的成形性好，有利于冲压成形。 (2)延伸率

延伸率A即试样拉伸断裂后标距段的总变形与原标距长度之比的百分数。A值越大，板材允许的塑性变形程度也越大，冲压性能越好。 (3)塑性应变比和塑性应变比平面各向异性度

金属薄板塑性应变比;值反映金属薄板在其平面内承受压力或拉力时抵抗变薄或变厚的能力，是金属薄板塑性各向异性的一种量度，是衡量深冲性能的重要指标之一。板材的深冲性能与其力学性能的各向异性密切相关，提高深冲性能的宗旨是力图使板材在板平面内具有高塑性流动性，同时，在板厚方向具有足够的抵抗塑性流动的能力。r值指将金属薄板试样单轴拉伸到产生均匀塑性变形时，试样标距内，宽度方向的真实应变岛与厚度方向的真实应变凡之比。定义式为:

对钢板进行r值的测定实验，在钢板的横向、纵向及45度角方向上分别取样进行测定，得到钢板各方向r值。由于通常在板平面内的不同方向上具有不同的性能，因此用公式计算钢板的r的平均值

，图1表示出值的方向。平均塑性应变比越大，板材在垂直于板法线方

向的板平面内具有越强的塑性流动性，同时，在板厚方向具有足够的抵抗塑性流动的能力，因此深冲性能越好。即r值越大，成型性能越好。

(1)

金属薄板平面上与主轧制方向成。和900方向的塑性应变比r值的算术平均值与45度角方向的塑性应变比r值之差，为塑性应变比平面各向异性度。

(2)

当△r=0时，冲件无制耳效应;当△r>0时，在纵向和横向上产生制耳效应，这是低碳铝镇静冷轧薄板冲制零件后的一个特征;当△r<0时，则在与轧向成45角方向上产生制。 (4)应变硬化指数

应变硬化指数n反映材料在塑性变形过程中变形强化的能力，可以用它来判断材料的深冲压性能。按国标GB5028-85制取横向、纵向和450方向试样，测定钢板的n值。应变硬化指数n是金属薄板在塑性变形过程中形变强化能力的一种量度，其值是在双对数坐标平面上，钢材在拉伸中实际应力一应变曲线上升之斜率即为材料应变硬化指数。n值高，表示钢材在成形加工过程中高变形区材料强度较高，因此变形较易传播到邻近的低变形区，而使应变分布较为均匀，减少局部变形集中现象。n值对拉伸成形尤为重要，由于待测试样的取样方向与测量r值时相同，工业上采用公式计算其平均值。

(3)

3 织构

多晶材料经不同的加工工艺(例如轧制、退火等)处理后，在不同程度上都存在某些晶粒的取向沿某一特定方向排列的现象，称择优取向或织构，是多晶体取向分布状态明显偏离随机分布的取向分布结构。织构较强的金属材料取向一般集中分布在Euler空间中的一些点和线上，取向集中分布的线称为取向线。为描述织构，常把择优取向的晶向和晶面跟多晶体宏观参考系关连起来。在立方晶体坐标系中，多用来表达某一晶粒的取向。这种晶粒的取向特征为

蹋面平行于轧面，[UVW]向平行于轧向。在变形过程中形成的具有择

优取向的多晶体组织称为变形织构，而具有形变织构的金属多晶体材料在一定温度退火处理并再结晶后形成的具有择优取向的多晶体组织称为再结晶织构。为定量地描述多晶体材料中织构的强弱，即晶粒取向的分布规律，常采用取向分布函数(Orientation- Distribution Function)法，简称 ODF，即把晶体取向与试样外观的关系用三维取向空间即欧拉空间表达出来，坐标用欧拉角表示，它与晶体取向有着相对应的换算关系。织构的存在导致材料的性能表现出各向异性。反映在钢板上，织构主要影响钢板的冲压性能、磁性等物理性能。深冲材料r值的大小与再结晶织构的性质密切相关，因此在钢板生产尤其在深冲用钢板的生产过程中，如何有效地控制生产工艺，使钢板具有有利于深冲性能的织构就显得尤为重要。

3. 1织构的常见类型

深冲带钢中常见织构取向线在欧拉空间中的位置如图1所示。带钢的织构常聚集在某些取向线上。如图1深冲带钢中存在的两种主要织构取向线为a取向线和y取向线。但在一定的工艺条件下，也会出

和。取向线上的织构类型。特别是

。取向线又显示

截面对于深冲带钢取向线上的主要织构

的织构分析具有重要的意义，它包含类型，如图2。带钢常见的织构类型如下:

图1 带钢中的织构取向线

图2 截面图和八种主要织构组分