1 200 MPa级超高强度钢板冲压成形性能及其断裂机理的实验研究

上海交通大学学报（自然版） ›› 2012, Vol. 46 ›› Issue (09): 1466-1470.

1 200 MPa级超高强度钢板冲压成形性能及其断裂机理的实验研究

何昌炜, 郭必檬, 王武荣, 韦习成

（上海大学材料科学与工程学院，上海 200072）

收稿日期:2011-12-12 出版日期:2012-09-28 发布日期:2012-09-28
基金资助:
国家自然科学基金项目（51005144），上海汽车工业科技发展基金(1009)，上海市数字化汽车车身工程重点实验室开放基金项目（2012002）资助

Experimental Study of Instability Mechanism on 1 200 MPa AdvancedHigh Strength Steel Sheets in the Process of Stamping

HE Chang-Wei, GUO Bi-Meng, WANG Wu-Rong, WEI Xi-Cheng

（School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China）

Received:2011-12-12 Online:2012-09-28 Published:2012-09-28

摘要/Abstract

摘要： 通过圆筒拉深试验研究了1 200 MPa级超高强度双相钢板（DP1200）和纯马氏体钢板（M1200）的极限拉深成形性能，采用扫描电子显微镜观察分析了钢板的微观组织形貌与结构，探讨了其微观组织结构与断裂机理的关系.结果表明：DP1200和M1200的极限拉延比分别为2.03和1.99，其单向拉伸性能不能准确地反映钢板材料在复杂应力状态下的成形性能；2种钢板的断裂模式均为断口分布着大量韧窝的韧性断裂，但其裂纹扩展机理不同.DP1200中的裂纹是以沿铁素体/马氏体相界为主，兼有穿过马氏体相并扩展的失效模式；而M1200钢中的裂纹是沿马氏体晶界扩展的失效模式.

关键词: 超高强度钢板, 双相钢, 成形性能, 断裂, 扩展机理

Abstract: The limit drawing formability of two advanced high strength steel sheets (AHSS) of tensile strength 1 200 MPa with the cup drawing test was studied. Their instability and failure mechanisms were also discussed from the standpoint of the microstructure. The results show that the limiting drawing ratio (LDR) of the DP1200 and the M1200 are 2.03 and 1.99, respectively. Their uniaxial tensile properties are difficult to accurately reflect the forming performance of material under the complex stress state. A large number of dimples on the fracture surfaces can be seen, which testifies the ductile fracture mode, but the crack propagation mechanism is not the same. For DP1200 steel, the failure mode is the crack propagation along the ferrite/martensite interfaces as well as through the martensitic grains. In M1200 steel, the crack propagates along the martensite interfaces.

Key words: advanced high strength steel sheet (AHSS), dual-phase steel, formability, fracture, propagation mechanism

中图分类号:

TG 115

何昌炜, 郭必檬, 王武荣, 韦习成. 1 200 MPa级超高强度钢板冲压成形性能及其断裂机理的实验研究[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(09): 1466-1470.

HE Chang-Wei, GUO Bi-Meng, WANG Wu-Rong, WEI Xi-Cheng. Experimental Study of Instability Mechanism on 1 200 MPa AdvancedHigh Strength Steel Sheets in the Process of Stamping[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2012, 46(09): 1466-1470.

参考文献

［1］康永林, 孙建林. 高强度薄钢板研究的新进展及其在汽车上的应用［J］. 钢铁, 2002, 37（5）：6570.
KANG Yonglin, SUN Jianlin. Development of high strength steel sheets and their application to automobile industry ［J］. Iron and Steel, 2002, 37（5）：6570.
［2］王利, 杨雄飞, 陆匠心. 汽车轻量化用高强度钢钢板的发展［J］. 钢铁, 2006, 41 (9): 18.
WANG Li, YANG Xiongfei, LU Jiangxin. Development of high strength steel shets for lightweight automobile ［J］. Iron and Steel, 2006, 41 (9): 18.
［3］苏凯, 余际星, 徐建兵. 新型汽车用高强度钢的应用现状与发展趋势［J］.钢铁钒钛,2006, 27(4):5357.
SU Kai, YU Jixing, XU Jianbing. Application and development trend of advanced high strength steel for auto ［J］. Iron Steel Vanadium Titanium, 2006, 27(4): 5357,62.
［4］乔建军, 牛枫. 1000 MPa级连续退火双相钢的组织与性能研究［J］. 热加工工艺, 2010, 39(14):158160.
QIAO Jianjun, NIU Feng. Study on microstructure and properties of continous annealing DP1000 dualphase steel［J］. Hot Working Technology, 2010, 39(14): 158160, 165.
［5］AvramovicCingara G, Ososkov Y, Jain M K, et al. Effect of martensite distribution on damage behavior in DP600 dual phase steels［J］. Materials Science and Engineering A, 2009, 516(12): 716.
［6］Sun X, Choi K S, Liu W N, et al. Predicting failure modes and ductility of dual phase steels using plastic strain localization［J］. International Journal of Plasticity, 2009, 25 (10)：18881909.
［7］Zeng D, Xia Z C, Shih H, et al. Development of shear fracture criterion for dualphase steel stamping ［EB/OL］.［20111210］. http://papers.sae.org/2009011172.
［8］金光灿, 赵征志, 徐刚, 等. 1000MPa热镀锌双相钢组织和断裂机理［J］. 北京科技大学学报, 2009, 31 (10): 12451249.
JIN Guangcan, ZHAO Zhengzhi, XU Gang, et al. Microstructure and fracture mechanism of 1000 MPa hot dip galvanized dual phase steel ［J］. Journal of University of Science and Technology Beijing, 2009, 31 (10): 12451249.
［9］梁炳文, 陈孝戴, 王志恒. 板金成形性能［M］. 北京：机械工业出版社, 1999.
［10］Baudin T, Quesne C, Jura J, et al. Microstructural characterization in a hotrolled, twophase steel［J］. Materials Characterization, 2001, 47(5): 365373.
［11］Wang Wurong, He Changwei, Zhao Zhonghua, et al. The limit drawing ratio and formability prediction of advanced high strength dualphase steels［J］. Materials and Design, 2011, 32 (6): 33203327.
［12］史刚, 王武荣, 羊军, 等. 1 000 MPa级双相钢薄板极限成形性能研究［J］. 上海交通大学学报, 2011, 45(11): 16531656.
SHI Gang, WANG Wurong, YANG Jun, et al. Study on limit formability of 1 000 MPa dual phase steel［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2011, 45(11): 16531656.

[1]	陈建稳, 吴善祥, 张若男, 陈务军, 范进, 王明洋. 高性能平纹织物纱线抽出力学行为及其移动机制[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 464-473.
[2]	尹彦坤, 易涤非. 半潜式生产平台船体结构关键节点工程临界评估[J]. 海洋工程装备与技术, 2022, 9(1): 52-57.
[3]	张宇, 刘海亭, 翁琳, 沈耀. 环形缺口小冲杆试样结合内聚力模型提取断裂韧性参数[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(7): 850-857.
[4]	张强, 卢朝辉, 赵然, 伦培元. 基于初始缺陷的混凝土锈裂模型时变可靠度[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(4): 413-420.
[5]	余宏淦，黄小平，张永矿. 基于谱分析和裂纹扩展方法的舱口角隅疲劳寿命预报方法[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2019, 53(2): 153-160.
[6]	刘若凡, 于忠奇, 赵亦希, EVSYUKOV S A. 法兰约束条件下铝合金杯形件的旋压成形性能[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(1): 105-110.
[7]	肖凤琳，张延松. 超高强度钢电阻点焊拉剪接头断裂模式的模拟分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2018, 52(3): 312-317.
[8]	冯巧波1,2，李永兵1，楼铭1，来新民1. 430铁素体不锈钢电阻点焊工艺性能[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2018, 52(12): 1649-1654.
[9]	段红燕,王智明,桑元成. III型裂纹裂尖应力场的内聚力模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2017, 51(1): 113-.
[10]	尹彦坤, 陈实, 李挺前. 随机波浪载荷下基于断裂力学的结构疲劳分析算法研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2014, 1(3): 213-217.
[11]	尹彦坤. 导管架管节点裂纹的断裂评估和疲劳评估方法[J]. 海洋工程装备与技术, 2014, 1(2): 129-135.
[12]	岳懂，孙利，于忠奇. 基于双相钢板DP780弯曲试验的模具材料磨损性能[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(05): 594-599.
[13]	王艳飞，巩建鸣. 高压氢气对金属材料断裂韧性的影响[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(05): 610-613.
[14]	何春锋，赵亦希，黄胜. 高强度双相钢板拉弯成形断裂的微观组织形貌分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(05): 618-623.
[15]	郑欢1，吴彦骏2,3，刁可山2,3，庄新村1，陈劼实1，赵震1. 边部冲裁对双相钢拉伸性能影响的实验研究[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(03): 405-411.