金属材料应变硬化指数n值的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料性能检测领域，具体涉及一种金属材料应变硬化指数η值的 检测方法。
【背景技术】
[0002] 材料应变硬化指数η值是跟零件冲压成形性能直接相关的非常重要的力学参量， 它有直接的工程意义。影响η值的因素相当多且复杂，为了简化材料η值的求解公式，数年 来国内外学者对测定η值的方法做了大量的试验研究工作，曾经采用多种方法测定和计算 应变硬化指数η值，有的采用经验关系式如Holloman关系式来计算η值，有的采用金属的 均匀变形阶段的应变硬化指数同材料的屈服点与抗拉强度之比的关系来计算η值。典型的 如李春光等《深冲IF钢应变硬化指数η值研究》[J]. 2014年全国乳钢生产技术会议文集 (上）.提出对于深冲IF钢，材料的η值与屈强比Ra2/ICt间的关系式为：
[0004] 翁文达等《应变硬化指数η值的确定方法》[J].物理测试，1991年第2期.提出 材料的η值与屈强比〇 s/ 〇 b、屈强真应变比ε α2/ ε ,之间的关系式为：
[0006] 式中a为常数，e为自然常数，e ^ 2. 71828
[0007] 杨尚林等《关于应变硬化指数影响因素的探讨》[J].物理测试，1996年第1期.， 对实验数据进行线性回归分析，提出材料的η值与屈强比σ s/〇 间的关系式为：
[0009] 上式与实验数据的线性相关系数为0. 78,预测结果基本上不能满足工程精度要 求。
[0010] 王印培《应变硬化指数的一种简易求法》[J].物理测试，1986年第3期.，提出了 一种通过作图来计算应变硬化指数η的方法，李英发《估计应变硬化指数的一种简易方法》 [J].Metal Progress，1985年8月·，报道了国外学者采用诺谟图（算图）来计算材料η值 的方法，所得结果与实验室测量结果符合较好，但这两种方法都是作图过程更繁琐、低效。 [0011] 张家义《一种测定应变硬化指数的简易方法》[J].钢铁研究，1990年5月，第2 期.，翻译道：西班牙马德理大学两位学者根据工程应力-工程应变曲线和真应力-真应变 曲线间的关系，结合Holloman关系式提出测定薄板材料η值与屈强比〇 s/ σ ,的关系式 为：
[0013] 该公式认为Holloman关系式中的初始屈服应变固定为0. 002,所求得的η值与实 验值相差较大。
[0014] 综上可知，已有方法要么繁琐、不便于直接利用，要么拟合精度差、不能普遍使用， 反映了寻求材料η值简便公式的难度非常大。而且前人给出的材料η值与屈强比之间的关 系式，均忽略了不同钢种之间成分、组织、晶粒度大小等因素对材料弹性模量、初始屈服应 变等的影响，试图用一个经验公式包罗所有钢种，造成η值预测结果与实测结果相差较大。
【发明内容】
[0015] 为了解决现有技术的不足，本发明给出了一种简洁易用，精确度较高，可大幅度降 低钢厂的检测工作量，提高生产效率的η值检测方法。
[0016] 本发明金属材料应变硬化指数η值的检测方法，包括以下步骤：
[0017] a、测量某钢种的金属标准试件的应变硬化指数η。值、屈服强度σ s。、抗拉强度 σ b〇；
[0018] b、将a步骤测定的η。、σ s。和σ b。值代入公式（I )中：
[0020] 计算出该钢种金属材料的C值；其中，C为钢种常数；
[0021] c、测出该钢种金属待测试件的屈服强度σ s和抗拉强度σ b ;
[0022] d、将c步骤测得的〇 s和〇 b值代入公式（II )中：
[0024] 计算出该种金属材料的η值。
[0025] 上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测方法，其中所述钢种类型为薄板钢材 或带状钢材中的一种。
[0026] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测 方法，其中所述薄板钢材或带状钢材包括冷乳钢板、镀锌/铝钢板、热乳钢板、热乳酸洗钢 板中的一种。
[0027] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测 方法，其中所述冷乳钢板牌号为DCOl~DC07、stl2~stl6、170Pl~250P1、240ZK、280VK 中的一种。
[0028] 上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测方法，其中所述牌号为DCOl~DC07 中的DC06牌号冷乳钢板η值的检测方法，包括以下步骤：
[0029] ①、测出DC06牌号冷乳钢板待测试件的屈服强度〇 s和抗拉强度〇 b ;
[0030] ②、将步骤①中测出的σ s和σ b值代入如下公式中：
[0032] 计算出该种金属材料的η值。
[0033] 上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测方法，其中所述牌号为stl2~stl6 中的stl3型号冷乳钢板的η值的检测方法，包括以下步骤：
[0034] ①、测出stl3型号冷乳钢板待测试件的屈服强度〇 s和抗拉强度〇 b ;
[0035] ②、将步骤①中测出的〇 s和σ b值代入如下公式中：
[0037] 计算出该种金属材料的η值。
[0038] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测 方法，其中所述镀锌/铝钢板牌号为DX51D~DX57D、DX51D+A~DX57D+A、DX51D+AZ~ DX57D+AZ 中的一种。
[0039] 上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测方法，其中所述牌号为DX51D~DX57D 中的DX54D型号镀锌钢板的η值的检测方法，包括以下步骤：
[0040] ①、测出DX54D型号镀锌钢板待测试件的屈服强度σ s和抗拉强度O b ;
[0041] ②、将步骤①中测出的〇 s和σ b值代入如下公式中：
[0043] 计算出该种金属材料的η值。
[0044] 本发明给出了新的材料η值与屈强比之间的对应关系，与实验数据对比结果表明 本发明提出的η值计算方法精度较高，同时该方法简洁易用、高效快捷，可大幅度降低钢厂 的检测工作量，具有创新性和突破性。
【附图说明】
[0045] 附图1某DC06材料η值与屈强比的对应关系图。
【具体实施方式】
[0046] 本发明金属材料应变硬化指数η值的检测方法，包括以下步骤：
[0047] a、测量某钢种的金属标准试件的应变硬化指数η。值、屈服强度〇 s。、抗拉强度 σ b〇；
[0048] b、将a步骤测定的η。、σ s。和σ b。值代入公式（I )中：
[0050] 计算出该钢种金属材料的C值；其中，C为钢种常数；
[0051] c、测出该钢种金属待测试件的屈服强度σ s和抗拉强度σ b ;
[0052] d、将c步骤测得的〇 s和〇 b值代入公式（II )中：
[0054] 计算出该金属材料的η值，从而得到同一钢种，不同规格下金属材料的η值。
[0055] 上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测方法，其中所述钢种类型为薄板钢材 或带状钢材中的一种。
[0056] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测 方法，其中所述薄板钢材或带状钢材包括冷乳钢板、镀锌/铝钢板、热乳钢板、热乳酸洗钢 板中的一种。
[0057] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测 方法，其中所述冷乳钢板牌号为DCOl~DC07、stl2~stl6、170Pl~250P1、240ZK、280VK 中的一种。
[0058] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述金属材料应变硬化指数η值的检测 方法，其中所述镀锌/铝钢板牌号为DX51D~DX57D、DX51D+A~DX57D+A、DX51D+AZ~ DX57D+AZ 中的一种。
[0059] 其中，测量某钢种的金属标准试件的应变硬化指数η。值、屈服强度〇 s。、抗拉强度 σ b。，以及其他规格金属材料的常规力学性能σ 8和〇 b，均采用常规技术手段，其值按照国 家标准《GB/T 5028-2008金属材料薄板和薄带拉伸应变硬化指数（η值）的测定》测定得 出。
[0060] 其中，公式
的推导过程如下：
[0061] 对Holloman关系式σ = K ε η两边取对数，然后微分，则得：
[0063] 由上式可知，η值的广义力学定义是指在拉伸变形任一瞬时变形应力对应变的敏 感性，η值的几何涵义是在应力-应变对数坐标平面上拉伸曲线的斜率。由Holloman关系 式可知，在最大均匀应变点（塑性失稳点），有：
[0064] σ j= Κ* ε ^
[0065] 式中σ j:最大均匀应变点真应力；ε ;:最大均匀应变点真应变。
[0066] 由 〇 J= σ b*(l+ε j) = σ b*eE .]，ε J= n，可得：
[0068] 式中σ b:抗拉强度（工程应力值）；e :自然常数。
[0069] 在材料初始屈服点，因屈服点工程应力与屈服点真应力非常接近，可以认为两者 数值相等，则有：
[0070]
[0071] 式中，σ s:初始屈服应力；ε。:初始屈服真应变。
[0072] 则材料η值与屈强比的关系式为：
[0074] 初始屈服真应变ε。是一个与材料本身属性有关的数据，求出ε。之后即可绘出η 值与屈强比的关系式。
[0075] 以某0. 8mm厚度的DC06材料为例，其实验室实测结果见表1.
[0076] 表1某DC06材料力学性能参数
[0078] 由Holloman关系式可知，初始屈服真应变ε。为：
[0080] 则该DC06材料η值与屈强比的关系式为：
[0082] 对η值取0. 1~