CN111307612A - 一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，包括针对待测试超高强度钢，准备多组试样；对所述试样进行准静态拉伸试验，获得试样的工程应力应变曲线数据；从该工程应力应变曲线数据中查找出与各组试样的需求弯曲应力对应的需求应变量；针对每组试样，将该试样装夹到对应的弯曲工装夹具上，向该试样加载弯曲应力，利用非接触式光学测量系统DIC对该试样的最小弯曲半径部位的应变量进行测量，在该DIC测量得到的应变量达到需求应变量时，停止向该试样加载弯曲应力，利用该弯曲工装夹具对该试样进行紧固，实现该试样的预弯曲；将预弯曲后的各组试样连同其弯曲工装夹具放置于氢致延迟断裂性能测试试验溶液中，监测样品的开裂情况。
Description
技术领域
本发明属于钢材性能测试领域，具体涉及一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法。
背景技术
随着国内汽车工业快速发展，节能型及新能源车正成为新的汽车市场增长领域，轻量化是推进汽车节能减排发展目标的关键技术。超高强钢板因其在保证安全的同时可实现汽车轻量化，已成为汽车车身制造的重要选材。当钢板抗拉强度高于1000MPa以后，其氢致延迟断裂敏感性显著提升，这是制约超高强度汽车钢板广泛应用的主要因素。超高强汽车钢板氢致延迟断裂敏感性的测试评价方法一直是汽车用钢应用领域热点和难点，国内外对此已开展了大量研究，相继提出了多种测评方法，代表性方法诸如恒载荷法、慢应变速率法、准静态拉伸法、氢渗透法、断裂力学试验法等，然而截至目前尚未形成能在行业内通行的技术方法，且现有的测试方法普遍存在测试工况与实际工况贴合度较低、测试过程较为复杂、周期长、测试数据精度不高、测试结果对材料应用企业产品开发指导性不强等一系列不利于在汽车行业内大规模推广的问题。对于国内汽车行业而言，迫切需要制定出可满足超高强汽车用钢应用需求，且合理可行的超高强汽车钢板氢致延迟断裂敏感性测评技术方法，这对于推进超高强汽车钢板在汽车行业的进一步扩大应用具有重大意义。
中国专利：201610717593.2，一种氢脆评价方法，所述方法包括以下步骤：将待评价材料加工成冲击试样尺寸并制备缺口，随后将试样置于充氢溶液中进行充氢，且充氢的同时对试样施加弯曲应力，结束后将试样冲断，记录试样冲击功并测量氢致裂纹长度，根据冲击功值和裂纹稳定扩展率的大小评价材料的氢脆敏感性。该方法可评价在服役环境中易吸氢材料的氢致裂纹敏感性，但是需先将试样加工成冲击样品规格，这仅适用于厚板材料，对于汽车上常用的薄钢板，显然不适用。在实验需要在设备上同步对样品进行电化学充氢及加载，现在提高了设备功能要求，增加了过程控制难度。此外该方法氢致裂纹尺寸及其扩展速率等参数的计算，如何保证测量精度也是个问题，再结合冲击功数据，评价起来就更为复杂，且对于钢材应用企业进行大规模材料性能测评而言，也起不到相应的直观的指导性作用。
中国专利：201711451438.1，一种氢脆评价方法，钢零件快速氢脆检查方法及装置，本发明公开了一种钢零件快速氢脆检查方法及装置。本发明是采用快速加热快速战火的冷却的方法，让有氢脆的零件产生裂纹，这样的方式就通过检测零件的裂纹来判定此批零件的氢脆倾向。采用这种方法，即便在零件产生裂纹的情况，很难直接判断出裂纹到底是不是零件中的扩散氢元素诱发的，需要借助很多材料微观表征手段予以确认，这又增加了整个评价的工作量。且对于冷成形零件而言，其即便内部含有一定的氢，但是在一定组织及内应力、外部应力状态下也不一定一定发生氢脆，采用本方法加热淬火后直接改变了零件的组织性能状态，显然不能代表原始状态零件产品的氢致延迟断裂敏感性强弱，因此本方法局限性较强。
中国专利：如一种金属材料等应变幅动态氢脆性能试验装置及方法(201810265309.1)、一种金属材料超声波动态氢脆性能试验装置(201820789634.3)、在动态弯曲条件下检测金属材料抗氢脆性能的装置及(201810272719.9)、一种测量变预应力条件下金属试样抗氢脆性能的试验装置(201610654202.7)、一种金属氢脆敏感性试验系统(201710078035.0)等数十项现有专利，分别从不同角度，通过开发不同类别的专用设备实现对钢材的氢致延迟断裂性能检测，受装备制约太大，显然不利于在行业内的大规模推广。
发明内容
本发明提供一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，以解决目前氢致延迟断裂测试方法存在的诸多不利于行业推广的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，包括：
针对待测试超高强度钢板，准备多组试样；
对所述试样进行准静态拉伸试验，获得试样的工程应力应变曲线数据；
设定需求弯曲应力值，并从该工程应力应变曲线数据中查找出与各组试样的需求弯曲应力对应的需求应变量；
针对每组试样，将该试样夹装到对应的弯曲工装夹具上，向该试样加载弯曲应力，以使该试样弯曲变形，在该试样弯曲变形过程中，利用非接触式光学测量系统DIC对该试样的最小弯曲半径部位的应变量进行测量，在该DIC测量得到的应变量达到需求应变量时，停止向该试样加载弯曲应力，利用该弯曲工装夹具对该试样进行紧固，实现该试样的预弯曲；
1)架设双芯片图像采集镜头，镜头间角度满足90°，镜头与试验台距离满足试样变形均在镜头视场范围内，从而达到3D测量需求；
2)用酒精清洗试样表面带充分干燥后在试样变形区域制作散斑点；
3)将采集系统连入电脑打开采集软件，将装夹好的试样放置于试验平台上对相机进行调焦，调至双相机均可清晰观察到试样上所制作的散斑点；
4)选择与试样大小相匹配的标定板，将标定板置于试验平台上，通过相机采集集标定板不同角度图像，将图像导入VIC-3D图像分析软件中分析相机空间坐标位置，打开VIC-3D图像分析软件，在软件当前界面上操作指定部位按钮或图标，导入标定图片，继续在软件界面上操作指定部位按钮或图标进行标定图片的分析从而标定相机的空间位置，判断标定是否有效，若确认有效则完成标定并保存标定文件；
5)将未变形且装夹好的试样重新置于试验平台上，使用VIC-Snap 8采集软件拍摄原始状态图像，然后对试样进行弯曲加载并采集指定部位图像数据；
6)按照试样的弯曲变形量由小到大，在软件界面中操作相关按钮或图标导入试样变形图像，导入完成后在图像中选取所要分析的区域，根据分析需求在软件界面上进行分析功能设置后，运行软件的分析功能，进行图像数据分析；
7)图像数据分析结束后，即可在软件界面上查看指定部位区域的应变量，当测试应变量低于设定值时，即继续加载弯曲载荷，直至测试值与设定值之间的误差值在允许误差范围内时，停止弯曲加载，将试样紧固后取下，重复下一试样。
将预弯曲后的各组试样，连同其弯曲工装夹具放置于氢致延迟断裂性能测试试验溶液中进行静置处理，在静置处理过程中实时监测各组试样表面裂纹的产生情况，记录各组试样表面发生开裂的时间，将记录的对应试样表面发生开裂的时间和该试样的需求弯曲应力，作为该试样的氢致延迟断裂性能测试数据，根据各组试样的氢致延迟断裂性能测试数据，实现对该超高强度钢板的氢致延迟断裂敏感性强弱的有效评价。
本发明的有益效果是：
当前国内外相继提出了多种测评方法，代表性方法诸如恒载荷法、慢应变速率法、准静态拉伸法、氢渗透法、断裂力学试验法等，然而截至目前尚未形成能在行业内通行的技术方法，且现有的测试方法普遍存在测试工况与实际工况贴合度较低、测试过程较为复杂、周期长、测试数据精度不高、测试结果指导性不强，不利于在汽车行业内大规模推广等问题。
针对上述问题，本发明具有如下优势：
1)一般汽车超高强度钣金零件在发生氢致延迟断裂时，要么为冲压成形后的局部大变形部位，要么为经一般碰撞产生的局部凹陷变形部位，这两种情况下断裂部位均为局部弯曲应力应变状态，因此本发明采用的预弯曲法相比一般测试方法，更加贴近于实际零件产品的服役工况。
2)传统的恒载荷拉伸法、慢应变速率拉伸法、氢渗透法等，均需在对样品施加一定预应力条件下同步进行电化学充氢，为异常严酷的工况，不仅与实际零件服役工况差异太大，且电化学充氢过程也增加了过程控制难度，本发明仅通过配置低浓度的具有一定腐蚀性的含氢溶液，不仅更加贴合一般零件发生氢致延迟断裂时对应的局部服役环境特征，且大大降低了整个试验的过程控制难度，更加有利于实施。
3)国内外也尝试过弯曲法检测各类钢板材料的氢致延迟断裂敏感性强弱，但是采用此类方法最大的难点在于弯曲条件下难以精确求得弯曲部位处的应力，传统一般采用在弯曲部位粘贴应变片，获得应变后通过一些理论力学公式换算成应力，误差大，尤其难以适用于弯曲应力增大至材料塑性形变阶段(仅在弹性阶段有较高的精度)，且采用应变片测试应变，在弯曲角度较大时非常容易脱落，进一步增加了试验难度。本发明创新基于材料基础力学理论分析，提出以弯曲过程中样品的最小弯曲半径部位外表面为弯曲应力加载检测点，以该点受弯曲力作为整个样品受到的最大弯曲应力值，由于该部位外表面处为单向拉应力状态，与一般准静态拉伸相一致，因此测试过程中并不是直接对施加在各组试样上的弯曲应力进行测量，而是首先对试样进行准静态拉伸试验，获得试样的工程应力应变曲线，然后针对每个试样，设定不同的需求弯曲应力，从该工程应力应变曲线数据中查找出与该试样的需求弯曲应力对应的需求应变量，再对各组试样进行预弯曲时采用DIC对该试样的最小弯曲半径部位的应变量进行测量，由于DIC可以对弯曲应变进行高精度测量，可以为需求弯曲应力的准确标定奠定坚实基础，因而本发明可以进一步提高氢致延迟断裂性能测试的精确度。
4)本发明对超高强度钢板的氢致延迟断裂敏感性进行测评时，采用多组试样中断裂试样占总试样的百分比以及各组试样发生开裂的时间和弯曲应力来表征，对于车企选材、用材，有利于和实际零件的设计开发相结合(如冲压应力分布状态的改善、整车车身承载优化等)，具有直接指导意义，相比于其他方法，具有更强的实用性。
5)本发明仅借助简单的预弯曲夹具，对样品施加一定的预弯曲应力，再进行浸泡观察记录数据即可获得钢板材料氢致延迟断裂敏感强弱的直观性数据，相比于一般方法，操作简单、高效、不用专门开发非标的一些设备或改造原始设备，一般企业均可在现有行业通用设备(如材料拉伸机、DIC测试仪)、检测、加工能力条件下完成试验，因此非常适用于车企对大量超高强度汽车钢板进行氢致延迟断裂敏感强弱的认证及对比测评。
综上所述，本发明有利于汽车钢板应用企业以一种方便、快捷、高精度且结果指导性强的方式实现对不同类别超高强度钢板的氢致延迟断裂敏感性强弱进行测试评价，具有较强的行业推广价值，可作为一种通用型的超高强度钢板氢致延迟断裂性能企业材料准入认证测评方法。
附图说明
图1是本发明超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法的一个实施例流程图；
图2是本发明I型试样的结构示意图；
图3是本发明II型试样的结构示意图；
图4是本发明第一弯曲工装夹具的结构示意图；
图5是本发明第二弯曲工装夹具的结构示意图；
图6是本发明(I型)样品装夹、应变测试部位示例图；
图7是本发明DIC测量的标定相机空间位置示意图；
图8是本发明DIC测量的一个软件操作示意图；
图9是本发明DIC测量的试样主应变分析结果示意图；
图10是采用本发明方法，对两种1500MPa强度级超高强热成形22MnB5和22MnB5NbV进行测试，得到的断裂时间-弯曲应力曲线图示例。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参见图1，为本发明超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法的一个实施例流程图。本实例两种待测钢板牌号为1500MPa强度级超高强热成形钢22MnB5和22MnB5NbV(厚度均为1.5mm)。
该超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法包括：
步骤S101、针对待测试超高强度钢板，准备多组试样。
步骤S102、对所述试样进行准静态拉伸试验，获得试样的工程应力应变曲线数据。
步骤S103、设定需求弯曲应力值，并从该工程应力应变曲线数据中查找出与各组试样的需求弯曲应力对应的需求应变量。
步骤S104、针对每组试样，将该试样夹装到对应的弯曲工装夹具上，向该试样加载弯曲应力，以使该试样弯曲变形，在该试样弯曲变形过程中，利用非接触式光学测量系统DIC对该试样的最小弯曲半径部位的应变量进行测量，在该DIC测量得到的应变量达到需求应变量时，停止向该试样加载弯曲应力，利用该弯曲工装夹具对该试样进行紧固，实现该试样的预弯曲。
步骤S105、将预弯曲后的各组试样，连同其弯曲工装夹具放置于氢致延迟断裂性能测试试验溶液中进行静置处理，在静置处理过程中实时监测各组试样表面裂纹的产生情况，记录各组试样表面发生开裂的时间，将记录的对应试样表面发生开裂的时间和该试样的需求弯曲应力，作为该试样的氢致延迟断裂性能测试数据，根据各组试样的氢致延迟断裂性能测试数据，实现对该超高强度钢板的氢致延迟断裂敏感性强弱的有效评价。
其中，所述步骤S101中，所述针对待测试两种热成形钢，准备多组试样包括：试样从待测试超高强度钢钣金零件或原始钢板坯料上取样获得，针对坯料相关技术要求参照技术规范SAE-China J2206要求执行，针对冷成形钢板，其相关技术要求参照技术规范SAE-China J2203或SAE-China J2204要求执行；针对热成形钢板，其相关技术要求参照技术规范SAE-China J2206要求执行；针对钣金零件无规定。
在取样方法方面，针对钢板，加工测试样品时，确保取样长度方向与板材的轧向平行，若需按其他方向进行取样，应在试验报告中进行注明；取样需避开板料表面缺陷区域；针对试样的尺寸及形状精度，若对冷成形或热成形钢板料取样，参照对应的行业技术规范(如：GB/T 2975)要求执行；若对钣金零件取样，则试样的形状及其尺寸精度由试验委托双方协商确定。
针对试样加工，采用线切割或激光切割，采用其他加工方式需确保不对试样组织性能构成显著影响；完成试样加工后应对试样进行边缘去除毛刺、45°倒角处理、倒角宽度推荐≤0.5mm，对于边缘存在可见裂纹的试样应视为废品样。针对一批待检试样应尽量在同一零件产品或同一批次板料上获取，若在不同零件产品或不同批次板料上取样，应在试验报告中体现批次信息。
针对制备好的试样，应尽量在一周以内进行试验，针对一周以内无法开展试验的试样，应将其置于可防止氢渗透的密闭环境中进行保存。试样其余的取样和加工制备要求均参照技术规范GB/T 2975执行；针对试样的结构、尺寸规格、取样方式，若有其他特殊需求，可由试验双方协商而定，并在试验报告中注明。
针对试验环境，在室温和常压环境条件下完成。
针对试验设备，所述方法所涉及试验设备的精度均应满足至少达到1级水平要求，试验力示值相对误差≤±1％，且定期参照JJG 139、JJG 157、JJG475等行业要求进行精度校核。
对于试样的尺寸规格，所述针对待测试超高强度钢，准备多组试样还包括：该待测试超高强度钢为板料时，将该板料加工成多组I型试样、II型试样或加速试验试样，结合图2至图3所示，其中该I型试样为从该板料上切割下来的第一条形板材，该第一条形板材沿长度方向的两端分别设置有缺口，该II型试样为从该板料上切割下来的第二条形板材，该第二条形板材在沿长度方向上设置有对称的两个通孔，该加速试验试样为从该板料上切割下来的第三条形板材，该第三条形板材的中间位置处设置有第一圆孔，在该第一圆孔的两侧分别设置有对称的两个第二圆孔。待测试超高强度钢为钣金零件时，对试样的外观、尺寸规格不做硬性规定，可通过试验双方协商，结合钣金零件结构、工艺及服役工况因素进行综合确定。其中，该第一条形板材的长度为180mm，该第一条形板材沿长度方向的两端的缺口分别相对于该第一条形板材的长度方向对称轴和宽度方向对称轴对称，该缺口为方形缺口，该方形缺口的长边沿该第一条形板材的长度方向设置且长15mm，该方形缺口的短边沿该第一条形板材的宽度方向设置且宽13.5mm；该第二条形板材的长度为160mm，该通孔为圆角矩形，该圆角矩形包括一矩形孔，该矩形孔的两端分别与相同的半圆孔的直径端相连，该矩形孔沿该第二条形板材长度方向设置的长边的长度与该半圆孔的直径之和为25mm，该矩形孔沿该第二条形板材长度方向设置的两长边的距离和该半圆孔的直径都为13.5mm，该圆角矩形的一端与该第二条形板材就近一端的距离为8.5mm。
备注：本实施例具体采用I型试样进行展示。
基于本发明提供的试样规范尺寸规格，本发明设计了特制的专用弯曲工装夹具。对于弯曲工装夹具，在将该试样夹装到对应的弯曲工装夹具上时，针对I型试样，将该I型试样夹装到第一弯曲工装夹具上，结合图4所示，该第一弯曲工装夹具包括第一螺杆100、两个凸字形金属块200、两个凸字形非金属垫片300和两个螺母400，该两个凸字形金属块200和两个凸字形非金属垫片300上都设置有圆孔，该第一螺杆100依次穿过一个螺母400、一个凸字形金属块200、一个凸字形非金属垫片300、另一个凸字形非金属垫片300、另一个凸字形金属块200和另一个螺母400，两个螺母400分别与该第一螺杆100螺纹连接且两个凸字形金属块200上圆孔的孔径小于该螺母400的直径，将该第一螺杆100上一端的凸字形非金属垫片300和凸字形金属块200的突出部插入该I型试样一端的缺口内，该第一螺杆100上另一端的凸字形非金属垫片300和凸字形金属块200的突出部插入该I型试样的另一端的缺口内，通过旋拧对应螺母400，改变一端凸字形非金属垫片300和凸字形金属块200与另一端凸字形非金属垫片300和凸字形金属块200之间的距离，从而向位于两端凸字形非金属垫片300和凸字形金属块200之间的I型试样加载弯曲应力，以使该I型试样弯曲变形。
针对II型试样或加速试验试样，将该II型试样或加速试验试样夹装到第二弯曲工装夹具上，结合图5所示，该第二弯曲工装夹具包括第二螺杆10、两个非金属垫片30和两个螺母20，两个螺母20分别与该第二螺杆10螺纹连接且两个螺母20的直径大于该II型试样上两个通孔的直径，或者大于该加速试验试样上第二圆孔的直径，其中在将II型试样夹装到第二弯曲工装夹具上时，该第二螺杆10依次穿过一个螺母20、一个非金属垫片30、该第二条形板材上的一个通孔、另一个通孔、另一非金属垫片30和另一个螺母20，利用力学加载试验机向该II型试样加载弯曲压力，以使该II型试样弯曲变形，在该DIC测量得到的应变量达到需求应变量时，停止向该II型试样加载弯曲应力，利用对应螺母对该II型试样进行紧固，实现该II型试样的预弯曲。
备注：本实施例采用I型试样对应的第一弯曲工装夹具进行展示。
本发明样品的装夹过程，及装夹后进行DIC弯曲应变测试的具体部位(试样的最小弯曲半径部位)示例如图6。
由于测试钢板牌号为热冲压成形钢，考察的是热成形后钢板的氢致延迟断裂敏感性强弱，因此样品均为淬火态(抗拉强度≥1500MPa)。
所述针对待测试超高强度钢板，准备多组试样还包括：试验前清除试样表面的油污、锈迹、氧化皮，脱碳层或各类镀层可由试验双方协商确定保留或去除，若保留则应在试验报告中记录表面脱碳层或镀层厚度值。
另外，步骤S101中所述针对待测试超高强度钢，准备多组试样包括：
针对冷、热成形钢板样品，对其测试样品的状态有如下要求：
1)针对冷成形超高强度汽车钢板，考虑其零件实际制造工艺特性，在来料状态下即可进行氢致延迟断裂敏感性的测评；
2)针对热成形超高强度汽车钢板，考虑其零件制造工艺特性，统一在淬火态条件下进行材料的氢致延迟断裂敏感性测评；
3)针对超高强度钢车身零件，可根据零件外观及其加工工艺特性，选取零件上应力集中的部位进行取样，对零件取样不再进行任何预处理，直接进行零件级别的氢致延迟断裂敏感性测评。
所述步骤S102中，在对所述试样进行准静态拉伸试验时，所述试样满足技术规范GB/T 228.1的技术要求；相同弯曲应力的试样为一组，每个应力条件下试样为1件。设定6个需求弯曲应力值：分别为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0倍抗拉强度值(单位：MPa，具体数值见表1)。
所述步骤S103、针对6个设定需求弯曲应力所对应的需求弯曲应变值(单位：mm/mm，具体见表1)。
所述步骤S104、在该试样弯曲变形过程中，利用非接触式光学测量系统DIC对该试样的最小弯曲半径部位的应变量进行测量，具体包括以下步骤：
1)架设双芯片图像采集镜头(本实例中采用CSI-6M CCD)，镜头间角度满足90°，镜头与试验台距离满足试样变形均在镜头视场范围内，从而达到3D测量需求；
2)用酒精清洗试样表面带充分干燥后在试样变形区域制作散斑点；
3)将采集系统连入电脑打开采集软件(本实例中采用VIC-Snap 8)，将装夹好的试样放置于试验平台上对相机进行调焦，调至双相机均可清晰观察到试样上所制作的散斑点；
4)选择与试样大小相匹配的标定板，将标定板置于试验平台上，通过相机采集集标定板不同角度图像，将图像导入VIC-3D图像分析软件中分析相机空间坐标位置，具体操作如图7所示，打开VIC-3D图像分析软件，在软件当前界面上操作指定部位按钮或图标，导入标定图片，图8所示，继续在软件界面上操作指定部位按钮(或图标)进行标定图片的分析从而标定相机的空间位置，判断标定是否有效，若确认有效则完成标定并保存标定文件；
5)将未变形且装夹好的试样重新置于试验平台上，使用VIC-Snap 8采集软件拍摄原始状态图像，然后对试样进行弯曲加载并采集指定部位图像数据；
6)按照试样的弯曲变形量由小到大，在软件界面中操作相关按钮或图标导入试样变形图像，导入完成后在图像中选取所要分析的区域(试样长度方向1/2处)，如图9所示，根据分析需求在软件界面上进行分析功能设置后，运行软件的分析功能，进行图像数据分析；
7)图像数据分析结束后，即可在软件界面上查看指定部位区域的应变量，当测试应变量低于设定值时，即继续加载弯曲载荷，直至测试值与设定值之间的误差值在允许误差范围内时，停止弯曲加载，将试样紧固后取下，重复下一试样。
备注：上述DIC测试流程仅针对具体测试设备软硬件进行描述，若采用其他型号DIC设备则按照该设备使用说明而异。
所述步骤S105中，所述氢致延迟断裂性能测试试验溶液为0.1mol/L HCL水溶液；若仅作材料性能对比试验，也可选用0.5mol/L HCL水溶液或采用加速试验试样尺寸规格做加速试验；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；为保证试验结果可靠性，试验过程中应定期检测溶液PH值，实时进行溶液更新，保证溶液浓度稳定；实时监测试样表面裂纹产生情况并进行记录(检查试样表面裂纹时用毛刷刷掉覆盖在试样表面的腐蚀产物，然后用放大镜观察是否样品开裂并做记录)。
若选用0.1mol/L HCL水溶液，以300小时为浸泡上限时间，若在此时间段内试样不发生开裂，则认定试样合格；若希望延长静置时间进行验证则推荐采用700小时和1000小时两个时间评价点，建议试样最长静置时间不宜超过1000小时；若在指定静置时间范围内出现试样开裂，则记录下断裂试样对应的弯曲应力值及静置时间，并绘制关系曲线；若选用加速试验工况下的0.5mol/L HCL水溶液或其他处理介质，则静置时间范围的选取由试验双方协商后确定；酸性溶液浸泡过程中试样观察时间间隔不大于2小时，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持续观测，以实现对试样开裂时间点的精确记录。所述待测试超高强度钢的氢脆性能测试数据还包括该待测试超高强度钢的多组试样中断裂试样占总试样的百分比。
记录发生开裂的试样对应的时间及加载应力值，并绘制关系曲线。
按照上述流程实施，针对22MnB5和22MnB5NbV进行测试得到的结果及断裂时间-弯曲应力曲线如表1、图10。
表1针对22MnB5和22MnB5NbV的测试结果
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。
Claims (10)
1.一种超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，包括：针对待测试超高强度钢板，准备多组试样；
对所述试样进行准静态拉伸试验，获得试样的工程应力应变曲线数据；
设定需求弯曲应力值，并从该工程应力应变曲线数据中查找出与各组试样的需求弯曲应力对应的需求应变量；
针对每组试样，将该试样夹装到对应的弯曲工装夹具上，向该试样加载弯曲应力，以使该试样弯曲变形，在该试样弯曲变形过程中，利用非接触式光学测量系统DIC对该试样的最小弯曲半径部位的应变量进行测量，在该DIC测量得到的应变量达到需求应变量时，停止向该试样加载弯曲应力，利用该弯曲工装夹具对该试样进行紧固，实现该试样的预弯曲；
将预弯曲后的各组试样，连同其弯曲工装夹具放置于氢致延迟断裂性能测试试验溶液中进行静置处理，在静置处理过程中实时监测各组试样表面裂纹的产生情况，记录各组试样表面发生开裂的时间，将记录的对应试样表面发生开裂的时间和该试样的需求弯曲应力，作为该试样的氢致延迟断裂性能测试数据，根据各组试样的氢致延迟断裂性能测试数据，实现对该超高强度钢板的氢致延迟断裂敏感性强弱的有效评价。
2.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，所述针对待测试超高强度钢，准备多组试样包括：
试样从待测试超高强度钢钣金零件或原始钢板坯料上取样获得；针对冷成形钢板，其相关技术要求参照技术规范SAE-China J2203或SAE-China J2204要求执行；针对热成形钢板，其相关技术要求参照技术规范SAE-China J2206要求执行；针对钣金零件无规定；
针对钢板，加工测试样品时，确保取样长度方向与板材的轧向平行，若需按其他方向进行取样，应在试验报告中进行注明；取样需避开板料表面缺陷区域；针对试样的尺寸及形状精度，若对冷成形或热成形钢板料取样，参照对应的行业技术规范要求执行；若对钣金零件取样，则试样的形状及其尺寸精度由试验委托双方协商确定；
针对试样加工，均采用线切割或激光切割，采用其他加工方式需确保不对试样组织性能构成显著影响；
完成试样加工后应对试样进行边缘去除毛刺、45°倒角处理，倒角宽度推荐≤0.5mm，对于边缘存在可见裂纹的试样视为废品样；
针对一批待检试样应尽量在同一零件产品或同一批次板料上获取，若在不同零件产品或不同批次板料上取样，应在试验报告中体现批次信息；
针对制备好的试样，应尽量在一周以内进行试验，针对一周以内无法开展试验的试样，应将其置于可防止氢渗透的密闭环境中进行保存；
试样其余的取样和加工制备要求均参照技术规范GB/T 2975执行；
针对试样的结构、尺寸规格、取样方式，若有其他特殊需求，可由试验双方协商而定，并在试验报告中注明。
3.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，所述针对待测试超高强度钢，准备多组试样包括：
针对冷、热成形钢板样品，对其测试样品的状态有如下要求：
1)针对冷成形超高强度汽车钢板，考虑其零件实际制造工艺特性，在来料状态下即可进行氢致延迟断裂敏感性的测评；
2)针对热成形超高强度汽车钢板，考虑其零件制造工艺特性，统一在淬火态条件下进行材料的氢致延迟断裂敏感性测评；
3)针对超高强度钢车身零件，可根据零件外观及其加工工艺特性，选取零件上应力集中的部位进行取样，对零件取样不再进行任何预处理，直接进行零件级别的氢致延迟断裂敏感性测评；
试验前清除试样表面的油污、锈迹、氧化皮，脱碳层或各类镀层可由试验双方协商确定保留或去除，若保留则应在试验报告中记录表面脱碳层或镀层厚度值。
4.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，所述方法所涉及试验设备精度均满足至少达到1级水平要求，试验力示值相对误差≤±1％，且应定期参照技术规范JJG 139、JJG 157、JJG 475等行业规范要求进行精度校核。
5.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，在该试样弯曲变形过程中，采用非接触式光学测量系统DIC对试样最小弯曲半径部位的应变量进行测量；
具体DIC弯曲应变量测试流程如下：
1)架设双芯片图像采集镜头，镜头间角度满足90°，镜头与试验台距离满足试样变形均在镜头视场范围内，从而达到3D测量需求；
2)用酒精清洗试样表面带充分干燥后在试样变形区域制作散斑点；
3)将采集系统连入电脑打开采集软件，将装夹好的试样放置于试验平台上对相机进行调焦，调至双相机均可清晰观察到试样上所制作的散斑点；
4)选择与试样大小相匹配的标定板，将标定板置于试验平台上，通过相机采集集标定板不同角度图像，将图像导入VIC-3D图像分析软件中分析相机空间坐标位置，打开VIC-3D图像分析软件，在软件当前界面上操作指定部位按钮或图标，导入标定图片，继续在软件界面上操作指定部位按钮或图标进行标定图片的分析从而标定相机的空间位置，判断标定是否有效，若确认有效则完成标定并保存标定文件；
5)将未变形且装夹好的试样重新置于试验平台上，使用VIC-Snap 8采集软件拍摄原始状态图像，然后对试样进行弯曲加载并采集指定部位图像数据；
6)按照试样的弯曲变形量由小到大，在软件界面中操作相关按钮或图标导入试样变形图像，导入完成后在图像中选取所要分析的区域，根据分析需求在软件界面上进行分析功能设置后，运行软件的分析功能，进行图像数据分析；
7)图像数据分析结束后，即可在软件界面上查看指定部位区域的应变量，当测试应变量低于设定值时，即继续加载弯曲载荷，直至测试值与设定值之间的误差值在允许误差范围内时，停止弯曲加载，将试样紧固后取下，重复下一试样。
6.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，所述针对待测试超高强度钢板，准备多组试样还包括：
待测试样品为板料时，将该板料加工成多组I型试样、II型试样，其中该I型试样为从该板料上切割下来的第一条形板材，该第一条形板材沿长度方向的两端分别设置有缺口，该II型试样为从该板料上切割下来的第二条形板材，该第二条形板材在沿长度方向上设置有对称的两个通孔；
待测试超高强度钢为钣金零件时，对试样的外观、尺寸规格不做硬性规定，可通过试验双方协商，结合钣金零件结构、工艺及服役工况因素进行综合确定。
7.根据权利要求6所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，该待测试样品为板料时，该第一条形板材的长度为180mm，该第一条形板材沿长度方向的两端的缺口分别相对于该第一条形板材的长度方向对称轴和宽度方向对称轴对称，该缺口为方形缺口，该方形缺口的长边沿该第一条形板材的长度方向设置且长15mm，该方形缺口的短边沿该第一条形板材的宽度方向设置且宽13.5mm；
该第二条形板材的长度为160mm，该通孔为圆角矩形，该圆角矩形包括一矩形孔，该矩形孔的两端分别与相同的半圆孔的直径端相连，该矩形孔沿该第二条形板材长度方向设置的长边的长度与该半圆孔的直径之和为25mm，该矩形孔沿该第二条形板材长度方向设置的两长边的距离和该半圆孔的直径都为13.5mm，该圆角矩形的一端与该第二条形板材就近一端的距离为8.5mm。
8.根据权利要求6或7所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，在将该试样夹装到对应的弯曲工装夹具上时，针对I型试样，将该I型试样夹装到第一弯曲工装夹具上，该第一弯曲工装夹具包括第一螺杆、两个凸字形金属块、两个凸字形非金属垫片和两个螺母，该两个凸字形金属块和两个凸字形非金属垫片上都设置有圆孔，该第一螺杆依次穿过一个螺母、一个凸字形金属块、一个凸字形非金属垫片、另一个凸字形非金属垫片、另一个凸字形金属块和另一个螺母，两个螺母分别与该第一螺杆螺纹连接且两个凸字形金属块上圆孔的孔径小于该螺母的直径，将该第一螺杆上一端的凸字形非金属垫片和凸字形金属块的突出部插入该I型试样一端的缺口内，该第一螺杆上另一端的凸字形非金属垫片和凸字形金属块的突出部插入该I型试样的另一端的缺口内，通过旋拧对应螺母，改变一端凸字形非金属垫片和凸字形金属块与另一端凸字形非金属垫片和凸字形金属块之间的距离，从而向位于两端凸字形非金属垫片和凸字形金属块之间的I型试样加载弯曲应力，以使该I型试样弯曲变形；
针对II型试样或加速试验试样，将该II型试样或加速试验试样夹装到第二弯曲工装夹具上，该第二弯曲工装夹具包括第二螺杆、两个非金属垫片和两个螺母，两个螺母分别与该第二螺杆螺纹连接且两个螺母的直径大于该II型试样上两个通孔的直径，或者大于该加速试验试样上第二圆孔的直径，其中在将II型试样夹装到第二弯曲工装夹具上时，该第二螺杆依次穿过一个螺母、一个非金属垫片、该第二条形板材上的一个通孔、另一个通孔、另一非金属垫片和另一个螺母，利用力学加载试验机向该II型试样加载弯曲压力，以使该II型试样弯曲变形，在该DIC测量得到的应变量达到需求应变量时，停止向该II型试样加载弯曲应力，利用对应螺母对该II型试样进行紧固，实现该II型试样的预弯曲。
9.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，在对所述试样进行准静态拉伸试验时，所述试样满足技术规范GB/T 228.1的技术要求。
10.根据权利要求1所述的超高强度汽车钢板氢致延迟断裂性能测试方法，其特征在于，所述氢致延迟断裂性能测试溶液为0.1mol/L HCL水溶液；若仅作材料性能对比试验，也可选用0.5mol/L HCL水溶液或采用加速试验试样尺寸规格做加速试验；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；为保证试验结果可靠性，试验过程中应定期检测溶液PH值，实时进行溶液更新，保证溶液浓度稳定；
若选用0.1mol/L HCL水溶液，采用300小时为浸泡上限时间，若在此时间段内试样不发生开裂，则认定试样合格；若希望延长静置时间进行验证则推荐采用700小时和1000小时两个时间评价点，建议试样最长静置时间不宜超过1000小时；若在指定静置时间范围内出现试样开裂，则记录下断裂试样对应的弯曲应力值及静置时间，并绘制关系曲线；若选用加速试验工况下的0.5mol/L HCL水溶液或其他处理介质，则静置时间范围的选取由试验双方协商后确定；酸性溶液浸泡过程中，试样观察时间间隔不大于2小时，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点的精确记录；
所述待测试超高强度钢的氢脆性能测试数据还包括该待测试超高强度钢的多组试样中断裂试样占总试样的百分比。
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