烘烤硬化钢(H220BD)的时效性

烘烤硬化钢（低碳型H220BD）的时效性

The Aging Character of Bake Hardening Steel (H220BD of ULC)

摘要brief

标准规定，烘烤硬化钢的力学性能值适用时间为3个月。那么在3个月内和3个月以外，力学性能值的变化规律是什么？在目前所能见到的文献上查不到答案。通过实测，烘烤硬化钢在3个月内已经发生时效，如果不适当提高初始性能值的话，无法保证全部力学性能都在3个月内适用。

引言foreword

烘烤硬化钢是对时效比较敏感的钢种，在成型之前，人们不希望其有时效反应;在成型后，人们希望通过烤漆过程提高材料的屈服强度，从而获得加工性能和使用性能完美结合。但是自然规律是不以人的愿望而转移的，随着时间的推移，时效总是要发生的，问题的关键是发生这个变化程度和规律是什么。为了规范供需双方验收和使用，相关标准规定烘烤硬化钢力学性能适用期为3个月，那么在3个月内是否力学性能变化不大？如果不能及时使用，3 个月以后会有何种影响？影响相关性能变化的主要因素是什么？为了回答这个问题，本文设计了5组对应实验，在自然条件下时效不同时段，试图揭示其变化规律。

1. 实验材料与方法experiment that materials and methods

分别作了5组对比试验：A组，储存3个月。B组，储存6个月。C组，储存9个月。D组，储存12个月。E组，储存17.5个月。各组试样代号如下表所示：

各组材料化学成分构成如下表chemistry components

2. 时效前后力学性能实测结果measurement results of the mechanical capability

抗拉强度Rm 测试结果tensile strength (Rm)

屈服强度Rp02 测试结果yield strength (Rp02)

延伸率A80测试结果elongation (A80)

strain hardening index

n 值测试结果

烘烤硬化值dBH2测试结果bake hardening value (dBH2)

初始值较低的，库存3个月后烘烤硬化值增加了，而初始值较高者（A1 and A2）库存3个月后烘烤硬化值却下降了。

加工硬化值dBH0测试结果work hardening values (dBH0)

屈服平台延伸R 测试结果classification yield point extension

3. 讨论discussion

烘烤硬化的微观机理是薄钢板经过成形预变形后,基体内位错密度增加,使间隙固溶原子C、N 向位错扩散的距离缩短,当高温烘烤时效处理时它们的热激活能增加,促使其向位错的扩散速度加快,使得C、N 原子钉扎位错,从而使得钢板再次受载变形时屈服强度得到提高。因此,烘烤硬化性实质上同常温时效性一样都属于应变时效机理,但BH 值反映的是由钢中的间隙固溶原子C、N 所产生的高温应变时效现象。烘烤硬化钢板的BH值通常约为40MPa

n值的变化比较compare n values

n值是对时效比较敏感的，贮存3个月后已经明显发生时效，而且基本稳定下来。初始值的高低决定了时效后n 值的高低。从以下几个图表中可以看出来，其脉动规律是一致的。

It is a hypersensitive for n value of aging, there are distinct change when store it for 3 months and then since that decrease n value of every test group not distinct change. Higher or lower n value of fresh one that choose for final n value whether higher or lower.

烘烤硬化值dBH2的变化比较compare dBH2

烘烤硬化值在储存一年内与原始值比较变化不大，自然时效6个月时达到最大，然后逐渐衰减，一年后甚至出现负增长。

Bake hardening value of storage different time in 1 year, there were not bigger increase and change, but more than 1 year, there were more change with minus value.

初始加工硬化值dBH0 和时效后dBH0 比较compare dBH0

加工硬化值随着时效时间的增加而增加，但是超过一年以后加工硬化值反而出现负增加。

Work hardening value was more and more higher in 1 year, but more than 1 year, there were change with minus value.

屈服强度的变化比较compare yield strength

时效初始（3个月时）屈服强度增加的较少，在6个月到一年内增加值较稳定。超过一年，或许是进入另外一个温度变化周期，屈服强度变化陡增。

抗拉强度变化比较compare tensile strength

自然时效3个月时抗拉强度已经明显发生，此后随着时间增加，抗拉强度变化值不再明显增加。

时效前后延伸率变化比较compare elongation

自然时效3个月后延伸率已经明显发生降低，此后随着时间增加，延伸率降低不再明显增加。为了满足标准规定的A80≥32%，延伸率的初始值不应小于35%。

屈服点延伸长度变化比较compare yield point extension

自然失效不同时间后，屈服点延伸变化特征如下图：在时效3个月内，屈服点延伸没有明显变化；超过3个月后时效特征逐渐显现出来，在一年内增加相对值变化不大。超过一年后突然放大。似乎跟季节有规律的温度变化有关。但是，初始值偏高的话，时效后的值也按比例增加。如果初始值R>2，时效超过9个月，按照相关经验，作为外板使用的话，或许就会影响钢板的表面质量。

.

化学成分和工艺参数的影响

试验组A 有相对于其它组最高的含碳量，但是其烘烤硬化值却不是最高。对应其初始性能，最高的屈服强度、抗拉强度和延伸率；实验组D有最低的含碳量，但是其烘烤硬化值却不是最低；这说明钢材的时效性受到工艺过程的影响较大。此类问题另文讨论。