QP980钢低温韧脆性能信息化分析

杨家新?郭权兴?刘冰

摘 要 QP980钢具有高强度、高塑性的特点。仪器化冲击试验方法是对QP980钢在不同温度下的冲击韧性进行分析的可行措施。根据试验结果，塑性变形是这一类材料的冲击韧性的主要影响因素。本文主要从QP980钢的力学性能入手，对这一类钢材的低温韧脆性能进行了分析。

关键词 QB980钢；韧脆性能；薄板冲击试验

1 QP980钢的力学性能分析

QP980钢的低温韧脆性能与其自身的力学性能之间存在着一定的联系。现阶段我国汽车行业所使用的QP980钢材料主要为宝钢生产的QP钢材料[1]。这种钢材料的厚度为1.2mm；屈服强度为780MPa；抗拉强度为1010MPa；钢材料的均匀延伸率为18.75。相比于传统的高强度钢材料，QP980钢内部良好的微观组织构成，也可以为其自身的力学性能提供保障。均匀的马氏体在QP980钢的组织成分中占有较大比重，残余奥氏体和铁素体也在这一类钢材料的组织成分中占有一定比重。

2 QP980钢的低温韧脆性能分析

冲击韧性是材料对外来冲击的抵抗能力的反映。与之相关的冲击功转变温度主要指的是某一类材料的韧脆转变温度。冲击试验是验证材料韧性的一种有效方式，它可以借助摆锤撕裂试样厚度方向的纵截面，对冲击功的大小进行分析。在一般情况下，试验过程中所需的材料的冲击式样厚度为10mm，最小厚度为2.5mm，这对一些厚度方向纵截面较小的薄板，传统冲击试验模式应用于这一类材料的低温韧性分析的可行性还需要得到验证。

2.1 试验方法

二次加工脆性试验和薄板冲击试验是钢材料低温韧脆性能分析中所常用的实验方法。根据GB/T24173-2009钢板二次加工脆化实验方法的要求，试验人员需要将已经冲裁完成的圆片加工为应用于二次加工催化实验的样杯，但是从QP980钢的二次加工脆化实验效果来看，试样上边缘变形较大的问题的出现，表明实验样杯的规格已经超过了QP980钢的成形极限。试样上边缘开裂问题的出现，也表明二次加工脆性实验难以应用与QP980钢韧脆性能的研究工作之中。

在将薄板冲击试验应用与QP980钢韧脆性能研究以后，试验人员可以借助仪器化冲击试验设备对薄规格的冲击试样进行系列温度冲击试验。从具体的试验过程来看，试样的形状与断口的形貌相对正常，试验过程中未出现因试样过薄而引发的打击部位翘曲的问题，因而薄板冲击试验在QP980钢低温韧脆性能试验分析工作中具有一定的可行性。

2.2 试验结果

在薄板冲击试验应用于QP980钢韧脆性能研究以后，试验人员可以在温度为20℃至-80℃这一温度区间内进行冲击试验。试验过程中关注的内容涵盖了以下内容：一是冲击功在温度变化过程中所产生的变化；二是侧膨胀量在温度不断变化的情况下所表现出的变化情况；三是断口形貌随温度的变化情况。针对冲压成型过程对其低温韧脆特性的影响，相关人员也需要对QP980钢材进行4.5%和8.5%预拉伸处理。预拉伸处理过程具有模拟零部件成形过程的作用，在此基础上取冲击式样进行系列温度冲击试验，可以让实验人员对塑性变形过程对钢的韧脆特性的影响进行分析。

通过对试验结果进行分析，我们可以发现，QP980钢在未出现预应變的情况下的常温冲击功为16J，在试验温度逐渐下降的情况下，冲击功也表现出了逐渐下降的特点。在试验温度为-50℃至-60℃这一区间以内，冲击功值约为8J，与之相关的下降斜率也高于先前的下降斜率。从能量的角度来看，20℃常温环境下，与-90℃的温度环境可以被视为冲击功的省平台和下平台，根据冲击韧脆转变温度的定义，预应变会让QP98O钢的冲击韧性有所下降。预变形问题会让QP980钢的韧脆转变温度有所提升。

根据不同预应变下的冲击曲线，未出现预应变的试样的冲击区县具有起裂功低、裂纹扩展功较大和延展性强的特点。在预应变水平不断增加的情况下，裂纹扩展功会表现出不断减小的特点，除此以外，端口的变化趋势与冲击曲线的变化趋势之间也会具有一致性的特点。温度变化情况与断口脆性面积之间存在着一种近似于正相关的关系。冲击曲线，冲击断口和冲击功之间所表现出来规律性具有一致性的特点。

3 预应变导致材料韧性下降的原因分析

根据前文论述，预应变问题会导致QP980钢出现韧脆性能下降的问题，这一问题的产生原因主要表现在了以下几个方面：第一，在预应变效应的影响下，材料减薄现象的出现，会让材料的厚度有所降低，近而让试样实际承受载荷的面积有所降低。横截面积的变化也可以被看作是导致冲击韧性下降的重要因素。第二，预应变会让材料内部出现加工硬化和相变硬化现象，由此而导致的组织内部应力集中问题，会让材料在外加动态载荷的影响下，出现冲击功减小的问题。第三，QP980钢自身因素也是导致韧性下降的主要因素。在预应变过程中，奥氏体向马氏体的转变，可以让材料保持良好的冲击性能；但是在组织内的奥氏体全部转变为马氏体以后，材料仍然会表现出韧性下降的问题。

4 结束语

根据QP980钢低温韧脆性能分析结果。温度变化情况与断口脆性面积之间存在着一种近似于正相关的关系。冲击曲线，冲击断口和冲击功之间所表现出来规律性具有一致性的特点。预应变问题也会让QP980钢韧脆性能有所下降。

参考文献

[1] 吕超，陈新平.超高强QP980钢冲压成形性能[J].精密成形工程，2017，9（06）：1-5.