无锡不锈钢市场 不銹鋼技術知識庫 冷軋鋼片的品質特性 2007-1-27 9:18:15

冷軋鋼片的品質特性

衝壓成形是最常用的加工方式，可分四類：一﹑深衝成形 二﹑張出成形 三﹑伸緣成形 四﹑彎曲成形，除了要考慮r值﹑n值﹑EL等機械性質外還要考慮材料組織如集合組織﹑晶粒大小﹑析出物分佈﹑固溶元素和界在物等關係。事實上冷軋鋼片在使用上除要考慮上述之要求外還要考慮形狀凍結性﹑耐時效性﹑耐凹性﹑耐二次加工脆性及烘烤硬化等特性。
冷軋鋼片品質特性、相關測試值及改善對策

品質特性	測試值	相關機械性質與影響因素	冶金改善對策	必要之製程管制
				煉鋼	熱軋	冷軋	退火	調軋
1.深衝性	．極限衝壓比(LDR)．錐杯值(CCV)	r值	改善集合組織	◎	○	○	◎
2.張出性	艾氏值(Rr)	r值，伸長率	調整結晶組織與成分	◎			◎	○
3.伸緣性	擴孔率(λ)	n值，伸長率	改善集合組織降低介在物	◎	○	○	◎
4.彎曲性	最小彎曲半徑	伸長率	降低介在物或使之球化	◎			○
5.耐二次加工脆性	加工後之轉脆溫度	晶粒大小及成分	細化晶粒	○	◎		◎
6.耐時效性	AI值	降伏點延伸，ΔYS	降低C、N固溶量(使用鋁脫氧鋼)	◎			◎	◎
7.烘烤硬化性	BH值	ΔYS	調整合金控制適當的固溶C含量	◎	○		◎	○
8.耐凹性	凹陷深度δ凹陷荷重Pd	降伏強度	添加強化元素	◎	○	○	◎
9.形狀凍結性	回彈量	降伏點，n值	調整結晶組織及成分	◎			◎	○

深衝性：

一般深衝性餔量的材料，往往在接觸衝磨肩部或衝側壁處破裂，使用高r值材料可提高深衝性，除此外高極限衝壓比（LDR）及 低錐杯值（CCV）均可作為高深衝性之依據。

(1) Swift cup test: 為評估鋼片深衝性之實驗。如圖，利用不同直徑之圓形呸片深衝成平底圓桶，區能成功成形之最大胚片與衝頭直徑比即為極限衝壓比(Limited Drawing Ratio)
LDR= dmax/dp

(2)錐杯試驗(Conical test)
用來評估鋼料深衝及張出之複合成形性，試驗模具如圖8-3所示。以規定尺寸之胚片置於模具錐孔上，經衝頭衝壓成錐形杯狀，直到試片頂端破裂為止，以試片上端外徑最大值與最小值之平均即為錐杯值(CCV值)。

 

上述的深衝成形過程中若發生模具肩部之破斷，則宜選用n值，r值及LDR值高，CCV低之材料，若在側壁破裂，則宜選用強度較高之材料。

8-3-2 張出性

張出成形除與n值及伸長率有關外，尚可用艾氏值(Er值)做評估。Erichsen值(Er值)又稱為破斷極限深度|(mm)。

● 艾氏試驗(Erichsen test)
艾氏試驗是模擬鋼片受雙軸向拉應力時之應變狀態，為評估張出成形之試驗方法。試驗模具如圖8-4。試驗時，利用模具把鋼片夾緊後，衝頭衝壓試片直至開始產生破裂，測量衝頭的行程深度即為艾氏值(Er值)。Er值愈高，代表材料之張出成形性愈佳。因此若張出成形發生破斷，則宜選擇n值，伸長率及Er值均高之材料。

8-3-3 伸緣性

伸緣時發生破斷，可以選用伸長率，r值，n值或擴孔率較高之材料。有關擴孔試驗介紹如下:

● 擴孔試驗(Hexpansion test)
擴孔試驗用來評估材料之擴充性，如圖8-5所示。試驗方法是把中心有圓孔之試片以圓筒平底衝頭成形，使中心孔逐漸擴大，直至孔緣破裂，量取破裂圓孔直徑，依下式可得擴充率(δ):

8-3-4 彎曲性

彎曲是最簡單的加工，彎曲性好壞與伸長率有關。除伸長率外可直接進行彎曲試驗來判斷材料之彎曲性。

● 彎曲試驗
彎曲試驗主要用來評估鋼片成形時，忍受彎曲變形之能力。其試驗方法如圖8-6所示，有沖彎法及捲彎法。依規定之彎曲內徑(如0t，1.5t，1t，2t……等等)及角度(0°，90°，180°，沿軋延方向，垂直軋延方向)將試驗機具上之試片，均勻施加負荷，使試片彎曲。檢視試片外側曲緣部分是否發生破裂，如無則屬合格。最嚴謹之彎曲為0t，180°之密接彎曲。
8-3-5 耐二次加工脆性
IF鋼因晶界較軟，因此容易發生二次加工脆性。所謂二次加工脆性，及鋼片在經第一次加工後，內部存有殘餘應力，在某一較低溫度下，受外力衝擊則鋼片會有沿晶或穿晶之脆性破裂發生。

● 二次加工脆性評估方法
二次加工脆裂發生的難易，可由鋼片的轉脆溫度來評估。轉脆溫度較低者，較不易發生二次加工脆裂，反之則較易發生。其試驗程序可藉圖8-7及圖8-8來說明:

(1) 圖8-7是模擬二次加工脆性之一次加工試杯之製作過程。由於杯口之毛邊對耐二次脆性之評估結果影響很大，因此鋼片先經衝床下料後，以車床車削成直徑100mm的圓片，在以直徑50mm的平底衝頭衝成圓杯。一次加工的加工量大小可用衝壓比來表示
若評估一次加工對轉脆溫度的影響，只要改變試片直徑或衝頭直徑以模擬不同程度的一次加工即可。

(2) 圖8-8是模擬二次加工脆性之試驗過程。將衝好的圓杯至於低溫槽內錐狀砧座，杯口朝下再以10kg之重錘由50cm之高度自由落下撞擊試杯，觀察撞擊後之試杯是否發生縱裂。低溫槽內放入酒精，再加以液態氮來改變液溫，試驗問度由-90℃至常溫，每隔10℃衝擊5個試杯，若破裂兩個試杯以上，則以此溫度為材料的轉脆溫度。

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