金属薄板带应变硬化指数和厚向异性指数测定方法

显微硬度计测量金属表面镀层覆层的硬度测试方法显微硬度计测量金属表面镀层覆层的硬度测试方法金属电镀层和覆盖层：电沉积层、自催化镀层、喷涂层以及氧化复膜等。

一般覆盖层厚度比较薄，对覆盖层的硬度要求又大多比较严格，因此覆盖层硬度检测显得十分重要。

检测的几个注意事项：1、试验力的选择：对于覆盖层的硬度检测，一般选用显微硬度试验法或者努氏硬度试验法，不管采用那种试验法，对于试验力的选择尤为关键，如果试验力过大，容易造成压头击穿覆盖层，所得硬度值受基体影响较大；如试验力过小，又容易引入较大误差。

2、试验力的保持时间;通常检测试验控制在10-15s左右，但对于相对较软的覆盖层，可适当延长试验力加载时间。

3、样件的装夹：对于较小工件或者不规则工件，应当采用夹具固定或进行镶嵌制样后进行测试，尽量避免因振动、支撑力不足、表面倾斜等外在因素影响测量数据。

对于需制样的工件，切勿因制样影响覆盖层组织变化，详细请参考金相试样制备，这里不在过多阐述。

4、压痕的打压位置：a、覆盖层切面检测：压痕的角端距离覆盖层的边缘至少为压痕对角线长度的一半。

采用努氏压头时，压痕的长对角线L应当与覆盖层边缘平行。

且软金属覆盖层(金、银、铜等)的厚度不得低于400um，硬覆盖层（硬质合金等）不得低于25um。

采用维氏压头时，两个压头的距离至少为压痕长度的2.5倍以上。

b、覆盖层表面检测：维氏硬度法氏，覆盖层的厚度至少为压痕对角线长度的1.43倍，努氏硬度法时，覆盖层厚度至少为压痕长对角线L的0.33倍。

5、结果的计算：每一试样最少区5点进行测试，取平均值，结果大于100时，取整数。

结果小于100时，保留1位小数，结果小于10时，保留两位小数。

渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试一、钢铁零件渗氮(氮化）后的硬度及厚度检测方法：随着工业的发展，渗氮处理被更多的应用到各行各业，对渗氮处理的检测要求也日益提高。

金属板材的n值和r值解析在冲压领域，我们需要关注金属板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率、加工硬化指数、各向异性指数。

本文将详细解析加工硬化指数n和各项异性指数r。

一、加工硬化指数n加工硬化指数英文为hardening index，常用字母n指代。

该指数由真实应力和真实应变定义。

计算n值的方法常用两点法，即利用拉伸试验所得的拉伸曲线，将拉伸力和伸长位移换算成真实应力和真实应变，得到真实σ-ε曲线（如下图），假设该曲线符合指数规律，即：σ = Kε^n（σ—真实应力，ε—真实应变，n —硬化指数，K —强度系数），公式两边取对数得：lnσ=lnK+nlnε，通过两点法可求出K值和n值。

硬化指数n值代表钢板在塑性变形中的硬化能力, 反映了变形均匀度、成形极限和裂纹是否产生等。

n值越大，整个成形过程中的变形越均匀。

对板材成形极限曲线具有明显的影响，n值大材料的成形极限曲线高，n值小材料的成形极限曲线低。

板材的拉胀性能在很大程度上取决于材料的n值，n值高时，拉胀性能也好。

因此，硬化指数n值是评价板材成形性能的重要指标之一。

二、塑性应变比r塑性应变比英文为plastic strain ratio，常用字母r指代，又称各项异性指数。

该指数是板材拉伸试样在试验中宽度方向应变εb和厚度方向应变εt之比。

即：b0和t0分别是试样原始宽度和厚度，b和t分别是试样在某一变形时的宽度和厚度。

板材的力学性能在轧制方向和其他方向有较大差别，故一般取为3个方位试件试验数据的平均值，用r表示：r=(r0 +2r45+r90)/4。

r0、r45、r90分别为沿板材轧制方向、与轧制方向成45°和垂直于轧制方向试件的厚向异性系数。

r值愈大，板材抵抗失稳变薄的能力愈大，愈不容易发展厚向变形；r值愈小，板材抵抗失稳变薄的能力愈弱，厚向变形愈容易。

r=1表示板材不存在厚向异性。

通俗来讲r值高，变形过程中金属在长宽上的流动优先于厚度上的流动。

金属材料薄板和薄带拉伸应变硬化指数（n值）的测定1范围本文件规定了金属薄板和薄带拉伸应变硬化指数（n值）的测定方法。

本方法仅适用于塑性变形范围内应力-应变曲线呈单调连续上升的部分（见8.4）。

如果材料在加工硬化阶段的应力-应变曲线呈锯齿状（如某些AlMg合金呈现出的Portevin-Le Chatelier锯齿屈服效应），为使所给出的结果具有一定的重复性，应采用自动测量方法（对真实应力-真实塑性应变的对数进行线性回归，见8.7）。

2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T228.1金属材料室温拉伸试验方法（GB/T228.1—2021，ISO6892-1：2019，MOD）GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第一部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准（GB/T16825.1—2022，ISO7500-1：2018，IDT）GB/T12160 GB/T5027GB/T8170单轴试验用引伸计的标定（GB/T12160—2019，ISO9513：2012，IDT）金属材料薄板和薄带塑性应变比（r值）的测定（GB/T5027—2024，ISO10113：2020，MOD）数值修约规则与极限数值的表示和判定3术语和定义本文件未列出术语和定义。

4符号和说明4.1本文件使用的符号及说明见表1。

1表1符号和说明符号说明单位L e引伸计标距mm ΔL引伸计标距部分的瞬时延伸mm L引伸计标距部分的瞬时长度L=L e+ΔL mme p测定拉伸应变硬化指数的约定（工程）塑性应变水平（用于单应变量测算方法）%e pα-e pβ测定拉伸应变硬化指数的约定（工程）塑性应变范围(线性回归方式，e pα：塑性应变下%限，e pβ：塑性应变上限)S o试样平行长度部分的原始横截面积mm2 S真实横截面积mm2 F施加于试样上的瞬时力N R应力MPa σ真实应力MPa εp真实塑性应变-m E应力-应变曲线弹性部分的斜率MPa n拉伸应变硬化指数-C强度系数MPa N测定拉伸应变硬化指数时的测量点数目-r塑性应变比-R m抗拉强度MPaA e屈服点延伸率%A g最大力塑性延伸率% A,B,x,y采用人工方式测定n值的几个变量注：1MPa=1N/mm2。

金属薄板成形性能试验1. 简介成形性能是指薄板对各种冲压成形的适应能力，即薄板在指定加工过程中产生塑性变形而不失效的能力。

成形性能研究的重点是成形极限的大小，也就是薄板发生破裂前能够获得的最大变形程度。

1.1 模拟成形性能指标选择或评定金属薄板冲压成形品级时，可对模拟成形性能指标提出要求。

设计或分析冲压成形工艺过程，以及设计冲压成形模具时，经常需要参考模拟成形性能指标的数据。

薄板常用模拟成形性能指标有：1、胀形性能指标：杯突值IE；2、拉深性能指标：极限拉深比LDR或载荷极限拉深比LDR（T）；3、扩孔（内孔外翻）性能指标：极限扩孔率（平均极限扩孔率）λ（λ）；4、弯曲性能指标：最小相对弯曲半径R min/t；5、“拉深+胀形”复合成形性能指标：锥杯值CCV；6、面内变形均匀性指标：凸耳率Z e；7、贴模（抗皱）性指标：方板对角拉伸试验皱高；8、定形性指标：张拉弯曲回弹值。

1.2 特定成形性能指标选择或评定金属薄板冲压成形品级、协议金属薄板的订货供货、设计或分析冲压成形工艺过程时，可对金属薄板的材料特性指标或工艺性能指标提出要求，或参考它们的数据，它们统称为特定成形性能指标：1、塑性应变比（r值）或平均塑性应变比（r）；2、应变硬化指数（n值）；3、塑性应变比平面各向异性度（r∆）。

1.3 局部成形极限评定、估测金属薄板的局部成形性能，或分析解决冲压成形破裂问题时，可使用金属薄板的成形极限图或成形极限曲线。

1.4 其他以上所列举的各种成型性能试验方法均为我国冲压生产和冶金制造行业已经使用或比较熟悉的模拟成型性能试验方法，而且也属于国际上的主流成形性能试验范畴。

除这些方法外，国际上还流行其他一些模拟成形性能试验，见图1。

图1 模拟成形性能试验方法注：整体成形极限指金属薄板在冲压过程中发生颈缩、破裂、皱曲等成形缺陷之前，某种特定的整体几何尺寸或某种几何特征的整体尺寸可以达到的极限变形程度。

局部成形极限指金属薄板在冲压过程中发生颈缩、破裂、皱曲等成形缺陷之前，局部点位或局部变形区域可以达到的极限变形程度。

金属板材的n值和r值解析在冲压领域，我们需要关注金属板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率、加工硬化指数、各向异性指数。

本文将详细解析加工硬化指数n和各项异性指数r。

一、加工硬化指数n加工硬化指数英文为hardening index，常用字母n指代。

该指数由真实应力和真实应变定义。

计算n值的方法常用两点法，即利用拉伸试验所得的拉伸曲线，将拉伸力和伸长位移换算成真实应力和真实应变，得到真实σ-ε曲线（如下图），假设该曲线符合指数规律，即：σ = Kε^n（σ—真实应力，ε—真实应变，n —硬化指数，K —强度系数），公式两边取对数得：lnσ=lnK+nlnε，通过两点法可求出K值和n值。

硬化指数n值代表钢板在塑性变形中的硬化能力, 反映了变形均匀度、成形极限和裂纹是否产生等。

n值越大，整个成形过程中的变形越均匀。

对板材成形极限曲线具有明显的影响，n值大材料的成形极限曲线高，n值小材料的成形极限曲线低。

板材的拉胀性能在很大程度上取决于材料的n值，n值高时，拉胀性能也好。

因此，硬化指数n值是评价板材成形性能的重要指标之一。

二、塑性应变比r塑性应变比英文为plastic strain ratio，常用字母r指代，又称各项异性指数。

该指数是板材拉伸试样在试验中宽度方向应变εb和厚度方向应变εt之比。

即：b0和t0分别是试样原始宽度和厚度，b和t分别是试样在某一变形时的宽度和厚度。

板材的力学性能在轧制方向和其他方向有较大差别，故一般取为3个方位试件试验数据的平均值，用r表示：r=(r0 +2r45+r90)/4。

r0、r45、r90分别为沿板材轧制方向、与轧制方向成45°和垂直于轧制方向试件的厚向异性系数。

r值愈大，板材抵抗失稳变薄的能力愈大，愈不容易发展厚向变形；r值愈小，板材抵抗失稳变薄的能力愈弱，厚向变形愈容易。

r=1表示板材不存在厚向异性。

通俗来讲r值高，变形过程中金属在长宽上的流动优先于厚度上的流动。

实验六金属薄板拉伸试验一、目的通过拉伸试验确定金属薄板的力学性能, 如屈服应力（σs）、抗拉强度（σb）、屈强比（σs/σb）, 均匀延伸率（δu）、总延伸率（δk）、应变硬化指数（n）、塑性应变比（及）、凸耳参数（△）并绘制硬化曲线。

二、设备及工具拉力试验机、千分尺、游标卡尺、直尺等。

三、试样可以使用图1.图2中所示两种形状试样中的任一种, 应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°和90°三个方向切取试样。

试样厚度应当均匀, 在标距长度内厚度变化不应大于0.01mm时, 应不大于公称厚度的1%。

切取样坯和机加工试样时, 应防止因加工硬化或热影响而改变材料的性能。

图1-1号样图1-2号样可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。

标距点应位于试样的轴线上, 并对称于平行长度部分的中心。

四、试验步骤和数据处理将试样夹紧在试验机的夹头内, 调整好测力刻度和载荷——伸长曲线记录装置。

夹头的移动速度应在0.5~20mm/min 范围内, 并应保持加载速度恒定。

记录产生屈服时的载荷Fs 和最大载荷Fmax, 并根据载荷——伸长曲线, 进行数据处理后, 便可确定板材的σs 、σb 、σs/σb 、δu 、δk1.确定板材σs 、σb 、σs/σb 、δu 、δkσs 、σb 及σs/σb 由下式确定:σs =00A F 或σ0。

2=202.0/.mm N A F （MPa ） σb =0max A F 2/,mm N （MPa ）式中Fs ——屈服时的载荷 , N ；F0.2——相对伸长为0.2时的载荷, N ；Fmax ——拉伸最大载荷, N ；A0 ——试样原始横截面积, mm2。

δu 及δk 由下式确定:δu =%10000⨯-L L L uδk =%10000⨯-L L L k式中 ——试样原始标距长度, mm ；——试样产生细颈时的标距长度, mm ； ——试样断裂时的标距长度, mm 。

冷轧薄板加工硬化指数及塑性应变比的测定及分析冷轧薄板加工硬化指数及塑性应变比的测定及分析黄微涛向浪涛张丽萍(重钢股份公司钢研所)摘要:测定重钢生产的St14/SPCE的 n值、r值，对试验结果进行分析，研究n值、r值在整个应变区间的变化趋势。

关键词:深冲薄板 n值 r值 SPCE St14Measurement and Analysis of Working-hardening Indexand Plastic Strain Ratio for Deep Stamping Sheet Abstract: Measure the n and r of St14/SPCE produced by Chonggang Steel co.LTD, analysize the values, research the variation trend of n and r in the whole strain interval.Keywords: Deep stamping sheet, n, r, SPCE St14 前言，断后宽度缩减率、冲压开裂率、极限深拉比、孔径伸长率是表征材料深众多研究表明冲塑性的主要指标。

同时薄板材的加工硬化指数(n值)、塑性应变比(r值)又与以上指标有着良好的对应关系:随着r值的增加，断后宽度缩减率也明显增加，而冲压开裂率明显降低;n、r值越大，汽车专用板材的深冲性能越好，极限深拉比越高;孔径伸长率伴随着r值[1]的增加而提高。

公司冷轧薄板厂在开发SPCE、St14深冲板初期，因缺少必要的检测手段未能开展n、r值的有关研究，常出现产品冲压性能不稳定，成型性能较差，并伴随出现冲压开裂的质量异议。

为此，钢研所与薄板厂共同确定了在钢研所补充少量的检测手段，将n值、r值的测定工作开展起来，这为深冲薄板的n、r值的研究创造了必要条件。

1 试验原理1.1 塑性应变比r值对试样进行拉伸实验，测试制定塑性应变水平下长度和宽度变化，应变水平应超过屈服延伸阶段，并低于最大力时的塑性应变量。