保 证 冷 冲 压 件 的成 材 率 ， 应 对 用 于 冷 冲 压 钢 板 的 原 材 料 组 织 状 态 加 以 限制 和 检 验 。
参考文献 ：
３ 冷 冲压 材 质 的控 制
冷冲压材料多为低碳 钢和低 碳合 金钢 ， 一 般 在
［ １ ］胡赓祥 ， 钱苗根 ． 金属学 ［ Ｍ］ ． 上海 ： 上海科 学技术 出版社 ， １ ９ ８ ０ ．
１ 冷 冲 压 裂纹 分 析 范例
在冷 冲压零件 的失 效 分析 中 ， 经 常可 以看 到 碳化 物呈链 状或 网状分 布于铁 素体 基体 ， 而且 数量 较 多 ， 以 下 ３则实例 说 明渗碳 体 对冷 冲压性能 的影 响 。 实例 １ ： 厚度 为 ３ ｍ ｍ的 ０ ８ Ａ １ 钢 板 在冷 冲压 时开 裂， 裂 纹产生 于零件 ９ Ｏ。 圆弧过 渡处 ， 该 处可 见粗 糙 的 橘皮状 ， 外观形 貌 见 图 】 （ ａ ） 。解 剖 后发 现 ， 基 体 中存 在呈链 状分 布的 大量 渗 碳体 ， 见图 １ （ ｂ ） ， 它们 是 引起 冷冲压 断裂 的主要原 因。
ＷＥ Ｉ Ｑ ｉ ｕ — ｈ ｕ ａ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｆ ｕ — ｗ ａ ｎ ｇ ， ＷＵ Ｘ ｕ ｅ — ｆ ｅ ｎ ｇ
（ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ￣Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ ０ １ ４ ０ ３ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
有 的阻碍 作用 与 晶界 的 阻碍 作 用 相叠 加 ， 在 受 外力 作
用时， 因位 错运 动受 阻而产 生 高度应 力集 中 ， 而 它 的严 重程 度要 高 于 链 状 渗 碳 体 ， 因此 ， 冷 冲 压 时更 容 易 开
及 裂 纹 附 近 网状 、 半网状碳化物 （ ｂ ，×３ ２ ０ ） Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｍｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ ａ ，ｘ １ ０ ０ ）ｏ ｆ ０ ９ Ｃ ｕ Ｐ Ｔ ｉ Ｒ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｃ ａ ｐ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｔ ｔ ｅ ｄ ， ｈ ａ ｌ ｆ － ｎ ｅ ｔ ｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ（ ｂ ，× ３ ２ ０ ）ｎ ｅ ａ ｒ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ
产生塑性变形 ； 而渗碳体的布氏硬度为 ８ ０ ０ Ｍ Ｎ ／ ｍ ，
第１ ２期
魏秋 华 ， 等： 渗 碳 体 对低 碳钢 板 冲 压性 能 的 影 响
１ ３ ５
伸 长率 基 本 为 零 ， 在 冲压 时不会发生 变形 ， 相反 ， 它 起 到 了阻 碍 变 形 的作 用 。从 金 属 学 理 论 得 知 ， 金 属 的塑 性 变形 主 要 是 通 过 滑 移 进 行 的 ， 而 滑 移 是 靠 位
从实例 ３中可 以看 到 ， 虽 然 该 零 件 的 断裂 产 生 于 冷 冲压 过程 ， 但根 据 断裂处 晶粒 的变形 、 金 属 的滑移 以 及厚度 的严 重减 薄等 特 征 分析 认 为 ， 它 的断 裂 主 要 是 受 冲压模具 、 变形 速 度 的影 响造 成 的 ， 而 与 材 质无 关 ， 因此在 本文 中选择 了该 范例 ， 以用 于对 渗碳 体 的形态 、 分 布 和数量 做一个 对 比 。
的 Ａ处所示 的主裂纹 外 ， 基体 中还 有 多条 与外 界不 相 处 仅为 ０ ． ８ Ｉ Ｈ １ Ｔ Ｉ ， 约为原材料 厚度 的 １ ／ ４ ， 见图 ３ （ Ｃ） 。经 通 的 内裂 纹 ， 均 为 沿 晶开 裂 ， 如图２ （ ａ ） 中 Ｂ处所示。 分析， 该 零件冷 冲压时产生裂纹 的原因与材质无关 。 在 晶界上 发现 有许 多 较 细 的 网状 及半 网状 渗 碳 体 ， 裂
中 图分 类号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ２ ． １
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ： ０ ２ ５ ４ — ６ ０ ５ １ （ ２ ０ １ ０ ） １ ２ ￣１ ３ ４ － ０ ２
冷 冲压 件 在 车辆 生产 中 占有 相 当大 的 比例 ， 钢 板 的冷 冲压 性 能在 选 择 板 材 时 至 关 重 要 。 生 产 中 使 用 最 广 泛 的低碳 钢 板 ， 其 基体 组 织 为铁 素体 加 少量 珠 光 体 及 游离 渗碳 体 。根 据 显微 组 织特 性 ， 铁 素体 具 有 良 好 的变形 能力 ， 冲压时首先产生滑移变形 ， 但 渗 碳 体 为 硬脆 相 ， 会 阻 碍塑 性变 形 。本文 根 据生 产 中出现 的 问题 ， 分 析 了渗碳 体 的形 态 、 分 布 和 数 量 对 低 碳 钢板 冷 冲压 性 能 的影 响 ， 指 出在 选 购 材 质 时 应 注 意 的 问 题， 以保证 冷 冲压 件 的成 品 率 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ０ － ０ ６ － １ ９
２ 渗碳体 影响冲压性 能的机理
２ ． １ 链 状渗碳 体 的影 响
低碳 钢 的 塑性 变 形 主要 发 生在 铁 素 体 中 ， 而 渗碳
体 在 受 冲压 外 力 作 用 ｕ Ｃ Ｊ Ｌ 乎 不 变 形 。根 据 文 献 ［ １ ］ 介绍 ， 铁 素体 为软 韧 相， 它 的布 氏硬度 为 ５ ０～
作者简介 ： 魏秋华 （ １ ９ ５ ８ 一） ， 女， 河 北石家 庄人 ， 高 级工程 师 ， 从事 材料 研究 、 金相分析技术及热处理 工作 ， 主要研究方 向为材料工艺 技术和失 效 分 析 。联 系 电话 ： ０ ４ ７ ２ ． ３ １ １ ６ ３ ６ ８
８ ０ ＭＮ ／ ｍ ， 伸长 率为 ３ ０ ％ ～５ ０ ％， 在 冲 压 时 很 容 易
外， 由于铁 素 体 和渗 碳 体 具 有 明 显 的 变 形 量 差 异 ，
在冷 冲压成 型后 易在 零件 表面 出现成 鳞状 分布 的橘皮
状， 正 如在 实例 １中所看 到 的 。 ２ ． ２ 网状渗碳 体 的影 响
根 据 晶界 的特 性 得 知 ， 在 金 属 晶体 的晶 界上 存 在
原材 料 状 态 下 使 用 。 由 于 订 货 时 很 少 对 原 材 料 的 热 处 理 状 态 和 显 微 组 织 提 出要 求 ， 因此 ， 在 生 产 中 经 常 会 出现 因 较 多 沿 晶界 分 布 的 网 状 渗 碳 体 或 呈
链 状 分 布 的渗 碳 体 而造 成 的冷 冲 压 失 效 。 因 此 ， 为
第３ ５卷 第 ｌ ２期
２０１ ０矩
金 孺 熬庵铭
ＨＥＡＴ ＴＲＥＡＴＭ ＥＮＴ ０Ｆ Ｍ ＥＴ ＡＬＳ
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １ ２ Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂｅ ｒ ２ ０１ ０
ｌ ２月
渗 碳 体 对 低 碳 钢 板 冲 压 性 能 的 影 响
魏秋 华 ，刘 福 旺 ，武 雪峰
纹 在此处产 生 ， 见图 ２ （ ｂ ）。可见 ， 晶界上 分 布 的渗 碳 体是 引起冷 冲压 断裂 的主要 原 因。 实例 ３ ： 厚度为 ３ ｉ ｌ ｌ ｔ ｎ的 ０ ８ Ａ １ 钢板 在冷 冲压成 型 时 产生裂纹 ， 经取 样 分析 发现 ， 材料 基体 为 铁素 体 加少 量
实例 ２ ： 规格 为 Ｑ ２ ２ ０ ｎ ｌ ｎ ｌ ×１ ４ ０ ｍ ｌ ｎ ｘ ６ １ ｍｍ ×
图１ ０ ８ Ａ １ 钢板 冷 冲压 后 的断 裂 形 貌 （ ａ ） 和钢 板 内呈 链 状 分 布 的碳 化 物 （ ｂ ，× ５ ０ ０ ）
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍ ｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ ａ ）ｏ ｆ ０ ８ Ａ １ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｍ ｐ ｉ ｎ ｇ ｍ ａ ｎ ｄ ｅ ｈ ｍ ｎ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｓ ｅ ￣ ｂ ｉ ｄ ｅ（ ｂ ，Ｘ ５ ０ ０ ）ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ
（ ａ ）ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｍ ａ ｌ ｌ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｅ（Ｘ ４ ０ ０ ） ；（ ｂ ）ｅ ｌ ｏ ｎ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ （ｘ ２ ０ ０ ） ；（ ｅ ）ｆ ｉ ｂ ｒ ｏ ｕ ｓ ｍ ｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
着 较多空 位 、 位错等 缺 陷 ， 该 处 点 阵 畸变 大 ， 存 在 晶界
能， 并且 具有 原子排 列 的不规 则性 ， 对金 属材料 的塑性
变 形起 阻碍作 用 。当 渗碳 体 沿 晶界 分布 时 ， 它 本 身具
图２ ０ ９ Ｃ ｕ Ｐ Ｔ ｉ Ｒ ｅ 钢帽裂纹形貌 （ ａ ，ｘ １ ０ ０ ）
分 布较均匀 的渗碳 体 ， 见图 ３ （ ａ ） ； 断 裂处 晶粒被严 重 拉 ８ ｍ ｍ的 ０ ９ Ｃ ｕ ｌ ￣ｉ Ｒ ｅ钢 帽 ， 装 配受 力 时 断裂 ， 在 垂直 于 长 ， 呈 现出纤维状 条纹 ， 其 间有 明显 滑移 线 ， 且 滑移面倾 裂纹处 取样置 于显 微 镜 下 观 察 ， 可以看到， 除图 ２ （ ａ ） 斜 角为 ４ ５ 。 ， 见图 ３ （ ｂ ） ； 测 量裂纹处 的材 料厚 度发现 ， 该
（ 内蒙古 第 一机 械制 造集 团有 限公 司 ， 内蒙 古 包 头 ０ １ ４ ０ ３ ２ ） Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｅ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｍｐ ｉ ｎｇ ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｐｌ ａ ｔ ｅ
裂， 实例 ２即为 较典 型 的失 效 范例 。
图３ ０ ８ Ａ １ 钢 板 存 冷 冲 成型 时产 生 的裂 纹 形 貌
（ ａ ）铁素体加少量均匀分布的渗碳体（ｘ４ ０ ０） ； （ ｂ ）被拉长的晶粒 （× ２ ０ ０ ）； （ ｃ ） 纤维状形貌 （× ５ ０ ）