《汽車用先進(jìn)高強鋼 薄板和薄帶 擴孔試驗方法》編制說明

《汽車用先進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》

編制說明

一、工作簡況

1.1任務(wù)來源

《汽車用先進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》團體標(biāo)準(zhǔn)是由中國汽車工程

學(xué)會批準(zhǔn)立項。文件號中汽學(xué)函【2022】023號，任務(wù)號為2022-03。本標(biāo)準(zhǔn)由中國

汽車工程學(xué)會材料分會提出，武漢上善仿真科技有限責(zé)任公司、中信金屬股份有限

公司等單位起草。

1.2編制背景與目標(biāo)

隨著先進(jìn)高強鋼在汽車車身中的應(yīng)用越來越多，發(fā)生邊緣開裂的現(xiàn)象也越來越

多。目前，“預(yù)測和預(yù)防先進(jìn)高強鋼零件邊緣開裂依然是一個世界性工程難題”，

對此還沒有全行業(yè)認(rèn)可的技術(shù)解決方案，針對邊緣開裂難題，材料擴孔率的精準(zhǔn)測

定是關(guān)鍵，因為擴孔率可以作為先進(jìn)高強鋼零件邊緣開裂成形模擬的輸入，可通過

成形模擬準(zhǔn)確預(yù)測邊緣開裂。

GB/T24524-2021或ISO16630:2017擴孔測試標(biāo)準(zhǔn)是汽車用鋼特別是先進(jìn)高

強鋼擴孔率測定的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，但依照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)存在所測材料擴孔率一致性和重復(fù)性

差，已經(jīng)是汽車鋼鐵行業(yè)共識。按照規(guī)定的測試方法，不同測試單位以及同一測試

單位不同時間測量結(jié)果存在較大的不確定性和波動性，因此，本項目提交的《汽車

用先進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》，是在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提

出的一種對擴孔率的精準(zhǔn)測定方法，以彌補現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的不足，滿足汽車鋼鐵行業(yè)的

實際工程需要。

1.3主要工作過程

本標(biāo)準(zhǔn)從正式立項到發(fā)布?xì)v時兩年，總共有30多家單位參與，業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行了

3次視頻會議，研討了超過50個技術(shù)問題，在8家單位實施了超過30次新擴孔試

驗，本標(biāo)準(zhǔn)的研制質(zhì)量經(jīng)得起實踐的檢驗。

1.3.1預(yù)研階段

本標(biāo)準(zhǔn)來源于2021年3月——8月實施的上汽大眾先進(jìn)高強鋼邊緣開裂項目，

在此項目中，通過引入固定行程加載測定了材料的擴孔率，發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果比現(xiàn)有標(biāo)

準(zhǔn)有更高的一致性和可重復(fù)性，并得到了項目相關(guān)方的高度認(rèn)可。

1

2021年6月，采用新試驗方法，完成來自四家鋼廠、相同牌號的鍍鋅DP780擴

孔率的比對試驗。

2021年7月，采用新試驗方法，完成含鈮和不含鈮、帶鍍鋅和不帶鍍層的DP780

擴孔率的比對試驗。

2021年4月——7月，武漢上善和中信金屬，就如何預(yù)測AHSS邊緣開裂的問

題，一同走進(jìn)國內(nèi)主流鋼廠和主機廠進(jìn)行調(diào)研，進(jìn)行了深入的技術(shù)交流，廣泛聽取

了各方的反饋意見。

1.3.2立項階段

2021年8月，武漢上善和中信金屬聯(lián)合近20家相關(guān)單位，就申請《汽車用先

進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》團體標(biāo)準(zhǔn)，召開了第一次標(biāo)準(zhǔn)探討會議，就

相關(guān)條款進(jìn)行了充分的討論，吸收了各方合理的意見和建議，并形成了會議紀(jì)要。

2021年9月，就上汽大眾和東風(fēng)商用車提出的合理化建議，進(jìn)行了充分的試驗

驗證，據(jù)此，重新修訂了《汽車用先進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》，克服

了之前存在爭議的內(nèi)容，因此，正式向中國汽車工程學(xué)會提交《汽車用先進(jìn)高強鋼

薄板和薄帶擴孔試驗方法》CSAE團體標(biāo)準(zhǔn)的申請。

2021年12月到6月，武漢上善、中信金屬、寶鋼聯(lián)合完成了DP1180GA/GI/CR

的延遲開裂擴孔評價，證明了此評價方法與實際生產(chǎn)的一致性。

2022年7月到10月，采用新方法完成了各鋼廠材料的擴孔率測試，系統(tǒng)的驗

證了本標(biāo)準(zhǔn)實際操作的可行性和有效性。

2022年11月，就申請《汽車用先進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》CSAE

團體標(biāo)準(zhǔn)，召開了第二次標(biāo)準(zhǔn)探討會議，就新增條款進(jìn)行了充分的討論，并形成了

會議紀(jì)要。

2023年1月，聯(lián)合東風(fēng)日產(chǎn)對兩家鋼廠的第三代鋼鍍鋅板進(jìn)行了沖孔后靜置時

間的測試和對比。

2023年3月，就申請《汽車用先進(jìn)高強鋼薄板和薄帶擴孔試驗方法》CSAE

團體標(biāo)準(zhǔn)，召開了第三次標(biāo)準(zhǔn)探討會議，就新增條款進(jìn)行了充分的討論，并形成了

會議紀(jì)要。

1.3.3征求意見階段

2023年4月，起草組根據(jù)反饋意見進(jìn)行修改后形成征求意見稿，并公開征求意

見。起草組對沖孔后的剪切邊質(zhì)量的規(guī)定進(jìn)行了充分討論，并形成了新增條款7.7。

2

2023年5月，聯(lián)合長安汽車對第三代鋼鍍鋅板質(zhì)量穩(wěn)定性進(jìn)行了評估。

2023年10月，聯(lián)合比亞迪汽車和上海匯眾，對多家鋼廠的同牌號DP780GI和

DH780GI進(jìn)行了客觀比較。

1.3.4送審階段

2022年9月28日召開專家發(fā)布評審稿專家會，會上對于初始裂紋、固定行

程加載、有效試樣的概念，指出需要進(jìn)行明確的定義，同時，就文本的針對試驗原

理的描述，提出了簡潔表述的建議，針對以上專家提出了建議和意見，對送審稿進(jìn)

行了修改，形成了報批稿。

1.4主要起草人、單位及承擔(dān)工作

姓名單位承擔(dān)工作

肖鋒武漢上善仿真科技有限責(zé)任公司文件起草

路洪洲中信金屬股份有限公司文件起草

魏星

寶山鋼鐵股份有限公司試驗驗證、討論、建議

牛超

張龍柱

李曉廣邯鄲鋼鐵集團有限責(zé)任公司試驗驗證、討論、建議

穆康奇

劉宏亮

王禹本鋼板材股份有限公司試驗驗證、討論、建議

富聿晶

鄭學(xué)斌首鋼集團有限公司試驗驗證、討論、建議

徐鑫

郝志強鞍鋼股份有限公司試驗驗證、討論、建議

丁庶煒

蘇冠僑

胡曉攀鋼集團研究院有限公司試驗驗證、討論、建議

王亮赟

崔磊

馬鞍山鋼鐵股份有限公司試驗驗證、討論、建議

田志俊

劉旭輝

湖南華菱漣源鋼鐵有限公司討論、建議

李會

萬國喜安陽鋼鐵集團有限責(zé)任公司討論、建議

高義峰上汽大眾汽車有限公司試驗驗證、討論、建議

高亮慶東風(fēng)商用車有限公司試驗驗證、討論、建議

李建平

東風(fēng)汽車有限公司東風(fēng)日產(chǎn)乘用車公司試驗驗證、討論、建議

董善舉

盛云

王韜上海匯眾汽車制造有限公司試驗驗證、討論、建議

齊軍

劉鵬鵬上海蔚來汽車有限公司討論、建議

3

李軍蔚來汽車科技（安徽）有限公司討論、建議

宋起峰

中國第一汽車股份有限公司討論、建議

曹廣祥

張金生

李澤勇

重慶長安汽車股份有限公司材料、討論、建議

楊琴

姜亞洲

孟祥新

奇瑞汽車股份有限公司討論、建議

肖勇

冉浩長城汽車股份有限公司材料、討論、建議

王智文

蒯振北京汽車研究總院有限公司討論、建議

田宇黎

韓志勇愛馳汽車（上海）有限公司討論、建議

俞雁

邢陽廣州汽車集團股份有限公司討論、建議

杜盟相

倪雷

上海汽車集團股份有限公司討論、建議

葉青亮

蔣海浪

顧驍上海理想汽車科技有限公司討論、建議

盧琦

姚再起吉利汽車研究院（寧波）有限公司討論、建議

祁學(xué)軍嵐圖汽車科技有限公司討論、建議

谷雪松

陜西重型汽車有限公司討論、建議

王亮

周平西南大學(xué)討論、建議

劉波

張一犇

北京科技大學(xué)討論、建議

伍毅

楊健

馮毅

中國汽車工程研究院股份有限公司討論、建議

高翔

孟憲明

中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司討論、建議

張賽

張振翀

淄博國創(chuàng)中心先進(jìn)車用材料技術(shù)創(chuàng)新中心討論、建議

張博文

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)制定原則

在充分總結(jié)和研究GB/T24524-2021《金屬材料薄板和薄帶擴孔試驗方法》

和ISO16630:2017《Metallicmaterials—Sheetandstrip—Holeexpandingtest》的

4

基礎(chǔ)上，本標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的裂紋終止判定和裂紋達(dá)標(biāo)判定，制定了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)

定，以規(guī)避測試結(jié)果的不確定和波動性，確保不同的工程師采用此標(biāo)準(zhǔn)可以得到穩(wěn)

定的測量結(jié)果。

2.1.1通用性原則

本標(biāo)準(zhǔn)適用范圍是厚度為1.2mm～4.0mm、抗拉強度不低于590MPa的汽車

用先進(jìn)高強鋼的擴孔率測試。在適應(yīng)范圍之內(nèi)，本標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)得起實踐考驗的，在適

應(yīng)范圍之外，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在技術(shù)缺陷，但本標(biāo)準(zhǔn)并不排除現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，

其它金屬材料和厚度亦可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.1.2指導(dǎo)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法能為材料擴孔率的精確測定提供指導(dǎo)作用。彌補現(xiàn)有GB/T

24524-2021和ISO16630:2017由于測量結(jié)果存在的一致性和波動性的不足。

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法，繼承了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定和基礎(chǔ)方法，但對其具體操作

及判定等進(jìn)行了優(yōu)化，并提出了擴孔率的新表征方法。

2.1.4兼容性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的擴孔率測定方法，是在常規(guī)試驗設(shè)備和常規(guī)操作流程的基礎(chǔ)上，

實現(xiàn)對材料擴孔率的精確測定，具有普遍適用性。

2.1.5規(guī)范性原則

本文件按照GB1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起

草規(guī)則》的規(guī)則進(jìn)行編制。

2.2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)共分為10章，規(guī)定了厚度為1.2mm～4.0mm、抗拉強度不低于590MPa

的汽車用先進(jìn)高強鋼擴孔率的試驗方法和要求。內(nèi)容包括適用范圍、規(guī)范性引用文

件、術(shù)語和定義、符號和說明、試驗原理、試驗設(shè)備、試樣、試驗程序、試驗結(jié)果

計算和試驗報告。本標(biāo)準(zhǔn)文本的一個顯著特點是直接在GB/T24524-2021的基礎(chǔ)上

進(jìn)行修改而得來，但實質(zhì)性內(nèi)容已經(jīng)不同。

2.3關(guān)鍵技術(shù)問題說明

本標(biāo)準(zhǔn)提出的試驗方法，其關(guān)鍵技術(shù)規(guī)定為：第一，采用“固定行程加載自動

終止試驗”替代“主觀判斷裂紋狀態(tài)人為終止試驗”；第二，將“裂紋判斷標(biāo)準(zhǔn)的

不確定性和缺乏可操作性”轉(zhuǎn)化為了“固定行程加載的相對性技術(shù)規(guī)定”；第三，

5

采用“外徑&初始裂紋”和“內(nèi)徑&貫穿裂紋”同時并存的裂紋狀態(tài)判定與擴孔率計

算方法；第四，同時定義了毛刺朝上和毛刺朝下的極限擴孔率；第五，增加了沖孔

后靜置時間的規(guī)定；第六，增加了沖孔后剪切邊質(zhì)量的技術(shù)規(guī)定；第七，適用范圍

由“金屬材料”修正為“抗拉強度不低于590MPa、厚度1.2mm～4.0mm的汽車用

先進(jìn)高強鋼”。

2.4標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)規(guī)定的論據(jù)如下：

第一，采用“固定行程加載自動終止試驗”替代“主觀判定裂紋狀態(tài)人為終止

試驗”，其論據(jù)是：“現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)”的試驗方法是：由“條件”確定“結(jié)果”，“當(dāng)

試件首先出現(xiàn)厚度方向貫穿裂紋時，停止沖頭的運動”，即在試驗過程中通過判斷

出現(xiàn)厚度貫穿裂紋這一“條件”終止試驗，然后測量“結(jié)果”。雖然“現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)”

對裂紋判斷的規(guī)定是清晰的，但是具體執(zhí)行中可操作性存在不確定性，不可避免的

引入了“人為因素”?！靶聵?biāo)”的試驗方法是：由“結(jié)果”確定“條件”，既然在

試驗過程中進(jìn)行判斷會引入“人為因素”，那么可以選擇在試驗結(jié)束后，根據(jù)擴孔

“結(jié)果”判斷裂紋貫穿“條件”，滿足臨界貫穿裂紋，則直接測量擴孔率，不滿足，

則繼續(xù)試驗直到滿足為止。

第二，將“裂紋判斷標(biāo)準(zhǔn)的不確定性和缺乏可操作性”轉(zhuǎn)化為了“固定行程加

載的相對性技術(shù)規(guī)定”，其論據(jù)是：若把焦點放在如何測量裂紋的大小，會陷入兩

難：裂紋判定標(biāo)準(zhǔn)小了，無法精確測量，大了，又影響測量精度，因而，換一種思

路，“只判定裂紋的有與無”，則跳出了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)困境；裂紋狀態(tài)的有和無

是定性判斷，不存在精度問題；依照固定行程加載均可方便的得到裂紋有和無的試

樣擴孔狀態(tài)。依照裂紋的有和無的判斷標(biāo)準(zhǔn)，鋼廠自然會傾向于尋找試樣無裂紋狀

態(tài)的最大固定加載行程A（A越大，擴孔率越大），同時，鋼廠也會把裂紋有的固

定加載行程B在合理范圍內(nèi)加大（B越大，擴孔率越大），在標(biāo)準(zhǔn)中，只需要限定

裂紋有無的固定加載行程A和B的關(guān)系即可，如B≤A+0.2mm，然后，設(shè)定兩者的

平均值做固定行程加載的擴孔試驗，得到的有效試樣直接測量擴孔率，對其裂紋狀

態(tài)不做判定。

第三，采用“外徑初始裂紋”代替“內(nèi)徑貫穿裂紋”，其論據(jù)是：當(dāng)人為觀察

到穿透裂紋而立刻停止試驗時，材料早失效，擴孔率應(yīng)是材料開始產(chǎn)生失效時測量

到的擴孔率?！艾F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)”的試驗對象是：“試樣失效——厚度方向出現(xiàn)貫穿裂紋”，

6

與貫穿裂紋對應(yīng)的測量對象是孔的內(nèi)徑，即“現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)”以“內(nèi)徑&貫穿裂紋”計算

擴孔率?！靶聵?biāo)”的試驗對象是：“材料失效——外徑邊緣出現(xiàn)初始裂紋”，與初

始裂紋對應(yīng)的測量對象是孔的外徑，即“新標(biāo)”以“外徑&初始裂紋”計算擴孔率。

總之，根據(jù)外徑&初始裂紋的擴孔率測量結(jié)果，可以將先進(jìn)高強鋼邊緣開裂問

題的理論、試驗、仿真和實際生產(chǎn)，構(gòu)成一個完整的邏輯閉環(huán)，滿足了實際工程應(yīng)

用的需要，本標(biāo)準(zhǔn)的測試結(jié)果已經(jīng)受住了工程實踐的檢驗。

2.5標(biāo)準(zhǔn)工作基礎(chǔ)

經(jīng)過多次的對比試驗和上汽大眾項目的嚴(yán)苛驗證，本標(biāo)準(zhǔn)提出的測量材料擴孔

率的試驗方法，其結(jié)果具有操作簡單、精度高、可重復(fù)的特點，因此，本標(biāo)準(zhǔn)具有

顯著的先進(jìn)性、通用性、科學(xué)性和可操作性。

三、主要試驗（或驗證）情況分析

試驗過程簡單，基于常規(guī)的試驗操作，無需采用視頻測試技術(shù)等增加試驗復(fù)雜

性的手段，提升了裂紋狀態(tài)判定的客觀性，比如以DP780GI為例，采用“固定行

程加載+裂紋有無判定+內(nèi)徑貫穿裂紋”，可快速測定材料的擴孔率，具體步驟如

下：

第一步，采用肉眼判定是否出現(xiàn)貫穿裂紋，快速終止試驗，從載荷-位移曲線

上讀取最大載荷對應(yīng)的加載行程為7.53mm。

第二步，減少加載行程，設(shè)定固定加載行程為7.0mm重新進(jìn)行擴孔試驗，觀

察到“無”貫穿裂紋。

第三步，增加加載行程，設(shè)定固定加載行程為7.2mm重新進(jìn)行擴孔試驗，觀

察到“有”貫穿裂紋。

第四步，減少加載行程，設(shè)定固定加載行程為7.1mm重新進(jìn)行擴孔試驗，觀

察到臨界貫穿裂紋。

裂紋有（Y）、無（N）和中間狀態(tài)（OK），三個試樣的行程增量等于0.1mm，

滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗停止，7.1mm固定行程的試樣為有效試樣，測定其擴孔率為

12.7%，整個過程如圖1所示。

7

圖1擴孔率測定過程

新標(biāo)準(zhǔn)試驗效率高，單一擴孔率測定結(jié)果，一般不超過5個試樣即可精準(zhǔn)測定

材料的擴孔率；試驗結(jié)果可重復(fù)性高，通過裂紋有無控制，保證不同經(jīng)驗的工程師

的測量結(jié)果一致性好。

綜上所述，基于常規(guī)的擴孔試驗條件，以“零經(jīng)驗”擴孔試驗的要求，本標(biāo)準(zhǔn)

將實現(xiàn)對抗拉強度不低于590MPa的汽車用先進(jìn)高強鋼擴孔率的精準(zhǔn)測定；將有效

提升零件沖壓成形仿真中預(yù)測邊緣開裂的可靠性；將全面滿足用戶對試驗方法的“實

用性、低成本、效果好、規(guī)范化”的技術(shù)要求，從而，實現(xiàn)對現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（GB/T24524-

2021和ISO16630:2017）的技術(shù)突破和技術(shù)領(lǐng)先。

四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)的部分條款（第八部分的8.2、8.7、8.8和第九部分的9.3）涉及到本標(biāo)

準(zhǔn)的基礎(chǔ)專利——《一種測定擴孔率的試驗與計算方法》（已授權(quán)），專利申請?zhí)?/p>

為202110851359X，專利權(quán)人為肖鋒；必要專利《一種確定有效試樣以測定擴孔率

的試驗方法》（審查中），專利申請?zhí)枮?021115929843，專利權(quán)人為武漢上善仿真

科技有限責(zé)任公司；必要專利《一種測定延遲開裂的試驗及其評價方法》（已授權(quán)），

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專利申請?zhí)?022100049614，專利權(quán)人是肖鋒。本標(biāo)準(zhǔn)涉及專利的內(nèi)容主要是固定

行程加載、有效試樣、基于外徑&初始裂紋的擴孔率計算方法和靜置時間的規(guī)定。

本標(biāo)準(zhǔn)中涉及的專利，其申請人均已披露，同意在公平、合理、無歧視的基礎(chǔ)

上，有償許可任何組織或者個人在實施本標(biāo)準(zhǔn)時實施相關(guān)專利。

五、預(yù)期達(dá)到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況

本標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法，實現(xiàn)了對材料擴孔率的精準(zhǔn)測量，且試驗效率高、成本

低、經(jīng)驗要求低。

本標(biāo)準(zhǔn)的制訂，一方面，為實現(xiàn)沖壓成形仿真中的材料成形卡片對零件邊緣開

裂的預(yù)測和預(yù)防，提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；另一方面，為防止主機廠和原材料供應(yīng)商

之間可能產(chǎn)生的質(zhì)量異議，提供雙方均認(rèn)可的測試方法及其評估指標(biāo)。

六、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況，與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的

對比情況，國內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對比分析或與測試的國外樣品、樣機的相關(guān)

數(shù)據(jù)對比情況

在實施效果上，本標(biāo)準(zhǔn)