做汽车外板的朋友常遇到一个怪事:同样一张冷轧板,刚冲压完还软乎乎好成形,一过电泳线进烤炉(170~200℃ 烤个十几二十分钟),出炉后明显“变硬”了,抗凹性也上来了。这种“烘完变硬”不是错觉,而是钢的烘烤硬化(bake hardening)现象,行内用 BH 值(烘烤硬化值)来量化它。很多人看质保书只盯屈服强度、抗拉强度,看到 BH2 一栏就跳过——其实外板抗坑凹、扛石子崩,恰恰靠这个指标。
一句话说清:BH 值 = 钢板先经历一小段塑性变形(模拟冲压成形),再经历一次涂装烘烤(模拟烤漆),之后屈服强度比原来涨了多少 MPa。涨上去的那部分就是 BH 值。机理上,交货态的 BH 钢里还留着少量固溶的 C、N 原子;冲压预变形把位错“激活”,进烤炉后这些原子钉扎住位错、形成析出强化,于是屈服强度往上抬。普通 IF 深冲钢(DC05/DC06)把 C、N 用 Ti/Nb 固定死了,BH 值就很低,基本靠 r、n 值去深冲,不靠烘烤补硬。
怎么测、怎么算,国家有专门方法标准:GB/T 24174-2022《钢 烘烤硬化值(BH)的测定方法》,2022-11-01 实施,代替了 2009 版。2022 版把 2009 版只有一种 BH2 的做法,扩成了六大类——单试样法 BH2、BH2H、BH2L、BH2P 和双试样法 BH0;合同没写用哪种,默认 BH2。试样按 GB/T 228.1-2021 取 P5/P6/P17 试样(没指定就用 P17),拉伸速率、取样方向都按标准卡。
最常用 BH2 的步骤记牢三步:第一步,同一根试样先拉到总延伸 2.0%,记下来此时的应力 Rt2.0;第二步,把这根试样送进 170℃±2℃ 的炉子,等炉温重新回到 170℃ 再保温 (20±0.5) 分钟,取出空冷到室温;第三步,再拉一次,记烘烤后的下屈服强度 ReL,t 或 Rp0.2,t(没有明显屈服平台时用 Rp0.2)。BH2 = 烘烤后屈服强度 − Rt2.0,差值就是烘烤硬化值,结果按 GB/T 8170 修约。注意两点:两次拉伸要用同一台试验机,试样烘烤时不能叠放、要分开摆;而且预变形到烘烤之间的间隔不能拖太久,自然时效会让这个效应衰减。
数值上,烘烤硬化钢(BH 钢)的 BH2 一般要求 ≥30 MPa,常见 30~50 MPa。像 CR180BH、CR240BH(对应欧标 HX180BD、HX260BD,宝钢牌号 HC180B、HC220B 等)质保书上 BH2 一栏都写“不小于 30 MPa”;部分高强度烘烤硬化钢能到 40~60 MPa。普通低碳/IF 深冲钢 BH2 往往只有个位数甚至接近 0。怎么选:汽车外板(车门、引擎盖、顶盖)要一定 BH 值来扛凹(dent resistance),一般认 BH 钢;内板、深冲件更看 r90、n90。采购时别把常温屈服强度当 BH——这是两码事。
同一个卷不同位置、预应变率没拉够 2%、烘烤温度偏低或保温不足,BH 值都会飘。所以测出来偏低,先别急着说“料不行”,复查试验条件:炉温到没到 170℃、保温够不够 20 分钟、试样方向对不对(横向 P6)。合同里建议写清 BH(BH2)下限、试样方向、热处理条件;到手复测就按 GB/T 24174-2022 来,别拿常温拉伸数据去套。质保书没给 BH 栏的,可以让钢厂按这个标准补测。
常见问题(FAQ)
问:BH 值和普通屈服强度、加工硬化(n 值)是一回事吗?
答:不是一回事。屈服强度是交货态常温下的“起变形门槛”;加工硬化(n 值)是冲压过程中边变形边强化的能力;BH 值是“先成形、再烘烤”之后屈服强度额外涨的那一块,是烤漆工序带来的二次硬化。三者分开看,外板既要好成形(看 n、r),又要成形后抗凹(看 BH)。
问:GB/T 24174-2022 里 BH2、BH0 这些代号差在哪?
答:差别在用了几根试样、基准怎么取。BH2 是同一根试样先拉 2% 再烤再拉,差值就是 BH2;BH0 用两根相邻同方向试样,一根不烤、一根烤,差值算 BH0。单试样法还有 BH2H(用上屈服)、BH2L(基准取 0.2% 预应变)、BH2P(预应变 2.2%)等。合同没指定时默认 BH2。
问:烘烤温度和时间必须卡 170℃、20 分钟吗?差一点行不行?
答:标准测定法固定在 170℃±2℃、保温 (20±0.5) 分钟、空冷,是为了结果可比。实际涂装烤漆线可能 170~200℃、十几到二十几分钟,数值会有差别,所以 BH 值一定要注明是按哪个条件测的。复测对不上,先看是不是烘烤制度不一致。
问:普通冷轧板(DC04/DC06)BH 值很低,是不是料不好?
答:不是。DC04/DC06 是 IF 深冲钢,靠 Ti/Nb 把 C、N 固定,深冲性能好、BH 值天然低。它们根本不是冲“抗凹”去的,是冲“深冲不变薄不开裂”。拿 BH 钢的标准去卡深冲钢,是选错指标,外板才认 BH 钢。
问:同一批料 BH 值测出来忽高忽低,是炉温问题还是料的问题?
答:先查试验,再查料。常见原因:炉温没真正回到 170℃ 就计时、保温不足 20 分钟、试样叠放导致受热不均、两次拉伸不是同一台机。把这些排除后还离散,再看同卷头中尾位置差异和是否自然时效过久。别一上来就否定料。
问:采购合同里 BH 值一般怎么写、怎么验收?
答:建议写明牌号(如 CR180BH)、BH(默认 BH2)下限(通常 ≥30 MPa)、试样方向(横向)、热处理条件(170℃×20min)。验收按 GB/T 24174-2022 复测,结果按 GB/T 8170 修约;质保书没给 BH 栏的,可在技术协议里要求钢厂按该标准补测。
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