本发明涉及一种制备特别适用于汽车工业的6xxx系铝板的方法。
背景技术：
：通常汽车零部件，如汽车引擎盖，主要由两部分制成：外部部件和内部部件。前者从车外可见，后者除非例如在打开引擎盖的情况下，否则是不可见的。组件需要包含许多要求，其中包括行人安全和针对涂装性能的表面质量。因此，外部通常被开发为具有高涂装质量。内部部件或汽车引擎盖内部通常不受对于涂装质量的相同要求。内部部件通常是为了行人在发生碰撞时的安全而开发的。各种铝合金以板材或坯料形式用于汽车用途。在这些合金中，已知aa6xxx铝合金系列(例如aa6016-t4)同时具有令人感兴趣的化学和机械性能，例如硬度、强度、成型以及甚至耐腐蚀性。对外部的高涂装质量的要求意指，例如，部件不具有不良的和/或有害的被称为罗平线(ropingline)或油漆刷线(paintbrushline)的表面缺陷，这些表面缺陷出现在冲压或成型的铝片部件表面上。罗平线仅在施加足够的横向应变(例如在典型的冲压或成型操作中发生的横向应变)时出现在轧制方向上。基于数字化图像的分析，最近产生了表面质量的新标准，包括与最终产品外观相关的任何定向表面粗糙化。这类型方法已由例如a.guillotin等人(materialscharacterization61(2010)1119-1125)或在vda(verbandderautomobilindustrie,germanassociationoftheautomotiveindustry)recommendation239-400,2017年7月中解释。这些性能通常使aa6xxx铝合金成为汽车工业的首选材料。为了应对汽车工业中这些板材应用的不断增长和所需的表面质量的不断提高，需要针对客户要求的规定的表面质量来提高制备此类产品的方法的速度。实际上，已经证明当前的包括几次热处理的方法对于表面质量和可成形性是有效的，但是可能时间长且昂贵。还报道了一些旨在提高与成型后外观质量相关的外部部件的抗罗平线性质的举措。据此，罗平线的产生与材料的重结晶行为有关。并且，作为抑制产生罗平线的措施，已经提出了通过在合金锭均质化之后进行热轧等来控制板材生产阶段的重结晶。专利申请ep1375691a9记载了一种生产含si和mg作为主要合金组分的6000型铝合金的轧制板的方法，该方法包括使锭进行均质化处理，以100℃/小时或更高的冷却速率冷却至低于350℃的温度、任选地至室温，再次加热到300至500℃的温度，并对其进行热轧，对热轧产品进行冷轧，以及在400℃或更高的温度下对冷轧板进行固溶处理，然后淬火。然而，对于具有针对行人安全的特殊要求的某些部件而言，产品的强度仍旧过高。专利申请us2016/0201158记载了一种生产6xxx系铝板的方法，该方法包括：铸造6xxx系铝合金以形成锭；均质化锭；热轧锭以生产热轧中间产品，然后：a)出口温度卷取后，立即放入退火炉，或b)出口温度卷取后，冷却至室温，然后放入退火炉；退火；冷轧；以及使板材进行连续退火和固溶热处理工艺。然而，对于具有针对行人安全的特殊要求的某些部件而言，产品的强度过高。专利申请ep0786535a1记载了一种方法，其中铝合金锭(含有不小于0.4重量％且小于1.7重量％的si、不小于0.2重量％且小于1.2重量％的mg，其余为al和不可避免的杂质)在不低于500℃的温度下均质化；将所得产品从不低于500℃的温度冷却至350-450℃的温度，并开始热轧；热轧步骤在200-300℃的温度下完成；将所得产品以不小于50％的压下率(reductionratio)进行冷轧，紧接着进行固溶处理；然后对冷轧产品进行固溶处理，使其以不低于2℃/s的升温速率在500-580℃的温度下保持不超过10分钟；使所得产品硬化，其中以不低于5℃/s的冷却速率将其冷却至不高于100℃的温度。然而，对于具有针对行人安全的特殊要求的某些部件而言，产品的强度仍旧过高。作为改善这种抗罗平线性质的实际措施，专利jp2823797和jp3590685主要通过将热轧的起始温度设定为450℃或更低的相对低的温度来抑制热轧过程中晶粒的粗化，并试图在随后的冷加工和固溶处理后控制材料结构。专利申请jp2009-263781描述了在热区域中进行不同的圆周速度轧制，并在热轧之后在冷区域中进行不同的圆周速度轧制。关于此，专利jp3590685、专利申请jp2012-77318和jp2010-242215提出在热轧之后进行中间退火，或在短暂地进行冷轧之后进行中间退火。专利申请jp2015-67857记载了一种用于汽车面板的基于al-mg-si的铝合金板的制造方法，其特征在于：制备包含以下成分的锭：si：0.4～1.5重量％，mg：0.2～1.2重量％，cu：0.001～1.0重量％，zn：0.5重量％或更少，ti：小于0.1重量％，b：50ppm或更少，以及一种或两种以上的下列成分：mn：0.30重量％或更少，cr：0.20重量％或更少，zr：0.15％或更少，其余为al和不可避免的杂质，所述锭在大于450℃的温度下进行均质化处理，以大于100℃/小时的冷却速率冷却至低于350℃的温度，并在380℃～500℃的温度下再次加热，并进行热轧以开始轧制工艺，制备出厚度为4～20mm的板，并对所述板进行冷压缩(coldreduction)，使其板厚压下率超过20％，且板厚大于2mm，在350～580℃的温度下进行中间退火，并进行进一步的冷压缩，然后在450～600℃的温度下进行固溶处理后，以大于100℃/分钟的平均冷却速度将其迅速冷却至低于150℃的温度，并在快速冷却工艺后60分钟内进行热处理，使其在40～120℃的温度下保持10至500分钟。还针对提高行人安全性开发了通常用于内部部件的对表面质量没有要求的专用产品。专利申请wo2006/056481公开了一种用于汽车应用的为提高行人安全性的铝合金板，以重量百分比计，其化学组成为：0.80≤si≤1.20-0.10≤fe≤0.30-0.05≤mn≤0.20-0.10≤mg≤0.30-cu≤0.30-ti≤0.15-其他元素各不超过0.05，总量不超过0.15，余量为铝，在t4回火条件下，屈服强度(rp)为至少50mpa，均匀伸长率(au)为至少20％，并且总伸长率(a80)为至少22％。专利申请wo2018/033537公开了一种具有中等强度水平的用于车辆应用的铝合金，与可用于行人碰撞相比，所生产的带材从t4状态固化的趋势较低。铝合金具有以下合金成分(以重量百分比计)：0.4wt.％≤si≤0.55wt.％，0.15wt.％≤fe≤0.25wt.％，cu≤0.06wt.％，0.15wt.％≤mn≤0.4wt.％，0.33wt.％≤mg≤0.4wt.％，cr≤0.03wt.％，0.01wt.％≤ti≤0.10wt.％，余量al和单独至多0.05wt.％且总计至多0.15wt.％的不可避免的杂质。专利申请us20120234437公开了一种汽车部件，其具有至少一个由第一铝合金制成的金属板的第一部件和至少一个由第二铝合金制成的金属板的第二部件，第一和第二铝合金为almgsi型，并且在第二铝合金的金属板中，大部分元素mg和si(其是在固溶中实现人工时效所需的)以单独的mg2si和/或si颗粒的形式存在，以避免人工时效。提高行人安全的其他方法是提供覆层板或其他类型的复合产品。专利申请ep2328748涉及一种包括芯层和至少一个包覆层的汽车覆层板产品，其中以重量百分比计，芯包含具有以下组成的合金：mg0.45-0,8、si0.45-0.7、cu0.05-0.25，mn0.05-0.2，fe最高至0.35，其他元素(或杂质)各自<0.05，总量<0.15，余量为铝；并且以重量百分比计，所述至少一个包覆层包含具有以下组成的合金：mg0.3-0.7、si0,3-0.7、mn最高至0,15、fe最高至0.35、其他元素(杂质)各自<0.05并且总量<0.15，余量为铝。然而，包覆产品通常很昂贵，并且整体产品(未包覆)是优选的。专利申请ep2121419提供了一种薄的车辆封闭板设计，该设计通过引入位于发动引擎盖的外部板和/或内部板之间并与之粘合的泡沫芯，来大幅降低汽车引擎盖的厚度和由机动车辆撞击对行人头部造成的冲击效应。一些高端汽车制造商需要一种具有外材料涂装表面质量的引擎盖的内部部件。于是寻求一种内部部件材料在不同标准之间的谨慎的平衡：针对汽车机械性能和行人安全而言足够的受控强度以及足够的表面质量。因此，汽车工业需要一种改进的整体铝板产品，它结合了不同标准之间的谨慎平衡：针对汽车机械性能和行人安全的受控强度以及足够的表面质量。事实上，对于一些产品，例如引擎盖的可见内部部件，需要表面质量，并且要避免罗平线以及具备高的行人安全性能。技术实现要素：本发明的一个目的是一种生产6xxx系铝板的方法，该方法包括以下步骤：-均质化由6xxx系铝合金制成的锭，以重量百分比(wt.％)计，所述铝合金包含-si：0.4–0.7，-mg：0.2–0.4，-mn：0.05-0.30，-fe：0.03-0.4，-cu最高达0.3，-cr最高达0.05，-zn最高达0.15，-ti最高达0.1wt％，-其余为铝和不可避免的杂质，每种杂质最高达0.05重量％且总量最高达0.15重量％，-以低于420℃的粗热轧出口温度在可逆轧机(reversiblemill)上粗热轧至粗热轧出口厚度，-用串列式轧机(tandemmil)将锭精热轧至热轧最终厚度，并且以热轧最终厚度以低于300℃的热轧出口温度进行卷取，-冷轧以获得冷轧板。本发明的另一个目的是通过本发明的方法可获得的6xxx系铝板，其根据vdarecommendation239-400的罗平线值“rk”小于5.0并且烘烤硬化后lt方向的tys即tys(lt)bh为90mpa至150mpa。本发明的又一个目的是根据本发明的6xxx系铝板作为汽车引擎盖内部件的用途。具体实施方式除非另有说明，否则下文提及的所有铝合金均使用由铝业协会(aluminiumassociation)在定期发布的registrationrecordseries中定义的规则和名称来命名。所提及的冶金回火使用欧洲标准en-515来命名。所有合金组成以重量百分比(重量％)提供。发明人已发现一种制备改进的6xxx铝合金板的方法，该铝合金板结合了不同标准之间谨慎的平衡：针对汽车机械性能和行人安全的受控的强度以及足够的表面质量。通过本发明的方法获得的产品是整体的并且结合了高行人安全特性和高表面质量。根据本发明，使用6xxx系铝合金通过铸造、通常是直接激冷铸造(direct-chillcasting)来制备锭。锭的厚度优选为至少250mm，或至少350mm，且优选厚度为至少400mm、或甚至至少500mm或600mm的非常厚规格的锭，以提高方法的生产率。优选锭的宽度为1000至2000mm，长度为2000至8000mm。si含量为0.4重量％至0.7重量％，并且优选为0.40重量％至0.70重量％。si是形成本发明的合金系列的基础的合金元素，并与mg一起有助于强度提高。当si含量低于0.4重量％时，上述效果可能不足，而当si含量超过0.7重量％时，可能导致对行人安全有害的强度。有利的是最小si含量为0.50重量％，或0.52重量％或0.55重量％。可能有利的是最大si含量为0.68重量％，或0.65重量％。mg含量是0.2重量％至0.4重量％，并且优选为0.20重量％至0.40重量％。mg也是形成本发明的目标合金系列的基础的合金元素，并与si一起，有助于强度提高。当mg含量低于0.2重量％时，强度提高可能不足。另一方面，含量超过0.4重量％可导致对行人安全有害的强度。可能有利的是最小mg含量为0.23重量％，或0.25重量％或0.27重量％。可能有利的是最大mg含量为0.37重量％，或0.35重量％或0.33重量％。存在si和mg含量的一些有利的组合。在一个实施方案中，si含量为0.55重量％至0.60重量％，且mg含量为0.25重量％至0.30重量％。在该实施方案中，可获得非常高的表面质量和适中的强度。在另一个实施方案中，si含量为0.60重量％至0.65重量％，且mg含量为0.30重量％至0.35重量％。在该实施方案中，强度较高且表面质量仍可接受。能够获得高表面质量的本发明的工艺参数已针对cu含量为至多0.3重量％作了定义。优选cu含量为0.08重量％至0.25重量％，因为固溶体中cu的存在改善了加工硬化并且有利于成形性能。更优选的最大cu含量为0.15重量％。在一个实施方案中，cu含量为0.08至0.15重量％和/或si含量为0.55至0.65重量％。mn是用于强度提高、晶粒细化和结构稳定化的有效元素。当mn含量小于0.05重量％时，上述效果不足。另一方面，mn含量超过0.3重量％不仅可导致上述效果饱和，而且还导致产生多种金属间化合物，这可对可成型性产生不利影响。因此，mn含量设定为0.05-0.3重量％范围内。优选将mn含量设定为0.10-0.25重量％，且更优选在0.15-0.20重量％范围内。cr含量最高达0.05重量％。在一个实施方案中，可以添加一些cr以提高强度、细化晶粒和稳定结构，其含量为0.01重量％至0.04重量％之间。在另一个实施方案中，cr含量小于0.01重量％。fe也是用于强度提高和晶粒细化的有效元素。fe含量低于0.03重量％可产生不足的效果，而另一方面，fe含量超过0.4重量％可导致产生多种金属间化合物，这可使弯曲加工性下降。因此，将fe含量设定为0.03重量％至0.4重量％，且优选0.1重量％至0.3重量％。在一个实施方案中，将fe含量设定为0.20重量％至0.30重量％。zn的添加量可最高达0.15重量％，且优选最高达0.10重量％，而不偏离本发明的优点。在一个实施方案中，zn为不可避免的杂质之一。包括ti在内的晶粒细化剂通常被添加至总ti含量为最高达0.1重量％且优选0.01至0.05重量％。其余为铝和不可避免的杂质，每种杂质最高达0.05重量％且总量最高达0.15重量％。然后通常在500℃至560℃的温度下、优选在510℃至550℃的温度下且更优选在520℃至540℃的温度下，将锭均质化，通常持续0.5至24小时，例如在至少2小时期间，且优选在至少4小时期间。均质化可在升高温度的一个阶段或几个阶段中进行，以避免初期熔化。均质化后，热轧锭。可将经均质化的锭冷却至室温，并再加热至热轧温度。在一个有利的实施方案中，经均质化的锭以150℃/h至2000℃/h的冷却速率直接冷却至热轧起始温度，优选地，冷却速率为至少200℃/h，优选至少250℃/h，且优选至少300℃/h，并且至多1500℃/h，或优选至多1000℃/h，或更优选至多500℃/h。优选的冷却速率在锭的中间厚度和/或四分之一厚度处获得和/或在锭的平均值上获得，通常在均质化温度至热轧温度之间，且优选在500℃至热轧温度的温度范围内。诸如专利申请wo2016/012691中公开的冷却设备的装置(该专利申请通过引用全文随附)以及其中记载的方法适于冷却锭。当锭的厚度为至少250mm或至少350mm，且优选至少400mm，或甚至至少500mm或600mm，并且其中优选锭的宽度为1000至2000mm，长度为2000至8000mm时，有利的是，当开始热轧时，在热轧起始温度下在由均质化温度冷却的整个锭上获得小于40℃的热差，且优选小于30℃的热差。如果没有获得小于40℃或优选小于30℃的热差，则可能无法在锭的局部获得所需的热轧起始温度以及无法获得所需的表面质量和机械性能。在均质化和/或再加热之后，将所述锭分两个连续步骤进行热轧，以便在可逆轧机(也称为粗轧机)上通过第一热轧步骤获得12至40mm的厚度，并在串列式轧机(也称为精轧机)上通过第二热轧步骤获得3至12mm的厚度。串列式轧机是这样一种轧机：其中支撑轧机轧辊的几个保持架(通常是2、3、4或5个)接连(“以串列方式”)起作用。根据本发明，在可逆轧机上的粗热轧以低于420℃的粗热轧出口温度进行。本发明人发现，如果粗热轧出口温度为420℃或更高，则表面质量会降低，这是出乎意料的。优选地，粗热轧出口温度为至多410℃，或至多405℃或至多400℃，或至多395℃，或至多390℃，或至多385℃。有利地，粗热轧出口温度为至少360℃，或至少365℃或至少370℃，或至少375℃。有利地，作为第一热轧步骤期间的起始温度的热轧起始温度是370℃至490℃。在可逆轧机上进行的第一步骤可以在一个或者甚至两个接连放置的可逆轧机上进行。主要有四种实施方案来获得所需的粗热轧出口温度。在第一实施方案中，将锭加热至均质化温度并以如前所述的范围在150℃/h至2000℃/h的冷却速率，迅速冷却至370℃至430℃，且优选380℃至400℃的热轧起始温度。在第二实施方案中，将锭加热至均质化温度并以如前所述的范围在150℃/h至2000℃/h的冷却速率迅速冷却至430℃至490℃的热轧起始温度，然后适用多个热轧道次以获得所需的出口温度。该第二实施方案通常提供较低的生产率。在第三实施方案中，以基本上等于均质化温度的热轧起始温度热轧锭，然后适用多个热轧道次以获得所需的出口温度。该第三实施方案通常也提供较低的生产率。在第四实施方案中，在均质化之后将锭冷却至室温并再加热至370℃至430℃且优选380℃至400℃的热轧起始温度。该第四实施方案的缺点是将锭加热两次。在第二热轧步骤中，作为热轧出口温度的最终温度应小于300℃，从而优选地在精热轧后得到的热轧板具有至多50％的再结晶率。有利地，第二热轧步骤期间的最终温度为280℃至300℃。在热轧步骤之后直接实现冷轧，以进一步减小铝板的厚度。对于本发明的方法，在热轧之后或冷轧期间不需要退火和/或固溶热处理以获得足够的强度、可成形性、表面质量和耐腐蚀性。优选在热轧之后或冷轧期间不进行退火和/或固溶热处理。在冷轧后直接获得的板材称为冷轧板。冷轧板的厚度通常为0.5至2mm，并且优选为0.8至1.2mm。在一个实施方案中，冷轧压下率为至少40％，或至少50％或至少60％。通常，冷轧压下率为约70％。冷轧压下率的有利的实施方案能够获得改进的机械性能和/或获得对于表面性能(例如表面质量)而言有利的晶粒尺寸。在冷轧之后，有利地将冷轧板进一步固溶热处理，并在连续退火线中淬火。优选地，连续退火线以这样的方式操作：板材达到至少460℃，优选至少500℃，或520℃或甚至530℃的温度，最优选为540℃至560℃。通常，操作连续退火线以使对于0.8到1.2mm规格，金属温度高于400℃时，板材的加热速率为至少10℃/s，高于520℃的时间为5s至25s，淬火速率为至少10℃/s，优选至少15℃/s。固溶热处理后的卷取温度优选为最高达85℃，优选最高达65℃，并且更优选45℃至65℃。在固溶热处理并淬火后，可将板材时效至t4回火，并将板材切割并成型为其最终形状，上漆并烘烤硬化。通过本发明的方法获得的6xxx系铝板是再结晶的，并且其根据vdarecommendation239-400的罗平线值“rk”为小于5.0且烘烤硬化后lt方向的tys(也称为tys(lt)bh)(2％拉伸和在185℃下20min)为90mpa至150mpa，优选100mpa至140mpa。在t4回火中，本发明的产品优选在lt方向的tys(也称为tys(lt)t4)为50mpa至100mpa，并且优选65mpa至95mpa。在一个实施方案中，本发明的板材的si含量为0.55重量％至0.60重量％，mg含量为0.25重量％至0.30重量％，根据vdarecommendation239-400的罗平线值“rk”为小于5.0，优选小于4.0，烘烤硬化后lt方向的tys(也称为tys(lt)bh)(拉伸2％，并且在185℃下20分钟)为90mpa至20mpa。在另一个实施方案中，本发明的板材的si含量为0.60重量％至0.65重量％，mg含量为0.30重量％和0.35重量％，根据vdarecommendation239-400的罗平线值“rk”小于5.0和烘烤硬化后lt方向的tys(也称为tys(lt)bh)(2％拉伸并且在185℃下20min)为120mpa至150mpa。根据本发明的6xxx系铝板用于汽车制造是有利的。特别地，将根据本发明的板材用作汽车引擎盖内部件是有利的。实施例在该实施例中，铸造由具有表1所公开的组成的合金制成的、具有至少1780x520mm的横截面的六个锭。也将典型的aa6016合金作为参考g进行比较并根据与锭a类似的条件进行了转化。表1–锭的组成锭sifecumnmgcrzntia0,570,240,090,170,280,020,010,02b0,570,230,090,170,280,020,010,02c0,560,240,090,170,290,020,010,02d0,620,250,100,180,320,020,020,02e0,610,240,090,170,330,020,020,02f0,630,250,090,180,340,020,010,02锭在530℃的温度下均质化2小时。均质化后，以中间厚度处的冷却速率为300℃/h将锭直接冷却至热轧起始温度。在由均质化温度冷却的整个锭上获得小于30℃的热差。当达到该热差时，无需等待即开始热轧。在均质化后，使用如专利申请wo2016/012691中记载的装置冷却锭，并在由均质化温度冷却的整个锭上获得小于30℃的热差。在表2中公开的条件下对锭进行热轧。热轧机由粗可逆式轧机和四机架精串列式轧机组成。表2–热轧参数热轧后的热轧带材的重结晶率为低于50％。将带材进一步冷轧成最终厚度为0,8至1,0mm的板材。在550℃下对板材进行固溶热处理，并在连续退火线上淬火。表面质量根据vdarecommendation239-400测量。具体地，将板材样品横向于轧制方向塑性地预应变10％。清洁表面，并通过以下步骤来制备预应变表面的复制品：用水润湿表面，粘贴胶带，除去胶带下方的气泡和水，用软布擦干胶带，通过使碾磨工具在恒定压力下横向于轧制方向来回移动2次而对胶带进行碾磨，从表面上移走复制品并移到黑色背景上，去除气泡和水，用布擦干胶带。扫描复制品。扫描分辨率为“灰色阴影”下的300dpi。根据vdarecommendation239-400中记载的说明和宏(macro)，对表面质量“罗平值rk”进行评估和测定。较低的rk值对应较高的表面质量。rk值列于表3。表3–rk值锭rka5,4b3,6c3,7d4,6e4,3f4,4g5,5与参考锭a相比，本发明的锭b至f的表面质量大大提高。测定由t4(自然时效6天后)时效板材得到的经t4和烘烤硬化的板材的0.2％拉伸屈服强度tys(2％拉伸并在185℃下20min)和极限拉伸强度uts，使用本领域普通技术人员已知的方法在横向上进行测量。拉伸试验根据iso/dis6892-1进行。结果在表4中提供。表4–机械性能本发明的产品b至f根据vdarecommendation239-400的罗平值“rk”小于5.0，烘烤硬化后在lt方向的tys(2％拉伸和185℃下20min)为90mpa至150mpa。当前第1页12