一种改善铝合金板材翻边性能的方法与流程

本发明涉及一种铝合金板材的制造方法，尤其涉及一种改善6000系(al-mg-si系)铝合金板材翻边性能的方法，属于铝合金材料制备加工技术领域。

背景技术：

对于汽车制造行业，降低汽车燃料消耗、节省能源，是全世界汽车工业永恒的发展主题。相关资料显示，传统燃油汽车的整车重量每减少100kg，油耗可降低0.3-0.6l/100km，co2排放量可减少5g/km。近年来，伴随着我国对大气环境保护和能源安全保障要求的不断提高，政府对传统燃油汽车的尾气排放和油耗问题高度重视，已相继出台了一系列政策法规，对传统燃油汽车的尾气排放水平、百公里油耗等重要指标进行严格控制。其中，到2020年，商用车新车油耗接近国际先进水平，乘用车新车平均油耗降至5l/100km；到2025年，商用车油耗达到国际先进水平，乘用车新车整体油耗拟降至4l/100km，商用车油耗达到国际先进水平；到2030年，乘用车新车整体油耗拟降至3.2l/100km，商用车油耗达国际领先，在这种形式下，通过传统燃油汽车的轻量化设计制造、达到显著降低油耗的目的，将成为我国各汽车制造企业技术与产品发展的必然路径。在汽车整体结构中，汽车车身约占汽车总重的30％，采用轻质材料替代传统汽车车身钢板减重效果明显。在所有的轻质材料中，铝合金由于其优良的综合性能而成为应用于汽车行业的理想材料之一。在所有的铝合金材料中，6000系铝合金具有中等强度、优良的耐蚀性、可焊性、易表面着色和可回收利用等特点，最重要的是与现有汽车生产体系相匹配，可在涂装烤漆过程中实现硬化。因此，6000系铝合金成为汽车车身用最有前途的轻质材料之一。

6000系铝合金的强化相为mg2si相，在汽车板材冲压成型后的涂装烤漆过程中析出数量较多、弥散分布的β″相(mg2si相的亚稳相)有利于成形件抗凹性能的提高。在6000系铝合金板材制备加工过程中，均匀化后的锭坯在冷却过程中会有mg2si相脱溶析出，一般情况下该种mg2si相尺寸在微米级，数量也较多，这种mg2si相在后续变形过程中会有一定程度的破碎，但破碎并不完全；同时在6000系铝合金汽车板的工业化生产中，板带材在气垫炉中固溶处理的时间较短(一般不超过5min，这是由汽车板生产线决定的)，在这种情况下，组织中的mg2si相难以完全回溶，这不仅会对板材的翻边性能产生不利影响，甚至直接导致翻边性能不合格，同时也使得基体中过饱和度不足而对涂装烤漆后的抗凹性能也产生显著影响。因此，改善6000系铝合金板材的翻边性能，尤其是由粗大mg2si相导致的翻边性能不合格，对于提高铝合金板材的性价比和扩大铝合金板材的广泛应用具有重要意义。

技术实现要素：

针对目前6000系铝合金板材翻边性能不合格的问题，尤其是由均匀化后冷却过程中脱溶析出粗大mg2si相导致翻边性能不合格的问题，本发明的目的在于提供一种改善铝合金板材翻边性能的方法，使得6000系铝合金板材经在线固溶处理和预时效处理后，板材t4p态翻边性能得到明显改善，满足汽车厂对6000系铝合金板材翻边性能的要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改善铝合金板材翻边性能的方法，包括以下步骤：

(1)将铝合金铸锭进行均匀化热处理，均匀化处理后的坯料进行空冷和/或随炉冷，冷却速率为10℃/h～40℃/h；

(2)对坯料进行热轧前的加热处理：保温温度为520℃～560℃，加热升温速率为40℃/h～120℃/h，保温时间为1.5h～5h；

(3)然后对加热坯料进行热轧和/或冷轧，获得冷轧态带卷；

(4)对带卷进行在线固溶处理和预时效处理获得t4p态的板带。

其中，所述合金铸锭宽度为1600mm～2200mm，厚度为420mm～620mm。

其中，所述铝合金板材为6000系铝合金板材。

优选地，所述步骤(2)中，所述热轧前的加热处理温度为530℃～550℃，保温时间为2h～4h，升温速率为50℃/h～100℃/h。

本发明的优点在于：

本发明通过对铝合金车身板制造过程相关工艺和参数的精细选择与合理匹配，主要是均匀化冷却过程与热轧前的加热过程，调控了组织中mg2si相的形貌、数量和尺寸，改善了t4p态板材的翻边性能。

采用本发明的方法能够使得6000系铝合金板材获得较好的翻边性能，主要表现在板材t4p态组织中未发现粗大的mg2si相，t4p态板材的翻边性能为一级，满足对汽车板材翻边性能的要求。

附图说明

图1为实施例1中铝合金板材t4p态的sem组织形貌。

图2为实施例2中铝合金板材t4p态的sem组织形貌。

图3为对比例1中铝合金板材t4p态的sem组织形貌。

图4为对比例2中铝合金板材t4p态的sem组织形貌。

图5为对比例3中铝合金板材t4p态的sem组织形貌。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

本发明应用于一种新型6000系铝合金，其名义成分范围(质量分数，％)：mg：0.7～1.3，si：0.6～1.2，cu：0.02～0.20，mn：0.01～0.25，fe≤0.40，zn：0.25～0.80，cr≤0.10，ti≤0.15，zr：0.01～0.20，余量al及不可避免的其他杂质；在其中选择一种典型合金成分：mg：0.80，si：1.0，zn：0.55，cu：0.18，mn：0.10，fe：0.15，cr：0.010，zr：0.080，ti：0.02，余量al及其他不可避免的其他杂质。合金经熔铸获得宽度为2200mm、厚度为620mm的铸锭，铸锭经550℃/20h均匀化处理后在热处理炉中随炉冷却，冷却速率为10℃/h，待锭坯完全冷却后将其转移至加热炉进行热轧前的加热热处理，加热升温速率为50℃/h，保温温度为530℃，保温时间为4h，然后对其直接进行热轧、中间退火和冷轧变形，获得冷轧态的板带材，随后在气垫炉上对板带材进行555℃/1min的固溶处理，在30min之内对其进行预时效处理获得t4p态合金板带材。t4p态合金板带材根据gbt33227-2016《汽车用铝及铝合金板、带材》标准进行翻边性能的检测，用扫描电子显微镜(sem)对其进行微观组织表征，对应板材的微观组织形貌见图1。从图中可以看出，经该方法制备的合金t4p态板材组织中mg2si相尺寸较小，数量较少，形貌为圆点状。这种尺寸级别和数量等级的mg2si相对合金板材的翻边性能无影响，经检测板材的翻边性能等级为一级(翻边等级≥2级时合格)，满足汽车厂对板材的要求。

实施例2

采用与实施例1成分相同的新型6000系铝合金，合金经熔铸获得宽度为1800mm、厚度为420mm的铸锭，铸锭经550℃/20h均匀化处理后出炉空冷，冷却速率为30℃/h，待锭坯完全冷却后将其转移至加热炉进行热轧前的加热处理，升温速率为100℃/h，保温温度为550℃，保温时间为2h，然后对其直接进行热轧、中间退火和冷轧变形，获得冷轧态的板带材，然后在气垫炉上对板带材进行555℃/1min的固溶处理，在30min之内对其进行预时效处理获得t4p态合金板带材。t4p态合金板带材根据gbt33227-2016《汽车用铝及铝合金板、带材》标准进行翻边性能的检测，用扫描电子显微镜(sem)对其进行微观组织表征，对应板材的微观组织形貌见图2。从图中可以看出，经该方法制备的合金板材t4p组织中未观察到明显的mg2si相，说明经该方法处理后，mg2si相回溶完全，经检测板材的翻边性能等级为一级(翻边等级≥2级时合格)，满足汽车厂对板材的要求。

对比例1

本发明应用于商用6016铝合金，其名义成分范围(质量分数，％)：mg：0.25～0.6，si：1.0～1.5，cu≤0.20，mn≤0.20，fe≤0.50，zn≤0.20，ti≤0.15，cr≤0.10，余量al及不可避免的其他杂质；在其中选择一种典型合金成分：mg：0.50，si：1.10，cu：0.15，mn：0.10，fe：0.14，cr：0.050，ti：0.05，余量al及其他不可避免的其他杂质。合金经熔铸获得宽度为2200mm、厚度为620mm的铸锭，铸锭经550℃/20h均匀化处理后在热处理炉中随炉冷却，冷却速率为10℃/h，待锭坯完全冷却后将其转移至加热炉进行热轧前的加热热处理，加热升温速率为50℃/h，保温温度为510℃，保温时间为2h，然后对其直接进行热轧、中间退火和冷轧变形，获得冷轧态的板带材，然后在气垫炉上对板带材进行555℃/1min的固溶处理，在30min之内对其进行预时效处理获得t4p态合金板带材。t4p态合金板带材根据gbt33227-2016《汽车用铝及铝合金板、带材》标准进行翻边性能的检测，用扫描电子显微镜(sem)对其进行微观组织表征，对应板材的微观组织形貌见图3。从图中可以看出，经该方法制备的合金t4p态板材组织中mg2si相尺寸较大，mg2si相的尺寸从几微米到十几微米不等(图3中衬度为黑色的相)，形貌为杆/棒状，这种形貌和尺寸级别的mg2si相对合金板材翻边性能有显著影响，该种mg2si相是均匀化冷却过程中析出的，但由于热轧前的保温处理温度低，导致该相不能完全回溶，经检测板材的翻边性能等级为3级(翻边等级≥2级时合格)，不满足汽车厂对板材翻边性能的要求。

对比例2

采用与对比例1成分相同的6016铝合金，合金经熔铸获得宽度为1800mm、厚度为420mm的铸锭，铸锭经550℃/20h均匀化处理后出炉空冷，冷却速率为30℃/h，待锭坯完全冷却后将其转移至加热炉进行热轧前的加热处理，保温温度为490℃，保温时间为4h，然后对其直接进行热轧、中间退火和冷轧变形，获得冷轧态的板带材，然后在气垫炉上对板带材进行555℃/1min的固溶处理，在30min之内对其进行预时效处理获得t4p态合金板带材。t4p态合金板带材根据gbt33227-2016《汽车用铝及铝合金板、带材》标准进行翻边性能的检测，用扫描电子显微镜(sem)对其进行微观组织表征，对应板材的微观组织形貌见图4。从图中可以看出，经该方法制备的合金t4p板材组织中存在数量较多、尺寸在微米级的mg2si相(图中衬度为黑色的相)，形状为杆/棒状，经检测板材的翻边性能等级为4级，不满足汽车厂对板材翻边性能的要求。

对比例3

采用与对比例1成分相同的6016铝合金，合金经熔铸获得宽度为2200mm、厚度为620mm的铸锭，铸锭经550℃/20h均匀化处理后出炉空冷，冷却速率为30℃/h，待锭坯完全冷却后将其转移至加热炉进行热轧前的加热处理，目标温度为500℃，锭坯到温后对其直接进行热轧、中间退火和冷轧变形，获得冷轧态的板带材，然后在气垫炉上对板带材进行555℃/1min的固溶处理，在30min之内对其进行预时效处理获得t4p态合金板带材。t4p态合金板带材根据gbt33227-2016《汽车用铝及铝合金板、带材》标准进行翻边性能的检测，用扫描电子显微镜(sem)对其进行微观组织表征，对应板材的微观组织形貌见图5。从图中可以看出，经该方法制备的合金t4p板材组织中存在数量较多、尺寸在微米级的mg2si相(图中衬度为黑色的相)，形状为杆/棒状，经检测板材的翻边性能等级为4级，不满足汽车厂对板材翻边性能的要求。

从实施例1和实施例2可以看出，通过对6000系铝合金均匀化后冷却过程和热轧前加热过程工艺参数的精细选择和合理匹配，提供了一种显著改善6000系铝合金板材翻边性能的制备方法，同时该方法具有高效和节能的效果，相比于目前工厂采用的均热和加热热轧一体化方法，本发明的制备方法显著降低了推进式加热炉的使用时间，提高了生产效率，同时调控了合金板材组织中mg2si相的形貌、尺寸和数量，改善了合金的翻边性能。