CN101514436B - 用于冷压成型的铝合金板及其制造方法和铝合金板的冷压成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种Al-Mg-Si基铝合金板,其在固溶处理后经受常温时效(或处于欠时效状态)处理,所述铝合金板在压制成型前经受热处理(局部回复热处理),其中将合金板局部加热至150-350℃范围内的温度下,并持续不超过5分钟,使得受热部位和非受热部位之间的强度差值(0.2%屈服应力的差值)将不低于10MPa。将这样处理后的合金板在以下条件下进行冷压成型,即具有低强度的受热部位与折皱抑制装置接触,具有高强度的非受热部位与冲头肩部(半径)接触。在局部回复热处理中,升温速率和冷却至100℃以下的冷却速率被设定为不小于30℃/分钟。此外,局部回复热处理之后,在压制成型前,将合金板保持在常温下的时期设定为在30天以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种Al-Mg-Si基铝合金板,该铝合金板在进行成型特别是冷成型且烘烤其上的涂层后使用,还涉及该铝合金板的制造方法,以及使用该铝合金板的冷压成型方法。更具体地,本发明涉及一种Al-Mg-Si基铝合金板,该铝合金板优选地用于汽车、船只、飞机等的各种构件和零部件,或者作为建筑材料、结构材料,或者用于各种装置、家用电器、及其零件等,例如,汽车车身板和覆盖件。
背景技术
传统上,以前主要通过使用冷轧钢板获得汽车车身板。然而,由于近期对降低车身重量的重要性的广泛认识,已经时常使用轧制铝合金板,并且从抑制全球变暖的观点上看,使用轧制铝合金板还适应降低CO2的排放量的需求。同时,轧制铝合金板在成型能力上通常次于冷轧钢板,这阻碍了其更广泛的使用。为了增强轧制铝合金板的成型能力,非常需要具备在坯体材料自身成型能力上的改良和在坯体材料成型方法上的独创发明。
另外,在所述的使用形式下,轧制板在使用之前通常还要烘烤其上的涂层。因此在烘烤之后,轧制板需要有希望的高强度特性(烘烤硬化性,或BH性能)。
JP-A 4-351229和2006-205244提出了一种用于增强铝合金板成型能力的温热深冲(warm deep drawing)方法的申请。所述温热成型方法确实能够增强铝合金板的深冲性能,但是在将该方法应用到大规模工业生产时出现了一些问题。
具体地,该温热深冲方法的特征在于需要在以下条件下执行深冲,即在进行凸缘部位加热和对应冲头的部位冷却的情况下。这导致了以下问题:
1.压力机(press)必须具有加热和冷却铝合金板的功能,从而与冷压成型的情形相比需要更长的总成型时间,导致了降低的生产效率和增加的成型成本。
2.由于成型是在温热条件下进行的,不能使用用于冷成型的普通润滑剂,因此,需要开发新的润滑剂。
3.该压力机在构造上复杂,这导致提高的设备成本。
4.由于压力机更加复杂,从而提高了品质控制的难度。
同时,该温热深冲方法为如下的方法,其中将发生大的加工程度的铝合金板坯体部分在成型之前被局部加热和软化。因此注意成型的时刻,温热深冲方法可以被称为通过对铝合金板坯体局部地赋予强度差而实现增强的成型能力的方法。就此而论,作为通过对铝合金板坯体提供强度差以类似实现增强成型能力的其它方法,其中坯体初步进行局部热处理的方法是已知的(参见例如JP-A2000-117338(下文中称为专利文献3))。当应用于可时效硬化合金时,认为这种方法是特别有效的,其中通过热处理在基质中进行固溶化和析出可获得强度上的大改变,如主要用于汽车车身板的Al-Mg-Si基合金。
在此,在专利文献3公开的技术中,通过利用以下事实在合金板坯体内引起强度差:当在铝轧制厂中经固溶处理后并准备装运的Al-Mg-Si基合金板在室温下保存时,因常温时效在基质中均匀且精细地形成了由Mg和Si组成的极细的析出物,因此与刚刚经过固溶处理的强度相比,强度获得了增强。具体地,在专利文献3的工艺中,描述了可以通过实施成本相对低且时间短的处理对铝合金板赋予局部强度差,通过利用以下事实:可以简单通过加热至250℃以上的相对低温并持续短时间来容易地使上述在室温下形成的析出物重新溶解,由此使受热部位的强度降低。
同时,在专利文献3公开的技术中,基于以下前提增强铝合金板坯体的成型能力,即将坯体在其周边完全夹紧固定的条件下压制成型;因此,通过加热使位于下面且在压制成型时与冲头接触的坯体表面区域(与冲头台肩部位接触的区域除外)软化,从而获得增强的成型能力。然而在这种情形中发现了下面的问题:应变集中在冲头下面的并正被软化的区域,并且板厚度在该区域发生显著的局部降低,导致了成型产品的刚性降低。另外,由于压制成型是在以下条件下实施的,其中坯体周边被完全固定,从坯体的周边压紧(held-down)部位的材料流入是完全不允许的,从而限制了成型能力的增强程度。此外,在考虑汽车车身板的情形中,常常在压制成型后在成型产品周边部位进行弯曲(卷边)。关于这一点,在专利文献3的技术中,仅将位于冲头下方的板区域,也就是板的中心部位加热,然而板的周边部位仍然保持在因常温时效的时效析出状态,而且在该周边部位的弯曲能力非常差,导致弯曲部位中的开裂。
发明内容
采用如上所述相关技术的Al-Mg-Si基合金板的成型,已经难以充分满足目前汽车车身板所需要的成型能力和其它性能。
具体地,近来汽车覆盖件形材要求高的设计品质,以及要求更高的成型能力,特别是,与相关技术相比更高的的材料冲压性能(drawability)。另外,从本质上说,不仅需要成型能力指标例如冲压性能的增强,而且在抑制弯曲能力(卷边能力)、强度等劣化的同时还需要冲压性能的增强。此外,还需要高的成型生产率。从这些观点看,用于成型Al-Mg-Si基合金板的传统方法尚不能令人满意的。
本发明是在考虑了上述情况下做出的。因此,本发明的一个目的在于提供具有良好成型能力的Al-Mg-Si基铝合金板,该成型能力可以确保铝合金板的高成型能力,并可以保持高的成型生产率,还可以合理地利用材料的强度差而不劣化其它的所需性能,本发明的目的还在于提供生产所述铝合金板的方法,以及使用该铝合金板的压制成型方法。
具体地,本发明的基本技术如下:其中将铝合金板坯体初步进行局部热处理(回复(reversion)处理)以在板坯体表面上赋予强度差。为了在冷冲压中允许从压紧的周边部位流入材料,通过在局部回复热处理中适当调整受热部位得到强度分布优化的坯体,对该坯体进行冷深冲。这促进了材料从坯体周边部位的流入,从而使得能够制造具有均匀板厚度和深冲的成型产品。另外,有利于将弯曲应用至成型产品的周边部位。此外,缩短了初步热处理所需的时间,同时保持了受热部位的涂层烘烤硬化性,使得不会降低传统冷压成型的高生产效率。
本发明人进行了不同的实验和研究来解决上述问题。作为这些实验和研究的结果,发现了当时效析出的铝合金板,或者在固溶处理后进行了常温时效或人工时效的铝合金板,在经受用于增强可深冲性和弯曲能力的局部回复热处理时,在局部回复热处理中最优选择受热部位是重要的。还发现了通过优化在局部回复热处理中达到的加热温度、加热中的升温速率和加热结束后的冷却速率,可以在极短的时间内通过恢复(restoration)而使板的相关部位有效软化,板的弯曲能力也可得到增强,并且可以对板赋予高的涂层烘烤硬化能力。基于这些发现,实现了本发明。
在本文中“回复”意指这样一种现象,其中可时效硬化的铝合金在固溶处理后被快速冷却以在室温下使合金化元素溶解到过饱和水平,然后该合金被保持在室温下或者在稍高于室温的温度下以在合金的基质中形成很细的析出物,由此增强合金的强度,然后在高于保持温度的温度下加热该合金持续一小段时间,以引起细小析出物的再次溶解,由此降低强度。另外,在固溶处理(固溶化处理)后加热该材料的处理一直保持在上述温度,以便引起称为“回复热处理”的现象。除此之外,在本文中“局部”回复热处理意指这样一种处理,其中在铝合金板坯体的表面上仅有预定部位(区域)被选择性加热以便恢复,使得仅预定部位得到软化。
根据本发明的一个实施方案,提供了用于冷压成型的铝合金板,其包含Al-Mg-Si基铝合金并已经受局部回复热处理,使得在冷却至常温后板的受热部位和板的非受热部位之间在0.2%屈服应力方面的差值不低于10MPa。
在用于冷压成型的铝合金板中,优选将在冷压成型时通过折皱抑制(wrinkle holding-down)装置压紧的板区域设定为受热部位,而在冷压成型时冲头肩部将压着的板区域设定为非受热部位。
根据本发明的另一个实施方案,提供了用于冷压成型的铝合金板,其包含Al-Mg-Si基铝合金并已在以下条件下经受局部回复热处理:在冷压成型时通过折皱抑制装置压紧的板区域被设定为受热部位,而在冷压成型时冲头肩部将压着的板区域被设定为非受热部位,在这种方式下,通过局部回复热处理,受热部位的抗拉强度和非受热部位的0.2%屈服应力之间的差值增加至少20MPa。
根据本发明的另外实施方案,提供了制造用于冷压成型的铝合金板的方法,包括以下步骤:作为坯体材料制备被轧制到预定板厚度的轧制Al-Mg-Si基铝合金板,使轧制的铝合金板在480-590℃范围的温度经受固溶处理,然后将该轧制板保持在常温下至少一天,然后在冷压成型之前,使该轧制板经受局部回复热处理,使得在冷却至常温后受热部位和非受热部位之间在0.2%屈服应力方面的差值将不低于10MPa。
在如上所述的制造方法中,局部回复热处理优选在以下条件下进行,其中在冷压成型时由折皱抑制装置压紧的板区域被设定为受热部位,而在冷压成型时冲头肩部将压着的板区域被设定为非受热部位。
在该制造方法中,局部回复热处理优选包括以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热该轧制板至150-350℃范围的温度,将该轧制板保持在该范围内的温度下持续不超过5分钟(包括0秒)的时间,然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却该轧制板至100℃或更低的温度。
在该制造方法中,局部回复热处理优选包括以下步骤:以不低于50℃/分钟的升温速率加热该轧制板至180-350℃范围的温度,将该轧制板在该范围内的温度下保持不超过5分钟(包括0秒)的时间,然后以不低于50℃/分钟的冷却速率冷却该轧制板至100℃或更低的温度,由此,通过该局部回复热处理,受热部位的抗拉强度和非受热部位的0.2%屈服应力之间的差值增加至少20MPa。
根据本发明的又一实施方案,提供了使用由上述制造方法制造的冷压成型用铝合金板实施冷压成型的方法,其中在局部回复热处理后,将所述板在常温下保持30天前进行所述冷压成型。
根据本发明的又一实施方案,基于以下工艺的应用提供了用于铝合金板的冷压成型方法,其中通过使用冲头对因常温时效而处于时效析出状态的Al-Mg-Si基铝合金板坯体进行冷压成型并且使该铝合金板坯体的末端部位被压紧,在铝合金板坯体中,在压制成型时与冲头肩部接触的区域外侧部位的整个的部分或者小于整个部分被设定为受热部位,而所述受热部位之外的其它部位被设定为非受热部位;使铝板坯体经受局部回复热处理,其中将受热部位快速加热以瞬间溶解时效析出物,由此软化该受热部位,而并不加热非受热部位,因此受热部位的强度与非受热部位的强度相比降低,接着快速冷却受热部位至室温;然后在受热部位的强度因室温保持期间的时效析出而返回到局部回复热处理前的水平之前,对铝合金板坯体进行冷压成型。
根据本发明的又一实施方案,基于以下工艺的应用提供了用于铝合金板的冷压成型方法,其中在固溶处理后,通过140℃以下的人工时效或者常温时效结合140℃以下的人工时效进行的时效处理使Al-Mg-Si基铝合金板进入亚时效状态,并使其具有不低于90MPa的0.2%屈服应力,然后通过使用冲头冷压成型该Al-Mg-Si基铝合金板并且该铝合金板的末端部位被压紧,在铝合金板坯体中,在压制成型时与冲头肩部接触的区域外侧部位的整个部分或者小于整个的部分被设定为受热部位,而受热部位之外的其它部位被设定为非受热部位;使铝合金板坯体经受局部回复热处理,其中将受热部位快速加热以瞬间溶解时效析出物,并因此软化该受热部位,而不加热非受热部位,因此受热部位的强度与非受热部位的强度相比降低,接着快速冷却受热部位至室温;然后在受热部位的强度因室温保持期间的时效析出而返回到局部回复热处理前的水平之前,使铝合金板坯体经受冷压成型。
在冷压成型方法中,局部回复热处理优选包括以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热该板坯体至150-350℃范围的温度,将该板坯体保持在该范围内的温度下持续不超过5分钟(包括0秒)的时间,然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却该板坯体至100℃或更低的温度。
在冷压成型方法中,局部回复热处理优选包括以下步骤:以不低于50℃/分钟的升温速率加热板坯体至180-350℃范围的温度,将该板坯体保持在该范围内的温度下持续不超过5分钟(包括0秒)的时间,然后以不低于50℃/分钟的冷却速率冷却该轧制板至100℃或更低的温度,由此通过该局部回复热处理使得受热部位的抗拉强度和非受热部位的0.2%屈服应力之间的差值增加至少20MPa。
在冷压成型方法中,铝合金板坯体有待在冷压成型时与冲头肩部接触的区域外侧部位的在冷压成型后将发生弯曲的部位优选被包括在局部回复热处理中的受热部位中,。
在冷压成型方法中,铝合金板坯体中的有待在冷压成型时与冲头肩部接触的区域内的整个面积或者该区域内任意形状的一个或多个面积优选被包括在局部回复热处理的受热部位中。
根据本发明的另一实施方案,提供了冷压成型的铝合金产品,由上述用于铝合金板的冷压成型方法获得该铝合金产品,其中在局部回复热处理后,通过30天内的人工时效处理使受热部位的屈服应力增加至少20MPa。
在用于冷压成型的上述铝合金板中,Al-Mg-Si基铝合金板优选包括含有如下成分的铝合金板:0.2-1.5%(质量%,下文同样适用)的Mg和0.3-2.0%的Si,并包含选自0.03-1.0%的Fe、0.03-0.6%的Mn、0.01-0.4%的Cr、0.01-0.4%的Zr、0.01-0.4%的V、0.005-0.3%的Ti、0.03-2.5%的Zn、以及0.01-1.5%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
在制造用于冷压成型的铝合金板的上述方法中,Al-Mg-Si基铝合金板优选包括含有如下成分的铝合金板:0.2-1.5%的Mg和0.3-2.0%的Si,并包含选自0.03-1.0%的Fe、0.03-0.6%的Mn、0.01-0.4%的Cr、0.01-0.4%的Zr、0.01-0.4%的V、0.005-0.3%的Ti、0.03-2.5%的Zn、以及0.01-1.5%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
在用于铝合金板的上述冷压成型方法中,Al-Mg-Si基铝合金板优选包括含有如下成分的铝合金板:0.2-1.5%的Mg和0.3-2.0%的Si,并含有选自0.03-1.0%的Fe、0.03-0.6%的Mn、0.01-0.4%的Cr、0.01-0.4%的Zr、0.01-0.4%的V、0.005-0.3%的Ti、0.03-2.5%的Zn、以及0.01-1.5%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
发明优点
根据本发明,使在固溶处理(固溶化处理)后进行了常温时效的Al-Mg-Si基铝合金板的压紧的周边部位,或者在固溶处理(固溶化处理)后进行人工时效或者通过常温时效和人工时效结合获得的时效处理并处于欠时效状态的Al-Mg-Si基铝合金板的压紧的周边部位,经受加热(局部回复热处理)以便通过回复现象使该部位为低强度部位,由此在作为受热部位的压紧的周边部位与作为非受热部位的冲头肩部的接触部位之间赋予强度差,因此可以增强合金板的压制成型能力。另外,由于局部回复热处理是在冷压成型之前实施的,并作为冷压成型之外的其它步骤,因此压制成型本身可以通过使用传统的冷压机以高速率进行。因此,在应用温热成型的情形中,可以消除压制的设备成本增加或者生产效率的降低,并且可以消除对特殊润滑剂的需求。
除此之外,根据本发明,随着压紧的周边部位在强度上的降低,成型产品的形状稳定(shape freeze)性能得到增强。另外,由于通过回复现象在强度上被降低的部位,在烘烤其上的涂层时具有高的硬化速率且其强度快速回复,因此可以获得高的涂层时效硬化性(BH性能),使得可以防止在烘烤涂层后的强度降低。此外,通过对要经受回复加热的区域进行优化选择,可以增强成型产品的弯曲能力。
附图说明
图1为截面示意图,其逐步显示了铝合金板的压制成型过程,用于图解说明根据本发明的局部回复热处理期间的受热部位和非受热部位;
图2为显示实施例2中的局部回复热处理时的受热部位和非受热部位的示意图;
图3为实施例2中使用的局部回复热处理系统的透视示意图;
图4为显示实施例2中取样的抗拉试件的形状和尺寸的平面图;
图5为从实施例2中经受了局部回复热处理的坯体的受热部位和非受热部位进行试件取件的位置平面图;和
图6为截面示意图,显示了实施例4中使用的压力机的双台阶冲头和实施例4中用于坯体的局部回复热处理期间的受热部位和非受热部位的位置。
具体实施方式
本发明中使用的铝合金板基本上为Al-Mg-Si基铝合金板,该Al-Mg-Si基铝合金板因高温下的固溶处理(固溶化处理)后进行常温时效处于时效析出状态,或者因高温下的固溶处理后的人工时效或者通过常温时效与人工时效结合获得的时效处理而处于欠时效状态。因此,现在将在下面根据其中的主要项目详细说明本发明。
制造用于冷压成型的铝合金板的方法
首先,关于制造用于冷压成型的铝合金板的方法,基本上,构成有待通过本发明的成型方法进行成型的铝合金坯体的坯体材料可以通过铝合金制造业中通常使用的方法制造。
具体地,通过适当选择用于熔化和铸造的常规方法将熔化并调节至预定组成的铝合金熔体铸造。用于熔化和铸造的常规方法的例子包括,半连续铸造方法(DC铸造方法)和薄板连续铸造方法(辊铸法,等等)。接下来,由此获得的铝合金铸锭在480℃或更高的温度下经受均匀化处理。该均匀化处理是在熔体凝固时用于调节合金化元素微观偏析的必需步骤,并且,在合金熔体包含Mn和Cr以及其它不同的过渡元素的情形中,该步骤对于使主要由这些元素组成的金属间化合物的弥散颗粒能均匀且高密度地析出到基质中是必需的。均匀化处理中的加热时间通常不低于一小时,并且出于经济原因通常在48小时内完成该加热。这里需要指出的是,均匀化处理中的加热温度与热轧前加热至热轧开始温度的热处理温度接近,因此,可以通过如下的热处理来进行均匀化处理,该热处理既作为均匀化加热又作为预热轧加热。在均匀化热处理之前或之后适当进行表面加工后,在300-590℃范围的温度下开始热轧,并然后进行冷轧,以生产具有预定厚度的铝合金板。如果需要,还可以在热轧过程中,在热轧和冷轧之间,或者在冷轧过程中,进行中间退火。
接下来,使基于冷轧获得的铝合金板经受固溶处理(固溶化处理)。固溶处理是将Mg2Si、单质Si等溶入基质的重要步骤,因此向合金板赋予烘烤硬化性,并在烘烤其上涂层后增强合金板的强度。此外,该步骤还通过降低第二相颗粒的分布密度来增强延展性和弯曲能力,所述第二相颗粒的分布密度的降低是通过Mg2Si、单质Si颗粒等的溶解(在固溶体中)实现的;此外,该步骤对于通过再结晶来获得良好成型能力是重要的。为了显示这些效果,必须在480℃或更高的温度下进行处理。顺便提及,当固溶处理温度超过590℃时,可能发生共晶熔化。因此,在590℃或更低的温度下进行该固溶处理。
本文中,可以通过以下方法有效地进行固溶处理(固溶化处理):其中使卷材形式的冷轧板连续通过具有加热区和冷却区的连续退火炉。在使用这样的连续退火炉进行的处理中,铝合金板在通过加热区时被加热至480-590℃的高温,然后当通过冷却区时被快速冷却。通过这样的一系列处理步骤,在作为本发明的目标材料的合金中充当主要合金化元素的Mg和Si,一旦在高温下溶入基质中,并经随后的快速冷却,则所述元素在室温下进入过饱和溶解状态。
从固溶处理至回复热处理期间的时效
为了通过局部回复热处理在合金板的受热部位和非受热部位之间提供强度差,需要在将合金板于固溶处理后保持在常温下的期间通过常温时效(自然时效)形成一定数量的团簇物(clusters)或细小析出物。但是对于这样的团簇物或细小析出物,在随后的局部回复热处理中,即使在受热部位中也不会发生期望的回复现象,因此通过局部回复热处理来降低受热部位强度的目的将不能实现。因此,在固溶处理后,根据局部回复热处理的时间,合金板必须在常温下至少保持一天。顺便提及,通常在坯体材料制造装置中固溶处理之后并且在成型装置中成型之前,将轧制板保持在常温下的时间不低于10天。另外,在开始阶段的早期进行常温时效,但是随着时间的推移约半年后,常温时效的进一步进行就不太可能发生。因此,在回复热处理之前,并没有特别设定用于将铝板保持在常温下的时间上限。本文中“常温”具体是指0-40℃范围的温度。
在上述说明中,关于在固溶处理后的时效仅描述了常温时效,根据本发明,即使在固溶处理后实施人工时效的情形中或者在固溶处理后实施常温时效与人工时效结合的情形中,在时效后也可以通过局部回复热处理赋予合金板坯体强度差。在实施人工时效的情形中,与单独实施常温时效的情形相比,在局部回复加热之前可以更早地增强合金板坯体整体的强度。然而这里需要指出的是,人工时效温度不高于140℃,且人工时效处理后的铝合金板必须处于欠时效状态。当人工时效温度高于140℃时,通过析出形成的由Mg和Si组成的析出物将会粗化,使得析出物将不容易通过随后的局部回复热处理在短时间内溶入固溶体中。因此,通过恢复进行的软化将花费长时间,这降低了压制成型的生产率。另外,在其中人工时效温度不高于140℃但人工时效进行了相当长的时间以致于合金板坯体进入过峰时效(post-peak-aging)或者过时效(over-aging)状态的情形中,通过析出形成的由Mg和Si组成的析出物同样将会粗化,使得析出物将不容易在局部回复热处理中溶解,并且该恢复花费长时间。从这些观点看,更加优选的人工时效温度为低于100℃。
在本发明中,对于在上述时效之后和紧在随后的局部回复热处理之前的材料强度,期望材料的屈服应力值(0.2%屈服应力)不低于90MPa。当屈服应力强度低于90MPa时,通过随后的局部回复热处理中的加热而恢复的部位的强度降低将变得不够,这将难以赋予该材料满意的强度差,并因此将会难以充分增强其成型能力。顺便提及,更优选的屈服应力值为不低于110MPa。
局部回复热处理
本发明的最重要特征在于,进行了上文所述时效的Al-Mg-Si基铝合金板在冷压成型之前经受局部(这里的“局部”涉及二维表面上的位置,并非意指在扩展或者程度上的“局部”)加热(回复加热处理),以这种方式使得在冷却至常温后受热部位(在局部回复加热处理中加热的部位)与非受热部位的强度差(在0.2%屈服应力方面的差值)将不低于10MPa。
这里,公知深冲极限是由与冲头肩部接触部位的断裂强度与压紧周边部位(凸缘部位)的流入阻力之间的大小关系决定。通常,用于汽车车身板的铝合金板在下面的整个时期保持在常温下:从在制造装置处的坯体材料固溶处理至在使用者(成型装置)处的压制成型的时期。由于Al-Mg-Si基合金为可时效硬化合金,如果常温保留时期(铝板保持在常温下的时间段)很长,则在常温保留时期将因常温时效而增强材料强度。如果将这种状态的合金板直接经受冷压成型,则由于合金板的压紧周边部位的高流入阻力,将降低压制成型能力。
另一方面,当合金板在冷压成型前经受局部热处理时,通过常温时效(或者人工时效,或者常温时效与人工时效的结合)形成的团簇物和/或细小析出物将会分解并重新溶入固溶体中,使得该合金板的受热部位在强度上将发生降低,即回复现象。本发明只是利用了这种现象,并且这种情形中的强度降低量必须不低于10MPa。
更具体地,在实施冷压成型时,使强度降低至少10MPa的受热部位与压力机的折皱抑制装置接触,而使由常温时效(或者人工时效,或者常温时效与人工时效的结合)获得的保持高强度的非受热部位与冲头的肩部(半径)接触。这使得能够增强压制成型能力,并且能够防止在烘烤其上的涂层后卷边能力的降低和受热部位强度的降低。顺便提及,为了进一步增强压制成型能力,期望将合金板的受热部位与非受热部位之间的强度差设置在至少20MPa的值。
作为本发明人进一步研究的成果,已经发现通过局部回复加热,使非受热部位在室温下的抗拉强度与受热部位在室温下的屈服应力之间的差值扩大至少20MPa是基本有效的。当赋予这样的大强度差时,在冲压时从强度(压紧周边部位的屈服应力)已相对降低的压紧周边部位的材料流入阻力降低,这确保了冲头肩部接触部位的材料强度(抗拉强度)在强度上相对更高,可以承受更大的材料流入,结果导致了更深的冲压成为可能。因而,已经发现以下方法在增强合金板的可深冲性方面是有效的,在该方法中在非受热部位的抗拉强度与受热部位的屈服应力之间的差值在增强冲压性能上是十分重要的,该差值被看作一种指标(index),通过局部回复加热使该指标增大。顺便提及,在通过局部回复热处理使室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值的增加(增量)小于20MPa的情形中,可以获得足够的成型能力增强。
本文中,在局部回复热处理之前的状态下整个合金板坯体的抗拉强度和屈服应力通常可以被看作是基本上均匀的。因此,通过抗拉试验对于抗拉试验样品获得的的抗拉强度和屈服应力值可以被分别看作在局部回复热处理之前的非受热部位的抗拉强度和在该处理之前的受热部位的屈服应力,其中所述样品是从合金板坯体的任意位置取样获得的。另一方面,在局部回复热处理之后的状态下,受热部位和非受热部位在强度上相互不同;因此,必须对从各自部位取样的抗拉试验样品执行抗拉试验。本文中,“非受热部位”意指并不意图通过局部回复热处理来降低其强度的部位(区域)。然而,取决于局部回复热处理的特性和/或在局部回复热处理中达到的加热温度,由于从受热部位的热(残余热)传递,非受热部位可能承受一定程度的温度升高。在以理想模式进行局部回复热处理的情形中,其中非受热部位基本没有承受任何温度升高,非受热部位的抗拉强度与在局部回复热处理之前的抗拉强度相等。因此,在这种情形中,受热部位在屈服应力方面的降低就是如下的增加量(增量):通过局部回复热处理使得室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值的增加量。另一方面,可能存在下述情形:取决于局部回复加热的方法和条件,非受热部位的温度由于局部回复热处理而在一定程度内升高,结果是轻微恢复,因此非受热部位的抗拉强度稍微降低。然而,即使在这样的情形中,合金板坯体的压制成型能力也可以通过局部回复热处理显著增强,使得通过局部回复热处理室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值的增加量(增量)为至少20MPa,正如本发明所规定的。这就是为何在本发明中将室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力通过局部回复热处理的增加量(增量)作为指标的原因。
进行局部回复热处理的部位的具体描述
现在,下文将详细描述在局部回复热处理中的受热部位和非受热部位。
基本上,选择受热部位使得具有低强度的受热部位与压力机的折皱抑制装置接触,而使具有高强度的非受热部位与冲头的肩部(半径)接触。在图1中显示了用于深冲的压力成型的进行条件,并将在下文中参考图1说明待经受局部回复加热的部位。在图1中,标记1表示模具,2表示冲头,3表示冲头2的肩部(半径),4表示折皱抑制装置,而5表示铝合金板坯体。在局部回复热处理中如下是有效的:图1所示的铝合金板坯体5中,在压力成型时与冲头肩部3接触的区域B外侧上的区域A(在折皱抑制装置4侧面的区域)的小于整个的部分的整个部分被设定为受热部位并被软化。在特定情形中,其中一个或多个较深冲压的形状部分地出现在区域B内侧的区域C中,所述区域B将与冲头肩部3接触(参见例如随后描述的实施例4和图6),将对应于区域C的内部形状优化的具有任意形状的一个或多个区域增加作为受热部位,如权利要求14所述,在通过压制成型获得良好成型产品中是有效的。
另外,根据本发明可以解决相关领域中遇到的已成型产品的低弯曲能力的问题,其中通过在常温时效的铝合金板坯体上施用局部热处理来获得成型能力的增强。在压制成型后需要弯曲的覆盖件中遇到该问题。在许多情形中,在压制成型后将弯曲施加到位于与冲头肩部接触的区域B外侧的区域A的一部分。利用该事实,可以选择性地在压制成型后将待弯曲的部位添加作为受热部位,由此可以解决刚刚提及的问题;在权利要求13中限定了这一点。这里,回复热处理还具有显著增强弯曲能力的功能,由于常温时效该弯曲能力已被显著降低。这就是为何可以获得刚提及的效果的原因。
局部回复热处理的具体条件
关于局部回复热处理的条件,在权利要求6和11中限定局部回复热处理包括以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热所述轧制板至150-350℃范围的温度,将该轧制板保持在该范围内的温度下持续不超过5分钟(包括0秒)的时间,然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却该轧制板至100℃或更低的温度。这些规定的理由如下。
在Al-Mg-Si基铝合金的情形中,可以通过在150-350℃范围的温度加热该合金板持续至多5分钟实现上述通过局部回复加热处理受热部位处至少10MPa的强度降低。
另外,为了将由局部回复加热处理产生的受热部位和非受热部位之间的强度差设定为不低于10MPa,需要快速升温;具体地,需要升温速率不低于30℃/分钟。如果升温速率低于30℃/分钟,则由于恢复产生的强度降低的百分比将会降低,而相反地,由于时效产生的强度增加的百分比将会增大,使得在受热部位和非受热部位之间将难以产生强度差。由于同样的原因,升温速率优选不低于50℃/分钟,更优选不低于100℃/分钟。
这里,在达到的加热温度低于150℃的情形中,由于恢复产生的强度降低的百分比太低以致于难以在受热部位和非受热部位之间产生强度差。另一方面,如果达到的加热温度超过了350℃,将会发生晶间析出,导致延展性降低。
在达到温度下的保持时间为5分钟以内(包括如下情形,保持时间为0,即铝合金板不在预定温度下保持而是在到达预定温度时立刻被冷却的情形)。如果在达到温度下的保持时间超过5分钟,由于恢复产生的强度降低的百分比将会降低,而相反地,在由于时效产生的强度增加的百分比将会增大,使得难以降低受热部位的强度,并且生产率将会降低。
此外,在局部回复热处理后的冷却过程中,还必须快速实现冷却至100℃。具体地,如果冷却至100℃的冷却速率低于30℃/分钟,在冷却过程中将会容易发生晶间析出,导致材料延展性降低。因此,期望冷却速率不低于30℃/分钟。同理,冷却速率优选不低于50℃/分钟,更优选不低于100℃/分钟。另外,如果冷却后的材料温度高于100℃,将会发生时效硬化,使得难以降低受热部位的强度。因此,限定合金板在局部回复热处理后应该冷却至100℃或者更低。
另一方面,对于局部回复热处理的条件,出于确保使室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值因局部回复热处理而增加至少20MPa的目的,在权利要求7和12中限定局部回复热处理包括如下步骤:以不低于50℃/分钟的升温速率加热轧制板至180-350℃范围的温度下,将该轧制板保持在该范围内的温度下持续不超过5分钟(包括0秒)的时间,然后以不低于50℃/分钟的冷却速率冷却该轧制板至100℃或更低的温度。这些规定的理由如下所述。
为了确保通过局部回复加热使在室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加至少20MPa,期望将通过局部回复加热处理加热的区域(也就是受热部位)的温度设定在180-350℃的范围。当到达的加热温度低于180℃时,通过在这样的短时间内进行的加热处理达不到足够的恢复,使得与冷压成型中的生产率相比不降低生产率;在这种情形中,没有充分降低受热部位的材料强度。因此,通过局部回复热处理,室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值并没有增加20MPa以上,而通过局部回复热处理得到的合金板的成型能力增强也不充分。另一方面,如果达到的加热温度高于350℃,由Mg和Si组成的细小析出物将会在极短的时间内溶入固溶体中,紧接着形成由Mg和Si组成的细小析出物,由此时效,因此该材料将再次硬化。该时效持续发生,即使在随后冷却期间。因此,在冷却后减轻了强度上的降低。此外,由于晶间析出与回复现象同时发生,延伸率显著降低,并且在压制成型时易于发生开裂;因而,成型能力基本上没有增强。相反,当达到的加热温度为180-350℃时,可以按不降低压制成型生产率的高效率的方式,有效地向合金板坯体赋予强度差。
本文中,根据受热部位处强度随时间的变化率,在局部回复热处理中达到的加热温度还可以被划分为两个温度范围。
在达到的加热温度范围为250-350℃的情形中,由Mg和Si组成的细小析出物溶入固溶体中以在数秒的短时间内完成恢复,而且,紧接着在预定冷却速率下冷却至室温时,通过局部回复热处理,室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值已经增加至少20MPa。然而,在该温度范围内进行回复加热的情形中,在冷却后于室温下出现了大量的空位(在原子级别上)。所述空位在保持于室温下期间在已经过局部回复热处理的部位中促进Mg和Si的扩散,因而在室温下加速了细小析出物的形成。结果是,在合金板于室温下维持数天期间,该部位上的曾降低的屈服应力值将会快速返回到在回复热处理之前的水平。随着达到的加热温度升高,空位的密度也增加,而空位密度的增加加速了室温下的屈服应力值的增加。在强度分布上的这种快速变化导致了与事先优化的压制成型条件的不相容,导致压制成型产品更可能出现有缺陷的形状或有缺陷的外观。因此,为了稳定地生产合格的成型产品,期望在局部回复热处理后并在压制成型前,将在室温下的保持时间设定的尽可能短。另一方面,在不低于180℃但低于250℃的温度范围内进行回复热处理的情形中,恢复在很短的时间内完成从而与冷压成型的生产率相比,不降低生产率。另外,冷却后在室温下空位密度足够低,并且在局部回复热处理后在室温下保温期间,屈服应力值随时间的增加也足够小。因此,当局部回复热处理在这样的温度范围内进行时,可以稳定生产合格的成型制品,即使当合金板坯体在室温下保持数天时。因此,在生产步骤日程的灵活性较重要的情形中,期望在局部回复热处理中达到的加热温度设定在以下范围,从180℃(含端点)至250℃(不包含端点),使得在局部回复热处理后,将合金板坯体在室温下保持数天的合理时间后,可以进行压制成型。这里,为了稳定地制造合格的成型制品,在局部回复热处理后五天期间在局部回复热处理中被加热的受热部位的屈服应力增加的增加量(增量)被设定为不超过50MPa,更优选地不超过30MPa。
另外,期望在达到的温度下的保持时间设定为至多5分钟(包括其中保持时间为0的情形,也就是其中合金板基本不在达到的温度保持,而是在到达该温度时立即冷却),其中所述保持时间用于确保在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间差值通过局部恢复热处理增加至少20MPa。类似地,为了确保通过局部回复热处理使得室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加至少20MPa,期望在局部回复热处理中的升温速率被设定为不低于50℃/分钟。如果升温速率低于50℃/分钟,在温度升高时细小析出物由于恢复将再次溶入固溶体中,而且将会在温度升高期间或者在达到的加热温度下保持期间完成恢复,接着发生析出使得强度将会增加。结果,难以有效地降低受热部位的屈服应力,并因此难以确保室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值通过局部回复热处理增加至少20MPa。此外,在局部回复热处理后,期望将受热部位的冷却速率设定为不低于50℃/分钟。如果冷却速率低于50℃/分钟,在冷却过程中将由于时效而强度继续增加,使得难以有效降低受热部位的屈服应力。结果,难以确保通过局部回复热处理使得室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加至少20MPa。
顺便提及,并不特别限制作为局部回复热处理的用于局部加热合金板坯体的具体手段。该加热手段的例子包括如下方法:其中在压制成型时使加热的金属体与对应于压紧周边部位的板部位接触,以及通过热空气仅加热刚刚提及的板部位。
这里,采用如上所述的局部回复热处理,由于压紧周边部位的强度的降低,成型产品的形状稳定性能得到增强。另外,因回复现象而在强度上降低的部位在烘烤其上的涂层时具有高的硬化速率,并将快速恢复其强度。因此,可以获得高的涂层烘烤硬化性(BH性能),并避免在烘烤涂层后涂层强度的劣化。这是因为,一旦通过常温时效形成的团簇物通过局部回复热处理中的加热而溶入固溶体中之后,烘烤涂层引起了大尺寸析出物以高密度形成,该大尺寸析出物更加有效地促进强度的增加。相反地,当在由常温时效形成的团簇物依然存在的条件下烘烤涂层时,该团簇物在达到的加热温度下(通常低于180℃)立刻溶入固溶体中,然后开始形成更大尺寸析出物,这些析出物更加有效地促进强度增加。因此,当该工件在达到的加热温度下保持约20分钟的短时间用于烘烤涂层时,硬化的程度太低以至于不能获得高的涂层烘烤硬化性。另一方面,在根据本发明通过局部回复热处理获得的成型产品的情形中,在局部回复热处理之后,通过30天内进行的涂层烘烤处理(等同于人工时效),在局部回复热处理中加热的受热部位的屈服应力增加至少20MPa,使得成型产品可以具有用作车身覆盖件所需刚度。在权利要求15中对此进行了限定。
从局部回复热处理到冷压成型保持常温
将合金板在局部回复热处理之后保持在常温下直到冷压成型,期望将该常温保留时期设定为不超过30天,如权利要求8中所限定。如果在局部回复处理后常温保留时间超过30天,则通过加热和恢复在强度上曾降低的部位的强度可能通过新的常温时效而升高,同时在合金板的受热部位和非受热部位之间的强度差可能降低,使得不可能获得高的压制成型能力。为了可靠地抑制新的常温时效,期望将常温保留时间优选设定为不超过72小时,如果可能则更优选不超过24小时,这从生产率的观点看也是有利的。
另外,在局部回复热处理之后直到冷压成型,将合金板保持在常温的时期更主要为以下时间之前的时期:当通过局部回复热处理软化的部位的强度返回至该处理之前的强度时。另外主要优选的时期为,在局部回复热处理后,室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加至少20MPa的状态得以保持的时期。顺便提及,在常温保留时期或者紧在压制成型之前优选实施压制成型通常需要的润滑剂施加步骤。
铝合金板的组成
本发明中用于成型的铝合金板可以基本为Al-Mg-Si基合金,并且不特别限制其具体的组成。通常,坯体材料优选为具有如权利要求16至18中所限定的组成的合金,也就是包含如下成分的铝合金:0.2-1.5%的Mg和0.3-2.0%的Si,并包含选自0.03-1.0%的Fe、0.03-0.6%的Mn、0.01-0.4%的Cr、0.01-0.4%的Zr、0.01-0.4%的V、0.005-0.3%的Ti、0.03-2.5%的Zn、及0.01-1.5%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
在下文中说明关于如权利要求16至18中所述的坯体材料合金组成的限定理由。
Mg:
Mg为合金化元素,在本发明中认为其是合金体系中的基本元素,并且其与Si配合有助于增加强度。当Mg含量低于0.2%时,因烘烤涂层时的析出硬化而有助于强度增加的β″相的量太少以至于不能获得足够的强度增加。另一方面,当Mg含量超过1.5%时,产生粗的Mg-Si基金属间化合物以降低成型能力,特别是弯曲能力。考虑到这些因素,设定Mg含量为0.2-1.5%。为了获得最终合金板的更好成型能力,特别是更好的弯曲能力,Mg含量优选为0.3-0.9%。
Si:
Si在本发明中也被认为是合金体系中的基本合金化元素,并且其与Mg配合有助于增加强度。另外,Si在铸造时作为金属硅的结晶产物形成,并且金属硅颗粒的周围在加工时变形,以成为在固溶处理(固溶化处理)形成再结晶核心的位置。因此,Si还有助于再结晶织构的细化。当Si含量低于0.3%时,不能充分获得上述效果。另一方面,当Si含量超过2.0%时,产生粗的Si颗粒和/或粗的Mg-Si基金属间化合物从而降低成型能力,尤其是弯曲能力。基于这些因素,设定Si含量为0.3-2.0%,为了在压制成型能力和弯曲能力之间获得更好平衡,Si含量优选为0.5-1.4%。
尽管Mg和Si均为Al-Mg-Si基铝合金的基本合金化元素,该合金还包含选自0.03-1.0%的Fe、0.03-0.6%的Mn、0.01-0.4%的Cr、0.01-0.4%的Zr、0.01-0.4%的V、0.005-0.3%的Ti、0.03-2.5%的Zn和0.01-1.5%的Cu中的至少一种。添加这些元素的原因和限定这些添加元素的量的理由如下。
Ti、V:
Ti是对于通过铸锭织构的细化来增加强度和抑制腐蚀有效的元素,而V也是对于增加强度和抑制腐蚀有效的元素。当Ti含量低于0.005%时,不能获得足够的效果。另一方面,当Ti含量超过0.3%时,添加Ti获得的铸锭织构细化效果和腐蚀抑制效果饱和。当V含量低于0.01%时,不能获得足够的效果。另一方面,当V含量超过0.4%时,添加V获得的抑制腐蚀效果饱和。此外,当每个上限均被超过时,基于Ti或V的粗金属间化合物的量增加,从而导致降低的成型能力和/或降低的卷变性。
Mn、Cr、Zr:
这些元素在增加强度、细化晶粒或者增强可时效性(烘烤硬化能力)方面是有效的。当Mn含量低于0.03%或Cr和Zr含量分别低于0.01%时,不能满意地获得上述刚提过的效果。另一方面,当Mn含量超过0.6%或者Cr和Zr含量分别超过0.4%时,不仅上述效果饱和,而且形成了许多种金属间化合物,从而对成型能力,特别是卷边弯曲能力产生了不利的影响。因此,设定Mn含量为0.03-0.6%,且分别设定Cr和Zr含量为0.01-0.4%。
Fe:
Fe通常以低于0.03%的含量作为不可避免的杂质包含在常见铝合金中。另一方面,Fe是对于增加强度和细化晶粒有效的元素。为了显示这些效果,可以实际添加不低于0.03%的Fe量。然而,需要注意,当Fe含量低于0.03%时,达不到足够的效果。另一方面,超过1.0%的Fe含量可能降低成型能力,尤其是弯曲能力。因此,在实际添加Fe的情形中,设定Fe含量为0.03-1.0%。
Zn:
Zn是通过增强可时效性而有助于增加强度的元素,并且还对于增强表面处理能力有效。当Zn含量低于0.03%时,不能满意地获得上述效果。另一方面,超过2.5%的Zn含量导致了降低的成型能力和降低的抗腐蚀性。因此,设定Zn含量为0.03-2.5%。
Cu:
Cu是添加用于增加成型能力和强度的元素。为了增强成型能力和强度,Cu添加的量不低于0.01%。然而,当Cu含量超过1.5%时,抗腐蚀性(抗晶间腐蚀性、抗丝状腐蚀性)劣化。因此,限制Cu含量为1.5%或更低。顺便提及,当强度增加具有大的重要性时,Cu含量优选不低于0.4%。另外,当旨在提高抗腐蚀性时,Cu含量优选不高于1.0%。此外,当抗腐蚀性具有大的重要性时,并不实际添加Cu,而且将Cu含量优选限制为0.01%或更低。
另外,在常用的Al合金中,B(硼)可以与Ti同时添加用于细化铸锭织构。同时添加B与Ti导致了细化和稳定铸锭织构的更显著的效果。在本发明中,可以与Ti一起添加至多500ppm的B。
实施例
现在,将在下文中描述本发明的实施例以及对比例。顺便提及,下面的实施例是用于描述本发明的效果,并且在实施例中描述的方法和条件并不解释为对本发明技术范围的限制。
实施例1
熔化如表1中所示的铝合金A1至A6并在组成上进行调整,且通过DC铸造方法铸造该熔体来生产铝合金铸锭。每个铸锭均在530℃下均热持续10小时,并根据普通方法进行热轧和冷轧,来获得1mm厚的合金板。然后,使所获得的每一合金板在530℃下经受固溶处理,接着快速冷却至室温。在固溶处理和快速冷却后,每个合金板保持在室温下持续60天。然后,在冲压时,将每个合金板的有待作为压紧周边部位的部分在如表2中所示的加热条件进行局部回复热处理。在每个合金板作为整体被冷却至常温后,在常温下保持24小时的时期内,将该合金板用于非受热部位和受热部位的强度(抗拉强度和0.2%屈服应力)、极限冲压比(LDR)和受热部位的涂层烘烤强度的测量。此外,在常温下保持24小时的时期内评价受热部位的卷边能力。
LDR(极限冲压比)测试:
将合金板在32mmΦ冲头直径(P)的条件下进行冲压,折皱抑制力为150kg,且坯体直径以不同方式改变,且通过以下公式计算合金板的LDR值:LDR=D/P,其中D为最大可冲压坯体直径。通过将Johnson Wax(商标)作为润滑剂施加到每个合金板的两侧来进行该冲压。
涂层烘烤强度:
对于每个合金板,使JIS No.5试验样品经受2%伸展,然后在170℃下进行20分钟的涂层烘烤处理,然后用于拉伸试验。在拉伸试验中,测量0.2%屈服应力作为机械强度。
卷边能力的评价:
对于每个合金板,使弯曲试验样品经受5%伸展,然后经受180°接触弯曲。弯曲时,对裂纹的存在/不存在进行目视检查。这里,符号○代表不存在裂纹,符号×代表存在裂纹。
表1
表1中所示的合金A1至A6均在本发明权利要求16-18所限定的组成范围内。
表2
注释:1)在非受热部位和受热部位之间的强度差值(在0.2%屈服应力方面的差值)。
2)烘烤涂层后的0.2%屈服应力。
表2中所示的1-5号试验样品全部属于本发明的实施例,而6-9号试验样品属于对比例。
所有实施例的样品均满足以下条件,即非受热部位和受热部位之间的强度差值(在0.2%屈服应力方面的差值)不低于+12MPa;另外,它们不仅具有至少2.09的高LDR值,还在烘烤涂层后具有良好的卷边能力和高强度。
另一方面,对比例的样品性能差,特别是LDR。在这些样品中,由于对其采用的局部回复热处理的加热条件不在本发明的范围内,试验样品中6、7和8号具有以下问题。这些样品在受热部位具有高强度,且在非受热部位上具有低强度,与本发明实施例样品的情形相反。因而,在6-8号试验样品中,压紧周边部位具有高强度,而冲头肩部的接触部位具有低强度,从而显著降低了LDR。此外,7和8号试验样品的卷边能力也被劣化了。属于对比例的9号试验样品为通过冷压合金板得到的样品,该合金板没有经受局部回复热处理,所以在强度上均匀。因此,与属于本发明实施例的并具有与9号试验样品相同合金组成的1号试验样品相比,经过烘烤涂层后9号试验样品在LDR和强度上是低劣的。
实施例2
在工艺的基础上,实施例2主要用于展示如本发明权利要求7和12中所述方法的效果。然而这里需要指出的是,还描述了落入权利要求6和11限定的条件之外,但落入权利要求7和12限定的条件范围内的实施例用于参考。这里,满足权利要求7和12限定条件的实施例被称为(本发明的)“第二类实施例”,而满足权利要求6和11限定条件却不满足权利要求7和12限定条件的实施例被称为(本发明的)“第一类实施例”,而两组条件均不满足的实施例被称为“对比例”。
将表3中所示的铝合金B1至B3熔化,然后通过DC铸造方法铸造该熔体,来生产具有表3所示化学组成的铝合金铸锭。每个铸锭均在530℃下均热10小时,然后根据普通方法经受热轧和冷轧,来获得1mm厚的铝合金板。然后,使由此获得的每个铝合金板在530℃下经受固溶处理,接着快速冷却至室温。
然后,在表4和5所示的条件下,使合金板经受常温时效(NTA),或人工时效(AA),或由两种时效(NTA和AA)结合获得的时效处理。从这样处理的合金板上,取样抗拉试验样品(JIS 5号试验样品形状),使得拉伸方向与轧制方向垂直。将抗拉试验样品用于抗拉试验来检验其机械性能(抗拉强度、屈服应力和延伸率),结果如表4和5中所示。另外,每个合金板均根据以下描述的方法经受局部回复热处理,然后用于成型能力评价试验。
首先,从每个合金板制备了用于成型能力评价的具有预定尺寸的圆盘坯体。如图2所示,将圆盘样品(坯体5)的55.7mmΦ中心部位的区域设定为非受热部位(不被加热的部位)Q,而将其周边部位设定为受热部位(被加热的部位)P,在这种设置下,使圆盘坯体5经受局部回复热处理。受热部位为在压制成型时与冲头2肩部(半径)3接触的区域外侧部位的整个部位。关于用于实施局部回复热处理的具体方法,在以下条件下进行处理,其中将圆盘坯体5夹紧在局部回复热处理系统的上夹板6和下夹板7之间,该局部回复热处理系统的形状如图3所示。在图3中,将每个上夹板6和下夹板7的中心部位设定为由水冷却的非加热部位8,而将周边部位设定为其中带有加热器的加热部位9。表4和表5中显示了在局部回复热处理中加热部位处的条件,例如达到的加热温度、加热时间(加热时的保持时间)、升温速率和冷却速率。
将在这些条件下经受局部回复热处理的圆盘坯体用于如下所述的成型能力评价试验。另外,对于相应于所述条件的每个圆盘坯体,分别从受热部位P和非受热部位Q取样得到图4所示的小尺寸抗拉试验样品10(取样位置如图5所示),并用于抗拉试验从而检验非受热部位Q和受热部位P处的屈服应力,结果如表6和7所示。在进行局部回复热处理后,在局部回复热处理后尽可能快地进行(P,Q)部位处的强度评价,基本上应在局部回复热处理后5小时内。另外,为了测量已在上述条件下进行了局部回复热处理的每个圆盘坯体受热部位处的屈服应力的时间变化(随时间的变化),在局部回复热处理完成的1天后和5天后,同样地从圆盘坯体的受热部位取样得到抗拉试验样品,在取样后立即将该试验样品进行抗拉试验,从而检验各时间段后的屈服应力值,结果如表6和7中所示。此外,在局部回复热处理结束后,将圆盘坯体在室温下保持与直到成型能力评价试验为止的时段相同的时段,然后从受热部位和非受热部位取样得到小尺寸的抗拉试验样品(取样位置如图5所示)。预先对这些试验样品施加2%变形作为压制成型的模拟,然后在170℃经受人工时效持续20分钟,该条件对应于涂层烘烤处理。然后将如此处理过的试验样品用于抗拉试验来测量各部位的屈服应力,由于与涂层烘烤处理等效的热处理各部位屈服应力的增加如表6和7所示。另外,在局部回复热处理结束后,将圆盘坯体在室温下保持等于直到进行成型能力评价试验的时段加三天的的时段,然后从圆盘坯体的受热部位取样得到小尺寸的抗拉试验样品。在对这些抗拉试验样品施加5%的拉伸变形后,将每个试验样品的相应部位(parallel portion)截断,然后根据以下方法将其用于弯曲能力评价试验。首先,与位于每个试验样品的相应部位的中心部位的拉伸方向正交的线被设定为弯曲线,并且,将相应部位在该弯曲线处以0.8mm的弯曲半径弯曲直到90°角。进一步,将该相应部位弯曲至135°角。然后,假如采用内面板插入内部,将1.0mm厚的带材插入弯曲的相应部位的内部,然后将相应部位弯曲至180°角,以便将带材夹入中间,导致了片状部位的牢固接触。通过放大透镜能目视检查到弯曲部位的外部,根据存在或不存在裂纹来评价试验样品的被测试的相应部位的弯曲能力为良好或低劣。
关于成型能力评价试验,将已经进行了局部回复热处理的圆盘坯体保持在室温下持续如表6和7所示的时间,然后将其用于圆柱深冲试验。该试验中使用的冲头具有以下形状:即具有50mm的冲头直径和5.0mm的冲头圆角半径。在该试验中使用的模具具有以下形状:即具有53.64mm的模具内径和13.0mm的模具肩部半径。在以下条件下进行该深冲试验:即180mm/分钟的冲头速度和150kg的折皱抑制力,同时使用Johnson Wax(商标)作为润滑剂。将已进行局部回复热处理的合金板坯体用于深冲试验。如果五个相同类型的板坯体中的三个板坯体是可冲压的,则圆盘直径增加0.5mm以制备新的坯体样品,然后采用新的坯体再次进行深冲试验。重复进行该过程,以确定允许冲压的最大圆盘直径,将最大圆盘直径除以50mm的冲头直径,获得极限冲压比LDR。另外,出于对比,对由未进行局部回复热处理的合金板制备的圆盘坯体也确定了LDR。圆柱深冲试验的结果如表5所示。这里,认为成型能力通过局部回复热处理得到显著增强,与未采取局部回复热处理获得的LDR值相比,在采用局部回复热处理情形中获得的LDR值显示了0.1的增加。
表3
条件1至4为其中合金B1在本发明权利要求7和12中限定范围内条件下进行局部回复热处理和/或类似处理的实施例(第二类实施例)。在每种所述情形中,通过局部回复热处理使室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加了至少20MPa。另外,同样在该成型能力评价试验中,与未经过局部回复加热获得的LDR值相比,该LDR值显示出不低于0.1的增加;因而,在实际使用基础上认定了有效的成形性增强效果。另外,在等效于涂层烘烤处理的热处理后,证实观察到在受热部位上屈服应力的增加至少为20MPa,因此证实可以确保汽车车身板所需要的强度水平。此外,在局部回复热处理后,受热部位的屈服应力的时间变化(随时间的改变)是中等的,并且在局部回复热处理后的五天期间,屈服应力的增加稳定于50MPa以下。根据该事实确定,可以稳定地通过压制成型制造无有缺陷形状或有缺陷外观的合格成型制品。还证实,局部回复热处理中的受热部位的弯曲能力是良好的,而且当预先将最终压制成型产品的弯曲部位设定为受热部位时,可以容易地执行弯曲。
另一方面,条件5为这样的实施例(第一类实施例),其中在局部回复热处理中达到的加热温度低于在本发明权利要求7和12中限定的温度范围,以确保通过局部回复热处理使得室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加了至少20MPa。在这种情形中,在受热部位处不能获得由恢复带来的足够的软化效果,并且上述增加低于20MPa。因此,与不经过局部回复热处理获得的LDR值相比,发现基于成型能力评价试验获得的LDR值并不能显示出足够的改进。
另外,条件6为其中在局部回复热处理中的达到的加热温度高于本发明的温度范围的对比例。在这种情形中,在短时间内在受热部位上完成恢复后立刻进行时效析出,由此受热部位的屈服应力不期望地得到升高。结果,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值仅具有低于20MPa的增加。因此,基于成型能力评价测试获得的LDR值与不经过局部回复热处理得到的LDR值相当,显示出成型能力并未得到增强。此外,通过在该达到的加热温度下加热诱发了晶间析出,从而极大地降低了弯曲能力。因而,发现并不能进行成型制品的弯曲。另外,在这种情形中,在受热部位上通过后成型(post-forming)人工时效得到的屈服应力的增加低于20MPa。因而,不能确保车身板所需的强度。
另外,条件7为这样的实施例(第一类实施例):其中局部回复加热中的升温速率低于本发明权利要求7和12中限定的升温速率,以确保通过局部回复热处理使得室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加了至少20MPa。在这种情形中,在缓慢升温的过程中和在保持于达到的加热温度的过程中,在受热部位中的恢复后将不期望地发生时效析出。结果,通过局部回复热处理使得室温下非受热部位的抗拉强度与室温下受热部位的屈服应力之间的差值仅具有低于20MPa的增加。因此,没有观察到不低于0.1的LDR提高,并不能认定局部回复热处理的足够的成型能力增强效应。
此外,条件8为这样的实施例(第一类实施例):其中局部回复加热中的冷却速率低于在本发明权利要求7和12中限定的冷却速率,以确保通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加了至少20MPa。在这种情形中,虽然受热部位曾通过恢复得到软化,但是由于在加热后的缓慢冷却过程中的时效析出过程,其将再次得到硬化。这种现象的结果是,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值仅具有低于20MPa的增加。因此,未观察到不低于0.1的足够的LDR提高,而且也不能认定局部回复热处理的足够成型能力增强效果。
另外,条件9和10为这样的实施例(第二类实施例):其中在通过常温时效和人工时效的结合获得的时效处理后,在权利要求7和12中限定范围内的条件下进行局部回复热处理和类似处理。在所述的每种情形中,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加了至少20MPa。因此,同样在成型能力评价测试中,与未经过局部回复热处理获得的LDR值相比,该LDR值显示出了不低于0.1的增加。因而,在实际使用基础上认定了有效的成形性增强效果。另外,在经过等效于涂层烘烤处理的热处理后,在受热部位上还确定出现了屈服应力的至少20MPa的增加。因此,可以确保汽车车身板所需要的强度水平。此外,在局部回复热处理后,受热部位的屈服应力的时间变化(随时间的改变)是中等的,并且在局部回复热处理后的五天期间,屈服应力的增加稳定于50MPa以下。根据上述事实确定,可以稳定地通过压制成型制造无有缺陷形状或有缺陷外观的合格成型制品。还证实,局部回复热处理中受热部位的弯曲能力是良好的,而且,如果将最终压制成型产品的弯曲部位预先设定为受热部位,则可以进行弯曲。
另一方面,条件11为这样的对比例:其中在局部回复热处理之前的屈服应力低于本发明的范围,尽管进行了常温时效。在这种情形中,即使在本发明范围内的条件下进行随后的局部回复热处理和类似处理,通过局部回复热处理加热的受热部位处也不能获得屈服应力上的足够降低。因此,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值仅具有低于20MPa的增加。另外,与未经过局部回复热处理获得的LDR值相比,基于成型能力评价试验所获得的LDR值仅显示出很小的增加。因而,不能认定随后局部回复热处理的显著成型能力增强效果。
合金B2也获得了与合金B1所获结果类似的结果,该合金B2为Al-Mg-Si-Cu基合金。具体地,条件12-15都为这样的实施例:其中使合金B2在本发明权利要求7和12中限定范围内的条件下经受局部回复热处理和类似处理。在每种所述情形中,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值均具有至少20MPa的增加。另外,同样在成型能力评价试验中,与未进行局部回复加热而获得的LDR值相比,该LDR值显示出至少0.1的增加;因而,在实际使用基础上认定了有效的成形性增强效果。另外,在等效于涂层烘烤处理的热处理后,在受热部位处确定观察到了屈服应力的至少20MPa的增加,因此证实,可以确保汽车车身板所需要的强度水平。此外,在局部回复热处理后,受热部位处的屈服应力的时间变化(随时间的改变)是中等的,并且在局部回复热处理后的五天期间,屈服应力的增加稳定于50MPa以下。根据上述事实确定,可以稳定地通过压制成型制造无有缺陷形状或有缺陷外观的合格成型制品。还证实,在局部回复热处理中加热的受热部位的弯曲能力是良好的,而且,如果将最终压制成型产品的弯曲部位预先设定为受热部位,那么可以有助于弯曲。
另一方面,涉及合金B2的条件16为这样的实施例(第一类实施例):其中局部回复热处理中的达到的加热温度低于本发明权利要求7和12中限定的温度范围,以确保通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加至少20MPa。在这种情形中,在受热部位中得不到足够的恢复的软化效果。另外,上述增加也低于20MPa。因此证实,与未经过局部回复加热获得的LDR值相比,基于成型能力评价试验所获得的LDR值并没有显示出足够的增加。
另外,涉及合金B2的条件17和18为这样的对比例:其中在局部回复热处理中达到的加热温度高于本发明限定的范围。在这种情形中,在短时间内在受热部位上完成恢复后立刻进行时效析出,由此受热部位的屈服应力得到了不期望的升高。这种现象的结果是,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值仅具有低于20MPa的增加。因此,基于成型能力评价获得的LDR值仅与不经过局部回复热处理得到的LDR值相当。因而确定,在这种情形中成型能力基本没有得到增强。另外发现,由于在该达到的温度下加热诱发了晶间析出,极大降低了弯曲能力,因此不能执行成型制品的弯曲。此外,在受热部位上通过后成型人工时效仅得到低于20MPa的屈服应力增加。因而,发现不能确保车身覆盖件所需的强度。
另外,涉及合金B2的条件19为局部回复热处理的加热时间比本发明中所述范围长的对比例。在这种情形中,虽然由于在加热时完成的恢复导致了受热部位曾经得到软化,但由于时效析出的进行,受热部位逐渐硬化。这种现象的结果是,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值增加了负值(即降低)。因此,基于成型能力评价试验获得的LDR值比未经过局部回复热处理获得的LDR值低。另外,在这种情形中,受热部位成型后的弯曲能力低劣。因而发现不能弯曲该成型产品。
另一方面,涉及合金B2的条件20为这样的对比例,其中虽然实施了常温时效,但是在局部回复热处理之前的屈服应力和抗拉强度低于本发明所述范围。在这种情形中,即使在本发明权利要求7和12限定的范围内进行随后的局部回复热处理和类似处理,在局部回复热处理中加热的受热部位也不能获得屈服应力的足够降低。因此,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值仅具有低于20MPa的增加。另外,与未经过局部回复热处理获得的LDR值相比,基于成型能力评价试验所获得的LDR值仅显示出很微小的增加。因而发现,基本不能认定局部回复热处理的成型能力增强效果。
此外,涉及合金B3的条件21和22为这样的实施例(第二类实施例):其中在本发明的相关范围内进行常温时效或人工时效,然后,在本发明的权利要求7和12限定的范围内进行局部回复热处理和类似处理。在每种所述情况中,通过局部回复热处理使得在室温下非受热部位的抗拉强度与在室温下受热部位的屈服应力之间的差值均具有至少20MPa的增加。因此,同样在成型能力评价试验中,与未进行局部回复热处理获得的LDR值相比,该LDR值显示出至少0.1的增加。因而,认定了在实际使用基础上有效的成形性增强效果。另外确定,在等效于涂层烘烤处理的热处理后,在受热部位的屈服应力出现了至少20MPa的增加。因此,可以确保汽车车身板所需要的强度水平。此外,在局部回复热处理后的五天期间,屈服应力的增加是稳定的并且不超过50MPa。根据上述事实确定,可以稳定地通过压制成型制造无有缺陷形状或有缺陷外观的合格成型制品。还证实,在局部回复热处理中加热的受热部位的弯曲能力是良好的,而且,如果将最终压制成型产品的弯曲部位预先设定为受热部位,则有助于弯曲。
实施例3
将在实施例2中使用的合金B1轧制板作为试验样品制备,然后采用如下方法进行固溶处理、时效和局部回复热处理:其中在固溶处理后的时效条件以及以下条件例如在局部回复热处理中达到的加热温度、加热时间、升温速率和冷却速率均与表4中所示的条件2相同。然而,这里应该说明的是,在实施例3中在局部回复热处理中的受热部位和非受热部位的区域得到不同的改变,如表8所示。在局部回复热处理后三天,在与表1相同试验条件下,将已经在该区域进行局部回复热处理的坯体用于圆柱深冲试验,从而确定LDR。结果如表8所示。
表8
条件编号 | 局部回复热处理中的受热部位 | 局部回复热处理中的非受热部位 | LDR | 分类 |
1 | 无 | 无 | 2.01 | 对比例 |
2 | 整个部位 | 整个部位 | 2.02 | 对比例 |
3 | φ40mm圆周的外部区域 | φ40mm圆周的内部和外部区域 | 2.01 | 对比例 |
4 | φ5mm圆周的外部区域 | φ50mm圆周的内部和外部区域 | 2.02 | 对比例 |
5 | φ55.7mm圆周的外部区域 | φ55.7mm圆周的内部和外部区域 | 2.26 | 实施例 |
6 | φ60mm圆周的外部区域 | φ60mm圆周的内部和外部区域 | 2.25 | 实施例 |
7 | φ70mm圆周的外部区域 | φ70mm圆周的内部和外部区域 | 2.23 | 实施例 |
作为对比例的条件1是其中不存在非加热区域的实施例;也就是,在该实施例中基本上没有实施局部回复热处理。在这种情形中,LDR为2.01。另外,作为对比例的条件2是其中坯体的整个部位被设定为受热部位的实施例,在这种情形中,LDR仅仅略微增加至2.02。因而,在该情形中不能获得足够的成型能力增强效果。
此外,作为对比例的条件3是这样的实施例:其中在成型时与冲头肩部接触的整个部位(图1中的区域B)和在其外侧部位的整个部位(图1中的区域A)均被设定为受热部位。在这种情形中,冲头肩部的接触部位在强度上降低了,从而该部位易于断裂。因此,LDR仅为2.01。因而,在该情形中发现不能增强成型能力。
作为对比例的条件4是这样的实施例:其中在成型时与冲头肩部接触的部位(图1中的区域B)和在其外侧部位的整个部位(图1中的区域A)均被设定为受热部位。在这种情形中,与冲头肩部接触的部位在强度上降低了,使得该部位可能会断裂。因此,LDR仅为2.02。因而,在该情况下发现不能增强成型能力。
另一方面,作为本发明实施例的条件5是这样的实施例:其中在成型时与冲头肩部接触的部位(图1中的区域B)的外侧部位的整个部位(图1中的区域A)被设定为受热部位。在这种情形中,与冲头肩部接触的坯体部位在强度上比其外侧部位高。因此,LDR为2.26,与未经过局部回复热处理获得的LDR值相比,这显示出不低于0.1的有效增加。因而,在该情形中确认成型能力得到了增强。
另外,作为本发明实施例的条件6和7是这样的实施例:其中在成型时与冲头肩部接触的部位(图1中的区域B)的外侧部位的一部分被设定为受热部位。在这种情形中,与冲头肩部接触的坯体部位在强度上比其外侧部位高。因此,LDR值分别为2.25和2.23,与未经过局部回复热处理获得的LDR值相比,这显示出不低于0.1的有效增加。因而,在该情形中,证实成型能力得到了增强。
实施例4
将实施例2中使用的合金B1的轧制板作为试验样品制备,然后采用如下方法进行固溶处理、时效和局部回复热处理:其中在固溶处理后的时效条件以及以下条件例如在局部回复热处理中达到的加热温度、加热时间、升温速率和冷却速率均与表4中所示的条件2相同。然而这里应该说明的是,在实施例4中,在压制成型中使用的冲头形状与上述实施例中的不同。具体地,使用由具有双台阶冲头肩部3A和3B的双台阶圆柱形冲头2,如图6所示。这里,冲头2的第一级具有φ50mm的尺寸和5mmR的冲头肩部3A,而冲头2的第二级具有φ25mm的尺寸和5mmR的冲头肩部3B。此外,使用由对应于该双台阶冲头2形状的模具。通过使用该双台阶冲头2和模具进行圆盘坯体5的压制成型。
在本发明的实施例中,局部回复热处理采用以下方法进行:其中在成型时,待与第一级冲头肩部3A接触的区域B外部的区域A被设定为局部回复加热中的受热部位,并且位于区域B内部的区域C的区域A′也附加地被设定为受热部位,其中所述区域A′在待与冲头肩部3B接触的区域B′的外部。另一方面,在对比例中,局部回复热处理采用以下方法进行:其中仅位于区域B外部的区域A被设定为局部回复热处理中的受热部位,其中区域B在成型时将与第一级冲头肩部3A接触。对于已经分别经受本发明实施例和对比例中的两种局部回复热处理的坯体,在局部回复热处理后的三天之后,采用冲头2和模具来进行压制成型。结果是,从根据本发明实施例的坯体可以生产出双台阶圆柱形成型制品,而不会在压制时产生任何坯体阻滞(braking)。另一方面,根据对比例的坯体在成型产品对应于冲头肩部3B的部位断裂。
可以通过其它方法实施或体现本发明,而不脱离本发明精神或基本特征。因此这里描述的优选实施方案仅为示例性的,而非限制性的,本发明旨在包含由所附权利要求表达的本发明范围和处在权利要求含义内的所有变体。
Claims (14)
1.一种用于冷压成型的铝合金板,包含Al-Mg-Si基铝合金并已经受局部回复热处理,使得在冷却至常温后,其受热部位和其非受热部位在0.2%屈服应力方面的差值不低于10MPa;
其中在冷压成型时由折皱抑制装置压紧的所述板的区域被设定为所述受热部位,而在冷压成型时冲头肩部压着的所述板的区域被设定为所述非受热部位;
其中所述局部回复热处理包含以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热所述板至150-350℃范围的温度,将所述板保持在所述范围内的温度下持续不超过5分钟的时间,和然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却所述板至100℃或更低的温度。
2.如权利要求1所述的用于冷压成型的铝合金板,
其中所述Al-Mg-Si基铝合金板包括含有如下成分的铝合金板:0.2-1.5质量%的Mg和0.3-2.0质量%的Si,并包含选自0.03-1.0质量%的Fe、0.03-0.6质量%的Mn、0.01-0.4质量%的Cr、0.01-0.4质量%的Zr、0.01-0.4质量%的V、0.005-0.3质量%的Ti、0.03-2.5质量%的Zn、以及0.01-1.5质量%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
3.一种制造用于冷压成型的铝合金板的方法,包括以下步骤:作为坯体材料制备被轧制到预定板厚度的轧制Al-Mg-Si基铝合金板,使所述轧制板在480-590℃范围的温度经受固溶处理,然后将所述轧制板保留在常温下至少一天,然后在冷压成型之前,使所述轧制板经受局部回复热处理,使得在冷却至常温后受热部位和非受热部位之间在0.2%屈服应力方面的差值不低于10MPa;
其中所述局部回复热处理包含以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热所述轧制板至150-350℃范围的温度,将所述轧制板保持在所述范围内的温度下持续不超过5分钟的时间,和然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却所述轧制板至100℃或更低的温度。
4.如权利要求3所述的制造用于冷压成型的铝合金板的方法,其中
在以下条件下进行所述局部回复热处理:在冷压成型时由折皱抑制装置压紧的所述板的区域被设定为所述受热部位,而在冷压成型时冲头肩部将压着的所述板的区域被设定为所述非受热部位。
5.如权利要求3所述的制造用于冷压成型的铝合金板的方法,其中
所述局部回复热处理包含以下步骤:以不低于50℃/分钟的升温速率加热所述轧制板至180-350℃范围的温度,将所述轧制板保持在所述范围内的温度下持续不超过5分钟的时间,和然后以不低于50℃/分钟的冷却速率冷却所述轧制板至100℃或更低的温度,由此,通过所述局部回复热处理使所述受热部位的抗拉强度和所述非受热部位的0.2%屈服应力之间的差值增加至少20MPa。
6.如权利要求3所述的制造冷压成型用铝合金板的方法,
其中所述Al-Mg-Si基铝合金板包括含有如下成分的铝合金板:0.2-1.5质量%的Mg和0.3-2.0质量%的Si,并包含选自0.03-1.0质量%的Fe、0.03-0.6质量%的Mn、0.01-0.4质量%的Cr、0.01-0.4质量%的Zr、0.01-0.4质量%的V、0.005-0.3质量%的Ti、0.03-2.5质量%的Zn、以及0.01-1.5质量%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
7.一种采用权利要求3所述方法制造的用于冷压成型的铝合金板执行冷压成型的方法,
其中在所述局部回复热处理后,将所述板在常温下保持30天之前进行所述冷压成型。
8.如权利要求7所述的用于铝合金板的冷压成型方法,
其中所述Al-Mg-Si基铝合金板包括含有如下成分的铝合金板:0.2-1.5质量%的Mg和0.3-2.0质量%的Si,并包含选自0.03-1.0质量%的Fe、0.03-0.6质量%的Mn、0.01-0.4质量%的Cr、0.01-0.4质量%的Zr、0.01-0.4质量%的V、0.005-0.3质量%的Ti、0.03-2.5质量%的Zn、以及0.01-1.5质量%的Cu中的至少一种,余量为Al和不可避免的杂质。
9.一种用于铝合金板的冷压成型方法,基于以下工艺的应用,其中通过使用冲头将因常温时效而处于时效析出状态的Al-Mg-Si基铝合金板坯体进行冷压成型,并且该铝合金板坯体的末端部位被压紧,其中所述铝合金板坯体的在压制成型时与冲头肩部接触的区域外侧部位的整个部分或者小于整个的部分被设定为受热部位,而所述受热部位之外的其它部位被设定为非受热部位;使所述铝合金板坯体经受局部回复热处理,其中将所述受热部位快速加热以瞬间溶解时效析出物并因此软化所述受热部位,而并不加热所述非受热部位,因此所述受热部位的强度与所述非受热部位的强度相比降低,接着快速冷却所述受热部位至室温;和然后在所述受热部位的强度因室温保持期间的时效析出而返回到所述局部回复热处理前的水平之前,对所述铝合金板坯体进行冷压成型;
其中所述局部回复热处理包含以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热所述板坯体至150-350℃范围的温度,将所述板坯体保持在所述范围内的温度下持续不超过5分钟的时间,和然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却所述板坯体至100℃或更低的温度。
10.如权利要求9所述的用于铝合金板的冷压成型方法,
其中所述局部回复热处理包含以下步骤:以不低于50℃/分钟的升温速率加热所述板坯体至180-350℃范围的温度,将所述板坯体保持在该范围内的温度下持续不超过5分钟的时间,和然后以不低于50℃/分钟的冷却速率冷却所述板坯体至100℃或更低的温度,由此,通过所述局部回复热处理,使所述受热部位的抗拉强度和所述非受热部位的0.2%屈服应力之间的差值增加至少20MPa。
11.如权利要求9所述的用于铝合金板的冷压成型方法,
其中所述铝合金板坯体的有待在冷压成型时与冲头肩部接触的区域外侧部位的将在冷压成型后发生弯曲的部位被包括在所述局部回复热处理中的所述受热部位中。
12.如权利要求9所述的用于铝合金板的冷压成型方法,
其中所述铝合金板坯体的有待在冷压成型时与冲头肩部接触的区域内的整个面积,或者所述区域内任意形状的一个或多个面积被包括在所述局部回复热处理中的所述受热部位中。
13.一种冷压成型的铝合金产品,其通过如权利要求9所述的用于铝合金板的冷压成型方法获得,
其中在所述局部回复热处理后,通过30天内进行的人工时效处理,所述受热部位的屈服应力增加至少20MPa。
14.一种用于铝合金板的冷压成型方法,其基于以下工艺的应用,其中在固溶处理后,使Al-Mg-Si基铝合金板通过在140℃以下的人工时效或者常温时效结合140℃以下的人工时效进行的时效处理进入欠时效状态,并具有不低于90MPa的0.2%屈服应力,然后通过使用冲头冷压成型该Al-Mg-Si基铝合金板并且使其末端部位压紧,其中所述铝合金板坯体的在压制成型时与冲头肩部接触区域外侧部位的整个部分或者小于整个的部分被设定为受热部位,而受热部位之外的其它部位被设定为非受热部位;使所述铝合金板坯体经受局部回复热处理,其中所述受热部位被快速加热以瞬间溶解时效析出物,并因此软化所述受热部位,而并不加热所述非受热部位,因此所述受热部位的强度与所述非受热部位的强度相比降低,接着快速冷却所述受热部位至室温;然后在所述受热部位的强度因室温保持期间的时效析出而返回到局部回复热处理前的水平之前,对所述铝合金板坯体进行冷压成型;
其中所述局部回复热处理包含以下步骤:以不低于30℃/分钟的升温速率加热所述板坯体至150-350℃范围的温度,将所述板坯体保持在所述范围内的温度下持续不超过5分钟的时间,和然后以不低于30℃/分钟的冷却速率冷却所述板坯体至100℃或更低的温度。
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