CN103194700B - 一种汽车用铝合金板材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车用铝合金板材的制备方法，包括：a）加热铝合金铸锭，进行均匀化处理；b）将所述均匀化处理后的铸锭进行热轧、第一次冷轧处理，得到预制件；c）将所述冷轧处理后的预制件退火；d）将所述退火后的预制件进行第二次冷轧；e）将所述第二次冷轧后的预制件进行固溶、淬火、预时效和时效处理，得到汽车用铝合金板材。本发明提供的制备方法操作容易，制备时间短，制备得到的汽车用铝合金板材物理性能良好。

Description

一种汽车用铝合金板材的制备方法

技术领域

本发明涉及合金材料制备领域，具体涉及一种汽车用铝合金板材的制备方法。

背景技术

填补国内汽车用6xxx系汽车用铝合金板材的生产空白，开发出一套完整的汽车板生产工艺，让生产出的6xxx系汽车用板材能满足出厂时板材强度较低、延伸率较高，深冲性能较好，在通过汽车厂进行烘烤之后，板材强度能有较大提高，从而满足汽车厂对板材各方面的要求。整个生产工艺对产品表面质量和内部组织进行严格控制，从而让板材在供货时能保证客户冲制过程中表面光滑，不会冲裂，并在涂装烤漆之后能无明显色差和表面光洁。

汽车用铝合金板材的生产方法为：采用铸锭加热、均热一体化工艺对铸锭进行加热→在轧制热轧过程中采用大变形量的轧制方式进行热轧，并控制其终轧温度来对带材或板材晶粒进行控制→冷轧一个道次轧至中间退火厚度→采用高温快速退火的退火方式让卷材完全再结晶→通过大变形的冷轧将卷材轧至成品厚度→采用气垫式加热炉生产线对卷材进行固溶淬火→在气垫炉加热炉生产线后方添加预时效炉对卷材直接进行在线预时效→切片、包装。

6xxx系汽车用铝合金板材在生产过程中要求对板材内各强化相的溶入、析出以及晶粒尺寸进行有效控制。

首先，通过均热、加热一体化工艺让铸锭内的各结晶相和过渡元素完全融入到基体中并且均匀分布，通过开轧温度、轧制过程道次变形量、终轧温度的控制，让铸锭内的化合物完全破碎，为板材强度预留足够空间。其次，冷轧第一道次的大变形量让板材内的热轧组织完全改变为冷轧组织，再通过中间退火让冷轧组织晶粒发生完全再结晶，从而达到消除roping线的作用，为板材表面质量控制提高基础。第三，在固溶淬火过程中控制气垫炉机列的炉内张力和拉矫延伸率，降低晶粒在固溶过程中长大所需的能量，从而达到控制晶粒尺寸的作用。

但是，国内还没有其它厂家研究出汽车板材的生产工艺，因此还没有关于6xxx系汽车用铝合金板材生产工艺方面的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种操作容易，制备时间短，制备得到的汽车用铝合金板材物理性能良好的制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种汽车用铝合金板材的制备方法，包括：

a）加热铝合金铸锭，进行均匀化处理；

b）将所述均匀化处理后的铸锭进行热轧、第一次冷轧处理，得到预制件；

c）将所述冷轧处理后的预制件退火；

d）将所述退火后的预制件进行第二次冷轧；

e）将所述第二次冷轧后的预制件进行固溶、淬火、预时效和时效处理，得到汽车用铝合金板材。

优选的，步骤a）中的加热温度为500～580℃。

优选的，步骤b（具体为：

b1）将所述均匀化处理后的铸锭在500～580℃下开始进行热轧，终轧温度为450～500℃；

b2）将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，得到预制件。

优选的，步骤c）中的退火温度为300～400℃。

优选的，步骤d）中的冷轧的开轧温度为200～300℃。

优选的，步骤e（具体为：

e1）将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为540～560℃，保温时间为5～20min；

e2）将固溶后的预制件进行淬火；

e3）将淬火后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行预时效处理；

e4）将预时效处理后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行时效处理，得到汽车用铝合金板材。

优选的，所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：

Si1%～1.5%；

Cu0.10%～0.2%；

Mn0.05%～0.10%；

Mg0.40%～0.50%；

余量为Al。

优选的，所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：

Si1.1%；

Cu0.15%；

Mn0.08；

Mg0.45%；

余量为Al。

本发明提供了一种汽车用铝合金板材的制备方法，包括a）加热铝合金铸锭，进行均匀化处理；b）将所述均匀化处理后的铸锭进行热轧、第一次冷轧处理，得到预制件；c）将所述冷轧处理后的预制件退火；d）将所述退火后的预制件进行第二次冷轧；e）将所述第二次冷轧后的预制件进行固溶、淬火、预时效和时效处理，得到汽车用铝合金板材。本发明提供的制备方法将均匀化处理和铸锭加热合二为一，既达到了均匀化处理的效果又能节约能源，有效的保证了大压下量轧制的可行性，提高了开轧和终轧温度，保证了板材后期固溶时效过程中性能的控制和提升能有最大的空间。在线预时效，缩短了固溶淬火后室温停放的时间，板材受热均匀，各部分性能稳定；与固溶淬火生产线连接在一起，减少了生产工序，减小了生产周期；可直接生产T61状态的合金板材，可在线包装；低温预时效炉造价便宜，节约了设备制造成本，低温预时效和石棉布保温的时效方式，降低了能耗和生产风险。

附图说明

图1本发明实施例提供的均匀化处理在线温度检测示意图；

图2本发明实施例提供的预时效处理温度检测图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种汽车用铝合金板材的制备方法，具体包括以下步骤：

a）加热铝合金铸锭，进行均匀化处理；

b）将所述均匀化处理后的铸锭进行热轧、第一次冷轧处理，得到预制件；

c）将所述冷轧处理后的预制件退火；

d）将所述退火后的预制件进行第二次冷轧；

e）将所述第二次冷轧后的预制件进行固溶、淬火、预时效和时效处理，得到汽车用铝合金板材。

按照本发明，为了制备合适的汽车用铝合金板材，本发明选用6xxx系铝合金，所述x指0～9的整数。更优选为使用包括以下元素百分比的铝合金铸锭：

Si1%～1.5%；

Cu0.10%～0.2%；

Mn0.05%～0.10%；

Mg0.40%～0.50%；

余量为Al。

更优选的，所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：

Si1.1%；

Cu0.15%；

Mn0.08；

Mg0.45%；

余量为Al。

按照本发明，在进行加热均匀化处理之前，还优选包括将所述铝合金铸锭在铣床上进行铣面操作，单面铣面量≥8mm，确保两面缺陷铣净，侧铣刀铣小面。

然后加热所述铣面后的铝合金铸锭，进行均匀化处理。采用加热炉进行高温长时间的均匀化处理，通过插式电偶进行测温，时时监控铸锭金属温度，利用高温炉气快速加热的方法对铸锭进行快速升温，让尽可能多的结晶相融入到基体当中，消除枝晶偏析。所述均匀化处理的温度优选为500～580℃，过低没有办法使铸锭中的晶格均匀化，而温度过高容易过烧而降低板材的性能。如图1所示为本发明提供的铸锭测温示意图,其中A为铝合金铸锭，B为检测仪表，C为电热偶。

将均匀化处理后的铸锭立刻进行热轧，开轧温度优选为500～580℃，终轧温度优选为450～500℃，轧辊的压下量可根据板材的需求进行调整，优选为热轧后，板材的厚度为铸锭厚度的1～10%。通过热轧的大变形量轧制让基体中的各化合物充分破碎，为后续热处理工艺储备足够能量，为提高板材强度提供基础。

按照本发明铸锭不进行均匀化处理进行轧制，只能减小压下量以保证铸锭不会开裂，执行这样的工艺会直接影响成品的性能，无法实现时效稳定，还会影响板材表面质量的要求。本发明通过均匀化处理，将原始铸锭内部各种结晶相、过渡元素都均匀分布在铸锭的各个部位，使铸锭在轧制过程变形能力增强。

将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，按照本发明，所述第一次冷轧采用较大压下量，为热轧后铸锭厚度的1～10%。开轧温度为200～300℃。终轧温度优选为200～250℃。第一次冷轧后得到预制件，然后将所述预制件进行退火。所述退火的温度优选为300～400℃。冷轧第一道次采用大压下量轧制，使带材或板材的热轧组织完全转化为冷轧组织，然后采用高温短时的中间退火方式让板材内组织完全再结晶，从而达到消除带材或板材roping线的目的，再通过冷轧轧制到要求厚度。

通过冷轧过程第一道次的大变形量和紧接着的中间退火工艺让再结晶组织不断转换，从而达到破坏热轧组织、消除roping线的作用，如果轧制过程不执行这样的工艺，则热轧后在带材或板材表面形成的roping线无法消除，直接导致客户在对板材冲制烤漆之后板材表面有沿着轧向方向的竖直条纹，烤漆无法遮盖，造成一定程度上的色差。

将退火后的预制件进行第二次冷轧，所述第二次冷轧的开轧温度为200～300℃，终轧温度为200～250℃。然后将第二次冷轧后的预制进行固溶淬火，再经过预时效和时效处理得到汽车用铝合金板材。所述固溶淬火，预时效和时效处理具体为e1）将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为540～560℃，保温时间为5～20min；e2）将固溶后的预制件进行淬火；e3）将淬火后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行预时效处理；e4）将预时效处理后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行时效处理，得到汽车用铝合金板材。

通过在气垫炉机列进行固溶淬火工艺，让带材或板材内各相完全融入基体中，在淬火快冷过程中均匀、细小的析出，通过在气垫炉机列的快速固溶处理工艺，并控制炉内延伸率和出炉后的拉矫延伸率，让带材或板材晶粒细小分布。在固溶后添加了预时效炉对带材或板材进行预时效处理，预时效工艺采用低温长时的工艺制度，如下图所示板材固溶淬火出来后直接进入预时效炉中，时效之后进行卷曲，只是在观察台上进行在线测温，时时调节炉气温度以控制板片在线金属温度达到所需值。如图2所示为本发明提供的在线预时效示意图。其中1为板材，2为测温热仪器，3为温度传感器。可以看出能够在线控制时效温度变化，使预时效和时效更加稳定。

带材或板材或板材在固溶淬火过程中不对气垫炉炉内张力和拉矫延伸率进行控制，会导致板材内部晶粒长大，对冲制后板材的表面光滑度发生影响，会发生橘皮现象。带材或板材或板材如果在固溶淬火后不对其进行预时效处理，材料的强度会随着时间的增加而逐渐降低。

本专利开发研究出6xxx系汽车用铝合金板材完整生产技术，其关键创新点为：

1、6xxx系汽车用铝合金的均匀化和加热一体化的处理方法

2、均匀化过程中控制可溶结晶相完全融入到基体中。

3、通过冷轧过程中的中间退火工艺，让带材或板材表面的roping线消除，为客户提供较好的表面，降低喷漆后板材表面出现色差的可能。

4、在线时效

5、与固溶淬火机列结合，实现连续生产

6、采用低温预时效的方式，节约了成本，降低了生产风险

本发明优点有：1、均匀化处理和铸锭加热合二为一，既达到了均匀化处理的效果又能节约能源，有效的保证了大压下量轧制的可行性，提高了开轧和终轧温度，保证了板材后期固溶时效过程中性能的控制和提升能有最大的空间。2、在线预时效，缩短了固溶淬火后室温停放的时间，板材受热均匀，各部分性能稳定；与固溶淬火生产线连接在一起，减少了生产工序，减小了生产周期；可直接生产T61状态的合金板材，可在线包装；低温预时效炉造价便宜，节约了设备制造成本，低温预时效和石棉布保温的时效方式，降低了能耗和生产风险。

以下通过具体实施例来阐述本发明详细技术方案：

实施例1

提供铝合金铸锭，含有表1的元素及含量：

表1、实施例1提供的铝合金铸锭的元素含量

将所述铸锭在铣床上进行铣面操作，单面铣面量8mm，确保两面缺陷铣净，侧铣刀铣小面。

然后加热所述铣面后的铝合金铸锭，进行均匀化处理。加热温度为500℃，

将均匀化处理后的铸锭立刻进行热轧，开轧温度优选为500℃，终轧温度优选为450℃，轧辊的压下量板材的厚度为铸锭厚度的10%。

将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，按照本发明，所述第一次冷轧采用较大压下量，为热轧后铸锭厚度的10%。开轧温度为300℃。终轧温度优选为200℃。第一次冷轧后得到预制件，然后将所述预制件进行退火。所述退火的温度优选为300℃。

将退火后的预制件进行第二次冷轧，所述第二次冷轧的开轧温度为300℃，终轧温度为200℃。将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为540℃，保温时间为20min；将固溶后的预制件进行淬火；将淬火后的预制件在200℃下，保温3h进行预时效处理；将预时效处理后的预制件在200℃下，保温1h进行时效处理，得到汽车用铝合金板材。检测结果如表2所示。

实施例2

将所述铸锭在铣床上进行铣面操作，单面铣面量8mm，确保两面缺陷铣净，侧铣刀铣小面。

然后加热所述铣面后的铝合金铸锭，进行均匀化处理。加热温度为580℃，

将均匀化处理后的铸锭立刻进行热轧，开轧温度优选为580℃，终轧温度优选为500℃，轧辊的压下量板材的厚度为铸锭厚度的1%。

将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，按照本发明，所述第一次冷轧采用较大压下量，为热轧后铸锭厚度的1%。开轧温度为300℃。终轧温度优选为250℃。第一次冷轧后得到预制件，然后将所述预制件进行退火。所述退火的温度优选为400℃。

将退火后的预制件进行第二次冷轧，所述第二次冷轧的开轧温度为300℃，终轧温度为250℃。将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为560℃，保温时间为5min；将固溶后的预制件进行淬火；将淬火后的预制件在50℃下，保温10min进行预时效处理；将预时效处理后的预制件在50℃下，保温1h进行时效处理，得到汽车用铝合金板材。检测结果如表2所示。

将本实施例制备的汽车用铝合金板材进行力学性能测试，检测结果如表2所示。

上述检测是通过将实施例1和实施例2制备的板材制备成式样，在多功能力学检测仪上进行力学性能检测，根据夹持角度的不同进行检测不同方向上的受力情况。通过表2数据可以明显看到，本发明提供的汽车用铝合金板材具有良好的力学性能。

以上对本发明提供的一种汽车用铝合金板材的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种汽车用铝合金板材的制备方法，其特征在于，包括：

a)加热铝合金铸锭，进行均匀化处理；

b)将所述均匀化处理后的铸锭进行热轧、第一次冷轧处理，得到预制件，具体为：

b1)将所述均匀化处理后的铸锭在500～580℃下开始进行热轧，终轧温度为450～500℃；

b2)将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，所述第一次冷轧的开轧温度为200～300℃，终轧温度为200～250℃，得到预制件；

c)将所述冷轧处理后的预制件退火；

d)将所述退火后的预制件进行第二次冷轧；

e)将所述第二次冷轧后的预制件进行固溶、淬火、预时效和时效处理，得到汽车用铝合金板材。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中的加热温度为500～580℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中的退火温度为300～400℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中的冷轧的开轧温度为200～300℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤e(具体为：

e1)将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为540～560℃，保温时间为5～20min；

e2)将固溶后的预制件进行淬火；

e3)将淬火后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行预时效处理；

e4)将预时效处理后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行时效处理，得到汽车用铝合金板材。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：

Si 1％～1.5％；

Cu 0.10％～0.2％；

Mn 0.05％～0.10％；

Mg0.40％～0.50％；

余量为Al。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：

Si 1.1％；

Cu 0.15％；

Mn 0.08；

Mg 0.45％；

余量为Al。