CN110273115A - 一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺 - Google Patents

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张义
杨直达
刘俊涛
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Abstract

本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，包括配料、熔铸、均匀化、铸锭加热、热轧、冷轧和退火工艺，其中5182铝合金原料配方为：Si：0.20％、Fe：0.35％、Cu：0.15％、Mn：0.20～0.50％、Mg：4.0～5.0％、Cr：0.1％、Zn：0.25％、Ti：0.1％，单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al，退火工艺为冷轧后的铝合金板材在460～500℃温度下退火保温2～3min，退火后的铝合金板材水冷至室温，整个工艺流程简单，操作简便，最终能够获得力学性能和表面质量兼优的产品。

Description

一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺
技术领域
本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺。
背景技术
5182是一种具有中等强度、优良加工性能、焊接性能和耐腐蚀性能的铝合金，被广泛应用于汽车覆盖件以及内板等形状复杂的部位。5182铝合金的主要添加元素为Mg，其强化方式为固溶强化和形变强化。目前，工业上生产的5182汽车板性能较为稳定，但是存在表面质量不良的问题，例如吕德斯线就是比较典型的一类，这类问题导致5182只能应用于对表面质量要求不高的地方，严重影响了其用途。因此，急需一种能够消除或减轻5182吕德斯线的工艺。
5XXX铝合金产生吕德斯线的主要因素是其变形时存在屈服平台，当变形量处于屈服平台范围内时，由于Mg原子的脱钉软化和局部材料的加工硬化相互作用使得表面产生一些锯齿形的变形带，这些变形带会导致其表面质量变差。当前工业上为了减轻5182在变形时的屈服现象，采取的的主要方法是增大其O态晶粒度，例如连续退火时采用高温+快速或低温+慢速的方式。这种工艺虽然能在一定程度上减轻屈服现象，但同时也增加了变形时产生橘皮的风险，在实际操作过程中不易控制。因此，寻求一种稳定、工序简单、工艺窗口参数大的5182生产工艺已十分紧迫。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有技术制备的5182铝合金屈服平台长度较长，制备的铝合金产品力学性能和表面质量不能满足生产要求的问题，提供一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，包括以下步骤：
A、配料：将5182铝合金原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.20％、Fe：0.35％、Cu：0.15％、Mn：0.20～0.50％、Mg：4.0～5.0％、Cr：0.1％、Zn：0.25％、Ti：0.1％，单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al；
B、熔铸：将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
C、均匀化：铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化热处理，将均匀化热处理后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
D、铸锭加热：均匀化热处理后的铝合金铸锭置于加热炉中加热，加热温度为530±10℃下加热2h后降至480±10℃继续加热2h；
E、热轧：加热保温后的铝合金铸锭在轧机辊道上进行热轧，热轧后铝合金板材厚度为4.0mm，终轧温度330℃，热轧后的铝合金板材自然冷却至室温；
F、冷轧：热轧后的铝合金板材在轧机上冷轧至1.0mm厚度，冷轧变形率为75％；
G、退火：冷轧后的铝合金板材在460～500℃温度下退火保温2～3min，退火后的铝合金板材水冷至室温。
进一步，步骤B采用半连续水冷铸造方式将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭。
进一步，步骤B精炼过程中加入Al-5Ti-B丝精炼剂，在线除气采用双转子，氩气流量为3.2～7.1m3/h，氯气流量为0～0.05m3/h，转子转速为400～700r/min，过滤采用双层过滤板过滤。
进一步，步骤C中均匀化处理的温度为520±5℃，保温时间为18～22h，出炉后的铝合金铸锭强风冷却至室温。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，合金含量控制在一定范围内时，有助于提高材料的性能稳定性。其中Mg元素具有提高铝合金强度的效果，其含量控制在4.0-5.0％之间，既可以使材料具有较高的强度，又不至于Mg元素添加过多导致加工性能变差，从而达到节省成本的目的；Fe元素能与Al元素形成FeAl3，具有细化再结晶晶粒的作用，但是过量的Fe对其合金的铸造过程产生有害影响，因此该合金的成分在0.25～0.35％之间最为合适；Mn元素过多时，易于在铝合金中形成粗大的硬脆化合物，同样会损害铝合金的性能，一般添加量为0.2～0.5％。
2、本发明所公开的消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，5182属于不可热处理强化的铝合金，因此其强化方式主要是形变强化。对其进行冷变形加工，可以使合金的强度上升，细化组织中粗大第二相，但延伸率会下降，对其进行退火处理，可以使其延伸率上升，强度下降，此外，退火还可以控制再结晶晶粒的大小和取向，改善合金的各项异性，但晶粒太小会增加变形时产生吕德斯线的风险，晶粒太大又会产生橘皮，因此退火工艺参数必须控制在一个合理的范围之内，才能使合金的综合性能达到标准要求。当前工艺主要是通过控制冷轧变形率、退火温度和退火时间等来调整其性能，实施难度高且效果并不理想。本发明尝试从改变淬火冷却方式的角度来达到使产品同时兼顾力学性能和表面质量的目的。本发明采用的工艺流程简单，操作简便，最终获得力学性能和表面质量兼优的产品。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、配料：计算各铝合金原料用量并按配比准备铝合金原料，铝合金原料各元素质量百分数配比如下：
元素 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti 杂质 Al
含量 0.20 0.35 0.15 0.20 4.0 0.1 0.25 0.1 0.15 余量
B、熔铸：将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
C、均匀化：铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化热处理，将均匀化热处理后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
D、铸锭加热：均匀化热处理后的铝合金铸锭置于加热炉中加热，加热温度为530℃下加热2h后降至480℃继续加热2h；
E、热轧：加热保温后的铝合金铸锭在轧机辊道上进行热轧，热轧后铝合金板材厚度为4.0mm，终轧温度330℃，热轧后的铝合金板材自然冷却至室温；
F、冷轧：热轧后的铝合金板材在轧机上冷轧至1.0mm厚度，冷轧变形率为75％；
G、退火：冷轧后的铝合金板材分别在400℃、420℃、440℃、460℃、480℃的温度下进行退火，退火保温时间分别为1、2、3min，退火后空冷至室温。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，步骤G中冷轧后的铝合金板材分别在400℃、420℃、440℃、460℃、480℃的温度下进行退火，退火保温时间分别为1、2、3min，退火后水冷至室温。
表一为实施例1和实施例2中5182铝合金在退火保温时间为1min下的力学性能和屈服平台长度的对比表
表一
表二为实施例1和实施例2中5182铝合金在退火保温时间为2min下的力学性能和屈服平台长度的对比表
表二
表三为实施例1和实施例2中5182铝合金在退火保温时间为3min下的力学性能和屈服平台长度的对比表
表三
表四为实施例1和实施例2中5182铝合金吕德斯线在不同退火工艺条件下的实际效果对比表
表四
对于实际生产来说，除了要考虑产品的力学性能符合要求，还要同时兼顾产品的表面质量，提高产品的综合竞争力。经过试验和实际生产发现，5182铝合金板在相同的熔铸、热轧、冷轧以及退火温度条件下，采用水冷方式处理的5182铝合金，拉伸时其屈服平台长度要显著短于空冷处理样品，对应板材的表面质量也更为优质。
表四给出了5182铝合金在不同退火工艺制度下的表面吕德斯线情况，其中有肉眼可见的吕德斯线标记为有，没有则标记为无。从表四可以看出，460℃保温2～3min和480℃保温1～3min后采用水冷处理的5182铝合金板材，均未发现有吕德斯线，而空冷处理的5182铝合金板材则都发现有吕德斯线。由此，通过改善退火后的冷却方式在保证5182的力学性能的同时，也抑制了吕德斯带的产生，提高了其表面质量，具有显著的实际效益。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、配料：将5182铝合金原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.20％、Fe：0.35％、Cu：0.15％、Mn：0.20～0.50％、Mg：4.0～5.0％、Cr：0.1％、Zn：0.25％、Ti：0.1％，单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al；
B、熔铸：将配制好的铝合金原料加入到熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，经过静置、精炼、扒渣、在线除气、过滤工序后，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；
C、均匀化：铝合金铸锭在均质炉中进行均匀化热处理，将均匀化热处理后的铝合金铸锭切去头尾并铣去铝合金铸锭表面凝壳层；
D、铸锭加热：均匀化热处理后的铝合金铸锭置于加热炉中加热，加热温度为530±10℃下加热2h后降至480±10℃继续加热2h；
E、热轧：加热保温后的铝合金铸锭在轧机辊道上进行热轧，热轧后铝合金板材厚度为4.0mm，终轧温度330℃，热轧后的铝合金板材自然冷却至室温；
F、冷轧：热轧后的铝合金板材在轧机上冷轧至1.0mm厚度，冷轧变形率为75％；
G、退火：冷轧后的铝合金板材在460～500℃温度下退火保温2～3min，退火后的铝合金板材水冷至室温。
2.如权利要求1所述消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，其特征在于，步骤B采用半连续水冷铸造方式将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭。
3.如权利要求2所述消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，其特征在于，步骤B精炼过程中加入Al-5Ti-B丝精炼剂，在线除气采用双转子，氩气流量为3.2～7.1m3/h，氯气流量为0～0.05m3/h，转子转速为400～700r/min，过滤采用双层过滤板过滤。
4.如权利要求3所述消除5182铝合金屈服平台的退火工艺，其特征在于，步骤C中均匀化处理的温度为520±5℃，保温时间为18～22h，出炉后的铝合金铸锭强风冷却至室温。
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