CN111593236A - 高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度高延伸率汽车用Al‑Mg合金板材,铝合金组分及重量百分比为:Mg:5.0%~6.0%,Cu≤0.5%,Si≤0.2%,Mn≤0.25%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al。铝合金板材的制备工艺包括铝合金熔铸、铸锭的均匀化处理、热轧、冷轧、中间退火、冷轧和连续退火。本发明的铝合金板材兼容汽车用铝合金板材的高强度和高延伸率要求。此外,本发明的铝合金中不含稀有贵金属,加工工艺相对简单,适用于汽车用铝合金板材的低成本制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材及制备工艺,属于铝合金及其制备领域。
背景技术
近年来随着汽车数量的不断增加,燃油消耗和污染问题已经不容忽视,因此各大汽车生产厂家均在探索汽车轻量化的有效途径。由于铝合金具有强度高、成形性好,密度小、耐蚀性强和阳极氧化效果良好等优点,汽车用铝合金已经被认为是汽车轻量化的重要途径。Al-Mg合金具有接近普通钢板的强度、成形性、抗腐蚀性能和焊接性能较好,广泛应用于汽车内板等形状复杂的部位,如5182、5754等。
内覆盖件一般具有形状复杂特点,变形程度大,对Al-Mg合金的需求主要体现在成形性上,同时随着汽车安全性能指标的逐渐提高,对材料的强度也提出了更高的要求。这就引导材料供应商要开发出一种高强度高延伸率的Al-Mg合金,以达到主机厂对材料性能指标的要求。
发明内容
鉴于现有技术的不足,本发明通过铝合金成分优化和制备工艺的精准控制,提供一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材及制备工艺,本发明的铝合金强度高、延伸率高,具有良好的成形性,并且生产成本低,符合汽车轻量化的要求。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材,铝合金的组分及重量百分比为:Mg:5.0%~6.0%,Cu ≤0.5%,Si≤0.2%,Mn≤0.25%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al,铝合金板材的晶粒尺寸25μm~45μm,屈服强度>130MPa,抗拉强度>300MPa,延伸率A50≥30%,屈服点延伸率(YPE)≤0.25%。
一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材的制备工艺,按以下步骤进行:
(1)将铝合金熔铸成扁锭、对扁锭进行均匀化处理,所述均匀化处理的制度为将铸锭从室温以20℃/h~75℃/h的升温速率加热至390℃~440℃,保温时间为1h~10h,再以20℃/h~75℃/h的升温速率升温至480℃~530℃,保温4h~24h;
(2)将铝合金的铸锭热轧至3.0~6.0mm厚,开轧温度480℃~510℃,终轧温度为230℃~320℃;
(3)将步骤(2)中的热轧板进行冷轧,冷轧压下率为25%~75%;
(4)将步骤(3)中的冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃~360℃,保温时间为1h~10h;也可以进行连续退火:加热速率为50℃/s以上,退火温度为480℃~520℃,保温时间为30s以上;
(5)将步骤(4)处理后的冷轧板进行冷轧,冷轧压下率为20%~75%;
(6)将步骤(5)中的冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为50℃/s以上,连续退火温度为500℃~540℃,保温时间为15s~120s,冷却方式为水冷。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:铝合金板材的制备工艺包括铝合金熔铸、铸锭的均匀化处理、热轧、冷轧、中间退火、冷轧和连续退火。本发明的铝合金板材兼容汽车用铝合金板材的高强度和高延伸率要求。此外,本发明的铝合金中不含稀有贵金属,加工工艺相对简单,适用于汽车用铝合金板材的低成本制造。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例7中铝合金成品板金相显微组织结构。
图2为本发明对比例3中连续退火后铝合金成品板金相显微组织结构。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图,作详细说明如下。
如图1~2所示,一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材,铝合金的组分及重量百分比为:Mg:5.0%~6.0%,Cu ≤0.5%,Si≤0.2%,Mn≤0.25%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al,铝合金板材的晶粒尺寸25μm~45μm,屈服强度>130MPa,抗拉强度>300MPa,延伸率A50≥30%,屈服点延伸率(YPE)≤0.25%。
一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材的制备工艺,按以下步骤进行:
(1)将铝合金熔铸成扁锭、对扁锭进行均匀化处理,所述均匀化处理的制度为将铸锭从室温以20℃/h~75℃/h的升温速率加热至390℃~440℃,保温时间为1h~10h,再以20℃/h~75℃/h的升温速率升温至480℃~530℃,保温4h~24h;
(2)将铝合金的铸锭热轧至3.0~6.0mm厚,开轧温度480℃~510℃,终轧温度为230℃~320℃;
(3)将步骤(2)中的热轧板进行冷轧,冷轧压下率为25%~75%;
(4)将步骤(3)中的冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃~360℃,保温时间为1h~10h;也可以进行连续退火:加热速率为50℃/s以上,退火温度为480℃~520℃,保温时间为30s以上;
(5)将步骤(4)处理后的冷轧板进行冷轧,冷轧压下率为20%~75%;
(6)将步骤(5)中的冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为50℃/s以上,连续退火温度为500℃~540℃,保温时间为15s~120s,冷却方式为水冷。
具体实施过程:
实施例1
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.0%,Cu 0.2%,Si≤0.05%,Mn 0.05%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以20℃/h的升温速率升温至390℃,保温1h;再以20℃/h的升温速率升温至480℃,保温4h。将铸锭加热至480℃,保温0.5h,随后进行热轧,热轧轧至4.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃,保温时间为1h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为50℃/s,连续退火温度为500℃,保温时间为15s。
实施例2
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 6.0%,Cu 0.5%,Si≤0.2%,Mn 0.25%,Fe≤0.15%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以75℃/h的升温速率升温至440℃,保温10h;再以40℃/h的升温速率升温至530℃,保温24h。将铸锭加热至510℃,保温4h,随后进行热轧,热轧轧至6.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为75%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为360℃,保温时间为4h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为100℃/s,连续退火温度为540℃,保温时间为120s。
实施例3
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.7%,Cu 0.35%,Si≤0.1%,Mn 0.1%,Fe≤0.1%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以45℃/h的升温速率升温至390℃,保温2h;再以30℃/h的升温速率升温至530℃,保温24h。将铸锭加热至510℃,保温2h,随后进行热轧,热轧轧至5.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为50%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为325℃,保温时间为3h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为50%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为75℃/s,连续退火温度为515℃,保温时间为60s。
实施例4
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.5%,Cu 0.4%,Si≤0.1%,Mn 0.25%,Fe≤0.1%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以60℃/h的升温速率升温至420℃,保温8h;再以35℃/h的升温速率升温至520℃,保温20h。将铸锭加热至500℃,保温3.5h,随后进行热轧,热轧轧至5.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为40%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为340℃,保温时间为2h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为65%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为65℃/s,连续退火温度为510℃,保温时间为80s。
实施例5
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.7%,Cu 0.35%,Si≤0.1%,Mn 0.1%,Fe≤0.1%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以35℃/h的升温速率升温至440℃,保温10h;再以50℃/h的升温速率升温至480℃,保温4h。将铸锭加热至500℃,保温3h,随后进行热轧,热轧轧至5.5mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为60%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为330℃,保温时间为2h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为50%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为90℃/s,连续退火温度为520℃,保温时间为40s。
实施例6
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.0%,Cu 0.2%,Si≤0.05%,Mn 0.05%,Fe≤0.2%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以75℃/h的升温速率升温至440℃,保温10h;再以40℃/h的升温速率升温至525℃,保温24h。将铸锭加热至480℃,保温4h,随后进行热轧,热轧轧至6.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为75%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为350℃,保温时间为4h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为100℃/s,连续退火温度为540℃,保温时间为120s。
实施例7
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 6.0%,Cu 0.5%,Si≤0.15%,Mn 0.2%,Fe≤0.15%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以20℃/h的升温速率升温至390℃,保温5h;再以20℃/h的升温速率升温至480℃,保温4h。将铸锭加热至480℃,保温0.5h,随后进行热轧,热轧轧至4.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃,保温时间为1h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为50℃/s,连续退火温度为500℃,保温时间为15s。
实施例8
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.5%,Cu 0.4%,Si≤0.1%,Mn 0.25%,Fe≤0.1%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以20℃/h的升温速率升温至420℃,保温8h;再以35℃/h的升温速率升温至520℃,保温20h。将铸锭加热至500℃,保温3.5h,随后进行热轧,热轧轧至5.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为40%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为连续退火,加热速率为50℃/s,中间退火温度为480℃,保温时间为40s,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为65%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为65℃/s,连续退火温度为510℃,保温时间为25s。
实施例9
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.9%,Cu 0.45%,Si≤0.1%,Mn 0.1%,Fe≤0.1%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以35℃/h的升温速率升温至440℃,保温10h;再以50℃/h的升温速率升温至480℃,保温4h。将铸锭加热至500℃,保温5.5h,随后进行热轧,热轧轧至3.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为60%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为连续退火,加热速率为100℃/s,中间退火温度为520℃,保温时间为30s,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为90℃/s,连续退火温度为520℃,保温时间为35s。
对比例1
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 4.5%,Cu 0.2%,Si≤0.05%,Mn 0.05%,Fe≤0.2%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以20℃/h的升温速率升温至390℃,保温1h;再以20℃/h的升温速率升温至440℃,保温4h。将铸锭加热至480℃,保温0.5h,随后进行热轧,热轧轧至4.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃,保温时间为1h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为50℃/s,连续退火温度为500℃,保温时间为15s。
对比例2
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 4.5%,Cu 0.6%,Si≤0.1%,Mn 0.3%,Fe≤0.2%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以75℃/h的升温速率升温至430℃,保温10h;再以40℃/h的升温速率升温至525℃,保温24h。将铸锭加热至530℃,保温4h,随后进行热轧,热轧轧至6.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为75%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为350℃,保温时间为4h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为65℃/s,连续退火温度为530℃,保温时间为45s。
对比例3
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 5.5%,Cu 0.35%,Si≤0.1%,Mn 0.1%,Fe≤0.2%,Cr≤0.01%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以40℃/h的升温速率升温至525℃,保温24h。将铸锭加热至530℃,保温4h,随后进行热轧,热轧轧至6.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为75%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为350℃,保温时间为4h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为65℃/s,连续退火温度为530℃,保温时间为45s。
对比例4
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 6.0%,Cu 0.5%,Si≤0.2%,Mn 0.25%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以20℃/h的升温速率升温至390℃,保温1h;再以20℃/h的升温速率升温至440℃,保温4h。将铸锭加热至480℃,保温0.5h,随后进行热轧,热轧轧至4.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃,保温时间为1h,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为100℃/s,连续退火温度为500℃,保温时间为15s。
对比例5
本发明的一种结构件用铝合金的组分及重量百分比为:Mg 4.5%,Cu 0.55%,Si≤0.1%,Mn 0.3%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al。
对铝合金的铸锭进行均匀化处理:将铸锭以75℃/h的升温速率升温至440℃,保温10h;再以40℃/h的升温速率升温至530℃,保温24h。将铸锭加热至510℃,保温4h,随后进行热轧,热轧轧至6.0mm,随后进行冷轧,冷轧压下率为75%。将冷轧板进行中间退火,中间退火方式为连续退火,加热速率为100℃/s,中间退火温度为520℃,保温时间为30s,然后将中间退火后的板材进行冷轧,冷轧压下率为25%。将冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为65℃/s,连续退火温度为540℃,保温时间为45s。
表1 实施例和对比例Al-Mg铝合金板材的性能
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材及制备工艺。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (2)
1.一种高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材,其特征在于:铝合金的组分及重量百分比为:Mg:5.0%~6.0%,Cu ≤0.5%,Si≤0.2%,Mn≤0.25%,Fe≤0.3%,Cr≤0.03%,其余为Al,铝合金板材的晶粒尺寸25μm~45μm,屈服强度>130MPa,抗拉强度>300MPa,延伸率A50≥30%,屈服点延伸率(YPE)≤0.25%。
2.一种如权利要求1所述的高强度高延伸率汽车用Al-Mg合金板材的制备工艺,其特征在于,按以下步骤进行:
(1)将铝合金熔铸成扁锭、对扁锭进行均匀化处理,所述均匀化处理的制度为将铸锭从室温以20℃/h~75℃/h的升温速率加热至390℃~440℃,保温时间为1h~10h,再以20℃/h~75℃/h的升温速率升温至480℃~530℃,保温4h~24h;
(2)将铝合金的铸锭热轧至3.0~6.0mm厚,开轧温度480℃~510℃,终轧温度为230℃~320℃;
(3)将步骤(2)中的热轧板进行冷轧,冷轧压下率为25%~75%;
(4)将步骤(3)中的冷轧板进行中间退火,中间退火方式为箱式退火,中间退火温度为300℃~360℃,保温时间为1h~10h;也可以进行连续退火:加热速率为50℃/s以上,退火温度为480℃~520℃,保温时间为30s以上;
(5)将步骤(4)处理后的冷轧板进行冷轧,冷轧压下率为20%~75%;
(6)将步骤(5)中的冷轧板进行连续退火,连续退火方式为快速加热,加热速率为50℃/s以上,连续退火温度为500℃~540℃,保温时间为15s~120s,冷却方式为水冷。
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