CN112375949A

CN112375949A - 一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺

Info

Publication number: CN112375949A
Application number: CN202011182018.XA
Authority: CN
Inventors: 葛浩龙; 赵俊才; 玄宝; 杜凤彪; 付彦军; 景子毅; 程素玲; 祖立成
Original assignee: Tianjin Zhongwang Aluminium Industry Co ltd
Current assignee: Tianjin Zhongwang Aluminium Industry Co ltd
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2021-02-19

Abstract

本发明属于金属材料热处理技术领域，涉及一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，经热轧、冷轧、多级时效处理后，合金晶内强化相弥散分布，粗大化合物经热轧、冷轧强化变形后破碎成小化合物，并经固溶处理使化合物溶解，粗大难溶化合物圆润化，使得合金的强度保持较高，合金具有较好的塑形和折弯能力，制备的铝合金板材具有高强高韧、高折弯性能、良好的耐腐蚀性及优异的焊接性能等综合性能并得以稳定生产，使之在交通运输业得以应用。

Description

一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，涉及一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，尤其涉及一种车体用高折弯性能7系铝合金薄板的热处理工艺。

背景技术

7系铝合金属于Al-Zn-Mg高强铝合金，具有高强高韧、耐蚀、焊接性能等诸多优点，在航空航天，轨道交通等方面广泛应用。随着交通运输业的快速发展，车体轻量化已成为一种必然的发展趋势，越来越多的车企选用铝合金板材代替传统钢板应用于车体生产中，这就为铝合金在交通运输业中广泛应用提供了条件。铝合金具有高的比强度，在相同的强度下，铝合金更轻，能够节省能源。汽车实际使用因强度不足而不符合要求的情况较少，刚度不足是常见的设计缺陷。刚度与材料自身特性、结构均相关，在不改变材料情况下单纯结构优化大幅提高车身刚度。结构优化对材料的变形性能提出了很高要求。

Al-Zn-Mg合金作为典型的热处理强化铝合金，可以通过优化热轧、冷轧和热处理工艺，获得晶界组织断续、晶内组织弥散分布的微观组织，从而获得较高的强度、韧性、高折弯性能及优良的耐腐蚀性能。因此合适的加工路径和热处理是得到优异的微观组织和最终性能的关键因素。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有7系铝合金薄板高强度、高断裂韧性、高折弯性能以及优良的耐腐蚀性能不能兼得，影响其应用范围的问题，提供一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺。

为达到上述目的，本发明提供一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，包括以下步骤：

A、配料：将7系铝合金薄板的原料按照重量百分比进行配料，即：Si≤0.52％、Fe≤0.45％、Cu≤0.20％、Mn：0.08～0.50％、Mg：1.0～1.4％、Cr：0.08～0.35％、Zn：4.0～5.1％、Ti≤0.05％、Zr≤0.20％、Ti+Zr≤0.25％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al；

B、熔炼：将配制好的铝合金原料按照配料比例加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金；

C、除气扒渣：采用氯氩混合气对铝合金熔体进行除气，利用氩气的惰性和氯气易于液态氢反应，去除熔体中的液态氢，利用气体浮力将杂质漂浮至熔体表面，采用扒渣机将杂质去除；

D、铸造：将经陶瓷过滤板过滤后的铝液采用电磁铸造方式，获得表面质量良好的扁锭；

E、锯切铣面：将铸造后的铝合金铸锭浇口段和引锭头切除；

F、热轧：将加热炉分为两个炉区，第一炉区设置加热温度475～483℃，第二炉区设置加热温度为425～435℃，铸锭在第一炉区保温6～15h，在第二炉区保温0.5～3h，铸锭加热保温后进行多道次往复轧制处理，其中开轧温度为380～420℃，中间坯厚度30～50mm，终轧温度为280～340℃，终轧厚度为8～12mm，热轧后铝合金卷材卷取，热轧变形量为85～95％；

G、冷轧：将热轧卷取的铝合金经冷轧机冷轧处理，轧制厚度为1.0～4.0mm，冷轧变形率＞66.7％；

H、固溶淬火：对冷轧后的铝合金卷材经连退线固溶处理，固溶前经碱洗除油保证卷材表面质量，固溶温度为470～485℃，保温时间为160～300s，淬火采用喷淋的方式，连退线拉矫量为1.0～1.5％；

I、横切：将固溶淬火后铝合金卷材经横切设备进行分切至客户要求尺寸；

J、三级时效：将横切后铝合金卷材进行三级时效处理，第一级为从室温升至50℃，升温速率为60℃/h，保温2～4h，第二级为从50℃升至100～110℃，升温速率为60℃/h，保温6～10h，第三级为从100～110升至145～155℃，升温速率为40℃/h，保温10～20h。

进一步，步骤A中Fe含量和Mn含量相同。

进一步，步骤B中铝合金原料加入方式为：将同种合金废料放入熔炼炉上部，其中大块废料放在最上部。

进一步，步骤B熔炼温度为745～765℃，保温时间为30min。

进一步，步骤F采用分区加热的铸锭推进式加热炉。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，经热轧、冷轧、多级时效处理后，合金晶内强化相弥散分布，粗大化合物经热轧、冷轧强化变形后破碎成小化合物，并经固溶处理使化合物溶解，粗大难溶化合物圆润化，使得合金的强度保持较高，合金具有较好的塑形和折弯能力，制备的铝合金板材具有高强高韧、高折弯性能、良好的耐腐蚀性及优异的焊接性能等综合性能并得以稳定生产，使之在交通运输业得以应用。

2、本发明所公开的一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，经本发明多级时效热处理后，可获得屈服强度约为338～350MPa，抗拉强度约为382～391MPa，延伸率约为13.6～14.5％，90°弯曲试验中弯曲半径为2.0t的合金板材，能为车体用7xxx高强铝合金的工业化生产提供优化的热处理工艺，使合金具有良好的综合性能。

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

一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，包括以下步骤：

A、配料：将7系铝合金薄板的原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.30％、Fe：0.35％、Cu：0.08％、Mn：0.32％、Mg：1.10％、Cr：0.20％、Zn：4.50％、Ti：0.03％、Zr：0.15％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al；

B、熔炼：将配制好的铝合金原料按照配料比例加入到熔炼炉中熔炼为液态铝合金，铝合金原料加入方式为：将同种合金废料放入熔炼炉上部，其中大块废料放在最上部；

E、锯切铣面：将铸造后的铝合金铸锭浇口段和引锭头切除；

F、热轧：采用分区加热的铸锭推进式加热炉，将加热炉分为两个炉区，第一炉区设置加热温度475～483℃，第二炉区设置加热温度为425～435℃，铸锭在第一炉区保温6～15h，在第二炉区保温0.5～3h，铸锭加热保温后进行多道次往复轧制处理，其中开轧温度为380～420℃，中间坯厚度30～50mm，终轧温度为280～340℃，终轧厚度为8～12mm，热轧后铝合金卷材卷取，热轧变形量为85～95％；

H、固溶淬火：对冷轧后的铝合金卷材经连退线固溶处理，固溶前经碱洗除油保证卷材表面质量，固溶温度为480℃，保温时间为240s，淬火采用喷淋的方式，连退线拉矫量为1.0～1.5％；

J、三级时效：将横切后铝合金卷材进行三级时效处理，第一级为从室温升至50℃，升温速率为60℃/h，保温2h，第二级为从50℃升至100℃，升温速率为60℃/h，保温8h，第三级为从100℃升至145℃，升温速率为40℃/h，保温10h。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中将7系铝合金薄板的原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.35％、Fe：0.40％、Cu：0.10％、Mn：0.38％、Mg：1.20％、Cr：0.23％、Zn：4.30％、Ti：0.03％、Zr：0.19％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。

步骤J中将横切后铝合金卷材进行三级时效处理，第一级为从室温升至50℃，升温速率为60℃/h，保温3h，第二级为从50℃升至100℃，升温速率为60℃/h，保温8h，第三级为从100℃升至145℃，升温速率为40℃/h，保温14h。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，步骤A中将7系铝合金薄板的原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.28％、Fe：0.38％、Cu：0.09％、Mn：0.30％、Mg：1.15％、Cr：0.21％、Zn：4.38％、Ti：0.04％、Zr：0.17％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。

步骤J中将横切后铝合金卷材进行三级时效处理，第一级为从室温升至50℃，升温速率为60℃/h，保温2h，第二级为从50℃升至100℃，升温速率为60℃/h，保温8h，第三级为从100℃升至145℃，升温速率为40℃/h，保温20h。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于，步骤A中将7系铝合金薄板的原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.41％、Fe：0.43％、Cu：0.10％、Mn：0.21％、Mg：1.3％、Cr：0.28％、Zn：4.7％、Ti：0.04％、Zr：0.11％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。

步骤J中将横切后铝合金卷材进行三级时效处理，第一级为从室温升至50℃，升温速率为60℃/h，保温2h，第二级为从50℃升至100℃，升温速率为60℃/h，保温8h，第三级为从100℃升至145℃，升温速率为40℃/h，保温14h。

对比例

对比例与实施例1的区别在于，步骤A中将7系铝合金薄板的原料按照重量百分比进行配料，即：Si：0.21％、Fe：0.33％、Cu：0.10％、Mn：0.41％、Mg：1.3％、Cr：0.25％、Zn：4.5％、Ti：0.03％、Zr：0.15％、单个杂质≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。

步骤J中将横切后铝合金卷材进行120℃×24h的单级峰值时效处理。

表1为实施例1～4和对比例所制备铝合金薄板的力学性能

如表1所示可知，合金经50℃/2h+100℃/8h+145℃/(10-20)h多级时效处理后，其屈服强度、抗拉强度分别达到约338～350MPa、382～391MPa，延伸率为13.6～14.5％，性能波动范围较小，稳定性好，且其90°弯曲，弯曲半径为2.0t时，弯曲性能达到一级，超过标准性能要求。

因此，目标铝合金在工业条件下的多级时效工艺如下：第一级时效制度为50℃/(2-4)h，升温速率为60℃/h，第二级时效制度为100℃/8h，升温速率为60℃/h，第三级为145℃/(10-20)h，升温速率为40℃/h，此时合金的综合性能提高。

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

1.一种车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

E、锯切铣面：将铸造后的铝合金铸锭浇口段和引锭头切除；

2.如权利要求1所述车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，其特征在于，步骤A中Fe含量和Mn含量相同。

3.如权利要求2所述车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，其特征在于，步骤B中铝合金原料加入方式为：将同种合金废料放入熔炼炉上部，其中大块废料放在最上部。

4.如权利要求3所述车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，其特征在于，步骤B熔炼温度为745～765℃，保温时间为30min。

5.如权利要求4所述车体用高强7系铝合金薄板的热处理工艺，其特征在于，步骤F采用分区加热的铸锭推进式加热炉。