CN116145057A - 一种6系铝合金板材均匀化工艺方法及该工艺方法在铝合金板材生产中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法及该工艺方法在铝合金板材生产中的应用，该均匀化工艺方法的过程为：铸锭的一级均匀化条件为565‑580℃，保温4‑12h；二级均匀化条件为460‑480℃，保温6‑8h；将该均匀化工艺方法用在铝合金板材生产中，一级均匀化的主要目的是消除组织和化学成分的不均匀现象，可使富铁相转变完全及弥散相形核；二级均匀化主要围绕弥散相粗化，使弥散相长大至1‑3μm，并且在基体中均匀分布，改善6系铝合金的翻边性能。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金汽车板材处理技术领域，具体涉及一种6系铝合金板材均匀化工艺方法及该工艺方法在铝合金板材生产中的应用。
背景技术
随着环保及排放标准的逐渐提高，新能源兼具环境保护和能源消耗少的特性成为汽车行业的重点发展方向，其中，汽车轻量化对于新能源汽车的节能减排意义重大。以铝合金为代表的车身轻量化材料的应用恰恰是实现节能减排的有效途径之一。
6系铝合金在成形和烘烤硬化等方面具有优异的特性，广泛应用在汽车、轮船等交通领域中。6系铝合金铸造时采用半连续铸造方式，导致6系铝合金板材中易形成非平衡共晶相和枝晶偏析，从而影响6系铝合金板材的翻边性能。
均匀化处理是改善枝晶偏析的一个重要手段，申请号为CN202210269892.X、主题名称为一种6系铝镁硅合金的棒材均质热处理工艺的申请文件中，采用三级均匀化工艺，逐级升温至563℃；其中，一级均匀化为347-353℃，保温时间为2.4-2.6h；第二级均匀化为487-493℃，保温时间为2.9-3.1h；第三级均匀化为557-563℃，保温时间为9.8-10.2h。通过改善枝晶偏析达到强度和塑性提高的效果；但采用三级均匀化，工序和冷却方式繁琐，提高了生产难度；申请号为CN202110618380.5、主题名称为一种抑制Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr铝合金形变再结晶以及粗晶的热处理方法的专利文件中，通过进行双级均匀化，使铸锭在经过热处理时析出高密度、尺寸较小(微纳米级别)且均匀分布的α-Al(MnCr)Si相，该相可抑制粗大晶粒的产生，从而达到控制晶粒尺寸均匀性的目的；但采用的弥散相抑制粗晶产生的方法，只考虑了汽车结构件的耐腐蚀和耐疲劳性能，并没有涉及成形性能方面。
可见，均匀化处理是改善6系铝合金塑性的重要工序，但是目前均匀化处理由于存在处理过程繁琐、处理时间长等缺点，使得生产工艺在实际生产中存在操作不易控制、成本高等问题，因此，提供一种工序少、产品翻边性能好的工艺方法对6系铝合金在汽车板材中的应用具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法及该工艺方法在铝合金板材生产中的应用，该均匀化工艺方法中，采用先高温后降温的双级均匀化的方式；将该均匀化工艺方法用在铝合金板材生产中，可使富铁相转变完全，同时能够使弥散相形核长大至1-3μm，并且在基体中均匀分布，尺寸较大的粒子较易产生PSN效应，改善6系铝合金的翻边性能。
本发明的技术方案如下：
一种6系铝合金板材均匀化工艺方法，过程为：铸锭的一级均匀化条件为565-580℃，保温4-12h；二级均匀化条件为460-480℃，保温6-8h；将该均匀化工艺方法用在铝合金板材生产中，一级均匀化的主要目的是消除组织和化学成分的不均匀现象，可使富铁相转变完全及弥散相形核；如果富铁相不能完全转变，β富铁相的形态较为尖锐，在翻边过程中会对基体产生割裂作用，对翻边不利；二级均匀化主要围绕弥散相粗化，使弥散相长大至1-3μm，并且在基体中均匀分布。
优选的，所述铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 0.95-1.15％，Mg 0.3-0.5％，Cu≤0.15％，Fe≤0.3％，Mn≤0.2％，Zn≤0.1％，Ti≤0.1％，余量为Al和不可避免杂质。
上述6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，包括铸锭均匀化处理、热轧、降温、冷轧、固溶和预时效。
优选的，所述热轧，铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为500-510℃。
优选的，所述降温过程为：将热轧卷在开卷机上进行开卷冷却降温，降温至70±10℃。
优选的，所述冷轧，热轧卷降温至70±10℃直接冷轧。
优选的，所述固溶，固溶温度为540℃-580℃，保温时间为20s-40s。
优选的，所述预时效，预时效温度为70℃-85℃。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明中，采用一级均匀化高温进行、二级均匀化温度较一级均匀化低85℃-120℃进行，能够实现富铁相的完全转变，同时能够使弥散相形核长大至1-3μm，并且在基体中均匀分布，尺寸较大的粒子较易产生PSN效应，改善6系铝合金的翻边性能。
2、将本发明的均匀化工艺方法应用在6系铝合金生产中，在保证产品翻边性能的前提下，减少了生产工序，缩短了生产时间，有效节省了生产成本。
3、将本发明的均匀化工艺方法应用中6系铝合金生产中，双级均匀化后的弥散相在基体中的占比达到90％以上，且分布均匀；其1-3μm的弥散相中，1μm左右的弥散相和约2-3μm的弥散相交错分布，其中，2-3μm的弥散相占比为65％左右以上，1μm左右的弥散相占比约为25％以下，有助于改善翻边性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明6系铝合金生产工艺流程图。
图2为实施例1的金相图。
图3为实施例1的金相暗场像。
图4为实施例1的翻边因子对应的翻边图。
图5为实施例2的金相图。
图6为实施例2的金相暗场像。
图7为实施例2的翻边因子对应的翻边图。
图8为实施例3的金相图。
图9为实施例3的金相暗场图。
图10为实施例3的翻边因子对应的翻边图。
图11为实施例4的金相图。
图12为实施例4的金相暗场图。
图13为实施例4的翻边因子对应的翻边图。
图14为对比例1的金相图。
图15为对比例1的金相暗场图。
图16为对比例1的翻边因子对应的翻边图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图1，本实施例提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，过程如下：
(1)铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 0.97％，Mg 0.36％，Cu 0.065％，Fe 0.18％，Mn 0.10％，Zn 0.004％，Ti0.01％，余量为Al和不可避免杂质；
按照上述成分进行铸造，得到铸锭；
(2)均匀化处理：
对铸锭进行均匀化处理，一级均匀化条件为565℃，保温4h；二级均匀化条件为480℃，保温8h，降温段采用风冷，降温段用时1h；
(3)热轧：
铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为510℃；
(4)开卷冷却：
热轧卷曲后在开卷机上进行开卷冷却降温，降至70℃；
(5)冷轧
热轧卷降温至70±10℃直接冷轧；
(6)固溶
冷轧完成后进行固溶处理，固溶温度采用540℃，保温时间为20s；
(7)预时效
预时效温度为70℃，得到产品；
将实施例1得到的产品检测，结果见图2-图4；结合图2-图4可知，实施例1的富铁相转变不完全，弥散相尺寸较小，且分布不均匀，晶粒中心呈花瓣状，其翻边因子为0.85。
实施例2
结合图1，本实施例提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，过程如下：
(1)铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 0.98％，Mg 0.37％，Cu 0.07％，Fe 0.20％，Mn 0.12％，Zn 0.0045％，Ti0.01％，余量为Al和不可避免杂质；
按照上述成分进行铸造，得到铸锭；
(2)均匀化处理：
对铸锭进行均匀化处理，一级均匀化条件为565℃，保温8h；二级均匀化条件为470℃，保温7h，降温段采用水雾冷，降温段用时1h；
(3)热轧：
铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为500℃；
(4)开卷冷却：
热轧卷曲后在开卷机上进行开卷冷却降温，降至70℃；
(5)冷轧
热轧卷降温至70±10℃直接冷轧；
(6)固溶
冷轧完成后进行固溶处理，固溶温度采用550℃，保温时间为30s；
(7)预时效
预时效温度为75℃，得到产品；
将实施例2得到的产品检测，结果见图5-图7；结合图5-图7可知，实施例2的富铁相转变比例增加，但依然没达到完全转变，弥散相尺寸增大，部分晶粒中心呈花瓣状，其翻边因子为0.75。
实施例3
结合图1，本实施例提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，过程如下：
(1)铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 1.01％，Mg 0.40％，Cu 0.075％，Fe 0.21％，Mn 0.13％，Zn 0.005％，Ti0.01％，余量为Al和不可避免杂质；
按照上述成分进行铸造，得到铸锭；
(2)均匀化处理：
对铸锭进行均匀化处理，一级均匀化条件为565℃，保温12h；二级均匀化条件为460℃，保温6h，降温段采用水雾冷，降温段用时1h；
(3)热轧：
铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为510℃；
(4)开卷冷却：
热轧卷曲后在开卷机上进行开卷冷却降温，降至70℃；
(5)冷轧
热轧卷降温至70±10℃直接冷轧；
(6)固溶
冷轧完成后进行固溶处理，固溶温度采用560℃，保温时间为30s；
(7)预时效
预时效温度为80℃，得到产品；
将实施例3得到的产品检测，结果见图8-图10；结合图8-图10可知，实施例3的富铁相转变基本完全，弥散相尺寸粗化，但也具备1μm左右的弥散相，且弥散相分布较为均匀，不存在晶粒中心呈花瓣状，其翻边因子为0.5。
实施例4
结合图1，本实施例提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，过程如下：
(1)铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 1.00％，Mg 0.39％，Cu 0.068％，Fe 0.19％，Mn 0.11％，Zn 0.0048％，Ti0.01％，余量为Al和不可避免杂质；
按照上述成分进行铸造，得到铸锭；
(2)均匀化处理：
对铸锭进行均匀化处理，均匀化工艺为560℃，保温21h；
(3)热轧：
铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为510℃；
(4)开卷冷却：
热轧卷曲后在开卷机上进行开卷冷却降温，降至70℃；
(5)冷轧
热轧卷降温至70±10℃直接冷轧；
(6)固溶
冷轧完成后进行固溶处理，固溶温度采用560℃，保温时间为40s；
(7)预时效
预时效温度为85℃，得到产品；
将实施例4得到的产品检测，结果见图11-图13；结合图11-图13可知，实施例4的富铁相转变基本完全，弥散相尺寸粗化，且分布不均匀，基本富集在晶界周围，晶粒中心呈晶粒的形状，其翻边因子为0.65。
对比例1
本对比例提供了一种6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，过程如下：
(1)铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 0.60％，Mg 0.67％，Cu 0.12％，Fe 0.20％，Mn 0.12％，Zn 0.006％，Ti0.025％，余量为Al和不可避免杂质；
按照上述成分进行铸造，得到铸锭；
(2)均匀化处理：
对铸锭进行均匀化处理，一级均匀化条件为580℃，保温12h；二级均匀化条件为480℃，保温6h，降温段采用水雾冷，降温段用时1h；
(3)热轧：
铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为500℃；
(4)开卷冷却：
热轧卷曲后在开卷机上进行开卷冷却降温，降至70℃；
(5)冷轧
热轧卷降温至70±10℃直接冷轧；
(6)固溶
冷轧完成后进行固溶处理，固溶温度采用580℃，保温时间为40s；
(7)预时效
预时效温度为85℃，得到产品；
将对比例1得到的产品检测，结果见图14-图16；结合图14-图16可知，对比例1的富铁相转变基本完全，出现过烧现象，弥散相尺寸粗化，并没有达到单级均匀化的粗化程度，且弥散相分布不均匀，部分晶粒中心呈晶粒的形状和花瓣状，其翻边因子为1.0。
本申请采用的双级均匀化(先高温后降温)，相较于现有技术中的先低温后高温的双级均匀化具有缩减工序且冷却方式简单的优点，节省了生产成本；其中，一级高温均匀化有利于β向α富铁相转变，转变过程为网状到链状，同时伴有弥散相的形核；二级降温段均匀化采用风冷/水雾冷(根据降温段温度进行选择，最终降温段用时1h)的方式，其主要目的是使弥散相长大，当其粗化到一定尺寸(1-3μm)时，可激发PSN效应，使其织构随机化，改善翻边性能。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种6系铝合金板材均匀化工艺方法，其特征在于，过程为：铸锭的一级均匀化条件为565-580℃，保温4-12h；二级均匀化条件为460-480℃，保温6-8h。
2.如权利要求1所述的6系铝合金板材均匀化工艺方法，其特征在于，所述铸锭，包括下述重量百分比的元素：
Si 0.95-1.15％，Mg 0.3-0.5％，Cu≤0.15％，Fe≤0.3％，Mn≤0.2％，Zn≤0.1％，Ti≤0.1％，余量为Al和不可避免杂质。
3.将权利要求2所述的6系铝合金板材均匀化工艺方法在铝合金板材生产中的应用，其特征在于，包括铸锭均匀化处理、热轧、降温、冷轧、固溶和预时效。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述热轧，铸锭均匀化后出炉直接进行热轧，开轧温度为500-510℃。
5.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述降温过程为：将热轧卷在开卷机上进行开卷冷却降温，降温至70±10℃。
6.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述冷轧，热轧卷降温至70±10℃直接冷轧。
7.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述固溶，固溶温度为540-580℃，保温时间为20-40s。
8.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述预时效，预时效温度为70-85℃。
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