車身用Al-Mg合金板材及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種車身用Al-Mg合金板材及其制造方法，該板材各成分含量為：Mg：4.2～5.0wt％、Si≤0.1wt％、Fe≤0.2wt％、Mn≤0.25wt％、Cu≤0.4wt％、Ti≤0.05wt％、B≤0.004wt％，其余為Al以及難以避免的雜質(zhì)元素。該板材制造方法包括以下步驟：將鋁合金按上述配比熔煉鑄造成錠，接著將鑄錠進(jìn)行銑面、均勻化處理；再將鑄錠進(jìn)行熱軋得到熱軋板后，在300～350℃進(jìn)行中間退火處理，時間≥2h；然后中間退火，冷軋至成品厚度，冷軋率為30～70％；冷軋后的板材最后在連續(xù)退火爐中進(jìn)行最終退火，處理溫度為450℃～550℃，處理時間為10s～6min。本發(fā)明通過控制合金成分和鋁合金板材的制備工藝，提高了鋁合金板材的延伸率，消除了呂德斯帶。
【專利說明】車身用Al-Mg合金板材及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金板材及其制造方法，尤其涉及一種用于制造汽車車身的 Al-Mg合金板材，以及該板材的制造方法，屬于合金材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了保護(hù)地球環(huán)境、節(jié)約有限的能源，汽車公司正在積極進(jìn)行汽車的輕量化。鋁合 金由于具有質(zhì)輕、耐腐蝕以及良好的加工成形性能等優(yōu)良特性而成為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的理 想材料。
[0003] 使用鋁合金板材的汽車部位包括引擎蓋、行李箱蓋和前后車門。其中車門由于形 狀復(fù)雜，要求板材具有良好的沖壓成形性能。5XXX系A(chǔ)l-Mg合金板材具有優(yōu)異的成形性能 和較高的強(qiáng)度，可加工成形狀復(fù)雜的零部件，比較適合用于車門內(nèi)板。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的Al-Mg合金，延伸率偏低，導(dǎo)致車門在后期沖壓成形中開裂。且深 沖過程中通常會在產(chǎn)品表面產(chǎn)生呂德斯帶，嚴(yán)重影響車門表面質(zhì)量，不能滿足汽車車身對 鋁合金板材的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種延伸率高、沖壓成形后表 面不產(chǎn)生呂德斯帶的車身用Al-Mg合金板材及制造方法。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種車身用Al-Mg合金板材，該錯合金板材的成分為：Mg :4. 2?5. Owt %、 Si < 0. Iwt %、Fe < 0. 2wt %、Mn < 0. 25wt %、Cu < 0. 4wt %、Ti < 0. 05wt %、 B彡0. 004wt%，其余為Al以及難以避免的雜質(zhì)元素。
[0008] 前述車身用Al-Mg合金板材的制造方法，包括以下步驟：
[0009] ①將鋁合金按前述配比熔煉鑄造成錠，接著將鑄錠進(jìn)行銑面、均勻化處理；
[0010] ②將鑄錠進(jìn)行熱軋得到熱軋板后，在300?350°C進(jìn)行中間退火處理，時間> 2h ; 中間退火后冷軋至成品厚度，冷軋率為30?70% ;
[0011] ③將冷軋后的板材在連續(xù)退火爐中進(jìn)行最終退火，處理溫度為450°c?550°C，處 理時間為IOs?6min。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟②中所述熱軋初軋溫度為450?600°C，終軋溫度控制在320? 350°C。所述中間退火溫度范圍為300?350°C。
[0013] 本發(fā)明的效果主要體現(xiàn)在：（1)本發(fā)明通過控制合金成分和鋁合金板材的制備工 藝，提高了鋁合金板材的延伸率，消除了呂德斯帶；（2)通過本發(fā)明方法制備的Al-Mg合金 板材屈服強(qiáng)度達(dá)到了 100?140MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 250?300Mpa，延伸率彡27%，r值 彡0. 6,屈服應(yīng)變< 0. 6%，板材質(zhì)量得到顯著提高。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明發(fā)明人在探索Al-Mg合金板材制造過程中，發(fā)現(xiàn)Al-Mg合金板材中各成分 含量對該板材的制造和質(zhì)量有一定的影響。具體如下：
[0015] Mg :Mg是Al-Mg合金中的主要強(qiáng)化元素，主要以固溶狀態(tài)和熔點(diǎn)較低的@相 (Mg2Al3或Mg5Al8)存在。Mg含量低于4. 2%，合金強(qiáng)度太低；Mg含量高于5.0%，最終合金 里的Mg固溶原子團(tuán)太多，變形時固溶原子團(tuán)與位錯相互作用，容易形成呂德斯帶。
[0016] Si :Si是有害雜質(zhì)，Si與Mg形成Mg2Si相，由于Mg含量過剩，降低了 Mg2Si相在 基體中的溶解度，所以不但強(qiáng)化作用不大，而且降低了合金的塑性。
[0017] Fe :Fe與Mn和Cr形成難溶的化合物，從而降低Mn和Cr在合金中的作用，當(dāng)鑄錠 組織中形成較多硬脆化合物時，容易產(chǎn)生加工裂紋。Fe含量超過0. 2%后，合金延伸率會降 低。
[0018] Mn:能起到一定的強(qiáng)化作用。當(dāng)Mn含量超過0.25wt%時，延伸率會降低。
[0019] 因此,發(fā)明人經(jīng)過研究,提出一種車身用Al-Mg合金板材，所使用的合金成分如 下：Mg :4. 2 ?5. Owt %、Si < 0? Iwt %、Fe < 0? 2wt %、Mn < 0? 25wt %、Cu < 0? 4wt %、 Ti彡0. 05wt%、B彡0. 004wt%，其余為Al以及難以避免的雜質(zhì)元素。
[0020] 應(yīng)用上述鋁合金各成分的配比，本發(fā)明按照以下方法制造車身用Al-Mg合金板 材，該方法的步驟包括：
[0021] (1)熔煉鑄造：首先將工業(yè)純鋁錠在710?770°C熔化，加入鋁錳中間合金、鋁鐵 中間合金、鋁硅中間合金、純鎂錠等，熔融凈化、除氣后進(jìn)行鑄造，鑄造過程中在流槽內(nèi)加 入含Ti晶粒細(xì)化劑，控制成分含量，Mg :4. 2?5. Owt %，Si彡0? Iwt %，F(xiàn)e彡0.2wt %， Mn 彡 0. 25wt%，Cu 彡 0. 4wt%，Ti 彡 0. 05wt%，B 彡 0. 004wt%。
[0022] (2)均勻化處理：均勻化是為了使合金里金屬間化合物分段，并讓溶質(zhì)元素分布 均勻。
[0023] (3)熱軋：熱軋時初軋溫度為450?600°C，終軋溫度控制在320?350°C，最終得 到完全再結(jié)晶的熱軋板。
[0024] (4)中間退火與冷軋：
[0025] 中間退火：溫度范圍為300?350°C，退火時間彡2h。退火溫度若低于300°C，板 材難以發(fā)生再結(jié)晶；若高于350°C，Al-Mg合金板材表面會發(fā)生嚴(yán)重氧化。退火時間小于2 小時，材料來不及發(fā)生完全再結(jié)晶，造成組織不均勻，使材料的成形性降低。
[0026] 中間退火后的冷軋：保證冷軋率在30?70%之間，冷軋率太小或太大都會導(dǎo)致板 材各向異性太大，板材成形性能不好。
[0027] (5)最終退火：最終退火采用連續(xù)爐退火，連續(xù)退火溫度控制在450?550°C之間。 低于450°C，最終板材的晶粒太小，屈服應(yīng)變值高，易出現(xiàn)呂德斯帶。高于550°C，最終板材 晶粒太大，板材強(qiáng)度太低，不能滿足汽車板對強(qiáng)度的要求。
[0028] 上述方法制備得到的鋁合金板材，本發(fā)明按照以下方法對其性能進(jìn)行評價：根據(jù) GB/T228的要求，沿垂直軋制方向進(jìn)行取樣制備A50拉伸試樣，評價板材抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng) 度、延伸率和r值，并測量應(yīng)力應(yīng)變曲線上第一個峰值與平臺末端的區(qū)域，即屈服應(yīng)變。
[0029] 以下，對比地說明本發(fā)明的實(shí)施例和比較例，根據(jù)這些實(shí)施例和比較例可以進(jìn)一 步印證本發(fā)明的技術(shù)效果。但是，所列舉的實(shí)施例僅為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，不應(yīng)將其理 解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于此，凡基于本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思所形成的技術(shù)方案，均落入 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 表1中實(shí)施例1-5是按照本發(fā)明合金成分制備鋁合金板，其工藝為：熔煉、鑄造并 對鑄錠進(jìn)行銑面和均勻化處理；對均勻化處理后的鑄錠進(jìn)行熱軋，熱軋開坯溫度為500°C， 所獲得的熱軋板厚度為6mm ;將熱軋板冷軋到2mm，然后利用箱式爐進(jìn)行中間退火，退火溫 度為320°C，保溫2h，保溫完成后空冷。表1中比較例6-9為使用本發(fā)明的合金成分之外的 合金所制造出的鋁合金板的性能，其制備工藝與上述實(shí)施例相同。表1中有下劃線的數(shù)值 表示：試驗(yàn)結(jié)果中屈服強(qiáng)度不滿足100?140MPa之間、延伸率不滿足27%以上。
[0032] 如表1所示的實(shí)施例中，序號1-5滿足本發(fā)明的范圍，屈服強(qiáng)度與延伸率滿足本發(fā) 明的要求。另一方面，比較例中，序號6?9因不滿足本發(fā)明的成分范圍，所以導(dǎo)致如下結(jié) 果：
[0033] 比較例6因 Mg元素含量過低，導(dǎo)致合金屈服強(qiáng)度不滿足本發(fā)明的范圍。
[0034] 比較例7因 Si含量過高，導(dǎo)致合金延伸率過低，不滿足本發(fā)明要求。
[0035] 比較例8因 Fe含量過高，導(dǎo)致合金延伸率過低，不滿足本發(fā)明要求。
[0036] 比較例9因 Mn含量過高，導(dǎo)致合金延伸率過低，不滿足本發(fā)明要求。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] 對表1中的合金編號為B的合金通過不同的工藝進(jìn)行錯合金板材的制備，其中熱 乳板厚度為6_，中間退火保溫時間為2h。最終退火制度采用連續(xù)退火，退火時間為lmin。 表2表示制備工藝對合金性能的影響，其中有下劃線的數(shù)值表示：試驗(yàn)結(jié)果中屈服強(qiáng)度不 滿足100?140MPa之間、延伸率不滿足27%以上、屈服應(yīng)變值不滿足0.6%以下，r值不滿 足0.6以上。
[0039] 如表2所示實(shí)施例中，序號10-13的制備工藝滿足本發(fā)明的范圍，所得鋁合金板材 的屈服強(qiáng)度、延伸率、屈服應(yīng)變值滿足本發(fā)明的要求。另一方面，比較例中，序號14-17因不 滿足本發(fā)明的工藝范圍，所以導(dǎo)致如下結(jié)果：
[0040] 比較例14因板材的最終冷軋率超過70%，導(dǎo)致r值低于0.6,不符合本發(fā)明的要 求。
[0041] 比較例15因中間退火溫度低于300°C，導(dǎo)致板材的延伸率低，不符合本發(fā)明要求。
[0042] 比較例16因最終退火溫度低于450°C，導(dǎo)致板材屈服應(yīng)變值超過0.6%不符合本 發(fā)明的要求。
[0043] 比較例17因最終退火溫度超過550°C，導(dǎo)致板材的屈服強(qiáng)度太低，不符合本發(fā)明 的要求。
[0044] 綜上所述，本發(fā)明通過合理的工藝，對成分范圍內(nèi)的合金進(jìn)行鋁合金板材的制備， 可提供高延伸率、低屈服應(yīng)變值（不會引起呂德斯帶），強(qiáng)度和r值在汽車板使用要求之內(nèi) 的鋁合金板材。
[0045] 表1 :成分對合金性能的影響
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種車身用Al-Mg合金板材，其特征在于該鋁合金板材的成分為：Mg :4. 2?5. 0 wt%、Si < 0. 1 wt%、Fe < 0. 2 wt%、Mn < 0. 25 wt%、Cu < 0. 4 wt%、Ti < 0. 05 wt%、 B彡0. 004 wt%，其余為A1以及難以避免的雜質(zhì)元素。
2. 權(quán)利要求1所述車身用Al-Mg合金板材的制造方法，其特征在于包括以下步驟： ① 將鋁合金按所述配比熔煉鑄造成錠，接著將鑄錠進(jìn)行銑面、均勻化處理； ② 將鑄錠進(jìn)行熱軋得到熱軋板后，在300?350°C進(jìn)行中間退火處理，時間> 2h ;中間 退火后冷軋至成品厚度，冷軋率為30?70% ; ③ 將冷軋后的板材在連續(xù)退火爐中進(jìn)行最終退火，處理溫度為450°C?550°C，處理時 間為10s?6min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車身用Al-Mg合金板材的制造方法，其特征在于：步驟②中 所述熱軋初軋溫度為450?600°C，終軋溫度控制在320?350°C。
【文檔編號】C22F1/047GK104451285SQ201410708640
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】趙丕植, 劉婧, 張琪 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司, 中鋁科學(xué)技術(shù)研究院