汽车车身用铝合金的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车车身用铝合金的热处理方法，包括，铝合金锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在500-600℃进行固溶处理后快速淬火至低于110℃，然后于20分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150-200℃预时效3-10s，或者于50-90℃预时效0.3-10h。铝合金铸锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在540-565℃进行固溶处理后快速淬火至低于100℃，然后于30分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于180-220℃预时效1-10s，或者于60-100℃预时效0.2-12h。铝合金经过预时效处理后室温放置过程中性能稳定，烤漆前具有较好成形性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种6xxx 系铝合金，尤其涉及一种用于汽车车身板的铝合金材料，属于铝合金

技术介绍
汽车轻量化是汽车的发展方向之一，而汽车的铝合金化则是轻量化的重要手段。近年来，汽车车身铝合金板的开发一直是国内外研究的重点，其主要集中在2xxx 系、5xxx系和6xxx 系三大系列。6xxx 系铝合金相对于5xxx 系铝合金，具有更高的烘烤硬化性能及抗冲击性能；低Cu 的6xxx 系铝合金通常比高Cu 的2xxx 系铝合金，具有更好的耐蚀性能。因此目前铝合金车身板的发展趋势是开发6xxx 系车身板用铝合金。目前，AA6022、AA6111、AA6016 合金作为汽车车身板材料已经在欧美生产的汽车中得到应用。其中，AA6111 合金烘烤硬化性较好，但其冲压前的屈服强度较高（通常超过150MPa 甚至更高），造成该材料成形性能下降、翻边延性较差，难以全部满足汽车车身板的成形性要求。同时该合金中的Cu 含量较高，降低了材料的耐蚀性能。AA6016、AA6022 合金为低Cu 合金，具有较好的成形性能，但其烘烤硬化性相对AA6111 合金的低。目前已经得到应用的汽车车身用6xxx 系合金主要为过剩Si 型合金。过剩Si 的添加一方面能提高材料的成形性能，同时也可以提高合金的烘烤硬化效应。因此，有必要开发一种新型的高过剩Si 型汽车车身板用6xxx 系铝合金及其热处理工艺，使得合金板材在汽车材料生产厂制备完毕后，具有良好的成形性能并稳定至材料冲压之前；且具有较强的烤漆硬化能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有汽车车身用铝合金性能的不足，提供一种具有较高烘烤硬化性能且成形性能较好的汽车车身板用铝合金及其热处理工艺，通过合理优化合金中各元素的含量及预时效工艺，使得材料具有较好的综合性能。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：汽车车身用铝合金，其成分的质量百分含量为：Si 1.35 - 2.1 wt％ ；Mg 0.30 - 0.60 wt％ ；Cu 0.04 - 0.11 wt％ ；Mn 0.04 - 0.2 wt％ ；Cr ≤ 0.10 wt％ ；Ti ≤ 0.12 wt％ ；Fe 0.04 - 0.13 wt％ ；余量为Al。进一步，成分中所述Si 1.50 - 1.8 wt％ ；Mg 0.38 - 0.50 wt％ ；Mn 0.080-0.12 wt%。汽车车身用铝合金的热处理方法，包括，铝合金锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在500-600℃进行固溶处理后快速淬火至低于110℃，然后于20 分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150-200℃预时效3-10s，或者于50-90℃预时效0.3-10h。进一步，150-200℃预时效4-10s 后再于30h 之内进行65 -75℃时效处理0.4-8h。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：本专利技术通过控制主要合金元素Mg、Si、Cu 的含量，使得材料具有较高的强度水平和成形性能，调整微量元素Mn、Fe 的含量，进一步使得材料的成形性能得到优化；同时结合预时效工艺的实施，使得材料兼顾较高的烤漆强度和成形性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明：针对现有商业用汽车车身用6xxx 系铝合金强度较低的现状，通过合理调整各合金元素的含量，以达到提高烘烤硬化性，并保证材料成形性能的目的。本专利技术汽车车身用铝合金，Si 1.35 - 2.1 wt％ ；Mg 0.30 - 0.60 wt％ ；Cu 0.04 - 0.11 wt％ ；Mn 0.04 - 0.2 wt％ ；Cr ≤ 0.10 wt％ ；Ti ≤ 0.12 wt％ ；Fe 0.04 - 0.13 wt％ ；余量为Al。其中，优选：Si 1.50 - 1.8 wt％ ；Mg 0.38 - 0.50 wt％ ；Mn 0.080-0.12 wt%。汽车车身用铝合金的热处理方法，铝合金铸锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在500-600℃进行固溶处理后快速淬火至低于110℃，然后于20 分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150-200℃预时效3-10s，或者于50-90℃预时效0.3-10h，优选为150-200℃预时效4-10s 后再于30h 之内进行65 -75℃时效处理0.4-8h。板材在T4P 状态下晶粒全部为等轴晶，晶粒尺寸不超过40μm，平均尺寸在20-30μm。材料模拟烤漆（2% 预拉伸后，再进行175℃×30min 时效处理）前的总延伸率不低于28%，平面应变下的变形极限（FLD0）大于0.24 ；而烤漆后屈服强度不低于180MPa。该材料不仅具有较高的烤漆性能，而且成形性能较佳，满足汽车车身板的生产和使用需要。Mg、Si 元素是6xxx 系铝合金中的主要合金元素，其含量及比例不仅决定了材料的强度水平（烤漆性能），也决定了材料的成形性能。增加Mg 的含量能够增加固溶强化以及时效强化效果，从而提高材料的强度水平。但与此同时可能造成材料应变敏感系数的下降以及应变集中，从而降低材料的成形性能；增加Si 的含量不仅有利于提高材料的强度水平，同时由于高Si 所带来的晶粒细化、微观组织的细化，使得变形过程中，应变更加均匀，成形性能更好。但Si 的含量不宜过高，过高则造成材料中存在大量的难溶的过剩Si 颗粒，使得材料的成形性能下降。Cu 是6xxx 系合金中仅次于Mg、Si 元素的主要添加元素。Cu 在合金中主要起降低自然时效的不利影响，提高材料烘烤硬化性能的目的。同时Cu 元素也被认为能够提高材料的塑性及成形性能。但添加较多的Cu 元素，会降低材料的耐蚀性能，也可能造成材料冲压前强度过高，不利于冲压，同时也将提高材料的成本。本专利技术将主合金元素Mg、Si、Cu 以及Fe、Mn 等微量元素含量合理调整，并对合金施以预时效处理，使得材料性能稳定，并兼顾较高的成形性能和烤漆硬化能力。本专利技术的实际应用及其优点将由以下例子体现。实施例1铝合金成分以质量百分比计为：Si 1.90 wt％，Mg 0.40 wt％，Mn 0.1 wt％，Fe0.0.12 wt％，Cu 0.10 wt％，Ti 0.08wt％，Cr 0.07 wt％，余量为Al。铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1mm 的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：100℃ ×10min。自然时效两周后模拟烤漆处理（2% 拉伸+175℃ ×30min）。实施例2铝合金成分以质量百分比计为：Si 1.70 wt％，Mg 0.60 wt％，Mn 0.2 wt％，Fe 0.10wt％，Cu 0.09wt％，Ti 0. 08 wt％，Cr 0.05 wt％，余量为Al。铝合金铸锭经均匀化处理后，热轧并冷轧至1mm 的薄板；薄板经过固溶处理后水淬，再进行预时效处理：200℃ ×5s。自然时效两周后模拟烤漆处理（2% 拉伸+175℃ ×30min）。实施例3铝合金成分以质量百分比计为：Si 1.8 wt％，Mg 0.50 wt％，Mn 0.05 wt％，Fe0.11 wt％，Cu 0.05 wt％，Ti 0.10 wt％，Cr 0.05本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽车车身用铝合金的热处理方法，其特征是：包括，铝合金锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在500‑600℃进行固溶处理后快速淬火至低于110℃，然后于20 分钟内进行预时效处理，预时效处理工艺为：于150‑200℃预时效3‑10s，或者于50‑90℃预时效0.3‑10h。

【技术特征摘要】
1.汽车车身用铝合金的热处理方法，其特征是：包括，铝合金锭进行均匀化退火热处理后，再经过热轧、中间退火、冷轧加工成板材；将铝合金板材在500-600℃进行固溶处理后快速淬火至低于110℃，然后于20 分钟内进行预时效处理，预时效处理工...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗灿，
申请(专利权)人：重庆金亚模具制造有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50