提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材技术

本发明专利技术公开了一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材，涉及铝合金热处理技术领域。该热处理方法包括以下步骤：对6000系铝合金板材固溶处理并淬火至40～60℃，保温5～20min后快速升温至100～120℃，保温2～5min后冷却至室温。本发明专利技术缓解了传统的固溶预时效处理方法自然时效稳定性差、烘烤硬化性能保持时间短的问题。通过采用本发明专利技术的热处理方法能够更好地对室温停滞过程的稳定性进行调控，从而抑制自然时效的不良影响，不仅能使铝合金长期保持良好的成形性，还能显著提高其烤漆硬化性，得到的铝合金板材经烤漆后产品强度和硬度明显升高，屈服强度>200MPa、硬度>95HB。

Heat treatment method and aluminum alloy sheet for improving natural aging stability of 6000 series aluminum alloy

The invention discloses a heat treatment method for improving the natural aging stability of 6000 series aluminum alloy and an aluminum alloy plate, which relates to the field of aluminum alloy heat treatment technology. The heat treatment method includes the following steps: 6000 series aluminum alloy plate solution treatment and quenching to 40~60 DEG C, holding 5 ~ 20min, rapid heating up to 100~120 degrees, holding 2 ~ 5min, cooling to room temperature. The present invention alleviates the problems of poor stability of natural aging and short holding time of the bake hardening property of the traditional solution pre aging treatment method. Heat treatment by using the method of the invention can better process stability of room temperature stagnant regulation, thereby inhibiting the adverse effects of natural aging, can not only make Aluminum Alloy maintain good formability long-term, can significantly improve the bake hardening of the Aluminum Alloy sheet by product strength and hardness increased significantly after baking, yield the strength of 200MPa, hardness of > > 95HB.

【技术实现步骤摘要】
提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材
本专利技术涉及铝合金热处理
，具体而言，涉及一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法及铝合金板材。
技术介绍
基于全球节能环保需求，汽车工业相关部门推进轻量化的步伐逐步加剧，汽车轻量化主要可以从原材料的选择和结构设计等方面进行推进。6000系铝合金由于具有密度低、成型性和耐腐蚀性较高等优点，成为传统钢铁材料最佳的替代材料，可以用作汽车车身板。6000系铝合金属Al-Mg-Si系列，常用的包括6016、6111和6022铝合金。6000系铝合金的高强度需要人工时效才能获得。原材料厂一般以固溶软化状态交货，用以保证汽车厂冲压车间的成型能力及烤漆过程的硬化能力。但固溶态的6000系铝合金在存放和运输过程中，会发生自然时效硬化行为，即在室温放置较长时间才进行冲压成形及烤漆(相当于人工时效)，这就在微观上消耗了6000系铝合金部分空位和过饱和固溶原子，提高了其冲压成型难度，降低了其烤漆后的硬化能力，弱化了其抗凹陷性能，即有明显的室温停滞效应。此外T4状态的6000系铝合金冲压成车身构件后，经过170～205℃烤漆处理，由于烤漆时间较短(一般小于30min)，不仅不能发挥合金的时效硬化潜力，而且还可能发生回归现象，造成铝合金车身经烤漆加热后不能获得时效强化。针对自然时效行为所带来的不利影响，研究学者及工程技术人员一直在寻求行之有效的解决方法，包括固溶后预时效处理、预应变处理等。这些处理虽然对室温停滞效应有一定的弱化，但同时降低了烤漆过程的硬化速率和硬化程度，并且工艺控制的波动会对板材性能产生一定的影响。目前，对6000系铝合金汽车板的预时效处理制度包括：(1)6000系铝合金经固溶水淬至室温后，马上进行恒温预时效，通常采用高温短时或低温长时，如预时效处理制度170～210℃/10～60s，120℃/10min或60～130℃/0.2～12h；(2)6000系铝合金经固溶后水淬至60～120℃，然后缓慢冷却。上述预时效处理制度虽然能一定程度提高合金的烤漆硬化性能，然而工艺上还具有一些缺点，采用高温短时预时效处理的方法，效率虽高，但时间太短实际生产中不容易控制；采用低温长时预时效处理效率低，不利于实际生产；而采用固溶水淬至所需的预时效温度，进而再保温或者降温，控制淬火后的温度在实际生产中不便于实施。除此，上述方法还存在自然时效稳定性较短，在冲压成型前不能保持良好的成形性的问题，不能长时间保持烤漆硬化性能。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，该热处理方法通过固溶后淬火温度、时间及再升温温度、时间三级阶段，能够更好地对室温停滞过程的稳定性进行调控，从而抑制自然时效的不良影响，提高烤漆过程硬化动力学，不仅能使铝合金保持良好的成形性，还能提高其烤漆硬化性，实现烤漆过程更高的硬化能力。本专利技术的目的之二在于提供一种所述的热处理方法得到的铝合金板材，通过此方法处理的铝合金板材在冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性，有利于冲压成型，而烤漆硬化后的屈服强度高、抗凹陷，能够满足汽车板抗冲击的要求。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，包括以下步骤：对6000系铝合金板材固溶处理并淬火至40～60℃，保温5～20min后快速升温至100～120℃，保温2～5min后冷却至室温。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，以25～35℃/s的淬火速率淬火至40～60℃。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，以20～35℃/s的升温速率快速升温至100～120℃。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，固溶处理包括以5～10℃/s的加热速率加热至520～580℃，保温10～20min。进一步，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述热处理方法还包括冷却至室温后停滞1～32周后进行烤漆，烤漆温度为160～200℃，烤漆时间为10～30min。进一步，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述6000系铝合金板材通过将6000系铝合金熔炼并经均匀化处理后，热轧并冷轧成薄板得到。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，包括以下步骤：(a)将6000系铝合金进行熔炼，得到熔炼坯料；(b)将步骤(a)得到的熔炼坯料加热至520～560℃，保温12～24h，对坯料进行均匀化处理；(c)将步骤(b)均匀化处理后的坯料热轧并冷轧成薄板，得到6000系铝合金板材；(d)对步骤(c)6000系铝合金板材固溶处理并以25～35℃/s的淬火速率淬火至40～60℃，保温5～20min后以20～35℃/s的升温速率快速升温至100～120℃，保温2～5min后空冷至室温；其中固溶处理包括以5～10℃/s的加热速率加热至520～580℃，保温10～20min；(e)将步骤(d)空冷至室温后的6000系铝合金板材停滞1～32周后进行烤漆，烤漆温度为160～200℃，烤漆时间为10～30min。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，步骤(a)的6000系铝合金包括质量百分比的如下成分：Mg0.50～1.20％，Si0.40～1.00％，Cu0.10～1.00％，Fe≤0.50％，Cr0.05～0.15％，Ti0.02～0.15％，Zn0.02～0.10％，余量为Al。优选地，在本专利技术提供的技术方案的基础上，所述6000系铝合金板材为6016铝合金板材、6111铝合金板材或6022铝合金板材。一种上述提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法得到的铝合金板材。与已有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法采用三级阶段热处理过程，通过固溶处理、淬火温度/时间控制以及再升温温度/时间控制得到稳定的室温空位浓度与原子团簇聚集区，有效消减室温停滞过程中的硬化效应，提高冲压过程的成型能力及烤漆过程的硬化能力。该方法能够有效减轻铝合金板材的室温停滞效应，可更好地对室温停滞过程的稳定性进行调控，稳定性更高，同时实现烤漆过程更高的硬化能力。(2)本专利技术热处理方法处理时间短，采用温度较低，便于自动化操作，可以通过连续退火炉实现在线处理，提高生产效率，降低能耗。(3)铝合金板材经本专利技术方法处理后，烤漆硬化性能得到改善，加工性能提高，冲压前具有较低屈服强度和较高的塑性，有利于冲压成型，烤漆后的产品强度和硬度明显升高，屈服强度>200MPa，硬度>95HB。此外，自然时效稳定性能得到提高，使铝合金板材的烘烤硬化性能保持时间大大延长，可到六个月以上，铝合金板材自然条件下放置很长时间后仍具有良好的加工性能和烤漆强化性能。附图说明图1为本专利技术一种实施方式的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法示意图；图2为常规固溶-预时效处理方法示意图；图3为实施例1经热处理空冷至室温后得到的铝合金板材的金相组织图；图4为实施例1经热处理空冷至室温后得到的铝合金板材停滞两周后的透射电镜图；图5为实施例1、对比例1、对比例2和对比例3的硬度变化曲线图；图6为实施例2、对比例4、对比例5和对比例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：对6000系铝合金板材固溶处理并淬火至40～60℃，保温5～20min后快速升温至100～120℃，保温2～5min后冷却至室温。

【技术特征摘要】
1.一种提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：对6000系铝合金板材固溶处理并淬火至40～60℃，保温5～20min后快速升温至100～120℃，保温2～5min后冷却至室温。2.按照权利要求1所述的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，以25～35℃/s的淬火速率淬火至40～60℃。3.按照权利要求1所述的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，以20～35℃/s的升温速率快速升温至100～120℃。4.按照权利要求1所述的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，固溶处理包括以5～10℃/s的加热速率加热至520～580℃，保温10～20min。5.按照权利要求1-4任一项所述的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法还包括冷却至室温后停滞1～32周后进行烤漆，烤漆温度为160～200℃，烤漆时间为10～30min。6.按照权利要求1-4任一项所述的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，所述6000系铝合金板材通过将6000系铝合金熔炼并经均匀化处理后，热轧并冷轧成薄板得到。7.按照权利要求1-4任一项所述的提高6000系铝合金自然时效稳定性的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)将6000系铝合金进行熔炼，得到熔炼坯料；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仁策，李辉，吕正风，辛涛，张涛，史春丽，房洪杰，刘文静，朱鹏程，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，烟台南山学院，
类型：发明
国别省市：山东,37