本發(fā)明涉及一種合金及其預(yù)拉伸板材的制備工藝，特別涉及一種6系鋁合金及其預(yù)拉伸板材的制備工藝。
背景技術(shù)：
：6系鋁合金是經(jīng)熱處理、預(yù)拉伸工藝生產(chǎn)的高品質(zhì)鋁合金產(chǎn)品，其鎂、硅合金特性多，具有加工性能極佳、優(yōu)良的焊接特點(diǎn)；電鍍性?xún)?yōu)良、良好的抗腐蝕性、韌性高及加工后不變形；材料致密無(wú)缺陷及易于拋光等優(yōu)良特點(diǎn)。使得該合金廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)工程、現(xiàn)代建筑和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，因此在這些領(lǐng)域以鋁代鋼是大勢(shì)所趨，需求量大。傳統(tǒng)工藝制備6系T651的工藝具有以下缺點(diǎn)：(1)合金制備工藝過(guò)程中不易于第二相含量的控制、不易于第二相充分均勻析出，導(dǎo)致性能偏低及晶粒尺寸異常長(zhǎng)大；(2)合金板材變形不均勻，內(nèi)部?jī)?chǔ)能不均勻，從而直接影響到固溶淬火后晶粒組織尺寸大小、晶粒組織尺寸異常長(zhǎng)大；(3)該合金板材拉伸后表面橘皮狀紋路嚴(yán)重，影響合金板材外觀(guān)。因此，現(xiàn)今亟需一種晶粒細(xì)化、消除拉伸后板面無(wú)凹凸不平的橘皮紋現(xiàn)象、提高合金板材質(zhì)量的6系鋁合金及其預(yù)拉伸板材的制備工藝。公開(kāi)于該
背景技術(shù)：
部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，發(fā)明一種6系鋁合金及其預(yù)拉伸板材的制備工藝，旨在提供一種在確保合金性能合格、穩(wěn)定的情況下，通過(guò)優(yōu)化制備工藝、提高合金板材質(zhì)量、消除拉伸后出現(xiàn)的橘皮紋路現(xiàn)象的6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：一種6系鋁合金，按照重量百分比由以下組分組成：Mg:0.9～1.3％，Mn:0.08～0.25％，Si:0.52～0.9％，Cr:0.18～0.32％，Zr：0.005～0.12％，Cu:0.05～0.35％，F(xiàn)e≤0.32％，Zn≤0.25％，Ti≤0.1％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素。一種如上所述6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝，包含以下操作步驟：(1)制取6系鋁合金，其按照重量百分比由以下組分組成；Mg:0.9～1.3％，Mn:0.08～0.25％，Si:0.52～0.9％，Cr:0.18～0.32％，Zr：0.005～0.12％，Cu:0.05～0.35％，F(xiàn)e≤0.32％，Zn≤0.25％，Ti≤0.1％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素，然后依次進(jìn)行鑄造、均熱化處理、預(yù)熱；(2)將步驟(1)中預(yù)熱后所得6系鋁合金進(jìn)行熱軋，軋至成品厚度，厚度為30～160mm，即得6系鋁合金板材，然后進(jìn)行冷卻；(3)將步驟(2)中冷卻后所得6系鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火，固溶淬火后所得6系鋁合金板材進(jìn)行后期處理，即得。其中，步驟(1)中所述的鑄造為鑄成厚度400～700mm的扁錠。其中，步驟(1)中所述均勻化熱處理溫度為460℃～570℃，升溫速率為40～80℃/h，保溫8～30h。其中，步驟(1)中所述的預(yù)熱為420℃～510℃預(yù)熱2～25h。其中，步驟(2)中熱軋倒數(shù)第三道次壓下率18～35％，軋制速度2～7m/s；倒數(shù)第二道次壓下率20～36％，軋制速度1～6m/s；最后一道次壓下率24～38％，軋制速度0.8～5m/s。其中，步驟(3)中所述的固溶淬火為多級(jí)固溶淬火，即采用差溫快速加熱，物料升溫速率為40～120℃/min，升溫至300～380℃，達(dá)到指定溫度后保溫5～35min，然后保持物料升溫速率為40～100℃/min，升溫至500～550℃，達(dá)到指定溫度后保溫20～150min。其中，步驟(3)固溶淬火更詳細(xì)的步驟為：①將冷卻后所得6系鋁合金板材升溫至200℃，升溫速率大于90℃/min；②再?gòu)?00℃升溫至300～380℃，升溫速率為40～120℃/min，在300～380℃保溫5～35min；③最后從300～380℃升溫至500～550℃，升溫速率為40～100℃/min，在500～550℃固溶20～150min。其中，步驟③通過(guò)兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)：階段1：將6系鋁合金板材從300～380℃升溫至T1后保溫，升溫速率為40～100℃/min，保溫時(shí)間為t1；階段2：再將6系鋁合金板材從T1溫度升溫至500～550℃后保溫，升溫速率為40～100℃/min，保溫時(shí)間為20～150min；其中T1為420～460℃，t1為5～25min。其中，步驟(3)中所述的后期處理為：步驟(4)拉伸和步驟(5)時(shí)效處理；其中，所述步驟(4)拉伸，拉伸量為0.8～3.0％；所述步驟(5)時(shí)效處理，處理溫度為165～185℃，保溫10～20h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明制備6系鋁合金及其預(yù)拉伸板材的工藝，通過(guò)本發(fā)明優(yōu)化合金成分，添加有益的微量元素，調(diào)整抑制晶粒組織異常長(zhǎng)大的第二相組織，同時(shí)合理控制Mg、Si含量，從而達(dá)到有效提高合金板材強(qiáng)度的目的；同時(shí)本發(fā)明采用的熱頂鑄造，高溫均勻化熱處理，能減少成分偏析，充分析出抑制晶粒異常長(zhǎng)大的第二相；再者本發(fā)明的熱軋工藝，優(yōu)化熱軋軋制道次壓下率，使板材充分均勻變形，有效的改善合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織及儲(chǔ)能情況、細(xì)化晶粒，提高合金板材強(qiáng)度及塑性，減少折彎開(kāi)裂；同時(shí)本發(fā)明中的多級(jí)固溶淬火工藝，確保板材高溫固溶過(guò)程中內(nèi)部晶粒組織不發(fā)生異常長(zhǎng)大；通過(guò)本發(fā)明方法一步一步相互作用和影響，能有效控制晶粒尺寸、消除拉伸后合金板面凹凸不平的橘皮紋現(xiàn)象，提高板材機(jī)械性能及表面質(zhì)量。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明制備工藝流程圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備所得6系鋁合金預(yù)拉伸板材表面質(zhì)量與合金內(nèi)晶體粒度示意圖；其中，左圖為表面質(zhì)量，右圖為合金內(nèi)晶體粒度組織。圖3是對(duì)比實(shí)施例1制備所得產(chǎn)品表面質(zhì)量與合金內(nèi)晶體粒度示意圖；其中，左圖為表面質(zhì)量，右圖為合金內(nèi)晶體粒度組織。圖4是對(duì)比實(shí)施例2制備所得的產(chǎn)品表面質(zhì)量與合金內(nèi)晶體粒度示意圖；其中，左圖為表面質(zhì)量，右圖為合金內(nèi)晶體粒度組織。圖5是對(duì)比實(shí)施例3制備所得產(chǎn)品表面質(zhì)量與合金內(nèi)晶體粒度示意圖；其中，左圖為表面質(zhì)量，右圖為合金內(nèi)晶體粒度組織。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。min表示時(shí)間的分鐘，h表示時(shí)間的小時(shí)。實(shí)施例1一種6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝，操作步驟如下：(1)制取6系鋁合金，按照重量百分比其組成為：Mg：1.22％，Mn：0.15％，Si：0.72％，Cr：0.27％，Zr：0.11％，Cu：0.26％，F(xiàn)e：0.25％，Zn：0.19％，Ti：0.09％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素，然后經(jīng)除氣、過(guò)濾后依次進(jìn)行鑄造、均熱化處理、預(yù)熱，即鑄成厚度550mm的扁錠；然后將扁錠在溫度為515℃下進(jìn)行均熱化處理，升溫速率為60℃/h，到達(dá)指定溫度后保溫19h，冷卻至室溫，將所得扁錠切除頭尾和去皮后，得到厚度為525～535mm的扁錠，保持溫度465℃預(yù)熱13.5h；(2)將步驟(1)預(yù)熱后所得6系鋁合金扁錠進(jìn)行熱軋，軋至70mm成品厚度的板坯，熱軋倒數(shù)第三道次壓下率26.5％，軋制速度4.5m/s；倒數(shù)第二道次壓下率28％，軋制速度3.5m/s；最后一道次壓下率31％，軋制速度2.9m/s，即得6系鋁合金板材，然后進(jìn)行冷卻；(3)將步驟(2)中冷卻后所得6系鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火，即采用差溫快速加熱，將6系鋁合金板材升溫至200℃，升溫速率大于90℃/min；再?gòu)?00℃升溫至340℃，升溫速率為65℃/min，在340℃保溫20min；最后從340℃升溫至525℃，升溫速率為70℃/min，在525℃固溶80min(從340℃升溫至T1后保溫，升溫速率為70℃/min，保溫時(shí)間為t1；再將6系鋁合金板材從T1溫度升溫至525℃后保溫，升溫速率為70℃/min，保溫時(shí)間為80min；其中T1為440℃，t1為15min)，快速淬火至室溫；(4)拉伸：將步驟(3)固溶淬火后所得6系鋁合金板材拉伸，拉伸量為1.9％；(5)時(shí)效處理：將步驟(4)拉伸后所得6系鋁合金板材保持溫度為175℃，保溫15h的時(shí)效處理，即得6系鋁合金預(yù)拉伸板材，成品鋸切后進(jìn)行分析，性能如表1所示。表170mm厚板材性能指標(biāo)狀態(tài)Rp0.2/MPaRm/MPaA/％6061/T651-國(guó)標(biāo)24029096系/T651-330133217.5從表1看出，本發(fā)明實(shí)施例1技術(shù)方案所得產(chǎn)品，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)標(biāo)；同時(shí)均熱、熱軋、固溶等工藝，其板材表面無(wú)橘皮狀紋路現(xiàn)象，內(nèi)部晶粒細(xì)小，晶粒約60μm，如圖2。實(shí)施例2一種6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝，操作步驟如下：(1)制取6系鋁合金，按照重量百分比其組成為：Mg：0.9％，Mn：0.08％，Si：0.52％，Cr：0.18％，Zr：0.005％，Cu：0.05％，F(xiàn)e：0.32％，Zn：0.25％，Ti：0.08％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素，然后經(jīng)除氣、過(guò)濾后依次進(jìn)行鑄造、均熱化處理、預(yù)熱，即鑄成厚度400mm的扁錠；然后將扁錠在溫度為460℃下進(jìn)行均熱化處理，升溫速率為40℃/h，到達(dá)指定溫度后保溫30h冷卻至室溫，將所得扁錠切除頭尾和去皮后，得到厚度為380～390mm的扁錠，保持溫度420℃預(yù)熱25h；(2)將步驟(1)預(yù)熱后所得6系鋁合金扁錠進(jìn)行熱軋，軋至160mm成品厚度的板坯，熱軋倒數(shù)第三道次壓下率18％，軋制速度7m/s；倒數(shù)第二道次壓下率20％，軋制速度6m/s；最后一道次壓下率24％，軋制速度5m/s，即得6系鋁合金板材，然后進(jìn)行冷卻；(3)將步驟(2)中冷卻后所得6系鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火，即采用差溫快速加熱，將6系鋁合金板材升溫至200℃，升溫速率大于90℃/min；再?gòu)?00℃升溫至300℃，升溫速率為40℃/min，在300℃保溫35min；最后從300℃升溫至500℃，升溫速率為40℃/min，在500℃固溶150min(從300℃升溫至T1后保溫，升溫速率為40℃/min，保溫時(shí)間為t1；再將6系鋁合金板材從T1溫度升溫至500℃后保溫，升溫速率為40℃/min，保溫時(shí)間為150min；其中T1為420℃，t1為25min)，快速淬火至室溫；(4)拉伸：將步驟(3)固溶淬火后所得6系鋁合金板材拉伸，拉伸量為0.8％；(5)時(shí)效處理：將步驟(4)拉伸后所得6系鋁合金板材保持溫度為165℃，保溫20h的時(shí)效處理，即得6系鋁合金預(yù)拉伸板材。實(shí)施例3一種6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝，操作步驟如下：(1)制取6系鋁合金，按照重量百分比其組成為：Mg：1.3％，Mn：0.25％，Si：0.9％，Cr：0.32％，Zr：0.06％，Cu：0.35％，F(xiàn)e：0.25％，Zn：0.19％，Ti：0.1％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素，然后經(jīng)除氣、過(guò)濾后依次進(jìn)行鑄造、均熱化處理、預(yù)熱，即鑄成厚度700mm的扁錠；然后將扁錠在溫度為570℃下進(jìn)行均熱化處理，升溫速率為80℃/h，到達(dá)指定溫度后保溫8h，冷卻至室溫，將所得扁錠切除頭尾和去皮后，得到厚度為680～690mm的扁錠，保持溫度510℃預(yù)熱2h；(2)將步驟(1)預(yù)熱后所得6系鋁合金扁錠進(jìn)行熱軋，軋至30mm成品厚度的板坯，熱軋倒數(shù)第三道次壓下率35％，軋制速度2m/s；倒數(shù)第二道次壓下率36％，軋制速度1m/s；最后一道次壓下38％，軋制速度0.8m/s，即得6系鋁合金板材，然后進(jìn)行冷卻；(3)將步驟(2)中冷卻后所得6系鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火，即采用差溫快速加熱，將6系鋁合金板材升溫至200℃，升溫速率大于90℃/min；再?gòu)?00℃升溫至380℃，升溫速率為120℃/min，在380℃保溫5min；最后從380℃升溫至550℃，升溫速率為100℃/min，在550℃固溶20min(從380℃升溫至T1后保溫，升溫速率為100℃/min，保溫時(shí)間為t1；再將6系鋁合金板材從T1溫度升溫至550℃后保溫，升溫速率為100℃/min，保溫時(shí)間為20min；其中T1為460℃，t1為5min)，快速淬火至室溫；(4)拉伸：將步驟(3)固溶淬火后所得6系鋁合金板材拉伸，拉伸量為3.0％；(5)時(shí)效處理：將步驟(4)拉伸后所得6系鋁合金板材保持溫度為185℃，保溫10h的時(shí)效處理，即得6系鋁合金預(yù)拉伸板材。對(duì)比實(shí)施例1一種6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝，操作步驟如下：(1)制取6系鋁合金，按照重量百分比其組成為：Mg：1.08％，Mn：0.12％，Si：0.68％，Cr：0.27％，Zr：0.08％，Cu：0.26％，F(xiàn)e：0.26％，Zn：0.21％，Ti：0.09％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素，然后經(jīng)除氣、過(guò)濾后依次進(jìn)行鑄造、均熱化處理、預(yù)熱，即鑄成厚度550mm的扁錠；然后將扁錠在溫度為515℃下進(jìn)行均熱化處理，升溫速率為60℃/h，到達(dá)指定溫度后保溫19h，冷卻至室溫，將所得扁錠切除頭尾和去皮后，得到厚度為525～535mm的扁錠，保持溫度465℃預(yù)熱13.5h；(2)將步驟(1)預(yù)熱后所得6系鋁合金扁錠進(jìn)行熱軋，軋至70mm成品厚度的板坯，熱軋倒數(shù)第三道次壓下率15～17％，軋制速度3～4m/s；倒數(shù)第二道次壓下率17～20％，軋制速度2～3.5m/s；最后一道次壓下率19～22％，軋制速度1.5～2.5m/s，即得6系鋁合金板材，然后進(jìn)行冷卻；(3)將步驟(2)中冷卻后所得6系鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火，即采用差溫快速加熱，將6系鋁合金板材升溫至200℃，升溫速率大于90℃/min；再?gòu)?00℃升溫至340℃，升溫速率為65℃/min，在340℃保溫20min；最后從340℃升溫至525℃，升溫速率為70℃/min，在525℃固溶80min(從340℃升溫至T1后保溫，升溫速率為70℃/min，保溫時(shí)間為t1；再將6系鋁合金板材從T1溫度升溫至525℃后保溫，升溫速率為70℃/min，保溫時(shí)間為80min；其中T1為440℃，t1為15min)，快速淬火至室溫；(4)拉伸：將步驟(3)固溶淬火后所得6系鋁合金板材拉伸，拉伸量為1.9％；(5)時(shí)效處理：將步驟(4)拉伸后所得6系鋁合金板材保持溫度為175℃，保溫15h的時(shí)效處理，即得產(chǎn)品，成品鋸切后進(jìn)行分析，性能如表2所示。表270mm厚板材性能指標(biāo)狀態(tài)Rp0.2/MPaRm/MPaA/％6061/T651-國(guó)標(biāo)24029096系/T651-128932118從表2看出，對(duì)比實(shí)施例1中對(duì)成分進(jìn)行優(yōu)化并結(jié)合對(duì)比實(shí)施例1工藝方法后，所得產(chǎn)品其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)標(biāo)；但是未按照本發(fā)明技術(shù)中的熱軋工藝進(jìn)行處理，因此，其板材表面出現(xiàn)較重橘皮狀紋路，內(nèi)部晶粒較大，晶粒度約230μm，其產(chǎn)品如圖3所示。對(duì)比實(shí)施例2一種6系鋁合金預(yù)拉伸板材的制備工藝，操作步驟如下：(1)制取6系鋁合金，按照重量百分比其組成為：Mg：0.87％，Mn：0.05％，Si：0.57％，Cr：0.12％，Zr：0.006％，Cu：0.26％，F(xiàn)e：0.36％，Zn：0.20％，Ti：0.08％，其他為Al和一些不可避免的雜質(zhì)元素，然后經(jīng)除氣、過(guò)濾后依次進(jìn)行鑄造、均熱化處理、預(yù)熱，即鑄成厚度550mm的扁錠；然后將扁錠在溫度為515℃下進(jìn)行均熱化處理，升溫速率為60℃/h，到達(dá)指定溫度后保溫19h，冷卻至室溫，將所得扁錠切除頭尾和去皮后，得到厚度為525～535mm的扁錠，保持溫度465℃預(yù)熱13.5h；(2)將步驟(1)預(yù)熱后所得6系鋁合金扁錠進(jìn)行熱軋，軋至70mm成品厚度的板坯，熱軋倒數(shù)第三道次壓下率25～27％，軋制速度3～3.5m/s；倒數(shù)第二道次壓下率25～27％，軋制速度1.5～3m/s；最后一道次壓下率27～30％，軋制速度1.5～2.5m/s，即得6系鋁合金板材，然后進(jìn)行冷卻；(3)將步驟(2)中冷卻后所得6系鋁合金板材進(jìn)行固溶淬火，即采用差溫快速加熱，將6系鋁合金板材升溫至200℃，升溫速率大于90℃/min；再?gòu)?00℃升溫至340℃，升溫速率為65℃/min，在340℃保溫20min；最后從340℃升溫至525℃，升溫速率為70℃/min，在525℃固溶80min(從340℃升溫至T1后保溫，升溫速率為70℃/min，保溫時(shí)間為t1；再將6系鋁合金板材從T1溫度升溫至525℃后保溫，升溫速率為70℃/min，保溫時(shí)間為80min；其中T1為440℃，t1為15min)，快速淬火至室溫；(4)拉伸：將步驟(3)固溶淬火后所得6系鋁合金板材拉伸，拉伸量為1.9％；(5)時(shí)效處理：將步驟(4)拉伸后所得6系鋁合金板材保持溫度為175℃，保溫15h的時(shí)效處理，即得產(chǎn)品，成品鋸切后進(jìn)行分析，性能如表3所示。表370mm厚板材性能指標(biāo)狀態(tài)Rp0.2/MPaRm/MPaA/％6061/T651-國(guó)標(biāo)24029096系/T651-126131215從表2看出，對(duì)比實(shí)施例2中已對(duì)其他工藝參數(shù)優(yōu)化，，但未根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案對(duì)成分進(jìn)行優(yōu)化，性能能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)，但是相對(duì)較低，且內(nèi)部晶粒組織較大，晶粒度約370μm，表面還有較嚴(yán)重的橘皮紋路缺陷，其產(chǎn)品如圖4所示。對(duì)比實(shí)施例3制取6系合金，Al-Mg-Si合金按照重量百分比由以下組分組成：Mg：0.86％，Mn：0.07％，Si：0.59％，Cr：0.09％，Zr：0.008％，Cu：0.25％，F(xiàn)e：0.39％，Zn：0.24％，Ti：0.08％，成分熔煉6061鋁合金，經(jīng)除氣、過(guò)濾后，進(jìn)行半連續(xù)鑄造，鑄出厚度為520mm的扁錠。將扁錠在480±10℃均熱，升溫速率60℃/h，保溫15h。將扁錠切頭尾和去皮后厚度為500mm的扁錠。將扁錠450℃預(yù)熱5h，先熱軋成板坯，厚度35mm，冷卻。將板材在530℃固溶50min，做單級(jí)固溶，冷卻后拉伸2.0％，時(shí)效172℃保溫12h。成品鋸切后對(duì)板材進(jìn)行分析，性能如表4所示。表435mm厚板材性能指標(biāo)狀態(tài)Rp0.2/MPaRm/MPaA/％6061/T651-國(guó)標(biāo)2402909常規(guī)6061/T651-126230713.5從表4看出，沒(méi)有對(duì)成分、均熱、熱軋等進(jìn)行優(yōu)化，其性能剛好滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)；其板材表面出現(xiàn)嚴(yán)重橘皮紋，內(nèi)部晶粒粗大，晶粒約500μm，如圖5。前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說(shuō)明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開(kāi)的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書(shū)及其等同形式所限定。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3