6016铝板性能解析及挽救工艺研究

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曾渝1,2 王颖婧 张晓蕾 刁可山1,2 苑锡妮1,2 石磊1. 201900;2. ( ) ( 宝山钢铁股份有限公司研究院,上海 汽车用钢开发与应用技术国家重点试验室宝钢, 201900;3. - 13000)上海 一汽 大众汽车有限公司,长春 6XXX摘要:可热处理强化的 系铝合金广泛用做汽车车身板材,但由于该系合金在预处理后的室温停放过程中会发生自然时效现象,引起板材的成形性能下降,导致长期时效后的铝板6 (时效时间大于 个月)在包边、翻边时容易发生开裂,严重影响生产质量。自然时效问题成为6XXX 6 6016系铝合金板广泛应用的主要瓶颈之一。本文在对自然时效超过 个月的 铝板进行性能剖析的基础上,研究了两种挽救热处理工艺对铝板组织性能的影响,以期能恢复其出厂性能,实现对过时效期铝板的再利用。 6016关键词: 组织 性能 铝合金 汽车板材TG146.2 A Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180011中图分类号: 文献标识码:

1 前言

节能减排是汽车工业发展的重要目标之一,汽车轻量化是实现这一目标的主要方向[1]。铝合金板以其良好的减重效果,成为汽车轻质材料的6XXX Al首选,其中可热处理强化的 系铝合金( Mg- Si)

具有良好的成形性能和烘烤硬化性能,广泛用做车身板材[2,3]。美国多选用具有较高强度的6111

铝合金,欧洲倾向于采用成形性能更好的6016

铝合金[4]。但是,由于该系合金在预处理后的室温停放过程中会发生自然时效现象,即镁硅原子在室温会产生偏聚,引起板材的屈服强度和抗拉强度上升,延伸率下降,导致时效后的铝合金板在冲压时回弹严重,在包边时容易发生开裂,严重

6XXX影响生产质量[5,6.7],自然时效问题成为 系铝合金板广泛应用的主要瓶颈之一。本文在对自然6 6016时效时间超过 个月的 铝板进行性能剖析的基础上,研究了预时效工艺对铝板组织性能的影响,旨在摸索挽救过期铝板的热处理工艺,以期能恢复其出厂性能,实现对过期铝板的再利用。

2 试验材料与方法

1试验铝板的基本信息参见表 。注:重新固溶2016 1 20和热处理时间为 年 月 日。 (ICP-AES)采用电感耦合等离子体发射光谱法 Instron对铝板进行化学成分分析,拉伸试验在宝钢0° 45° 90° 3拉伸试验机上完成,在 、 和 方向各取 个

1969—),作者简介:曾渝( 男,高级工程师,博士学位,研究方向为高性能汽车铝材。

试样检测力学性能,烘烤硬化试验中试样的预拉0% 2%, 185℃×20 min,伸量为 和 烘烤制度为 对铝板0° ( ) 90° (方向 平行于轧制方向 和 方向 垂直于轧制方)向 进行了包边性能试验。Dsc(differential在热分析设备上对铝板进行了Scanning Calorimetry,差示扫描量热法)测试分析,得DSC 1 DSC到铝板 试验曲线如图 所示。根据 分析结10 ℃,果,考虑热处理炉的炉温控制波动范围为 设定540 ℃ 15 min 2了铝板的固溶工艺为 保温 。采用 种预时效工艺来比较其对铝板自然时效稳定性的影100 ℃×0.5 h, T4P1,响,第一种工艺为 代号为 第二种100 ℃×0.5 h + 70 ℃×5 h, T4P2为 代号为 。

3 试验结果3.1 化学成分

2

铝板的化学成分分析结果如表 所示。可知测试成分与质保书成分接近,均在德国大众标准要求范围内。

3.2 力学性能 3.3 包边性能

3.2.1

烘烤前铝板的拉伸性能3烘烤前铝板的拉伸性能试验结果如表 所示。可以看出,经过长时间自然时效后,铝板的抗

30- 50 MPA,拉强度和屈服强度上升了 部分指标接近德国大众标准要求下限。3.2.2

烘烤后铝板的力学性能4铝板的烘烤硬化性能试验结果如表 所示。

0% 2%可见预变形量为 和 的铝板经烘烤后的屈服强度均偏低,接近要求值的下限。 5铝板包边性能试验结果如表 所示。可以看0° 0.6,90°出, 方向的最小弯曲半径为 方向的最小0.7, (6016- IH弯曲半径为 不满足标准要求 要求Rmin/t≤0.5,6016-s Rmin/t≤0.6)要求 。

3.4 微观组织

3.4.1 SEM(扫描电镜)观察2铝板典型视场的扫描电镜观察结果见图 。可见铝板中存在一些较大尺寸的条片状相,能谱Al(fe,mn)si分析表明其主要为 相。

图2 铝板SEM能谱分析

3.4.2 Ebsd(electron Backscattered Diffraction,电子背散射衍射)观察分析Odf(orientation Distribution铝板微观组织的Function,三维取向分布函数表示法)图、晶界重构Mg2si 3,图、 相分布图参见图 可见合金平均晶粒尺28 μm,mg2si 0.047 8%寸为 含量为 。

4 长期时效铝板挽救处理工艺研究 4.1 铝板性能检测结果

4.1.1 力学性能(0° )沿热处理铝板的轧向 方向取样,试验检测( T4P1 T4P2)了模拟供货态 工艺代号为 和 和模拟烤185 ℃×20 min,漆态铝板的力学性能,烘烤工艺为6每个月测试一次共检测 次,分析不同预时效工艺处理铝板的自然时效稳定性和烘烤硬化性能变化4 6 7规律,结果如图 、表 和表所示。可以看出,通2过两种预时效工艺处理后,自然时效 周(通常的出厂性能检测时间)铝板的各项力学性能指标均6达到或超过质保书中对应的数值;即使经过 个月自然时效后,试板的性能仍满足大众要求,且有一定余量,表明两种工艺均可以恢复铝板的力学性能。随自然时效时间的延长,试板强度有一定程T4P2度的升高。比较来看, 时效工艺不仅能改善试板的自然时效稳定性,还能提高试板的烘烤硬化性能,为较好的时效工艺。4.1.2 包边性能T4P1 T4P2对热处理板料 和 进行包边性能测0° ( )试,对铝板 方向弯曲线垂直于轧制方向 和90° ( )方向 弯曲线平行于轧制方向 进行弯曲性能10%的评估,预拉伸量 ,长方形试样的规格为30×100 mm。

图3 EBSD观察结果

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