CN117187636A - 一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，涉及铝合金制造领域，解决了5052铝合金不能同时具备高强度和高弯曲性能的技术问题。技术方案为：所述方法包括如下步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平；铝合金化学成分的质量百分数为：Si≤0.20％、Fe≤0.30％、Cu≤0.10％、Mn 0.05～0.10％、Mg 2.70～2.80％、Cr 0.15～0.20％、Zn≤0.10％、Ti 0.01～0.05％、其它杂质元素单个≤0.05％、其它杂质元素合计≤0.15％，其余为Al；热轧终轧温度270～300℃；冷轧总加工率≥70％；退火温度240～260℃，保温时间2～4小时。本发明通过合金元素含量、热轧终轧温度、冷轧总加工率和退火工艺的合理匹配，以较少的生产工序和较低的生产成本实现了成品板带材强度高、塑性及弯曲性能好。

Description

一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金制造技术领域，尤其涉及一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法。

背景技术

5052铝合金属于Al-Mg系合金，是Al-Mg系合金中应用最广泛的一种，按照国家标准GB/T 3190-2020《变形铝及铝合金化学成分》的规定，5052铝合金主要包括以下化学成分：0wt％～0.25wt％的Si，0wt％～0.4wt％的Fe，0wt％～0.1wt％的Cu，0wt％～0.1wt％的Mn，2.2wt％～2.8wt％的Mg，0.15wt％～0.35wt％的Cr，0wt％～0.1wt％的Zn，余量为Al。5052铝合金具有中等强度和良好的成形性能、耐腐蚀性能、焊接性能和抗疲劳强度，因此广泛应用于电子电器、建筑装饰、运输车辆、集装箱等领域，主要加工方式有折弯、咬边等，对板带材弯曲性能要求较高。

随着节能减排的要求提高，对5052铝合金板带材提出了提高强度以实现减薄的需求。Al-Mg系合金为不可热处理强化合金，主要强化方式为固溶强化和形变强化，这两种强化方式在提高强度的同时通常会导致塑性成形性能下降，而下游产品加工过程中为避免出现开裂需要铝合金板带材保持较高弯曲性能。因此，高强度高弯曲性能5052铝合金板带材具有迫切的市场需求和工程价值。

中国专利CN106637006B公开了一种提高5052铝合金冷轧态塑性的方法，通过向5052铝合金中添加0.01～0.05％Sr，将热轧、热处理工序制备的再结晶态板坯进行“冷轧→中间退火→冷轧”加工并配合合理的工艺参数，提高了成品的抗拉强度，但是其延伸率低并且弯曲性能还有待研究；同时该生产方法由于需要加入稀土元素并且生产工序较多导致生产成本高。

中国专利申请CN113528903A公开了一种具有高折弯性能的5052铝合金制备方法，通过合理控制合金元素含量并按“熔铸→均匀化→热轧→冷轧→拉矫清洗矫直→退火→横切”顺序加工并配合合理的工艺参数提升折弯性能。但受热轧轧制厚度和冷轧总加工率30％限制，只能应用于较厚的产品上，且强度较低，只能达到GB/T 3880.2规定的5052-H22/H32状态性能。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，能够克服5052铝合金不能同时具备高强度、高塑性和高弯曲性能的缺陷，具体技术方案如下：

一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，包括如下步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平；

所述熔铸步骤中，铝合金化学成分的质量百分数为：Si≤0.20％、Fe≤0.30％、Cu≤0.10％、Mn 0.05～0.10％、Mg 2.70～2.80％、Cr 0.15～0.20％、Zn≤0.10％、Ti 0.01～0.05％、其它杂质元素单个≤0.05％、其它杂质元素合计≤0.15％，其余为Al；

所述热轧步骤中，热轧终轧温度为270～300℃；

所述冷轧步骤中，将热轧卷坯冷轧至成品厚度，冷轧总加工率≥70％；

所述退火步骤中，退火温度为240～260℃，保温时间为2～4小时。

进一步的，上述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法中，所述加热步骤中，铸锭加热温度为480～510℃，保温时间为2～8小时。

进一步的，上述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法中，所述热轧步骤中，热轧卷坯厚度为在成品厚度基础上预留≥70％冷轧加工率。

进一步的，上述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法中，所述矫平步骤中，利用拉弯矫直机将铝卷矫平或利用横切机将铝卷矫平后剪切成板材。

铝镁合金的强度和塑性主要受合金成分、轧制过程产生的加工硬化程度、退火过程产生的再结晶程度等影响。Mn、Mg、Cr是5052铝合金的主要合金元素，适当添加可起到固溶强化作用而提升强度，同时又不导致塑性下降过多。冷轧过程中铝合金会产生加工硬化，随冷轧总加工率增大铝合金板带材的强度提高、但塑性和弯曲性能降低。冷轧后进行退火时会发生回复和再结晶，在一定范围内退火温度越高、保温时间越长回复和再结晶程度提升，铝板带材强度降低、塑性和弯曲性能提高。再结晶温度受合金成分、冷轧后材料内部组织等影响，再结晶晶核在金属中畸变最大处优先形成，因此轧制变形量越大形核就越容易，相应的再结晶温度越低，再结晶温度区间也越窄。通过合理控制热轧终轧温度，可使热轧下线冷却后的卷材形成部分再结晶组织，在后续冷轧后不同晶粒间产生不同变形程度的纤维组织，再结晶温度存在一定差异，从而可以在较宽的退火温度范围内形成部分再结晶组织，在提升退火后铝合金塑性的同时扩大退火工艺窗口。因此，通过合理控制合金元素含量、热轧终轧温度、冷轧总加工率和退火工艺，可生产出高强度高弯曲性能的5052铝合金冷轧板带材，因此，本发明通过控制冷轧总加工率≥70％，结合退火温度为240～260℃，保温时间为2～4小时的退火工艺，能够同时提高铝合金板带材强度、塑性和弯曲性能。

本发明的另一目的是提供一种利用上述生产方法制备得到的5052铝合金冷轧板带材。

进一步的，上述提供的5052铝合金冷轧板带材，所述5052铝合金冷轧板带材厚度≤2.0mm。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明提供的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，通过合金元素含量、热轧终轧温度、冷轧总加工率和退火工艺的合理匹配，其生产的5052铝合金冷轧板带材强度高、塑性及弯曲性能好，其强度满足GB/T 3880.2规定的5052-H26状态要求同时塑性和弯曲性能满足GB/T 3880.2规定的5052-H22状态的要求。

2.本发明提供的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，在生产过程中不添加稀土元素并且无需进行铸锭均匀化处理和中间退火等工艺，既缩短了生产流程同时也大幅度降低生产成本。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

本实施例提供一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，包括以下生产步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平。

(1)熔铸：熔铸后铸锭的化学元素质量百分数见表1

表1为实施例1铸锭的化学元素质量百分数

(2)加热：铸锭加热至480℃后保温5小时。

(3)热轧：热轧终轧温度为270℃，热轧坯料厚度4.0mm。

(4)冷轧：将热轧坯料轧至1.0mm，总加工率75％。

(5)退火：卷材温度240～260℃，保温时间2～4小时。

对实施例1在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能进行测试，其结果见表2。

表2为实施例1在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能测试结果

退火工艺	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	180°弯曲不开裂半径/mm
					240℃×2h	271	220	12	0.5
240℃×4h	268	216	13	0.5
					250℃×2h	267	211	13	0.5
250℃×4h	263	205	13	0.5
					260℃×2h	259	203	14	0.5
260℃×4h	257	197	14	0.5

从表2数据可知，Rm≥257MPa，Rp_0.2≥197MPa，强度满足GB/T 3880.2规定的5052-H26要求；A≥12％、经过半径为铝板带材厚度0.5倍的180°弯曲后不开裂，塑性和弯曲性能满足GB/T 3880.2规定的5052-H22要求，说明本实施例提供的生产方法，通过合理控制合金元素含量、热轧终轧温度270℃、冷轧总加工率75％，退火温度在240～260℃范围内保温2～4小时，制备得到的5052铝合金冷轧板带材强度高、塑性及弯曲性能好。

实施例2

本实施例提供一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，包括以下生产步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平。

(1)熔铸：熔铸后铸锭的化学元素质量百分数见表3。

表3为实施例2铸锭的化学元素质量百分数

(2)加热：铸锭加热至510℃后保温8小时。

(3)热轧：热轧终轧温度为300℃，热轧坯料厚度7.0mm。

(4)冷轧：将热轧坯料轧至2.0mm，总加工率71％。

(5)退火：卷材温度240～260℃，保温时间2～4小时。

对实施例2在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能进行测试，其结果见表4。

表4为实施例2在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能测试结果

退火工艺	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	180°弯曲不开裂半径/mm
					240℃×2h	277	229	13	1.0
240℃×4h	272	223	13	1.0
					250℃×2h	273	221	14	1.0
250℃×4h	270	217	14	1.0
					260℃×2h	262	206	15	1.0
260℃×4h	259	195	15	1.0

从表4数据可知，Rm≥259MPa，Rp_0.2≥195MPa，强度满足GB/T 3880.2规定的5052-H26要求；A≥13％、经过半径为铝板带材厚度0.5倍的180°弯曲后不开裂，塑性和弯曲性能满足GB/T 3880.2规定的5052-H22要求。说明本实施例提供的生产方法，通过合理控制合金元素含量、热轧终轧温度300℃、冷轧总加工率71％，退火温度在240～260℃范围内保温2～4小时，制备得到的5052铝合金冷轧板带材强度高、塑性及弯曲性能好。

实施例3

本实施例提供一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，包括以下生产步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平。

(1)熔铸：熔铸后铸锭的化学元素质量百分数见表5。

表5为实施例3铸锭的化学元素质量百分数

(2)加热：铸锭加热至500℃后保温2小时。

(3)热轧：热轧终轧温度为285℃，热轧坯料厚度3.0mm。

(4)冷轧：将热轧坯料轧至0.5mm，总加工率83％。

(5)退火：卷材温度240～260℃，保温时间2～4小时。

对实施例3在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能进行测试，其结果见表6。

表6为实施例3在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能测试结果

退火工艺	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	180°弯曲不开裂半径/mm
					240℃×2h	275	223	11	0.25
240℃×4h	271	218	11	0.25
					250℃×2h	271	218	12	0.25
250℃×4h	268	215	12	0.25
					260℃×2h	260	209	12	0.25
260℃×4h	258	201	12	0.25

从表6数据可知，Rm≥258MPa，Rp_0.2≥201MPa，强度满足GB/T 3880.2规定的5052-H26要求；A≥11％、经过半径为铝板带材厚度0.5倍的180°弯曲后不开裂，塑性和弯曲性能满足GB/T 3880.2规定的5052-H22要求。说明本实施例提供的生产方法，通过合理控制合金元素含量、热轧终轧温度285℃、冷轧总加工率83％，退火温度在240～260℃范围内保温2～4小时，制备得到的5052铝合金冷轧板带材强度高、塑性及弯曲性能好。

对比例1

本对比例提供一种5052铝合金冷轧板带材的生产方法，包括以下生产步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平。

(1)熔铸：熔铸后铸锭的化学元素质量百分数见表7。

表7为对比例1铸锭的化学元素质量百分数

(2)加热：铸锭加热至480℃后保温5小时。

(3)热轧：热轧终轧温度为270℃，热轧坯料厚度4.0mm。

(4)冷轧：将热轧坯料轧至1.0mm，总加工率75％。

(5)退火：卷材温度240～260℃，保温时间2～4小时。

对对比例1在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能进行测试，其结果见表8。

表8为对比例1在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能测试结果

退火工艺	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	180°弯曲不开裂半径/mm
					240℃×2h	255	204	10	1.0
240℃×4h	252	203	10	1.0
					250℃×2h	251	201	11	1.0
250℃×4h	247	196	11	1.0
					260℃×2h	243	195	12	1.0
260℃×4h	241	191	12	1.0

对比例1与实施例1～3相比，主要在于合金元素含量的变化，对比例1中Cu含量0.011％、Mn含量0.023％、Cr含量0.226％，从表8数据可知，这三种元素含量偏多，在240～250℃退火后强度和断后伸长率均明显低于实施例1～3；合金在260℃退火后断后伸长率和弯曲性能有较大提升，但强度也下降较大。由此可知本对比例制备得到的5052铝合金冷轧板带材不能同时满足较高的强度、塑性和弯曲性能。

对比例2

本对比例为一种5052铝合金冷轧板带材的生产方法，包括以下生产步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平。

(1)熔铸：熔铸后铸锭的化学元素质量百分数见表9

表9位对比例2铸锭的化学元素质量百分数

(2)加热：铸锭加热至480℃后保温5小时。

(3)热轧：热轧终轧温度为330℃，热轧坯料厚度2.5mm。

(4)冷轧：将热轧坯料轧至1.0mm，总加工率60％。

(5)退火：卷材温度230～270℃，保温时间2～4小时。

对对比例2在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能进行测试，其结果见表10。

表10为对比例2在不同退火工艺下制备得到的5052铝合金冷轧板带材的性能测试结果

对比例2与实施例1～3相比，主要在于热轧终轧温度和冷轧总加工率、退火温度的差异，从表10数据可知，合金在230℃退火后断后伸长率偏低，弯曲性能较低，而退火温度在240～260℃时，由于热轧终轧温度为330℃，冷轧总加工率为60％，其强度、伸长率、弯曲性能远不如实施例1～3的强度、伸长率、弯曲性能；超过260℃退火后强度较低。由此可知本对比例制备得到的5052铝合金冷轧板带材不能同时满足较高的强度、塑性和弯曲性能。

综上可知，本发明通过合理控制合金元素含量、热轧终轧温度、冷轧总加工率和退火工艺，可生产出高强度高塑性高弯曲性能的5052铝合金冷轧板带材，本发明提供的生产方法不添加稀土元素，无需进行铸锭均匀化处理和中间退火等工艺，缩短生产流程，大幅度降低生产成本。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：熔铸→锯切→铣面→加热→热轧→冷轧→退火→矫平；

所述熔铸步骤中，铝合金化学成分的质量百分数为：Si≤0.20％、Fe≤0.30％、Cu≤0.10％、Mn 0.05～0.10％、Mg 2.70～2.80％、Cr 0.15～0.20％、Zn≤0.10％、Ti 0.01～0.05％、其它杂质元素单个≤0.05％、其它杂质元素合计≤0.15％，其余为Al；

所述热轧步骤中，热轧终轧温度为270～300℃；

所述冷轧步骤中，冷轧总加工率≥70％；

所述退火步骤中，退火温度为240～260℃，退火保温时间为2～4小时。

2.根据权利要求1所述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，其特征在于，所述加热步骤中，铸锭加热温度为480～510℃。

3.根据权利要求2所述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，其特征在于，所述加热步骤中，铸锭加热保温时间为2～8小时。

4.根据权利要求1所述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，其特征在于，所述热轧步骤中，热轧卷坯厚度为在成品厚度基础上预留≥70％冷轧加工率。

5.根据权利要求1所述的高强度高弯曲性能5052铝合金冷轧板带材的生产方法，其特征在于，所述矫平步骤中，利用拉弯矫直机将铝卷矫平或利用横切机将铝卷矫平后剪切成板材。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的生产方法制备得到的5052铝合金冷轧板带材。

7.根据权利要求6所述的5052铝合金冷轧板带材，其特征在于，所述5052铝合金冷轧板带材厚度≤2.0mm。