壓製成型用鋁合金板的製作方法

2023-04-29 01:17:26 1

專利名稱：：壓製成型用鋁合金板的製作方法
技術領域：
：本發明涉及壓製成型性優異，尤其是適合於汽車車身面板等汽車零件的壓製成型用鋁合金板。
背景技術：
：以往，提出了在壓製成型鋁合金板時，根據壓製成型的種類(例如，深衝成型性、拉伸成型性、彎曲加工性等)控制鋁合金板的織構等，從而提高成型性。例如，提出了在Al-Mg-Si系鋁合金板的織構中，根據壓製成型的種類至少控制Cube取向的取向密度，由此，能夠進行與該壓製成型性相適應的改善(專利文獻1)。但是，對於汽車車身面板等的壓製成型，所述的壓製成型的種類被複合化。因此，為了改善壓製成型汽車車身面板時的成型性，需要改善材料的等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形時的斷裂極限(提高斷裂極限應變)。專利文獻l:特開2000-319741號公報
發明內容本發明是鑑於上述問題而開發的，其目的在於提供能夠提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形的斷裂極限，且適用於壓製成型的壓製成型用鋁合金板。本發明的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，對於鋁或鋁合金板(以下，鋁合金板)的織構，CR取向((OOl)〈520〉，以下相同)的取向密度比CR取向以外的任一取向的取向密度都高。所述的壓製成型用鋁合金板，對於其織構，CR取向的取向密度比4CR取向以外的任一取向的取向密度都高。由此，如從後述的實施例可知，能夠改善用於改善壓製成型性所必要的材料的等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形時的斷裂極限。這樣，根據本發明，能夠得到提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形時的斷裂極限，且適用於壓製成型的壓製成型用鋁合金板。圖l是表示實施例1~3的相對於熱軋方向的冷軋方向的說明圖。具體實施例方式本發明的壓製成型用鋁合金板如上所述，對於其織構，CR取向的取向密度比CR取向以外的任一取向的取向密度都高。在此，對鋁合金的織構進行說明。鋁合金等多晶材料多具有結晶粒在幾個特定取向上取向的組織即織構。作為上述取向有CR取向、Cube取向、Goss取向、Brass取向、S取向、Copper取向、RW取向、PP取向等。另外，結晶取向均勻分散且不集聚時，稱為織構是任意的。另外可知，織構的體積分數變化時，塑性各向異性發生變化。上述織構的製作方法即使是同樣的結晶系時，也根據加工方法而有所不同。在利用軋製得到的板材的織構的情況下，用軋制面和軋制方向表示，軋制面用表示面的密勒指數(hkl)表示，軋制方向用表示方向的密勒指數(uvw)表示(h、k、1、u、v、w是整數)。而且，按照滿Ahu+kv+lw-0的條件的方式匯總替換h、k、l及u、v、w的順序而得到的24種等價的取向組並表示為{h,k，1}，作為取向的一般的表示。才艮據該表現方法，上述各取向表示如下。CR取向{001}Cube取向{001}<100〉Goss取向{011}Brass取向{011}S取向{123}Copper取向{112}RW取向{001}<110〉PP取向{011}上述織構的取向密度是指用比率表示各取向相對於任意取向的強度。在本發明中，從這些取向偏移±10度以內的取向定義為同一取向。但是，對於Copper及S取向，偏移土9度以內的取向定義為同一取向。上述取向的密度分布例如可使用X射線^f射法，通過求取晶粒取向分布函數(ODF)來測定。具體而言，從X射線衍射裝置測定的極點圖，通過三維取向解析求0DF，由此，求取各結晶取向的取向密度。ODF通過Bunge提議的級數展開法將偶數項的展開次數設為22次、將奇數項的展開次數設為19次進行計算。另外，取向密度用特定取向的取向密度與具有任意取向的試樣的取向密度的比表示，記載為任意比。任意強度Ir由檢查試樣強度Ic通過下式算出。formulaseeoriginaldocumentpage6在此，a、(3是測定角度，As是步進角度。另外，製造上述鋁合金的方法只要能夠得到對於織構，CR取向的取向密度比CR取向以外的任一取向的取向密度更高的壓製成型用鋁合金板就沒有特別的限定，可以列舉例如對由鋁合金構成的鑄錠實施熱軋，接著，在相對於熱軋的軋制方向90。的方向進行冷軋，進而進行固溶化處理、淬火處理，之後，進行熱處理的方法。今後，很可能得到上述壓製成型用鋁合金板的更高效的製造方法。另外，上述壓製成型用鋁合金板優選上述CR取向的取向密度為10以上(任意比，以下相同)。該情況下，尤其是能夠提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形時的斷裂極限。在上述CR取向的取向密度小於10的情況下，上述各變形時的斷裂極限降低，成型性可能會劣化。另外，上述CR取向以外的取向優選全部小於10。該情況下，尤其是能夠提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形時的斷裂極限。另外，作為上述CR取向以外的取向，可以列舉上述Cube取向、Goss取向、Brass取向、S取向、Copper取向、RW取向、PP取向等。另外，在上述CR取向以外的取向的取向密度任意一個超過10的情況下，有可能上述各變形的斷裂極限降低，成型性劣化。另外，上述壓製成型用鋁合金板優選由Al-Mg-Si系合金構成。該情況下，尤其是能夠作為適合於要求拉伸成型及彎曲加工性的汽車的發動機罩及後背箱罩等或要求深沖成型性的汽車車門及擋泥板等的材料。另外，具有特別適合的成分的上述Al-Mg-Si系合金優選是含有Si:0.2%~2.0%(質量％,以下同樣)、Mg:0.2%~1.5%,還含有Cu:1.0%以下、Zn:0.5%以下、Fe:0.5%以下、Mn:0.3%以下、Cr:0.3%以下、V:0.2%以下、Zr:0.15%以下、Ti:0.1%以下、B:0.005%以下之中的一種或兩種以上，剩餘的部分是由不可避免的雜質及鋁構成的上述A1-Mg-Si系合金。Si是為得到烘烤硬化性而必需的，起到形成Mg2Si等Mg-Si系化合物而提高強度的作用。在Si的含量小於0.2%的情況下，用在150°C~200'C的範圍內保持10~60分鐘的熱處理可能不能得到足夠的烘烤硬化性。另一方面，Si含量超過2.0°/。時，成型加工時的耐力提高，產生由於脫模而材料的彈性變形部分形狀恢復(彈性恢復)的回彈變大的問題。成型性可能劣化。另外，在Si含量小於0.2%或大於2.0%時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。7Si含量更優選為0.8~1.2%。另外，上述壓製成型用鋁合金板含有Mg:0.2~1.5%。Mg和上述的Si同樣，是為得到烘烤硬化性而必需的，起到形成Mg2Si等Mg-Si系化合物而提高強度的作用。在Mg的含量小於0.2%的情況下，在~200。C的範圍內保持10~60分鐘的熱處理可能不能得到充分的烘烤硬化性。另一方面，Mg含量大於1.5%時，固溶化處理後或最終熱處理結束後的耐力提高，可能產生回彈變大。另外，在上述的Mg含量小於0.2%或大於1.5%時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。Mg含量更優選為0.3~0.7%。上述壓製成型用鋁合金板還含有Cu:1.0。/。以下、Zn:0.5%以下、Fe:0.5。/o以下、Mn:0.3。/o以下、Cr:0.3M以下、V:0.20/o以下、Zr:0.15%以下、Ti:0.1%以下、B:0.005°/。以下之中的一種或兩種以上。Cu起到提高強度、提高成型性的作用。在Cu的含量大於1.0%時，可能使耐蝕性劣化。Zn起到提高表面處理時的磷酸鋅處理性的作用。在Zn的含量大於O.5%時，可能使耐蝕性劣化。Fe、Mn、Cr、V、Zr起到提高強度、細化晶粒並防止成型加工時的表面粗糙的作用。在Fe、Mn、Cr、V、Zr的含量超過上述範圍時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。Ti、B起到細化鑄造組織並提高成型性的作用。Ti、B的含量超過上述範圍時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。另外，上述壓製成型用鋁合金板也可以由Al-Mg系合金構成。該情況下，尤其是能夠作為適合於要求拉伸成型及彎曲加工性的汽車的發動機罩及後背箱罩等或要求深衝成型性的汽車車門及擋泥板等的材料。另外，具有特別適合的成分的上述Al-Mg系合金優選是含有Mg:1.5%~6.5%(質量％，以下同樣)，還含有Mn:1.5%以下、Fe:0.7%以下、Si:0.5%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Zn:0.4%以下、Zr:0.3%以下、V:0.2%以下、Ti:0.2%以下、B:0.05%以下之中的一種或兩種以上，剩餘的部分是由不可避免的雜質及鋁構成的Al-Mg系合金。Mg是為得到強度而必需的，起到固溶而提高強度的作用。Mg的含量小於l.5%時，不能得到足夠的強度，成型性可能劣化。另一方面，Mg的含量大於6.5%時，產生在熱軋時容易開裂，不能軋制的問題。另外，在上述Mg的含量小於1.5%或大於6.5%時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。Mg的含量更優選為2.2~6.2%。上述壓製成型用鋁合金板還含有Mn:1.5。/。以下、Fe:0.7%以下、Si:0.5%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Zn:0.4Q/o以下、Zr:0.3%以下、V:0.2%以下、Ti:0.2%以下、B:0.05%以下之中的一種或兩種以上。Mn、Fe、Si、Cu、Cr、Zn、Zr、V起到提高強度、提高成型性的作用。Mn、Fe、Si、Cu、Cr、Zn、Zr、V的含量超過上述範圍時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。Ti、B起到細化鑄造組織且提高成型性的作用。Ti、B的含量超過上述範圍時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。另外，上述壓製成型用鋁合金也可以由Al-Mn系合金構成。該情況下，尤其是能夠作為適合於要求拉伸成型及深衝成型兩方面要求的汽車隔熱板等的材料。另外，具有特別適合的成分的上述Al-Mn系合金優選是含有Mn:0.3~2.0%(質量％，以下同樣)，還含有Mg:1.5%以下、Si:1.0%以下、Fe:1.0%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Zn:0.5%以下、Zr:0.5%以下、V:0.2%以下、Ti:0.2%以下、B:0.05%以下之中的一種或兩種以上，剩餘的部分是由不可避免的雜質及鋁構成的A1-Mn系合金。Mn是為得到強度而必需的，起到形成Al-Mn系化合物而提高強度的作用。Mn的含量小於0.3%時，不能得到足夠的強度，成型性可能會劣化。另一方面，Mn的含量大於2.0%時，在鑄造時容易形成粗大的結晶物，成型性可能會劣化。另外，在上述Mn的含量小於0.3%或大9於2.0%時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。Mn的含量更優選為0.8~1.5%。上述壓製成型用鋁合金板還含有Mg:1.5%以下、Si:1.0%以下、Fe:1.0%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Zn:0.5%以下、Zr:0.5%以下、V:0.2%以下、Ti:0.2%以下、B:0.05%以下之中的一種或兩種以上。Mg、Si、Fe、Cu、Cr、Zn、Zr、V起到提高強度、提高成型性的作用。Mg、Si、Fe、Cu、Cr、Zn、Zr、V的含量超過上述範圍時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。Ti、B起到細化鑄造組織且提高成型性的作用。Ti、B的含量超過上述範圍時，CR取向的取向密度容易變低，成型性可能會劣化。實施例(實施例1)作為本發明的壓製成型用鋁合金板的實施例及比較例，本例製造了壓製成型用鋁合金板(試樣El~試樣E10及試樣Cl~試樣C10)。這些實施例是表示本發明的一實施方式的例子，本發明不限於此。下面，詳細地說明該例。對上述壓製成型用鋁合金板的製造方法進行說明。首先，將具有表l所示的組成、剩餘部分由不可避免的雜質和鋁構成的鑄塊(合金A合金J)通過稱為DC鑄造法(DirectChillCastingProcess)的半連續鑄造方法進行鑄錠。將得到的鑄錠在550匸進4亍6小時的均質化處理後，冷卻到室溫。tableseeoriginaldocumentpage11其次，將上述鑄錠再加熱到420。C後開始熱軋，得到厚度為4.Omm的熱軋板。熱軋的結束溫度設定為250'C。接著，在如圖l(a)所示那樣，以相對於熱軋方向(箭頭A)0。方向(箭頭B)或如圖1(b)所示那樣，以相對於熱軋方向(箭頭C)90°方向(箭頭D)進行冷軋，製作1.Omm的冷軋板。另外，在540'C進行20秒的固溶化處理，以30。C/s的冷卻速度淬火直到室溫。淬火後，在3分鐘後，在IOO'C進行1小時的熱處理。由此，得到壓製成型用鋁合金板(試樣El~試樣E10及試樣CI~試樣CIO)。表2及表3中表示對上述試樣El~試樣E10及試樣CI~試樣CIO使用的合金的種類、相對於熱軋方向的冷軋方向。iitableseeoriginaldocumentpage12取向密度用特定取向的取向密度與具有任意取向的試樣的取向密度的比表示，記載為任意比。任意強度Ir由檢查試樣強度Ic通過下式算出。formulaseeoriginaldocumentpage13在此，a、(3是測定角度，As是步進角度。表2及表3示出了CR取向的取向密度、在CR取向以外的取向中顯示取向密度為最大值的取向和其取向密度(CR取向以外的取向和其取向密度)。例如，在試樣E1中，上述CR取向及CR取向以外的取向密度分另'J為CR取向20、Cube取向2、Goss取向0、Brass取向1、S取向0、Copper取向0、RW取向0、PP取向1。因此，在表2的試樣E1的CR取向以外的取向和其取向密度中，顯示出CR取向以外的取向中取向密度顯示最大值的Cube取向、和其取向密度為2。〈成型性〉成型性通過測定等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形的斷裂極限應變來評價。(等雙軸變形)等雙軸變形的斷裂極限應變應用複製了cj)6.3mm的圓形網格的坯料，在衝頭直徑(《^f"徑)(])50mm、成型速度2mm/s、坯料尺寸100mmx100mm的成型條件下進形成型試驗後，進行斷裂極限應變的測定。作為潤滑劑，將在兩面塗敷了高粘度礦物油的乙烯樹脂軟片插入衝頭和坯料之間而使用。將斷裂極限為0.40以上的作為合格，將小於0.40的作為不合格。(平面應變變形)平面應變變形是在上述等雙軸變形的斷裂極限應變測定方法中，變更潤滑劑，將低粘度礦物油塗敷於坯料上來進行。將斷裂極限為0.30以上的作為合格，將小於0.30的作為不合格。(單軸變形)單軸變形中的斷裂極限應變應用複製了(J)6.35mm的圓形網格的JIS5號試驗片，進行抗拉試驗，進行斷裂極限應變的測定。將斷裂極限為0.40以上的作為合格，將小於0.40的作為不合格。(評價)對成型性而言，將等雙軸變形、平面應變變形、單軸變形都合格的情況作為合格(評價為O),有任一種不合格時作為不合格(評價為x)。另外，作為一例，表2及表3中一併表示有耐力。如由表2可知那樣，作為實施例的試樣E1試樣E10,對於織構，CR取向的取向密度比CR取向以外的任一取向的取向密度都高，CR取向的取向密度為10以上，且Cube取向以外的取向的取向密度全部都為4以下。而且，上述試樣E1試樣E10，對於成型性也都顯示出良好的結果。由此可知，根據本發明，能夠得到提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形中的斷裂極限，且適用於壓製成型的壓製成型用鋁合金板。另外，作為比較例的試樣C1試樣C10，對於織構，表示最高取向密度的取向是作為CR以外的取向的Cube取向，並且，其取向密度為IO以上。因此，等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形的任一斷裂極限應變都低，成型性不合格。(實施例2)在本例中，作為本發明的壓製成型用鋁合金板的實施例及比較例，製造了由Al-Mg系合金構成的壓製成型用鋁合金板(試樣Ell試樣E14及試樣Cll試樣C14)。這些實施例是表示本發明的一實施方式的例子，本發明不限於此。下面，詳細地il明該例。對上述壓製成型用鋁合金板的製造方法進行說明。首先，將具有表4所示的組成、剩餘部分由不可避免的雜質和鋁構成的鑄塊(合金K~合金N)通過稱為DC鑄造法的半連續鑄造方法制14作成鑄錠。對得到的鑄錠在48(TC進行6小時的均質化處理後，冷卻到室溫。tableseeoriginaldocumentpage15下面，對上述試樣E11試樣E14及試樣C11試樣C14,用和上述實施例1同樣的方法進行結晶取向分布參數(ODF)及成型性的評價。將結果一併表示於表5。如由表5可知那樣，作為實施例的試樣Ell~試樣E14,對於織構，CR取向的取向密度比CR取向以外的取向的取向密度都高，CR取向的取向密度為10以上，且Cube取向以外的取向的取向密度全部都為4以下。而且，上述試樣Ell~試樣E14對於成型性也都顯示良好的結果。由此可知，根據本發明，能夠得到能夠提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形中的斷裂極限，且適用於壓製成型的壓製成型用鋁合金板。另外，如由表5可知那樣，作為比較例的試樣C11試樣C14，對於織構，表示最高取向密度的取向是作為CR取向以外的取向的Cube取向。因此，等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形的任一斷裂極限應變都低，成型性不合格。(實施例3)在本例中，作為本發明的壓製成型用鋁合金板的實施例及比較例，製造了由A1-Mn系合金構成的壓製成型用鋁合金板(試樣E15試樣E18及試樣C15試樣C18)。這些實施例是表示本發明的一實施方式的例子，本發明不限於此。下面，詳細地說明該例。對上述壓製成型用鋁合金板的製造方法進行說明。首先，將具有表6所示的組成、剩餘部分由不可避免的雜質和鋁構成的鑄塊(合金0~合金R)通過稱為DC鑄造法的半連續鑄造方法製作成鑄錠。對得到的鑄錠在580X:進行6小時的均質化處理後，冷卻到室溫。16tableseeoriginaldocumentpage17其次，將上述鑄錠再加熱到500TC後開始熱軋，得到厚度為3.Omm的熱軋板。熱軋的結束溫度設定為350'C。接著，如在圖l(a)所示那樣，以相對於熱軋方向(箭頭A)0。方向(箭頭B)或如圖l(b)所示那樣，以相對於熱軋方向(箭頭C)90。方向(箭頭D)進行冷軋，製作1.Omm的冷軋板。另外，在45(TC進行30秒的軟化處理。由此，得到壓製成型用鋁合金板(試樣E15試樣E18、試樣C15試樣C18)。表7中表示對上述試樣E15~試樣E18及試樣C15試樣C18使用的合金的種類、相對於熱軋方向的冷軋方向。tableseeoriginaldocumentpage17下面，對上述試樣E15試樣E18及試樣C15試樣C18,用和上述實施例1同樣的方法進行結晶取向分布參數(ODF)及成型性的評價。將結果一併表示於表7。如由表7可知那樣，作為實施例的試樣E15~試樣E18，對於織構，CR取向的取向密度比CR取向以外的取向的取向密度都高，CR取向的取向密度為10以上，且Cube取向以外的取向的取向密度全部都為3以下。而且，上述試樣E15試樣E18，對於成型性也都顯示良好的結果。由此可知，根據本發明，能夠得到提高等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形中的斷裂極限，且適用於壓製成型的壓製成型用鋁合金板。另外，如由表7可知那樣，作為比較例的試樣C15試樣C18，對於織構，表示最高取向密度的取向是作為CR取向以外的取向的Cube取向。因此，等雙軸變形、平面應變變形及單軸變形的任一斷裂極限應變都低，成型性不合格。權利要求1、一種壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，對於鋁或鋁合金板(以下，鋁合金板)的織構，CR取向({001}520，以下相同)的取向密度比CR取向以外的任一取向的取向密度都高。2、權利要求1所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述CR取向的取向密度為IO以上(任意比，以下相同)。3、權利要求1或權利要求2所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述CR取向以外的取向全部小於10。4、權利要求1~3中任一項所述的壓製成型用.鋁合金板，其特徵在於，所述壓製成型用鋁合金板由Al-Mg-Si系合金構成。5、權利要求4所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述壓製成型用鋁合金板含有Si:0.2。/。2.0。/。(質量。/。，以下同樣)、Mg:0.2%~1.5%，還含有Cu:1.0%以下、Zn:0.5%以下、Fe:0.5%以下、Mn:0.3%以下、Cr:0.3%以下、V:0.2%以下、Zr:0.15%以下、Ti:0.1%以下、B:0.005%以下之中的一種或兩種以上，剩餘的部分由不可避免的雜質及鋁構成。6、權利要求1~3中任一項所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述壓製成型用鋁合金板由Al-Mg系合金構成。7、權利要求6所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述壓製成型用鋁合金板含有Mg:1.5%~6.5%(質量，以下同樣)，還含有Mn:1.5%以下、Fe:0.7%以下、Si:0.5%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Zn:0.4。/。以下、Zr:0.3%以下、V:0.2%以下、Ti:0.2%以下、B:0.05%以下之中的一種或兩種以上，剩餘的部分由不可避免的雜質及鋁構成。8、權利要求1~3中任一項所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述壓製成型用鋁合金板由Al-Mn合金構成。9、權利要求8所述的壓製成型用鋁合金板，其特徵在於，所述壓製成型用鋁合金板含有Mn:0.3~2.0%(質量％，以下同樣)，還含有Mg:1.5%以下、Si:1.0%以下、Fe:1.0%以下、Cu:0.5%以下、Cr:0.5%以下、Zn:0.5%以下、Zr:0.5%以下、V:0.2%以下、Ti:0.2%以下、B:0.05%以下之中的一種或兩種以上，剩餘的部分由不可避免的雜質及鋁構成。全文摘要本發明提供一種壓製成型用鋁合金板，對於鋁或壓製成型用鋁合金板的織構，CR取向({001}，以下相同)的取向密度比CR取向以外的任一取向的取向密度都高。優選CR取向的取向密度為10以上(任意比，以下相同)。優選CR取向以外的取向全部小於10。壓製成型用鋁合金板優選由Al-Mg-Si系合金構成。文檔編號C22C21/00GK101680062SQ20088001478公開日2010年3月24日申請日期2008年5月29日優先權日2007年6月11日發明者內田秀俊,淺野峰生申請人:住友輕金屬工業株式會社