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CN1942595A - 制造热处理和退火的铝合金薄板的线内方法 - Google Patents

制造热处理和退火的铝合金薄板的线内方法 Download PDF

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CN1942595A
CN1942595A CNA2005800109516A CN200580010951A CN1942595A CN 1942595 A CN1942595 A CN 1942595A CN A2005800109516 A CNA2005800109516 A CN A2005800109516A CN 200580010951 A CN200580010951 A CN 200580010951A CN 1942595 A CN1942595 A CN 1942595A
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Abstract

提供在连续线内处理中制造铝合金薄板的方法。将连续铸造铝合金带材线内任选地淬火、热轧或温轧、退火或热处理、任选地淬火、并优选进行卷取，并具有达到希望的规格所需的附加热轧、温轧或冷轧步骤。该处理可用于在短得多的处理时间内制造具有希望性能的T或0韧性的铝合金薄板。

Description

制造热处理和退火的铝合金薄板的线内方法
技术领域
本发明涉及在连续线内(in-line)工艺中制造铝合金薄板的方法。更具体地，使用连续工艺以用最少的步骤和最短的可能处理时间制造具有希望性能的T或O状态的铝合金薄板。
背景技术
用于诸如汽车面板(auto panel)、增强件、饮料罐和航空应用的商业应用中的铝合金薄板的常规制造方法使用包含各独立步骤的大量序列的批量处理。典型地，较大的铸锭被铸造为最大约30英寸的厚度，并冷却到室温，然后贮存以备后用。当需要对铸锭做进一步的处理时，首先将其“去皮”以去除表面缺陷。一旦去除了表面缺陷，就将铸锭预热到约1040的温度持续20～30小时，以保证合金的成分适当地分布到整个金相组织中。然后其将冷却到用于热轧的较低温度。施加几个道次(pass)以将铸锭的厚度减少到冷轧所需的范围。一般在卷材上施加中间退火或自退火。然后将得到的“热轧带”冷轧到希望的规格并被其卷取。对于未热处理的产品，卷材以分批步骤进一步对卷材进行退火以获得O状态。要制造热处理的产品，一般在连续的热处理生产线中对卷绕的薄板进行分开的热处理操作。这包括将卷材展开、高温下的固溶热处理、淬火和再卷取。除了处理的各阶段的废料损失外，上述处理从开始到结束可花费几周的时间用于制备销售用的卷材，从而导致加工中制品和最终产品的大量库存。
由于该流程中处理时间较长，因此已进行大量的尝试以在保持制成品的期望性能的同时通过消除某些步骤缩短该处理时间。
例如，美国专利5655593描述了一种制造铝合金薄板的方法，其中，铸造薄带(替代厚的铸锭)，该薄带被快速轧制，并在小于30秒的周期内被连续冷却到低于350的温度。美国专利No.5772802说明了这样一种方法，在该方法中，将铝合金的铸造带材淬火、轧制、在600～1200的温度下退火120秒以下、然后淬火、轧制并时效。
美国专利No.5356495说明了这样一种方法，在该方法中，将铸造带材热轧、热卷取，并在热轧温度下保温2～120分钟，然后被展开、淬火，并在低于300的温度下冷轧，随后对板进行重新卷取。
上述方法都没有公开或提出本发明的步骤序列。仍需要提供以较少的库存或零库存以及较少的废料损失、在较短的时间周期内制造具有希望性能的热处理(T状态)和退火(O状态)薄板的连续线内方法。
发明内容
本发明通过提供一种以连续线内序列制造铝合金薄板的方法解决上述需要，该方法包括以下步骤：(i)提供连续铸造的铝合金带材作为原料；(ii)任选地将原料淬火到优选的热轧温度；(iii)将淬火的原料热轧或温轧到需要的厚度；(iv)根据合金和希望的状态对原料进行线内退火或固溶热处理；和(v)任选地将原料淬火。优选地，附加的步骤包括张力平整和卷取。
本方法允许消除许多步骤和处理时间，并仍可产生具有所有希望性能的铝合金薄板。在花费约30秒以将熔融金属转变成最终卷材的相同生产线中制造热处理和O状态产品。因此，本发明的目的在于，提供制造铝合金薄板的连续线内方法，该铝合金薄板的性能接近或超过用常规方法提供的铝合金薄板。
本发明的另一目的在于，提供更快速地制造铝合金薄板的连续线内方法，以使废料和处理时间最小化。
本发明的另一目的在于，提供以更有效和更经济的处理制造铝合金薄板的连续线内方法。
通过以下的附图、详细说明和所附的权利要求书，本发明的这些和其它目的将变得更加明显。
附图说明
通过以下附图进一步解释本发明。
图1是一个实施方案中的本发明方法的步骤的流程图；
图2是用于实施本发明方法的装置的一个实施方案的示意图；
图3是用于实施本发明方法的装置的另一实施方案。该生产线配备有四个轧机以达到更精细的最终规格。
图4a是说明与由DC铸锭制造并经过线外热处理的薄板相比的、线内制造的6022-T43薄板(0.035英寸规格)的等双轴拉伸性能的曲线图。
图4b是说明与由DC铸锭制造并经过线外热处理的薄板相比的、线内制造的6022-T4合金的等双轴拉伸性能的曲线图。
图5是e涂敷后的样品804908(T43状态状态的合金6022)的照片。
图6a是说明不经过预淬火的线内轧制到0.035英寸规格的合金6022的晶粒尺寸的照片。
图6b是说明线内轧制到0.035英寸规格的合金6022的晶粒尺寸的照片。
图7a显示沿横切面的合金6022的铸态组织。
图7b由两个照片构成，表示沿横切面的铸态条件的合金6022的表面和壳层组织。
图7c是沿横切面的铸态条件的合金6022中心区域组织的照片。
图7d包括两个照片，显示了合金6022铸态组织横向中心区的孔隙和组分(即AlFeSi颗粒)。
图8显示沿横向的Al+3.5％Mg合金的铸态显微组织。
具体实施方式
本发明提供一种以连续线内序列制造铝合金薄板的方法，该方法包括以下步骤：(i)提供连续铸造的铝合金带材作为原料；(ii)任选地将原料淬火到优选的热轧或温轧温度；(iii)将淬火原料热轧或温轧到期望的最终厚度；(iv)根据合金和希望的状态对原料进行线内退火或固溶热处理；和(v)任选地将原料淬火，然后，优选对其进行张力平整和卷取。本方法得到具有希望的尺寸和性能的铝合金薄板。在优选实施方案中，将铝合金薄板卷取以备后用。这种步骤序列反映在图1的流程图中，该图显示了任选地穿过剪切和修整站2、任选地淬火以便温度调整4、被热轧6以及任选地被修整8的连续铸造铝合金带材原料1。这时或者对原料进行退火16然后进行适当的淬火18并可选卷取20以产生O状态产品22，或者进行固溶热处理10然后进行适当的淬火12并可选卷取14以产生T状态产品24。从图1可以看出，加热步骤和随后的淬火步骤的温度将根据希望的状态而变化。
这里使用的术语“退火”是指导致金属发生再结晶由此产生均匀的可成形性并有助于凸耳(earing)控制的加热过程。在对铝合金退火中使用的典型温度的范围为600～900。
这里使用的术语“固溶热处理”是指在高温下对金属保温以便引起合金元素的第二相粒子溶解到固溶体中的冶金过程。在固溶热处理中使用的温度一般高于在退火中使用的温度，其范围最高达到约1060。然后，通过金属的淬火保持该条件以便通过受控析出(时效)强化最终产品。
这里使用的术语“原料”是指带材形式的铝合金。可以通过本领域技术人员公知的许多连续铸造技术制备在本发明实施中使用的原料。在授权给Wyatt-Mair和Harrington的US5496423中说明了制造带材的优选方法。在共同待决的申请序列号10/078638(现在的美国专利6672368)和10/377376中说明了另一优选方法，它们均转让给本发明的受让人。连续铸造的铝合金带材的厚度范围优选为约0.06～0.25英寸，更优选约0.08～0.14英寸。典型地，根据希望的连续处理以及薄板的最终用途，铸造带材将具有最大约90英寸的宽度。
现在参照图2，示意显示在实施本发明方法的优选实施方案中使用的优选装置。将待铸造的熔融金属保持在熔炉存储容器31、33和35中，使其穿过槽36，并通过脱气装置37和过滤装置39进一步制备。中间包41将熔融金属供给连铸机45。从铸机45形成的金属原料46穿过可选的用于边缘修整和横向切割的剪切47和修整49站，然后，将其传递至淬火站51以便进行轧制温度的调整。当该过程中断时剪切站运转；在运行时，开动剪切。
在可选的淬火51后，原料46穿过轧制机53，该原料46以所需的最终厚度从该轧制机51排出。原料46穿过厚度规54、形状计55、被任选地修整57，然后在加热器59中退火或固溶热处理。
在加热器59中退火/固溶热处理后，原料46穿过轮廓量规61，并任选地在淬火站63中进行淬火。其它步骤包括：在站65中使原料46穿过张力平整机以使薄板平整，和在站67中对其进行表面检查。然后在卷取站69中将得到的铝合金薄板卷取。从铸机到卷取机的加工线的总长约为250英尺。从熔融金属到线材卷的总加工时间因此为约30秒。
在本发明的实施中可使用任何种类的淬火设备。典型地，淬火站是其中将液态或气态形式的冷却流体喷到热原料上以快速降低其温度的淬火站。适合的冷却流体包括水、空气和诸如二氧化碳的液化气体等。优选快速实施淬火以快速降低热原料的温度以防止合金元素从固溶体中大量析出。
典型地，站51中的淬火将从连铸机产生的原料的温度从约1000降低到希望的热轧或温轧温度。典型地，原料将以约400～900的温度离开站51处的淬火。为此目的可使用喷水或空气淬火。
典型在约400～1020、更优选700～1000的温度范围内实施热轧或温轧53。由本发明的热轧步骤实现的厚度减小的程度是想要达到所需的最终规格。这典型包括约55％的减薄，并且，调整带材的铸态规格，以实现这种减薄。由于薄板在轧制过程中被轧辊冷却，因此轧制站的出口处薄板的温度为约300～850、更优选550～800。
优选地，从轧制站53产生时的原料厚度将为约0.02～0.15英寸，更优选约0.03～0.08英寸。
在加热器59中实施的加热由合金和最终产品中希望的状态确定。在一个优选实施方案中，对于T状态，将在高于约950、优选约980～1000的温度下对原料进行线内固溶热处理。实施加热持续约0.1～3秒、更优选约0.4～0.6秒的时段。
在另一优选实施方案中，当希望O状态时，原料将只需要退火，根据合金这可以在典型约700～950、更优选约800～900的较低温度下实现。再次实施加热约0.1～3秒、更优选约0.4～0.6秒。
类似地，站63上的淬火将取决于最终产品中希望的状态。例如，已经过固溶热处理的原料将被淬火、优选空气淬火和水淬，且被淬火到约110～250、优选约160～180，然后卷取。优选地，站63中的淬火是水淬或空气淬火或组合淬火，在该组合淬火中，首先施加水以将薄板的温度变为刚刚高于莱顿弗罗斯特(Leidenfrost)温度(对于许多铝合金为约550)，然后继续空气淬火。这种方法将结合水淬的快速冷却的优点和空气喷射的低应力淬火，这种低应力淬火将在产品中提供高品质的表面并将使畸变最小化。对于热处理后的产品，优选200或更低的出口温度。
已被退火而非热处理的产品将被淬火，优选空气淬火和水淬，并淬火到约110～720，对于一些产品优选淬火到680～700，对于在冷却过程中发生金属间化合物析出的其它产品淬火到200附近的低温，然后卷取。
虽然以具有单一步骤的热轧或温轧以达到所需的最终规格的一个实施方案说明了本发明的方法，但考虑其它实施方案，可以使用热轧、冷轧的任意组合以达到较薄的规格，例如约0.007～0.075英寸的规格。用于薄规格的轧制机配置可包含热轧步骤，随后根据需要包含热轧和/或冷轧步骤。在这种配置中，退火和固溶热处理站位于达到最终规格之后，随后是淬火站。根据需要，附加的线内退火步骤和淬火可位于各轧制步骤之间用于中间退火以及保持固溶体中的溶质。在任何这种配置中需要包含热轧之前的预淬火，用于调整带材温度以便控制晶粒尺寸。预淬火步骤是具有热脆性的合金的先决条件。
图3示意显示了实施附加的加热和轧制步骤的许多替代性实施方案其中之一的装置。在炉80内加热金属，并且熔融金属保持在熔炉存储容器81、82中。熔融金属穿过槽84，并进一步通过脱气装置86和过滤装置88进行制备。中间包90将熔融金属供给连铸机92，该连铸机92示例为带式连铸机，但不限于此。从铸机92形成的金属原料94穿过可选的用于边缘修整和横向切割的剪切96和修整98站，然后，将其传至可选的淬火站100以便进行轧制温度的调整。
在淬火100后，原料94穿过热轧机102，该原料94以中间厚度从该热轧机102形成。原料94然后受到附加的热轧104和冷轧106、108以达到所希望的最终规格。
原料94然后任选地被修整110、然后在加热器112中退火或固溶热处理。在加热器112中退火/固溶热处理后，原料94任选地穿过轮廓量规113，并任选地在淬火站114中淬火。得到的薄板经受x射线116、118和表面检查120，并然后任选地卷取。
适用于可热处理合金的铝合金包括但不限于2XXX、6XXX和7XXX系列的铝合金。适合的不可热处理合金包括但不限于1XXX、3XXX和5XXX系列的铝合金。本发明还适用于对铸造、轧制和线内加工具有宽的操作窗口的新型和非常规合金。
(实施例)
以下的实施例目的在于解释本发明，并且不应以为以任何方式限定本发明。
实施例1：可热处理合金的线内制造。通过本发明的方法对可热处理铝合金进行线内处理。铸件的组成选自用于汽车面板的6022合金的范围。熔体的分析如下：
元素    重量百分比
Si      0.8
Fe      0.1
Cu      0.1
Mn      0.1
Mg    0.7
以250英尺每分钟的速度将合金铸造为0.085英寸的厚度，并在一个步骤中通过热轧线内处理为0.035英寸的最终规格，然后加热到980的温度持续1秒钟用于固溶热处理，然后通过喷水淬火到160并卷取。然后从卷材的最外卷获取样品用于评价。使得一组样品在室温下稳定化4～10天以达到T4状态。第二组在稳定化之前在180的温度下进行特定的预时效处理8小时。该特定的状态称为T43。通过包含对卷边的响应、单轴拉伸、等双轴拉伸(液压膨胀)和汽车涂料烘烤循环中的时效的几种试验评价样品的性能。将获得的结果与通过常规铸锭方法制成的相同的合金薄板上获得的结果相比较。来自液压膨胀试验的变形试样还进行模拟汽车着色循环以检查表面品质和对着色的响应。在所有这些方面，通过本发明线内制造的薄板性能与铸锭方法的薄板一样好或更好。
表1：通过本发明线内制造的6022-T43薄板的拉伸性能。在ASTM试样上9天自然时效后进行测量。铸件号：031009
预轧制淬火   TFXF   线内淬火F   ATCS序号   TYSksi   UTSksi   延伸率，％ r棒
  均匀   总量   r值
          T43(纵向)
  取消取消   9801000   114114   805656805658   18.619.3   36.637.2   25.523.6   30.426.7   1.0791.144
  来自常规铸锭的薄板-T43   典型   17.8   34.5   21.5   24.5   0.826
             T43(45°)
  取消取消   9801000   114114   805656805658   18.519.6   36.437.6   24.22s.4   28.029.7   0.7600.725
  来自常规铸锭的薄板-T43   典型   17.0   33.4   24.5   26.9   0.602
           T43(横向)
  取消取消   9801000   114114   805656805658   18.419.0   36.236.7   22.123.6   24.526.3   0.9880.889  0.8970.896
  来自常规铸锭的薄板-T43   典型   16.6   32.5   22.8   26.4   0.642  0.668
  客户要求(最低)   14.0   19.0   21.0  0.500
注：1.在制造后通过在单独的炉子中将样品保持在180F的温度下持续8小时，获得T43状态。制造和样品进入炉子之间的时间少于10分钟。
表1中显示出与从铸锭制造的薄板的典型拉伸试验结果相比较的T43状态薄板的拉伸试验的结果。注意，在所有的方面，通过本发明制造的薄板的性能都超过客户要求，并具有与相同状态的常规薄板的性能非常好的可比性。关于通过r值测量的性能的各向同性，例如，与铸锭的0.668相比，本发明薄板获得0.897。在这些试验中，还发现通常更高的应变硬化系数0.27(比较而言，铸锭为0.23)。这两个发现均十分重要，因为它们表明本发明薄板具有更好的各向同性以及更能够在成形操作中抵抗薄化(thinning)。还对T4状态的薄板样品施加了类似的观察。
在28天的室温时效后进行平整卷边试验。在这些试验中，与客户说明书中要求的7％相比，施加11％的预拉伸。如表2所示，即使在这些更严格的条件下，所有样品也都获得了2或1的合格等级。在类似的测试中，从铸锭制成的薄板在纵向的折边中表现出2～3的平均值，并在横向折边中表现为2的平均值。这表明线内制造的薄板具有优异的可折边能力。制造后在盐浴中对一些样品进行线外固溶热处理。当测试时，如表2所示，这些样品也表现出优异的卷边性能。
表2：0.035英寸规格的合金6022(铸件号：030820)自然时效28天后的平整边等级(在11％预拉伸)
  预轧制淬火   线内退火，F   线内淬火，F   规格英寸   ATCS序号   卷边等级   注释
  L   T
  C710-T43状态
  取消取消启用启用   950950off920   160160104140   0.0350.0350.0350.035   804908804909804912804914   2212   2222   线内制造线内制造离线热处理：1040F/1分钟离线热处理：1010F/1分钟
  常规铸锭板-T43状态   ″2-3″   2
注：1.制造后通过在单独的炉子中将样品保持在180F的温度持续8小时，获得T43状态。制造和样品进入炉子之间的时间少于10分钟。
2.对卷边的要求：在7％预拉伸时等级为2或更小。
从图4a和图4b的应力应变曲线可以看出，在通过液压膨胀进行的等双轴拉伸中，线内制造的薄板的性能与从铸锭制成的薄板的性能相当。在T4和T43状态中均进行这种观察。该试验中的性能特别重要，这是因为，众所周知，由于存在粗大金属间化合物粒子的中心线偏析，因此连续铸造材料在该试验中一般性能不佳。
通过在338的烘箱中保持样品20分钟(Nissan循环)评价对涂料烘烤循环的响应。如表3所示，通过这种处理样品的拉伸屈服强度最高增加13ksi。在所有的情况下，在T43状态中容易满足需要的最低值27.5ksi。该状态中的总响应与从DC铸锭制成的薄板的平均性能相当。如期望的那样，T4状态样品在这一方面多少令人不满意。
表3：以0.035英寸的轧制规格在Reno中制造的合金C710的涂料烘烤响应。铸件序号：030820。Nissan/Toyota涂料烘烤循环：2％拉伸，338F/20分钟。要求的TYS：最低27.5ksi。
预轧制淬火 TFXF 线内淬火，F   状态   日期   自然失效天数 样品编号   TYSksi   UTSksi   延伸率％   ΔYSksi
  SHT   试验
取消取消取消取消启用启用 950950950950取消920 160160160160104140   T4T4+PBT4T4+PBT43T43+PBT43T43+PBT43T43+PBT43T43+PB   8月20日线内8月20日线内8月20日线内8月20日线内8月21日1040/1min8月22日1010/1min   8月27日8月27日8月27日8月27日8月27日8月27日   777777776655   804866-T804866-T804867-T804867-T804908-T804908-T804909-T804909-T804912-T804912-T804914-T804914-T   16.925.816.826.016.827.616.629.618.428.918.630.1   33.837.734.037.833.839.033.840.535.240.535.241.1   23.220.823.020.222.019.525.019.524.223.825.022.5 8.99.210.813.010.511.5
  典型DC铸锭   T43T43+PB   77 JIS试验   17.130.5   33.340.9   26.326.4 13.4
注：1.对于T43状态将样品保持在180F的温度下持续8小时(淬火时效)。
2.样品804912和804914：在指示的条件下实施实验室固溶热处理随后水淬。
对变形的液压膨胀试样进行表面品质检查，没有发现诸如桔皮、泡疤等不希望有的特征。选择的膨胀样品进行模拟汽车涂料循环。图5显示了优异的着色表面品质，没有涂料刷纹、泡疤或线性特征。
对最终规格的薄板进行晶粒尺寸检查，如图6所示，发现沿纵向具有27μm的平均晶粒尺寸，沿厚度方向具有36μm的平均晶粒尺寸。这明显比从铸锭制成的薄板的典型情况50～55μm细。由于细的晶粒尺寸被认为一般是有益的，因此通过本方法制造的薄板的良好/优异性能部分源自这种因素。已发现，通过在轧制带材前将其快冷到约700，可以在本方法中获得更细的晶粒尺寸。图6a和图6b中示出这种效果，其中，并排示出两个样品。冷却样品(6b)的晶粒尺寸沿纵向为20μm，沿横向为27μm，分别比在没有预淬冷却的薄板(6a)中观察到的晶粒尺寸细7μm和9μm。
将铸态带材的样品淬火并且进行金相检查，以进一步理解薄带材铸造的益处。如图7a所示，样品表现出具有耐蚀铝合金(Alcoa)带材铸造处理的特征的三层结构。如图7b所示，带材的表面干净(没有熔离(liquation)、泡疤(blister)或其它表面缺陷)，具有细的显微组织。与通过Hazelett带式连铸机或辊式连铸机(roll caster)连续铸造的材料不同，本方法的带材没有表现出粗大金属间化合物的中心线偏析。相反，如图7c所示，最后凝固的液体在覆盖约25％的断面的中心区域中的晶粒之间形成了细的第二相粒子。在本方法中不存在明显的中心线偏析提供良好的观测机械性能，在等双轴拉伸试验中尤其如此。如图7d所示，观测的大多数第二相粒子是平均尺寸＜1μm的AlFeSi相。如图7b所示，在样品的中心区域中看到一些Mg2Si粒子，但在外“壳层”中没有观察到。这表明，铸造机中的快速凝固能够在组织的外部区域中的溶体中保持溶质。这种因素与带材的细的整体显微组织(参见表4)一起使得能够在明显比从DC铸锭制备的薄板所需要的1060低的固溶热处理温度950～980下完全溶解所有的溶质。
表4：在合金C710(铸件序号：030820)的铸态样品中发现的组成粒子和孔隙的特性
  带材中的位置   孔隙   组分
  平均直径μm   面积％   平均直径μm   面积％
  中心，横向中心，纵向平均壳层，横向壳层，纵向平均   0.370.380.380.350.330.34   0.370.340.360.210.250.23   0.500.310.410.320.280.30   0.1430.0770.110.230.190.21
注1.组分主要是AlFeSi相。在中心区域中还看到少量的Mg2Si。
2.每个结果是20个不同的画面的平均值。
实施例2：不可热处理合金的线内制造。通过本发明的方法对不可热处理铝合金进行处理。铸件的组成选自用于汽车内部面板和增强板的5754合金的范围。熔体的分析如下：
元素   重量百分比
Si     0.2
Fe     0.2
Cu     0.1
Mn     0.2
Mg     3.5
将合金以250英尺每分钟的速度铸造为0.085英寸的带材厚度。带材首先通过位于轧制机之前的喷水器冷却到约700，然后立即在一个步骤中通过热轧被线内处理为0.040英寸的最终规格，然后被加热到900的温度持续1秒钟用于再结晶退火，然后通过喷水被淬火到190并被卷取。通过单轴拉伸试验并通过有限拱顶高度(limitingdome height)(LDH)评价样品的性能。
拉伸试验的结果示于表5中。试样沿纵向的TYS和延伸率分别为15.2ksi和25.7％，大大高于对合金5754要求的最低值12ksi和17％。UTS值为35.1ksi，在规定为29～39ksi的范围的中间。在有限拱顶高度试验中，测得0.952英寸的值，满足要求的最低值0.92英寸。这些值与从DC铸锭制备的薄板所报道的典型性能相当。本发明的薄板具有更高的延伸率、更高的UTS和更高的应变硬化系数n。期望有更高的各向异性值r，但在该样品的测试中未得到验证。与DC薄板的0.92相比，r值为0.864。
对最终规格的薄板进行晶粒尺寸检查，发现具有11～14μm的平均晶粒尺寸(ASTM 9.5)。这明显比从铸锭制成的薄板的典型情况16μm细。由于细的晶粒尺寸被认为一般是有益的，因此通过本方法制造的薄板的良好/优异性能的一部分源自这种因素。
铸态带材的样品被淬火并进行金相检查。尽管化学组成不同，但如图8所示，该铸态样品表现出与上面对合金6022说明的相同的三层结构。这证实了使得本发明所述带材能够线内处理的三层精细的显微结构是耐蚀铝合金带材铸造处理的特征。
还研究了制造路径的变体。如表5所示，在一个试验中，在没有线内退火的情况下线内制造0.049英寸规格的薄板。然后在975的温度下在盐浴中对样品线外快速退火15秒，然后水淬。该样品表现出与上述用线内退火制造的板材相当的类似性能和高r值。这种等效性证实了线内制造能够开发出O状态合金的全面性能。在另一试验中，带材被线内热轧到0.049英寸规格，并被淬火到160，没有线内退火。如表5所示，然后将其冷轧到0.035英寸规格并在950的温度下将其快速退火15秒。该薄板也显示出良好的机械性能。这些观察表明，热轧和冷轧可与线内最终退火组合以通过本发明制作O状态产品的宽厚度范围的薄板。
表5：通过本发明线内处理的Al-3.5％Mg AX合金的单轴拉伸试验结果
Figure A20058001095100171
1.5754的铝业协会(AA)登记要求。TYS等于12ksi(L)(最低)，UTS＝29～39ksi(L)，延伸率最低17％(L)，LDH等于0.92英寸(最低)。
2.分别在950和975F的温度下在盐浴中对样品805314和805035线外退火15秒，然后在水中对它们进行淬火。
实施例3：不可热处理超高Mg合金的线内制造。通过本发明的方法对Al-10％Mg合金进行处理。熔体的组成如下：
元素   重量百分比
Si     0.2
Fe     0.2
Cu     0.2
Mn     0.3
Mg     9.5
将合金以230英尺每分钟的速度铸造为O.083英寸的带材厚度。带材首先通过位于轧制机之前的喷水器冷却到约650。然后立即在一个步骤中将其线内热轧为0.035英寸的最终规格，然后在860的温度下退火1秒钟用于再结晶，并喷水淬火到190。然后将薄板卷取。通过对从卷材的最后几圈取下的ASTM-4d样品进行单轴拉伸试验，评价O状态的板材的性能。在纵向上，样品表现出分别为32.4和58.7ksi的TYS和UTS值。这些比对类似合金报道的强度水平高约30％极高的强度水平伴随有较高的延伸率：32.5％的总延伸率和26.6％的均匀延伸率。这些样品表现出～10μm尺寸的非常细的晶粒组织。
实施例4：可循环汽车薄板合金的线内制造。通过本发明的方法对Al-1.4％Mg合金进行处理。熔体的组成如下：
元素  重量百分比
Si    0.2
Fe    0.2
Cu    0.2
Mn    0.2
Mg    1.4
将合金以240英尺每分钟的速度铸造为0.086英寸的带材厚度。在一个步骤中将其轧制为0.04英寸的规格，在950的温度下快速退火，然后进行水淬并进行卷取。以两种不同的方式完成轧制薄板的淬火以通过不同的后淬火63设置获得O状态和T状态。对于T状态，通过淬火53将带材预淬火到约700F，然后温轧到规格，并将其后淬火到170F(表6中的样品#：804995)。在第二种情况下，将薄板后淬火到约700F并温热卷取以产生O状态。通过温轧(样品：804997)和热轧(样品：804999)完成O状态卷材。
通过对ASTM-4d样品进行单轴拉伸试验并通过液压膨胀试验评价薄板的性能。如表6所示，在T状态中，薄板表现出的拉伸屈服强度、极限拉伸强度和延伸率值远高于对O状态的合金5754的要求，并与可在通过常规铸锭方法制成的薄板中得到的性能一样好。如图8所示，在液压膨胀试验中，T状态AX-07的性能也非常接近合金5754。这表明通过本发明的方法制成的T状态的AX-07可用于代替汽车应用中的内部车身部件和加强件中的5754薄板。这种替代具有这样一种优点，即，由于较低的Mg含量，使得不需要分选就可将这些部件再生为用于汽车外部车皮部件的6xxx系列合金。
还对通过本方法制造的O状态状态的样品进行测试。在这种状态中，强度水平较低，屈服强度约为8.8ksi，抗拉强度约为23ksi。从图8可看出，液压膨胀试验中的性能提高到等于常规5754的水平。这种回火因此提供在较低压力负载下更容易形成的材料。
虽然以上为了解释描述了本发明的特定实施方案，但本领域技术人员容易理解，在不背离由所附的权利要求书限定的本发明的情况下，可以对本发明的细节作出大量变化。

Claims (26)

1.一种以连续线内序列制造铝合金薄板的方法，包括以下步骤：
(i)提供连续铸造的铝合金带材作为原料；
(ii)对原料进行热轧或温轧；和
(iii)根据合金和希望的状态在线内对原料进行退火或固溶热处理，以产生铝合金薄板。
2.根据权利要求1的方法，还包括在步骤(ii)中的轧制之前对原料进行淬火。
3.根据权利要求1的方法，还包括对铝合金薄板进行张力平整和卷取。
4.根据权利要求1的方法，其中，连续铸造铝合金带材具有约0.06～0.25英寸的厚度。
5.根据权利要求4的方法，其中，连续铸造铝合金带材具有约0.08～0.14英寸的厚度。
6.根据权利要求1的方法，其中，在约400～1020的温度下实施步骤(ii)中的热轧或温轧。
7.根据权利要求1的方法，其中，原料在从步骤(ii)中的轧制离开时具有约300～850的温度。
8.根据权利要求2的方法，其中，淬火是水淬。
9.根据权利要求2的方法，其中，原料在约400～900的温度下离开淬火步骤。
10.根据权利要求1的方法，其中，在步骤(ii)的热/温轧后的原料的厚度为约0.02～0.15英寸。
11.根据权利要求1的方法，其中，在步骤(iii)中，在约700～950的温度下对原料进行线内退火。
12.根据权利要求11的方法，其中，实施退火持续约0.1～3秒。
13.根据权利要求11的方法，还包括在步骤(iii)后将原料淬火到约110～720的温度。
14.根据权利要求13的方法，其中，淬火是水淬和空气淬火的组合。
15.根据权利要求11的方法，其中，铝薄板具有约0.02～0.15英寸的厚度。
16.根据权利要求1的方法，其中，在步骤(iii)中在约800～1060的温度下对原料进行线内固溶热处理。
17.根据权利要求16的方法，其中，实施固溶热处理持续约0.1～3秒。
18.根据权利要求16的方法，还包括在步骤(iii)后将原料淬火到约110～250的温度。
19.根据权利要求18的方法，其中，淬火是空气淬火。
20.根据权利要求16的方法，其中，铝合金薄板具有约0.02～0.15英寸的厚度。
21.根据权利要求1的方法，其中，所述铝合金选自1XXX、2XXX、3XXX、5XXX、6XXX和7XXX系列的合金。
22.根据权利要求21的方法，还包括在淬火之前移动铸造带材穿过修整站的步骤。
23.根据权利要求1的方法，在步骤(iii)中的退火或固溶热处理之前，除了步骤(ii)中的轧制外，还包括一个或多个热轧或冷轧步骤。
24.根据权利要求23的方法，在所述各热轧或冷轧步骤之间，还包括一个或多个附加的淬火步骤。
25.根据权利要求23的方法，在所述各热轧或冷轧步骤之间，还包括一个或多个加热步骤。
26.根据权利要求23的方法，其中，铝合金薄板具有约0.007～0.075英寸的厚度。
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