[发明专利]一种6xxx铝合金车用锻件的生产方法

说明书

一种6xxx铝合金车用锻件的生产方法，属于铝合金材料加工领域，具体生产工序为：熔炼、铸造、挤压异型棒、均匀化热处理、锯切与锻造、固溶处理与时效处理，该方法与传统生产流程最大的区别在于：挤压与均匀化热处理顺序不同；锻造毛坯的制备过程不同。同时，本发明方法适用于所有6xxx铝合金车用锻件的生产。本发明还提供了一种高强韧6xxx铝合金材料，其合金成分为：(0.9～1.1wt.％)Mg，(1.1～1.3wt.％)Si，(0.5～0.7wt.％)Cu，(0.5～0.7wt％)Mn，(0.1～0.3wt％)Cr，(小于0.5wt.％)Fe，余量由Al与不可避免的杂质元素构成。

技术领域

本发明属于铝合金材料加工领域，具体涉及一种6xxx铝合金车用锻件的生产方法。

背景技术

铝合金锻件最大的应用市场是汽车底盘部件，其中包括控制臂，转向节，副车架，连接杆等关键安保零部件。由于汽车底盘作为支承、安装汽车各部件的总成，因此底盘零件是汽车的重要结构安全件，其要求有良好的强度、刚度、抗疲劳及综合性能。目前，铝合金车用锻件多采用6082或6061铝合金制备，其工艺流程如图1所示。改工艺制备的铝合金车用锻件目前面临如下几个问题：①材料性能低。随着汽车轻量化的高要求，现有铝合金材料性能，如6061或6082铝合金，无法满足。另外，由于服役的要求对Fe含量要求，需小于0.15wt.％，导致材料成本增加，再生铝使用受限；②易产生粗晶，抗疲劳性能低。现有工艺下，合金在经过挤压后积累大量的变形能，在后续锻造过程中零部件一些部位进一步储备变形能，因此在合金固溶处理时这些积攒的变形能成为合金发生再结晶与粗大再结晶的动力，导致锻件最终组织中常出现粗晶组织，这些粗晶组织在车用锻件服役过程中发生疲劳断裂，发生危险；③工艺流程长，成本高。在车用锻件制备过程中，均匀化过程耗时最大同时也是耗能相对较大，设备占用率高。另外，在锻造毛坯制备工序主要通过辊锻、打弯、预成型等步骤，工序较长且复杂，废人费力。

目前，基于上面存在的问题一些企业都有各自的解决方案。

(1)针对材料性能低的问题。对于通常使用的6082和6061铝合金性能偏低，一些企业开发了很多高强韧铝合金，如日本神户制钢[US 8372220]、欧洲的肯联铝业通[WO2016071257A1]、中国铝业公司[CN102337434B]等，性能都可以达到屈服强度大于380MPa，伸长率大于10％。均采用如下合金化思路：增加Mg、Si含量添加Cu元素来改变强化相种类与数量，同时增加Mn与Cr含量增加弥散相数量，有效抑制粗大再结晶产生。但是，对于铝合金车用锻件使用再生铝与Fe元素容限相关的合金化思路未见报道。

(2)针对易产生粗晶，抗疲劳性能低的问题。为了有效抑制粗晶的产生，主要是通过在锻造前进行高温长时间加热，有效消除挤压过程储备的变形能。该方法主要问题在于增加了设备占用时间，且能耗较高。

(3)针对工艺流程长，成本高的问题。这个问题是铝合金车用锻件目前面临的最大问题，极大限制了其应用范围，只能应用于交高端车型。为了解决这个问题，一些企业取消了挤压环节，采用铸棒直接锻造，但该工艺需采用较大变形量进行锻造以消除铸造组织，导致其毛坯制备过程更加繁琐。另外，由铸棒直接锻造这个工艺获得的锻件性能偏低于传统工艺获得的锻件，因此，该工艺多使用高合金化的6xxx铝合金。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的一个目的是提供一种6xxx铝合金车用锻件的生产方法。该方法突出特点是适用于所有6xxx铝合金车用锻件的生产，其中，所述的“所有6xxx铝合金”，包括常规的6xxx铝合金材料，高强韧6xxx铝合金材料，以及高容限Fe含量的6xxx铝合金材料。

本发明的另一个目的是提供高容限Fe含量的6xxx铝合金车用锻件生产方法。

所述的一种高强韧6xxx铝合金材料，其性能可以达到：屈服强度大于400MPa，伸长率大于10％，疲劳强度大于140MPa。