成形加工用鋁合金板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成形性優(yōu)異的Al-Mg系鋁合金板。本發(fā)明所說(shuō)的鋁合金板，是熱軋板 和冷軋板，指實(shí)施過(guò)固溶處理和淬火處理等的調(diào)質(zhì)的鋁合金板。另外，以下也將鋁稱為A1。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，從對(duì)于地球環(huán)境等保護(hù)的角度出發(fā)，汽車等的車輛的輕量化的社會(huì)的要 求日益高漲。為了應(yīng)對(duì)這樣的要求，作為汽車面板，特別是引擎罩、車門、車頂?shù)鹊拇笮蛙圀w 面板（外部面板，內(nèi)部面板）的材料，除了鋼板等的鋼鐵材料以外，還研宄了鋁合金材料的 應(yīng)用。
[0003] Al-Mg系的JIS5052合金和JIS5182合金等的5000系鋁合金板（以下，也稱為 Al-Mg系合金板），由于延展性和強(qiáng)度優(yōu)異，所以一直以來(lái)，被作為這些大型車體面板用的 成形加工用（沖壓成形用）原材使用。
[0004] 但是，如專利文獻(xiàn)1等所公開(kāi)的，如果對(duì)于這些Al-Mg系合金板進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，則 在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的屈服點(diǎn)附近有發(fā)生屈服伸長(zhǎng)的情況，另外在越過(guò)屈服點(diǎn)的比較高的 應(yīng)變量（例如拉伸延伸率2%以上）下，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上有發(fā)生鋸齒狀或階梯狀的鋸齒 狀突起（振動(dòng)）的情況。這些應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的現(xiàn)象，在實(shí)際的沖壓成形中，招致所謂的 拉伸應(yīng)變痕（stretcher strain，以下也記述為SS痕）的發(fā)生，對(duì)于作為成形品的大型車體 面板，特別是外觀很重要的外部面板來(lái)說(shuō)，構(gòu)成損害商品價(jià)值的大問(wèn)題。
[0005] 該SS痕如公知的，可分為在應(yīng)變量比較低的部位發(fā)生的像火焰狀的無(wú)規(guī)則的帶 狀模樣的所謂不規(guī)則痕跡，和在應(yīng)變量比較高的部位相對(duì)于拉伸方向成大約50°而發(fā)生的 平行的帶狀模樣的平行帶。可知前者的不規(guī)則痕跡起因于屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)，另外后者的平行帶 起因于上述的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的鋸齒狀突起（振動(dòng)）。
[0006] 迄今為止，提出有各種消除這些SS痕的方法。例如，作為主要的手法，已知有調(diào)整 Al-Mg系合金板的晶粒，使之粗大到一定程度的方法。但是，這樣的晶粒的調(diào)整方法，在SS 痕之中，對(duì)于防止上述的平行帶的發(fā)生無(wú)效。另外，如果晶粒變得過(guò)于粗大，則在沖壓成形 中表面發(fā)生粗糙等，反而產(chǎn)生其他的問(wèn)題。
[0007] 另外，作為其他的SS痕的消除方法，還已知對(duì)于Al-Mg系合金板的調(diào)質(zhì)材，在沖壓 成形為大型車體面板前，預(yù)先施加表皮光軋加工或流平加工等的加工（預(yù)加工），預(yù)先施加 一些應(yīng)變（予應(yīng)變）。但是，這些的預(yù)加工法，在加工度過(guò)高時(shí)，仍容易發(fā)生上述的應(yīng)力-應(yīng) 變曲線上的鋸齒狀突起（振動(dòng)），在實(shí)際的沖壓成形時(shí)，容易帶來(lái)幅度寬的明顯的平行帶的 發(fā)生。
[0008] 相對(duì)于此，在所述的專利文獻(xiàn)1中，提出有一種在抑制不規(guī)則痕跡發(fā)生的同時(shí)，還 抑制寬幅的平行帶的發(fā)生的Al-Mg系合金板的制法。該方法是對(duì)于Al-Mg系合金的軋制板 實(shí)施固溶?淬火處理，其后進(jìn)行作為預(yù)加工的冷加工，實(shí)施最終退火，得到平均晶粒直徑為 55 μ m以下而粗大晶粒不存在這樣的板。
[0009] 另外，專利文獻(xiàn)2沒(méi)有直接提及到SS痕的發(fā)生抑制，但提出通過(guò)差示熱分析（DSC) 測(cè)量合金板的熱變化，將所得到的自室溫起的加熱曲線的吸熱峰值的位置及其高度，作為 該板的沖壓成形性提尚的指標(biāo)。
[0010] 但是，在最近的大型車體面板，特別是外觀重要的外部面板中，表面性狀的要求水 平更加嚴(yán)格，在此專利文獻(xiàn)1、2中，對(duì)于這樣的要求來(lái)說(shuō)，SS痕發(fā)生的抑制策略不夠充分。
[0011] 相對(duì)于此，如專利文獻(xiàn)3等所例示的，提出有一種對(duì)于Al-Mg系鋁合金板，特別使 Zn含有0. 1~4. 0%，使Al和Mg所形成的團(tuán)簇（超微細(xì)金屬間化合物）作為也含有Zn等 的團(tuán)簇并使之量增大，進(jìn)一步提高鋸齒狀突起發(fā)生的臨界應(yīng)變量（極限應(yīng)變量），更進(jìn)一步 提高極限應(yīng)變量增大效果的技術(shù)。由此認(rèn)為，能夠在抑制不規(guī)則痕跡的發(fā)生的同時(shí)，抑制平 行帶的發(fā)生，能夠得到抑制了 SS痕的、面向汽車面板的沖壓成形等的成形性優(yōu)異的Al-Mg 系鋁合金板。
[0012] 另外，在專利文獻(xiàn)4中，作為表示同樣含有Zn的Al-Mg系鋁合金板的組織和SS痕 等的沖壓成形性的關(guān)系的指標(biāo)，規(guī)定由X射線小角散射法測(cè)量的細(xì)粒子的粒度分布的平均 粒子直徑，與所述粒度分布的峰值尺寸的平均數(shù)密度。
[0013] 但是，在Al-Mg系鋁合金板中，大量含有Zn時(shí)，會(huì)產(chǎn)生室溫下的時(shí)效硬化容易發(fā)生 這樣的新問(wèn)題。這是由于，專利文獻(xiàn)3作為抑制SS痕發(fā)生的王牌而使之生成的、由Zn所形 成的團(tuán)簇（超微細(xì)金屬間化合物），在室溫下容易產(chǎn)生。
[0014] 通常，Al-Mg系鋁合金板，并不是由鋁板制造廠制造后，立即便由汽車制造廠成形 為大型車體面板等，通常會(huì)空上數(shù)周以上的間隔很很普便的。因此，例如，從板的制造起經(jīng) 過(guò)1個(gè)月后，在成形為大型車體面板等時(shí)，時(shí)效硬化顯著進(jìn)行，產(chǎn)生彎曲性和沖壓成形性反 而受到阻礙這樣的新的（其他的）問(wèn)題。
[0015] 如從所周知的，與熱處理型的Al-Zn-Mg系（7000系）鋁合金板相比，通常，Al-Mg 系鋁合金板難以發(fā)生室溫下的時(shí)效硬化。但是，這樣的Al-Mg系鋁合金板，如專利文獻(xiàn)3這 樣，在大量含有Zn含量時(shí)，也會(huì)與7000系鋁合金板同樣，顯示出室溫下的時(shí)效硬化。
[0016] 相對(duì)于此，在專利文獻(xiàn)5、6中提出，作為有SS痕的發(fā)生抑制效果的元素，在Al-Mg 系鋁合金板中添加 Cu，以之取代容易在室溫下發(fā)生時(shí)效硬化的Zn。但是，同樣也有即使含 有Cu，仍沒(méi)有SS痕的發(fā)生抑制效果的情況，Al-Mg系鋁合金板中的Cu的存在狀態(tài)（組織狀 態(tài)）的不同嚴(yán)重影響到SS痕的發(fā)生狀態(tài)。
[0017] 因此，在專利文獻(xiàn)5中，利用通過(guò)差示熱分析（DSC)測(cè)量板所得到的、自室溫起的 加熱曲線（DSC加熱曲線）在180~280°C之間的吸熱峰值，間接性地規(guī)定板的組織。
[0018] 另外，在專利文獻(xiàn)6中，將板的組織作為由三維原子探針場(chǎng)離子顯微鏡測(cè)量的原 子的集合體，通過(guò)與相鄰的其他的Cu原子處于特定的關(guān)系的Cu原子的集合體的平均密度 可更直接地進(jìn)行規(guī)定。
[0019] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0020] 專利文獻(xiàn)
[0021] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平7-224364號(hào)公報(bào)
[0022] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2006-249480號(hào)公報(bào)
[0023] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2010-77506號(hào)公報(bào)
[0024] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2011-38136號(hào)公報(bào)
[0025] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開(kāi)2012-52220號(hào)公報(bào)
[0026] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開(kāi)2012-107316號(hào)公報(bào)
[0027] 但是，為了抑制SS痕的發(fā)生的效果而在Al-Mg系鋁合金板中添加 Cu時(shí)，也能夠更 準(zhǔn)確或更簡(jiǎn)便地測(cè)量與SS痕特性相關(guān)的所述微細(xì)的Cu原子的集合體（Cu團(tuán)簇）的存在狀 態(tài)這一課題，由于專利文獻(xiàn)5、6的存在也依然殘留。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種成形加工用Al-Mg系鋁合金板，其在更準(zhǔn)確且 簡(jiǎn)便的組織的指標(biāo)的基礎(chǔ)上，不會(huì)產(chǎn)生室溫下的時(shí)效硬化等的問(wèn)題，而能夠抑制SS痕發(fā) 生，使針對(duì)汽車面板的沖壓成形性提高。
[0029] 為了達(dá)成這一目的，本發(fā)明的成形加工用鋁合金板的要旨，一種以質(zhì)量％計(jì)，含有 Mg :2. 0~6. 0%、Cu :高于0. 3%并在2. 0%以下，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al-Mg 系鋁合金板，其中，作為表示該板的組織與沖壓成形性的關(guān)系的指標(biāo)，由X射線小角散射法 測(cè)量的微細(xì)粒子的粒度分布的平均粒子直徑為〇. 5nm以上且6. Onm以下，并且其體積分率 為0.03%以上。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明者們的發(fā)現(xiàn)，在添加有Cu的Al-Mg系鋁合金板中，以X射線小角散射 法測(cè)量的、板組織中的納米級(jí)以下的微細(xì)粒子（Cu團(tuán)簇）的粒度分布（平均粒子直徑和體 積分率），表示該微細(xì)粒子的存在狀態(tài)，并且與SS痕特性相關(guān)。換言之就是發(fā)現(xiàn)，在含有Cu 的Al-Mg系鋁合金板中，由所述X射線小角散射法測(cè)量的所述微細(xì)粒子的粒度分布，能夠成 為表示該板的組織與該板的SS痕特性所代表的沖壓成形性的關(guān)系的指標(biāo)。
[0031] 該X射線小角散射法本身，一直以來(lái)已知是作為調(diào)查納米級(jí)的結(jié)構(gòu)（組織）信息 的代表性的手法。若對(duì)物質(zhì)照射X射線，則入射X射線反映物質(zhì)內(nèi)部的電子密度分布的信 息，在入射X射線的周圍發(fā)生散射X射線。例如，若在物質(zhì)中存在粒子和密度不均勻的區(qū)域， 則入射X射線的周圍發(fā)生散射。
[0032] 根據(jù)這一原理，若在鋁合金組織中存在納米級(jí)以下的微細(xì)微小的粒子，則在入射X 射線的周圍發(fā)生散射。在X射線小角散射法中，通過(guò)分析該散射X射線，能夠準(zhǔn)確且簡(jiǎn)便地 獲得該納米級(jí)以下的微細(xì)粒子的形狀、大小、分布的信息。由此，從所述微細(xì)粒子的粒度分 布這一點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明能夠再現(xiàn)性良好地控制含有Cu的Al-Mg系鋁合金板的組織，而鋸齒 狀突起難以發(fā)生，能夠抑制SS痕發(fā)生。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施的方式，逐一要件具體地加以說(shuō)明。
[0034] (組織）
[0035] 本發(fā)明中，規(guī)定含有Cu的組成的Al-Mg系鋁合金板組織中的能夠由X射線小角散 射法測(cè)量的，不論組成的微細(xì)粒子整體（總量）的粒度分