DE10130774C1 - Verfahren zum Herstellen von hochfesten, aus einem Warmband kaltverformten Stahlprodukten mit guter Dehnbarkeit - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von hochfesten, aus einem Warmband kaltverformten Stahlprodukten mit guter DehnbarkeitInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hochfesten, aus einem Warmband kaltverformten Produkts mit gutem Umformvermögen, bei dem ein Stahl mit (in Gewichts-%): C: 0,01-0,25%, Si: 0,01-1,50%, Mn: 0,50-2,00%, P: 0,08%, S: 0,01%, Al: 0,001-1,50%, Cr: 0,60%, Mo: 0,60%, N: < 0,02%, sowie mindestens einem Mikrolegierungselement aus der Gruppe Ti: 0,20%, Nb: 0,06%, V: 0,15%, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen, zu einem Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenes Band, vergossen wird, bei dem das Vormaterial, ausgehend von einer Warmwalzanfangstemperatur, bei der die Mikrolegierungselemente im wesentlichen gelöst bleiben, zu Warmband warmgewalzt wird, bei dem das Warmband bei einer weniger als 600 DEG C betragenden Haspeltemperatur gehaspelt wird, bei dem das Warmband ausschließlich bei einem mindestens 2% betragenden und höchstens der Grenzformänderung entsprechenden Kaltverformungsgrad zu einem Produkt kaltverformt wird, und bei dem das durch Kaltverformung erzeugte Produkt Temperaturen und Zeiten, die unterhalb der zur vollständigen Rekristallisation erforderlichen Temperaturen und Zeiten liegen, geglüht wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein kaltverformtes Produkt herstellen, das bei erhöhter Festigkeit im kaltverformten Zustand eine hohe Dehnbarkeit und eine dementsprechend gute Umformbarkeit besitzt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
hochfesten, aus einem Warmband kaltverformten
Stahlprodukts mit guter Umformbarkeit.
Ein Verfahren zum Herstellen von eine hohe Festigkeit
aufweisendem Warmband ist aus der DE 197 10 125 A1
bekannt. Gemäß dem bekannten Verfahren wird ein (in
Gew.-%) 0,1-0,2% C, 0,3 bis 0,6% Si, 1,5 bis 2,0%
Mn, ≦ 0,08% P, 0,3 bis 0,8% Cr, ≦ 0,4% Mo, ≦ 0,2% Ti,
≦ 0,08% Nb und als Rest Eisen sowie unvermeidbare
Verunreinigungen enthaltender Complexphasenstahl
erschmolzen, zu Brammen abgegossen und anschließend zu
Warmband ausgewalzt, wobei die Warmwalzendtemperatur
oberhalb von 800°C liegt. Anschließend wird das
erhaltene Warmband bei einer Abkühlgeschwindigkeit von
mindestens 30°C/s abgekühlt und dann bei einer
Haspeltemperatur von höchstens 600°C gehaspelt. Bei so
erhaltenem Warmband beträgt die Festigkeit aufgrund der
relativ niedrigen Haspeltemperatur mindestens 900 MPa.
Darüber hinaus besitzt das nach dem bekannten Verfahren
erzeugte Warmband eine gute Kaltumforbarkeit.
Diese Umformbarkeit kann gemäß dem aus der
DE 197 10 125 A1 bekannten Verfahren dadurch noch
gesteigert werden, daß das Warmband nach dem Haspeln
einer Glühung im Temperaturbereich von 500°C bis 850°C
unterzogen wird. Durch diese Glühung wird ein
Werkstoffzustand erreicht, der Vorteile für Bauteile
bietet, die insgesamt noch eine hohe Festigkeit, vor
allem Streckgrenze, bei guter Umformbarkeit besitzen
müssen. Durch die Wahl höherer Glühtemperaturen können
dabei besonders hohe Festigkeiten bei außerordentlich
niedrigen Streckgrenzenverhältnissen oder gleichbedeutend
hoher Verfestigung bei guten Dehnungswerten erreicht
werden.
Gemäß der DE 197 10 125 A1 eignet sich das derart
glühbehandelte Warmband zum Kaltwalzen, bei dem ein
Umformgrad von mindestens 30% erreicht wird. Indem das
derart kaltverformte Band anschließend bei Temperaturen
von 700°C bis 900°C rekristallisierend durchlaufgeglüht
wird, kann ein kaltverformtes Blechprodukt von hoher
Festigkeit, weiter verbessertem Streckgrenzenverhältnis
und gutem Verfestigungsverhalten erzeugt werden.
Allerdings zeigt sich, daß das Dehnungsverhalten der
gemäß den bekannten Verfahren durch Kaltverformung
erzeugten Produkte für viele Anwendungsfälle nicht
ausreicht. So ist es beispielsweise schwer, mit aus einem
solchen Stahl hergestellten Bauteilen, die zum Schutz der
Insassen eines Fahrzeugs im Fall eines Unfalls eingesetzt
werden sollen, die an derartige Teile hinsichtlich der
Festigkeit einerseits und des Energieaufnahmevermögens
andererseits gestellten Anforderungen zu erfüllen. Die
nach dem bekannten Verfahren erzeugten Bauteile besitzen
nach der Kaltverformung auch dann nicht die notwendige
Verformbarkeit. Wenn sie nach der Kaltverformung einer
rekristallisierenden Glühung unterzogen werden, nimmt
zwar die Umformbarkeit zu, die Festigkeit ist dann
allerdings nicht mehr ausreichend.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren
zum Herstellen eines kaltverformten Produkts zu schaffen,
das bei erhöhter Festigkeit im kaltverformten Zustand
eine hohe Dehnbarkeit und eine dementsprechend gute
Umformbarkeit besitzt.
Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der
Technik wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum
Herstellen eines hochfesten, aus einem Warmband
kaltverformten Produkts mit guter Dehnbarkeit gelöst, bei
dem ein Stahl mit (in Gewichts-%) 0,01-0,25% C, 0,01-
1,50% Si, 0,50-2,00% Mn, ≦ 0,08% P, ≦ 0,01% S, 0,001-1,50%
Al, ≦ 0,60% Cr, ≦ 0,60% Mo, < 0,02% Mo, sowie
mindestens einem Mikrolegierungselement aus der Gruppe
Ti, Nb, V, wobei der Gehalt an Ti ≦ 0,20%, der Gehalt an
Nb ≦ 0,06% und der Gehalt an V ≦ 0,15% ist, Rest Eisen
und übliche Verunreinigungen, zu einem Vormaterial, wie
Brammen, Dünnbrammen oder gegossenes Band, vergossen
wird, bei dem das Vormaterial ausgehend von einer
Warmwalzanfangstemperatur, bei der die
Mikrolegierungselemente im wesentlichen gelöst bleiben,
zu Warmband warmgewalzt wird, bei dem das Warmband bei
einer weniger als 600°C betragenden Haspeltemperatur
gehaspelt wird, bei dem das Warmband anschließend bei
einem mindestens 2% betragenden und höchstens der
Grenzformänderung entsprechenden Kaltverformungsgrad zu
einem Produkt kaltverformt wird, und bei dem das durch
Kaltverformung erzeugte Produkt bei Temperaturen und
Zeiten, die unterhalb der zur vollständigen
Rekristallisation erforderlichen Temperaturen und Zeiten
liegen, geglüht wird.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden
Feststellung, daß sich die festigkeitssteigernden
Eigenschaften der in erfindungsgemäßen Stählen
enthaltenen Mikrolegierungselemente bei erfindungsgemäßer
Erzeugung des Warmbandes durch eine Glühung des aus dem
Warmband nach dem Haspeln durch Kaltverformung erhaltenen
Produktes aktivieren und sich dabei kaltverformte
Produkte mit besonders hohen Festigkeiten und einem auch
im kaltverformten Zustand guten Umformvermögen herstellen
lassen, ohne daß dazu eine verfahrenstechnisch aufwendige
Vergütung erforderlich wäre.
Durch die erfindungsgemäß nach der Kaltverformung
durchgeführte Wärmebehandlung wird der mit der
Kaltverformung regelmäßig einhergehende Verlust an
Verformungsfähigkeit ohne Festigkeitseinbußen
ausgeglichen. Dies gilt beispielsweise auch für
Aufhärtungen im Bereich der Schnittkanten beim Schneiden
oder Stanzen sowie die damit einhergehende ansteigende
Empfindlichkeit gegen Rißbildung. Statt dessen zeigt
sich, daß es im Zuge der nach der Kaltverformung
durchgeführten Wärmebehandlung zu einer weiteren
Steigerung der Festigkeit kommt, so daß bei einem
erfindungsgemäß erzeugten kaltverformten Produkt eine
hohe Festigkeit gezielt mit einem hohen Umformvermögen
kombiniert ist. Diese Kombination vorteilhafter
Eigenschaften ermöglicht es beispielsweise, das
kaltverformte und anschließend wärmebehandelte Produkt
nochmals kaltzuverformen, um es so in seine Endform zu
bringen. Zudem steht das gute Umformvermögen
beispielsweise bei crash-relevanten Bauteilen, wie
Stoßfänger, Seitenaufprallträger, Verstärkungselemente,
im vollen Umfang zur Verfügung, um im Falle eines
Zusammenpralls mit anderen Gegenständen im großen Umfang
kinetische Energie in Umformenergie umwandeln zu können.
Ebenso eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren
besonders zur Erzeugung von Bauteilen, an deren Maß- und
Formhaltigkeit ebenso hohe Anforderungen gestellt werden
wie an ihre Festigkeit im Einsatz. Ein typisches Beispiel
für eine solche Anwendung stellen Rahmen für Bildschirme
dar, die in Bildröhren von Fernsehern oder
Computermonitoren die Schattenmaske aufgrund der
Wärmebelastung während ihres Zusammenbaus und ihres
Betriebes unter gleichmäßiger Spannung in einer fest
definierten Ebene halten müssen. Die geforderte hohe
Festigkeit erhält das so kaltverformte Bauteil dann im
Zuge der nach der Kaltverformung erfindungsgemäß
durchgeführten Wärmebehandlung, so daß im Ergebnis ein
exakt geformtes, hochfestes Bauelement mit hoher
Dehngrenze zur Verfügung steht. Eine zusätzliche
Vergütung, die zum Verzug des Bauteils und einer
Beeinträchtigung der Oberfläche führen kann, ist dann
nicht mehr notwendig.
Voraussetzung für den durch die Erfindung erzielten
Erfolg ist, daß während der Warmverarbeitung des
erfindungsgemäß verwendeten Stahls die Betriebsparameter
einschließlich der Haspeltemperatur so gewählt werden,
daß die durch die Anwesenheit einer ausreichenden Menge
von Mikrolegierungselementen an sich mögliche
Härtesteigerung im Zuge des Haspelns nicht erreicht wird,
sondern daß die Mikrolegierungselemente nach dem Haspeln
im nicht ausgeschiedenen, gelösten Zustand vorliegen. Aus
diesem Grund wird die Haspeltemperatur erfindungsgemäß
stets so gewählt, daß sie mit einem deutlichen Abstand
unterhalb der Temperatur liegt, bei der das
Ausscheidungsmaximum der Mikrolegierungselemente erreicht
würde.
Die gemäß der Erfindung verwendete Stahllegierung umfaßt
Stahlzusammensetzungen, aus denen sich abhängig von der
jeweiligen Zusammensetzung und den Produktionsbedingungen
Dualphasenstähle, bainitische Stähle oder
Complexphasenstähle herstellen lassen. Angestrebt werden
dabei grundsätzlich Stähle mit einem feinkörnigen
mehrphasigen Gefüge, in dem Bainit, Ferrit, Martensit und
Restaustenit in abhängig vom jeweiligen Typ des Stahles
abhängigen Umfang enthalten sind.
Nachdem aus einem Stahl mit einer erfindungsgemäß
verwendeten Zusammensetzung ein Vormaterial erzeugt
worden ist, wird dieses Vormaterial zu Warmband
warmgewalzt. Die Warmwalzanfangstemperatur wird dabei so
gewählt, daß die Mikrolegierungselemente weitestgehend in
dem Stahl gelöst bleiben, damit sie für die im letzten
Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens bewirkten
Effekte zur Verfügung stehen.
Bei konventionell vergossenen Brammen sollte die
Walzanfangstemperatur zu diesem Zweck mindestens 1050°C
betragen. Besonders eignen sich zur Herstellung des
Vormaterials allerdings Dünnbrammen- oder
Dünnbandgießverfahren, mit denen es aufgrund des
Umstandes, daß die Notwendigkeit einer Wiedererwärmung
des Vormaterials bzw. einer Lösung der
Mikrolegierungselemente nicht besteht und andererseits
die Abkühlgeschwindigkeiten des Stranges hoch sein
können, besonders sicher möglich ist, die
Mikrolegierungselemente bis zum Beginn des
Warmwalzprozesses weitgehend gelöst zu halten.
Die Warmwalzendtemperatur sollte bevorzugt im
Austenitgebiet, also oberhalb der Ar3-Temperatur liegen,
um die erfindungsgemäß angestrebte feinkörnige,
mehrphasige Gefügestruktur zu erhalten.
Die genaue Zusammensetzung der Gefügestruktur des
erhaltenen Warmbands wird durch die chemischen
Eigenschaften, die Aufwärm-, Walz- und Abkühlbedingungen
sowie die Haspeltemperaturen bestimmt. Es hat sich
gezeigt, daß sich die erfindungsgemäß erzielte Wirkung
der Steigerung von Festigkeit und Umformbarkeit bei
Dualphasenstählen besonders sicher dann einstellt, wenn
die Haspeltemperatur maximal 300°C beträgt. Bei Stählen
mit überwiegend bainitischem Gefüge wird diese Wirkung
bei Haspeltemperaturen sicher erreicht, die 350°C bis
450°C betragen. Complexphasenstähle sollten bevorzugt
bei Temperaturen von 450°C bis 550°C gehaspelt werden.
Schon im warmverformten Zustand besitzen Stähle der gemäß
der Erfindung eingesetzten Art eine hohe Festigkeit von
mindestens 550 N/mm2. Im Zuge der anschließenden
Kaltverformung verfestigen die Stähle sehr stark.
Gleichzeitig nimmt die Dehnung stark ab, so daß ein zwar
hochfestes, jedoch nur schwer verformbares Produkt
erhalten wird. Derart beschaffene kaltgeformte Bauteile
besitzen aufgrund ihrer verminderten Umformbarkeit nur
eine geringe Umformreserve und ein dementsprechend
vermindertes Energieaufnahmevermögen. Sie sind als solche
beispielsweise nur eingeschränkt für die Herstellung von
Bauelementen geeignet, die als Stoßfänger in crash-
gefährdeten Bereichen eines Automobils eingesetzt werden
sollen.
Indem erfindungsgemäß nach der Kaltverformung eine
Glühung des erhaltenen Produkts bei Temperaturen und für
Zeiten durchgeführt wird, durch welche die vollständige
Rekristallisation sicher vermieden wird, wird
einerseits die Streckgrenze des verwendeten Stahls weiter
angehoben. Andererseits werden durch die Glühung dessen
Dehnungswerte wieder annähernd bis auf das Niveau
angehoben, auf dem sich die Dehnbarkeit des Warmbandes
vor der Kaltverformung befand. Auf diese Weise lassen
sich die unmittelbar nach der Kaltverformung ursprünglich
nur schwer umformbaren Produkte zu Bauteilen machen, die
nicht nur hochfest sind, sondern aufgrund ihrer guten
Dehnungseigenschaften auch ein hohes Umformvermögen
besitzen. Sie eignen sich als solche für diejenigen
Anwendungen, für die sie vor der Glühbehandlung gerade
nicht geeignet gewesen sind.
Typische Glühtemperaturen während des auf die
Kaltverformung folgenden Glühens liegen im Bereich von
450°C bis 700°C, vorzugsweise im Bereich von 550°C bis
650°C. Glühzeit und Glühtemperatur sind dabei im
begrenzten Rahmen gegeneinander austauschbar. D. h., bei
hohen Temperaturen sind nur geringe Haltezeiten
erforderlich und umgekehrt. Dementsprechend kann die
Wärmebehandlung als separat durchgeführter
Behandlungsschritt in einer Haube oder in einer
Durchlaufglühe erfolgen. Eine in konventioneller Weise
bei Bedingungen, die zu einer vollständigen
Rekristallsation führen würde, erfolgende Glühbehandlung
würde die durch die Erfindung erreichte Wirkung zunichte
machen.
Besonders günstig ist es, den Glühschritt einzubinden in
eine Wärmebehandlung, der das aus dem Warmband
kaltverformte Produkt im Zuge seiner Weiterverarbeitung
ohnehin unterzogen wird. Bei diesem Schritt kann es sich
beispielsweise um eine Verzinkung oder ein anderes
Verfahren zur Beschichtung oder Passivierung der
Oberfläche des kaltverformten Produktes handeln, das bei
im Bereich der für die Glühbehandlung vorgesehenen
Temperaturen durchgeführt wird.
Die im Zuge der Kaltverformung erzielten Verformungsgrade
betragen mindestens 2% bis zur Grenzformänderung, wobei
sich die durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise
erzielten Effekte insbesondere dann auswirken, wenn der
Kaltverformungsgrad 5% bis 20%, insbesondere 5% bis
10%, beträgt. Die Kaltverformung kann beispielsweise als
Rollprofilieren, Ziehen, Pressen oder
Innenhochdruckumformen durchgeführt werden. Ein
Kaltwalzen bei verhältnismäßig niedrigen
Verformungsgraden ist dazu ebenfalls geeignet.
Als Mirkolegierungselement kommt in erfindungsgemäßem
Stahl mindestens eines der Elemente Ti, Nb und/oder V
zum Einsatz. Selbstverständlich können diese Elemente
kombiniert in Mengen zugegeben werden, die zur Auslösung
der am Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens bewirkten
Ausscheidungsvorganges ausreichend sind. Besonders
bevorzugt ist allerdings die Verwendung von Ti, das sich
durch ein besonders günstiges Ausscheidungsverhalten
auszeichnet. Wird Ti gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung als einziges
Mikrolegierungselement verwendet, so sollte sein Gehalt
mindestens das 3,4-fache des Gehalts an N betragen, um
ein ausreichendes Lösungspotential des
Mikrolegierungselementes sicherzustellen. Bevorzugt liegt
der Ti-Gehalt des Stahls zu diesem Zweck im Bereich 0,07
bis 0,15 Gew.-%, während der Stickstoffgehalt
vorzugsweise weniger als 0,007 Gew.-% beträgt. Bei Ti-
Gehalten in dieser Größenordnung wird die Bildung von
Feinstauscheidungen mit aushärtender Wirkung optimal
unterstützt.
Abhängig vom Typ des jeweils verarbeiteten Stahls liegt
der Al-Gehalt bevorzugt im Bereich von 0,015 bis
0,08 Gew.-%. bzw. 0,5 bis 1,5 Gew.-%.
Erfindungsgemäß erzeugte Stahlbleche eignen sich
bevorzugt für die Kaltverformung zu Bauteilen, an deren
Festigkeit bei gleichzeitig gutem Dehungsverhalten und
dementsprechend gutem Verformungsverhalten sowie hoher
geometrischer Maßhaltigkeit hohe Anforderungen gestellt
sind. Dabei zeichnen sich aus erfindungsgemäßen Blechen
erzeugte Bauelemente durch geringes Gewicht und hohes
Energieaufnahmevermögen aus.
Ein Beispiel für eine vorteilhafte Verwendung
erfindungsgemäß erzeugter Stahlbleche ist die Herstellung
von Rahmen für Flachbildschirme. Ebenso lassen sich aus
erfindungsgemäß hergestellten Stahlblechen Bauelemente
für Karosserien von Kraftfahrzeugen oder Anbauteile
herstellen, die einerseits besonders fest und
andererseits beispielsweise im Fall eines Zusammenstoßes
mit einem anderen Fahrzeug die beim Aufprall frei
werdenden kinetischen Energien in Verformungsenergie
umwandeln müssen. Dies sind u. a. Längsträger, sog.
"Crashboxen", Fahrwerksteile, Hohlstrukturteile und
Verstärkungsteile, wie die A-, B- oder C-Säule der
Automobilkarosserie.
Erfindungsgemäß erzeugtes Warmband ist grundsätzlich zur
Verzinkung geeignet. Dabei ist jedoch eine bei relativ
niedrigen Temperaturen stattfindende, insbesondere
stückweise erfolgende, Feuerverzinkung vorzuziehen,
Verzinkungen, bei denen Temperaturen über 750°C
anfallen, sind dazu weniger geeignet, da dabei die
hinsichtlich des erfindungsgemäß erzielten Effekts
kritischen Temperaturen im jeweils verarbeiteten
Werkstück überschritten werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Ein gemäß Tabelle 1 zusammengesetzter Stahl ist auf einer
Stranggießanlage zu einer Vorbramme vergossen worden,
welches anschließend als Vormaterial mit einer Temperatur
von 1125°C in einer Warmbandstraße zu einem Warmband
warmgewalzt worden ist. Die Warmwalzendtemperatur betrug
925°C. Die Haspeltemperatur lag bei 475°C. Nach dem
Haspeln ist das Warmband gebeizt und im gebeizten Zustand
an ein Kaltwalzwerk geliefert worden.
Dort sind verschiedene Bandproben des Warmbands bei
Kaltwalzgraden von 5%, 10%, 20%, 30%, 40%
kaltgewalzt worden. Aus den so erhaltenen Kaltbändern
sind anschließend Gruppen G1 bis G5 zusammengestellt
worden, wobei jeder Gruppe G1 bis G5 jeweils ein nicht
kaltverformtes (Kaltverformungsgrad = 0%), ein mit 5%,
ein mit 10%, ein mit 20%, ein mit 30% und ein mit 40%
Kaltverformungsgrad kaltverformtes Kaltband zugeordnet
worden ist. Die Bleche der Gruppe G1 sind zu
Vergleichszwecken keiner auf die Kaltverformung folgenden
Anlaßglühung unterzogen worden, während die Bleche der
Gruppe G2 bei 500°C, die Bleche der Gruppe G3 bei
550°C, die Bleche der Gruppe G4 bei 600°C und die
Bleche der Gruppe G5 bei 650°C in einem Haubenofen für
jeweils eine Stunde anlaßgeglüht und anschließend an Luft
abgekühlt worden sind.
In Tabelle 2 sind für jedes der Bleche der Gruppen G1-
G5 die im Zugversuch ermittelten Werkstoffeigenschaften
eingetragen.
Es zeigt sich, daß sich bei den in erfindungsgemäßer
Weise verarbeiteten Blechen in Folge der nach der
Kaltverformung durchgeführten Wärmebehandlung gegenüber
den nur kaltverformten und nicht wärmebehandelten Blechen
Gl. 1-Gl. 5 jeweils deutlich verbesserte Festigkeitswerte
einstellen. Gleichzeitig wird durch die nach der
Kaltverformung durchgeführte Wärmebehandlung eine
Gleichmaßdehnung Agl erreicht, die jeweils annähernd der
Gleichmaßdehnung Agl des nicht kaltverformten und nicht
wärmebehandelten Blechs Gl 1.0 entspricht. Dementsprechend
weisen die erfindungsgemäß erzeugten kaltverformten und
anschließend wärmebehandelten Stähle eine besonders gute
Umformbarkeit und ein ebenso gutes
Energieaufnahmevermögen auf.
In Tabelle 3 ist ein zweites Beispiel einer
erfindungsgemäß verwendeten Stahlzusammensetzung
angegeben.
Ein entsprechend legierter Stahl wurde erschmolzen und zu
Brammen vergossen. Anschließend sind die Brammen auf eine
Temperatur von mehr als 1150°C wiedererwärmt und mit
einer mindestens 850°C betragenden Warmwalztemperatur
warmgewalzt worden. Nach dem Haspeln bei einer Temperatur
von weniger als 600°C sind für eine erste unbehandelte
Bandprobe T2.0 des Bandes, für eine 30 Minuten bei 580°C
geglühte und anschließend an Luft abgekühlte Bandprobe
T2.1, für eine bei einem Kaltverformungsgrad von 10% nur
kaltgewalzte Bandprobe T2.2 und für eine in
erfindungsgemäßer Weise bei einem Kaltverformungsgrad von
10% kaltgewalzte, anschließend für 30 Minuten bei 580°C
geglühte und dann an Luft abgekühlte Bandprobe T2.3 die
mechanischen Eigenschaften Rp0,2, Rm, Re/Rm, A5, A50 bzw. A80
ermittelt worden. Die festgestellten Werte der
mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 4 angegeben.
Auch diese Beispiele belegen, daß durch die
erfindungsgemäße Kombination von Kaltverformung und
anschließender Wärme hochfeste Stähle erzeugt werden, die
aufgrund ihrer guten Dehnbarkeit ein besonders hohes
Umformvermögen besitzen. So ist die Festigkeit der
erfindungsgemäß erzeugten Bandprobe T2.3 der Festigkeit
der unbehandelten Bandprobe T2.0 weit überlegen, während
seine Dehnungswerte denen der unverfomten Bandprobe T2.0
entsprechen. Ebenso weist die nur kaltverformte Bandprobe
T2.2 gegenüber der erfindungsgemäß erzeugten Bandprobe
T2.3 nicht nur eine weit unterlegene Dehnbarkeit, sondern
auch eine geringere Festigkeit auf. Bei der nur
wärmebehandelten Bandprobe T2.1 liegt zwar die
Dehnbarkeit auf einem mit der erfindungsgemäß erzeugten
Bandprobe T2.3 vergleichbaren Niveau. Gleichzeitig ist
aber die Festigkeit der Bandprobe T2.1 der Festigkeit der
erfindungsgemäß erzeugten Bandprobe weit unterlegen.
Der entsprechend der in Tabelle 5 angegebenen Legierung
zusammengesetzte Stahl ist ebenfalls erschmolzen und zu
Brammen vergossen worden.
Anschließend sind diese Brammen wie beim im Zusammenhang
mit dem in den Tabellen 3/4 angegebenen Beispiel auf eine
Temperatur von mehr als 1150°C wiedererwärmt, mit einer
mindestens 850°C betragenden Warmwalztemperatur und bei
einer Temperatur von weniger als 600°C gehaspelt worden.
Anschließend sind dann sechs Bandproben T3.0 bis T3.5
genommen worden.
Die mit den betreffenden Bandproben T3.0 bis T3.2
durchgeführten weiteren Verarbeitungsschritte sind ebenso
wie die zugehörigen Werte der mechanischen Eigenschaften
für eine der Bandmitte entnommene Probe in Tabelle 6
angegeben.
Auch in diesem Fall belegt die Bandprobe T3.2 deutlich,
daß sich bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise hochfeste
kaltverformte Blechprodukte erhalten lassen, die, wie ein
Vergleich der Dehnbarkeitswerte zeigt, hinsichtlich ihrer
Umformbarkeit der unverformten Bandprobe T3.0 überlegen
sind. Ebenso werden erfindungsgemäße
Eigenschaftsverbesserungen erzielt, wenn kaltgewalztes
Band über sehr viel längeren Zeiten bei vergleichsweise
niedrigen Temperaturen, z. B. 450°C bis 550°C, in einer
Haube geglüht werden.
Ein Beispiel für eine besonders vorteilhafte Verwendung
eines erfindungsgemäß erzeugten Stahls besteht in der
Herstellung von Rahmen, in denen die Schattenmasken von
Fernsehröhren gehalten werden. Zum Schwärzen der in einem
derartigen Rahmen gespannten Schattenmaske wird der
Rahmen mit der Schattenmaske über eine ausreichende Zeit
einer Temperatur ausgesetzt, die typischerweise ca.
570°C beträgt. Indem der Rahmen aus einem in
erfindungsgemäßer Weise erzeugten Warmband unter
Ausnutzung der in diesem Zustand hervorragenden
Verformbarkeit des Warmbands durch Kaltverformung erzeugt
und anschließend im Zuge des Schwärzens der von ihm
gehaltenen Schattenmaske über eine ausreichende Zeit bei
der zum Schwärzen erforderlichen Temperatur gehalten
wird, erhöht sich die Festigkeit des Rahmens auf ein
Niveau, bei welchem der Rahmen sicher und formstabil die
während der Herstellung und des Betriebs der Fernsehröhre
auf ihn ausgeübte Wärmebelastung ertragen und
Verzugsfreiheit der Schattenmaske gewährleisten kann.
Eine andere vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht in der Herstellung von verzinkten
Seitenaufprallträgern oder anderen crashrelevanten
Bauelementen für Fahrzeugkarosserien. Dabei wird zunächst
aus erfindungsgemäß erzeugtem Warmband das jeweilige
Bauteil beispielsweise durch eine Tiefziehoperation
kaltgeformt. Das kaltgeformte Bauteil wird dann bei
Temperaturen im Bereich von 470°C einer Stückverzinkung
unterzogen. Im Zuge dieses Verzinkungsvorgangs wird das
Bauteil ebenfalls auf einem Temperaturniveau gehalten,
bei dem sich die erfindungsgemäß erreichte Steigerung der
Dehnbarkeit und Festigkeit einstellt. Der so erhaltene
Seitenaufprallträger weist aufgrund seiner guten
Dehnbarkeit und gleichzeitig hohen Festigkeit ein
besonders hohes Energieaufnahmevermögen auf, durch
welches er im Fall eines Zusammenstoßes mit einem anderen
Fahrzeug einen großen Teil der dabei frei werdenden
kinetischen Energie in Verformungsenergie umwandeln und
den für das Überleben der Insassen erforderlichen Raum
absichern kann.
Claims (18)
1. Verfahren zum Herstellen eines hochfesten, aus einem
Warmband kaltverformten Produkts mit gutem
Umformvermögen, bei dem
ein Stahl mit (in Gewichts-%):
C: 0,01-0,25%,
Si: 0,01-1,50%,
Mn: 0,50-2,00%,
P: ≦ 0,08%,
S: ≦ 0,01%,
Al: 0,001-1,50%,
Cr: ≦ 0,60%,
Mo: ≦ 0,60%,
N: < 0,02%,
sowie mindestens einem Mikrolegierungselement aus der Gruppe
Ti: ≦ 0,20%,
Nb: ≦ 0,06%,
V: ≦ 0,15%,
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen,
zu einem Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenes Band, vergossen wird,
bei dem das Vormaterial ausgehend von einer Warmwalzanfangstemperatur, bei der die Mikrolegierungselemente im wesentlichen gelöst bleiben, zu Warmband warmgewalzt wird,
bei dem das Warmband bei einer weniger als 600°C betragenden Haspeltemperatur gehaspelt wird,
bei dem das Warmband anschließend bei einem mindestens 2% betragenden und höchstens der Grenzformänderung entsprechenden Kaltverformungsgrad zu einem Produkt kaltverformt wird, und
bei dem das durch Kaltverformung erzeugte Produkt Temperaturen und Zeiten, die unterhalb der zur vollständigen Rekristallisation erforderlichen Temperaturen und Zeiten liegen, geglüht wird.
ein Stahl mit (in Gewichts-%):
C: 0,01-0,25%,
Si: 0,01-1,50%,
Mn: 0,50-2,00%,
P: ≦ 0,08%,
S: ≦ 0,01%,
Al: 0,001-1,50%,
Cr: ≦ 0,60%,
Mo: ≦ 0,60%,
N: < 0,02%,
sowie mindestens einem Mikrolegierungselement aus der Gruppe
Ti: ≦ 0,20%,
Nb: ≦ 0,06%,
V: ≦ 0,15%,
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen,
zu einem Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder gegossenes Band, vergossen wird,
bei dem das Vormaterial ausgehend von einer Warmwalzanfangstemperatur, bei der die Mikrolegierungselemente im wesentlichen gelöst bleiben, zu Warmband warmgewalzt wird,
bei dem das Warmband bei einer weniger als 600°C betragenden Haspeltemperatur gehaspelt wird,
bei dem das Warmband anschließend bei einem mindestens 2% betragenden und höchstens der Grenzformänderung entsprechenden Kaltverformungsgrad zu einem Produkt kaltverformt wird, und
bei dem das durch Kaltverformung erzeugte Produkt Temperaturen und Zeiten, die unterhalb der zur vollständigen Rekristallisation erforderlichen Temperaturen und Zeiten liegen, geglüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stahl als
einziges Mikrolegierungselement Ti enthält und daß
das Verhältnis des Gehalts an Ti bezogen auf den
Gehalt an N mindestens 3,4 beträgt.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Warmwalzendtemperatur mindestens gleich der Ar3-
Temperatur ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Haspeltemperatur weniger als 300°C beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Haspeltemperatur 350°C-450°C beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Haspeltemperatur 450°C-550°C beträgt.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kaltverformungsgrad 5%-20% beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Kaltverformungsgrad 5%-10% beträgt.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glühtemperatur 550°C-600°C beträgt.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glühung im Durchlauf durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glühung im Haubenofen durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vormaterial als gegossenes Band auf einer
Gießwalzanlage erzeugt wird.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das durch Kaltverformung hergestellte Produkt ein
Rahmen für Flachbildschirme ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das durch Kaltverformung hergestellte Produkt ein
Bauelement für die Herstellung von
Kraftfahrzeugkarosserien oder ein Anbauteil ist.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Produkt durch kalt erfolgendes
Innenhochdruckumformen erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das kaltverformte Produkt einer Verzinkung unterzogen
wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verzinkung
als Feuerverzinkung durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verzinkung
bei Temperaturen um 460°C stattfindet.
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