DE102007007328A1 - Method for producing components by deforming a tempered steel sheet part - Google Patents

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DE102007007328A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch Verformen eines Stahlblechteils. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bei minimierter Beschränkung der Formgebung und verfahrenstechnisch reduziertem Aufwand die Herstellung von Bauteilen aus Stahlblechen. Dies wird dadurch erreicht, dass das Stahlblechteil im verfestigten Zustand, in dem es ein Gefüge mit Körnern, die zum überwiegenden Teil eine gerichtete, von der Kugelform abweichende Form und eine mittlere Korngröße von > 10 µm aufweisen, besitzen, auf eine Verformungstemperatur (TW) erwärmt wird, bei der in dem Stahlblechteil infolge der einsetzenden oder ablaufenden Rekristallisation eine instabile Mikrostruktur vorliegt und dass die Verformung des auf die Verformungstemperatur TW erwärmten Stahlblechteils im Wesentlichen während des Rekristallisationsvorgangs erfolgt.The present invention relates to a method of manufacturing a component by deforming a sheet steel part. The method according to the invention makes it possible to produce components made of steel sheets while minimizing the restriction of shaping and with reduced process costs. This is achieved in that the steel sheet part in the solidified state, in which it has a structure with grains, which for the most part have a directional, deviating from the spherical shape and a mean grain size of> 10 microns, to a deformation temperature (TW) is heated, in which in the sheet steel part due to the onset or expiring recrystallization is an unstable microstructure and that the deformation of the heated to the deformation temperature TW steel sheet part substantially during the recrystallization process takes place.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch Verformen eines temperierten Stahlblechteils.The The invention relates to a method for producing a component by Deforming a tempered sheet steel part.

Gerade im Fahrzeugbau, im Bereich des Transportwesens oder auch im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau sowie der Medizintechnik besteht der Wunsch nach Werkstoffen, die bei minimiertem Gewicht maximale Festigkeiten bieten. Gleichzeitig sollen diese Werkstoffe gut verformbar sein, um aus ihnen auf einfache Weise auch komplex geformte Bauteile herstellen zu können. Besonders hohe Anforderungen werden an Werkstoffe der in Rede stehenden Art im Bereich des Automobilbaus gestellt, wo die Minimierung des Energieverbrauchs durch Gewichtsreduzierung und Leistungsoptimierung zentrale Aufgabenstellung ist.Just in vehicle construction, in the field of transportation or in general Machinery and plant construction as well as medical technology is the wish For materials with maximum weight and minimum weight Offer. At the same time these materials should be well deformable, in order to produce from them easily complex components to be able to. Particularly high demands are placed on materials of the type in question in the field of automotive engineering, where minimizing energy consumption through weight reduction and performance optimization is the central task.

Moderne Stähle sind grundsätzlich in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. So steht ein großes Spektrum von Stahlsorten zur Verfügung, deren Eigenschaften an die sich in der Praxis stellenden Aufgaben angepasst sind. Indem aus diesen Stählen Bleche in an sich bekannter Weise produziert werden, die anschließend zu dem jeweiligen Bauteil verformt werden, können im großtechnischen Umfang beispielsweise Formteile für Karosserie und Tragstrukturen von Fahrzeugen kostengünstig hergestellt werden.modern Steels are basically capable of meeting these requirements to fulfill. So stands a large spectrum of Steel grades available whose properties to the are adapted in practice tasks. Out of these Steel sheets are produced in a manner known per se, which are then deformed to the respective component, can on a large scale, for example Moldings for body and support structures of vehicles be produced inexpensively.

Allerdings erweist sich gerade die Verarbeitung von höherfesten Stählen dann als aufwändig, wenn aus ihnen komplex geformte Blechbauteile erzeugt werden sollen. Der Verformung von aus diesen Stählen erzeugten Blechen steht ihre große Festigkeit und in der Regel geringe Duktilität gegenüber. Diese Eigenschaften machen hohe Umformkräfte bzw. aufwändige Wärmebehandlungs- und Verformungsschritte erforderlich, um aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial die gewünschte Form herzustellen.Indeed proves to be the processing of higher strength steels then as complex, if from them complex shaped sheet metal components should be generated. The deformation of these steels produced sheets stands their great strength and in the Usually low ductility compared. These properties make high forming forces and complex heat treatment and deformation steps required to remove from the respective starting material to produce the desired shape.

Der Vorteil einer Warmverformung von Stahlblechen liegt darin, dass sich mit ihr trotz hoher Umformgrade bei vergleichbar geringen Umformkräften auf einfache Weise auch kompliziertere Formgebungen verwirklichen lassen. Auf diese Weise können die immer höheren Anforderungen erfüllt werden, die insbesondere bei der Verarbeitung von hochfesten Stahlwerkstoffen an das Umformvermögen einerseits und die Festigkeit andererseits gestellt werden.Of the Advantage of a hot deformation of steel sheets is that with her despite high degrees of deformation at comparable low forming forces realize in a simple way, even more complicated shapes to let. In this way, the ever higher Requirements to be met, in particular in the Processing of high-strength steel materials to the forming capacity on the one hand and the strength on the other.

Um den mit der Erwärmung, Verformung und anschließenden Abkühlung bei konventioneller Warmverformung verbundenen Aufwand zu minimieren, ist in der EP 1 403 388 A1 vorgeschlagen worden, aus hochfesten Stählen hergestellte Blechzuschnitte bei einer Verformungstemperatur zu verformen, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur eines kaltverfestigten Stahles liegt. Nach dieser in der Fachsprache auch "Halbwarmumformung" genannten Verformung werden die erhaltenen Bauteile an Luft abgekühlt. Das erhaltene Produkt weist bei minimierten inneren Spannungen trotz des Verzichts auf eine intensive Abkühlung nach der Verformung hohe Festigkeiten auf.In order to minimize the expense associated with heating, deformation and subsequent cooling in conventional hot working, is EP 1 403 388 A1 has proposed to deform blanks made of high strength steels at a deformation temperature which is below the recrystallization temperature of a work-hardened steel. After this in technical language also called "warm forging" deformation the resulting components are cooled in air. The product obtained has high strength at minimum internal stresses despite the absence of intensive cooling after deformation.

Konventionelle Verfahren zur Warmumformung sehen vor, die jeweils zu verarbeitenden Stahlbleche bei Verformungstemperaturen zu verformen, die typischerweise oberhalb der Ac3-Umwandlungstemperatur liegen. Dabei kann die Warmumformung mit einem Härtevorgang kombiniert werden. Durch ein solches Warmformhärten lassen sich aufwändig gestaltete Bauteile von extremer Festigkeit erzeugen.Conventional methods of hot forming provide for deforming the respective steel sheets to be processed at deformation temperatures which are typically above the Ac 3 transformation temperature. The hot forming can be combined with a hardening process. By means of such thermoforming, elaborately designed components of extreme strength can be produced.

Ein Beispiel für diese Vorgehensweise ist in der JP 2006104526 A gegeben. Gemäß diesem bekannten Verfahren werden aus einem borlegierten Stahl zunächst Bleche gefertigt, die dann auf eine oberhalb der Ac3-Temperatur, typischerweise im Bereich von 850–950°C, liegende Temperatur vorgewärmt werden. Bei der anschließend im Presswerkzeug erfolgenden, von diesem Temperaturbereich ausgehenden schnellen Abkühlung bildet sich im aus dem jeweiligen Blechzuschnitt pressgeformten Bauteil ein die angestrebten hohen Festigkeiten gewährleistendes martensitisches Gefüge.An example of this procedure is in the JP 2006104526 A given. According to this known method, sheets are first produced from a boron-alloyed steel, which are then preheated to a temperature above the Ac 3 temperature, typically in the range of 850-950 ° C. During the subsequent rapid cooling in the pressing tool, starting from this temperature range, a martensitic structure ensuring the desired high strengths is formed in the component molded from the respective sheet metal blank.

Günstig wirkt sich bei dieser Kombination aus Warmverformung und Härtung aus, dass sich die auf mehr als die Ac3-Temperatur erwärmten Blechteile bei deutlich verminderten Umformkräften umformen lassen und nach der Formgebung ein besonders hohes Festigkeitsniveau erreichen. Praktische Erfahrungen zeigen jedoch, dass die Möglichkeiten der Formgebung dieser Bauteile verfahrensbedingt häufig immer noch so beschränkt sind, dass sie zukünftigen Anforderungen nicht gerecht werden.A favorable feature of this combination of hot working and hardening is that sheet metal parts heated to more than the Ac 3 temperature can be formed at significantly reduced forming forces and achieve a particularly high level of strength after shaping. Practical experience shows, however, that the possibilities of shaping these components are often still so limited due to the process that they do not meet future requirements.

Eine maximale Verformbarkeit von Metallen liegt vor, wenn sie sich im so genannten "superplastischen" Zustand befinden. In diesem auch bei Stählen einstellbaren Zustand lassen sich metallische Körper um ein Vielfaches ihrer Ausgangslänge dehnen, ohne dass es zum Bruch kommt. In dem in MAX PLANCK FORSCHUNG, 3/2004, Seiten 37–41, erschienenen Artikel "Ausgekochter Stahl für das Auto von morgen" , Max Planck Institut für Eisenhüttenforschung, Düsseldorf, ist darauf hingewiesen worden, dass sich unter bestimmten Bedingungen Stähle bis zu 1000 Prozent dehnen lassen, ohne zu brechen. Dabei ist unterstellt worden, dass die so genannte "strukturelle" Superplastizität auf sehr feine und gleichmäßige, d. h. möglichst perfekt kugelige, Körnchen, so genannte Kristallite, im Stahl zurückzuführen ist, die eine Korngröße von deutlich weniger als 10 μm haben und sich bei bestimmten Temperaturen und unter bestimmten Umformbedingungen im Gefüge bilden. Bei einer Dehnung sollen diese Kristalliten leicht aneinander vorbei gleiten und rotieren.A maximum deformability of metals is when they are in the so-called "superplastic" state. In this state, which can also be set with steels, metallic bodies can be stretched many times their initial length without causing breakage. In the in MAX PLANCK RESEARCH, 3/2004, pages 37-41, published article "Cooked steel for the car of tomorrow" , Max The Planck Institute for Iron and Steel Research, Düsseldorf, has been advised that under certain conditions, steels can be stretched up to 1000 percent without breaking. It has been assumed that the so-called "structural" superplasticity is due to very fine and uniform, ie perfectly spherical, grains, so-called crystallites, in the steel, which have a grain size of significantly less than 10 microns and at certain temperatures and form under certain forming conditions in the structure. When stretched, these crystallites should easily slide past each other and rotate.

Entscheidende Bedeutung für diese Eigenschaft wird dabei den verschiedenen Gefügebestandteilen im Stahl zugemessen. Gemäß dem Artikel werden in geeigneter Weise zusammengesetzte superplastische Stähle beispielsweise bei nur etwa 700–800°C verarbeitet und zu Bauteilen geformt. Die Verformungsgeschwindigkeiten sollen dabei geringer sein als die beim Schmieden üblicherweise angewendeten Verformungsgeschwindigkeiten.decisive Meaning for this property is thereby the different Assayed structural components in the steel. According to the Articles are suitably assembled superplastic steels For example, processed at only about 700-800 ° C. and molded into components. The deformation rates should be less than the forging usually applied deformation rates.

Entsprechende Informationen zur so genannten "strukturellen Superplastizität" finden sich in der gedruckten Ausgabe des anlässlich des am 29. April 1998 abgehaltenen Workshops 98 "Neue Stähle, Warmfeste Leichtbauwerkstoffe, Innovative Prozesstechnologien" von H. Hofmann gehaltenen Vortrags "Hochfeste Superplastische Stähle (UHC-, UHB- und Duplexstähle)".Appropriate Information on the so-called "structural superplasticity" can be found in the printed edition of the occasion of the Workshops held on 29 April 1998 98 "New steels, Heat-resistant lightweight materials, innovative process technologies "from H. Hofmann's lecture "High-strength superplastic steels (UHC, UHB and duplex steels) ".

Gemeinsam ist der in den voranstehend genannten Dokumenten genutzten strukturellen Superplastizität, dass sie jeweils ein perfekt eingestelltes Gefüge mit ultrafein ausgebildeten Körnern erfordert. Um ein solches Gefüge herzustellen, ist eine aufwändige thermomechanische Behandlung des Ausgangsmaterials erforderlich, weil diese in der Regel nicht im für die Nutzung der Superplastizität benötigten Zustand vorliegt.Together is the structural used in the above documents Superplasticity that they each have a perfectly adjusted Microstructure requires ultrafine grains. To produce such a structure is a complex process thermomechanical treatment of the starting material required, because these are usually not in for the use of superplasticity required state is present.

Die zur Herstellung eines strukurell-superplastischen Stahlblechs erforderlichen Arbeitsschritte sind in der DE 10 2005 027 258 A1 am Beispiel eines UHC-Stahls beschrieben.The steps required for producing a structurally superplastic steel sheet are in the DE 10 2005 027 258 A1 described using the example of a UHC steel.

In der Fachwelt ist es darüber hinaus bekannt, dass superplastische Zustände von Metallen auch durch Erwärmung auf eine Temperatur hergestellt werden können, die um eine Umwandlungstemperatur pendelt, bei der es zu einer Phasenumwandlung kommt.In It is also known to the experts that superplastic Conditions of metals also due to warming up a temperature can be produced by one Conversion temperature oscillates, causing it to a phase transformation comes.

In der Praxis haben sich aufgrund der extremen Anforderungen, die an die Genauigkeit und die Auswahl der jeweils nutzbaren Legierungen gestellt werden, und der geringen Prozessgeschwindigkeit weder die legierungs- und verfahrenstechnisch bewirkte strukturelle Superplastizität noch die im Bereich der Umwandlungstemperaturen eintretende Superplastizität als großtechnisch nutzbar erwiesen. So werden unter Ausnutzung der strukturellen Superplastizität zum Beispiel allenfalls im Sondermaschinenbau Bauteile gefertigt, bei denen der Herstellungsaufwand nur eine untergeordnete Rolle spielt. Die konkreten praktischen Anwendungen beschränken sich dabei in der Regel auf die Verarbeitung von Al-, Ti- und Ni-basierten Legierungen ( US 3,519,503 ) oder bestimmte, in ihrer Zusammensetzung eng begrenzte Stähle ( DE 10 2005 027 258 A1 ).In practice, due to the extreme demands placed on the accuracy and selection of the respective usable alloys, and the low process speed, neither the structural plasticity caused by alloying nor the process nor the superplasticity occurring in the region of the transition temperatures have proven to be suitable for industrial use. Thus, taking advantage of the structural superplasticity, for example, at best in special purpose engineered components manufactured in which the production cost plays only a minor role. The concrete practical applications are usually limited to the processing of Al-, Ti- and Ni-based alloys ( US 3,519,503 ) or certain steels of limited composition ( DE 10 2005 027 258 A1 ).

Technische Anwendungen, die die im Bereich der Umwandlungstemperaturen aufgrund von Phasenumwandlungen eintretende Superplastizität nutzen, sind für die Verarbeitung von Stählen nicht bekannt.Technical Applications that are in the range of transformation temperatures due use superplasticity from phase transformations, are not known for the processing of steels.

Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, das bei minimierter Beschränkung der Formgebung und verfahrenstechnisch reduziertem Aufwand die Herstellung von Bauteilen aus Stahlblechen ermöglicht.In front In this background, the object of the invention was a Specify a method which, with minimal restriction of the Shaping and procedurally reduced effort the production of Components made of steel sheets allows.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung wird ein Stahlblechteil verarbeitet, das im verfestigten Zustand mit einem Gefüge vorliegt, dessen Körner zum überwiegenden Teil eine gerichtete, d. h. von der Kugelform abweichende Form mit ausgeprägter Längenausrichtung besitzen und in Walzrichtung mehr als 10 μm groß sind.These Task is according to the invention by the teaching of Claim 1 has been solved. Advantageous embodiments The invention are defined in the dependent claims specified. According to the invention, a sheet steel part processed in the solidified state with a microstructure whose grains are for the most part a directed, d. H. from the spherical shape deviating form with pronounced Have length alignment and in the rolling direction more than 10 microns in size.

Das derart beschaffene Stahlblechteil wird für seine superplastische erfindungsgemäße Verformung auf eine Temperatur erwärmt, bei der in dem Stahlblech der Rekristallisationsvorgang zumindest einsetzt oder bereits abläuft. Erfindungsgemäß wird die Verformung des derart temperierten Blechs dann in einem Zeitraum beendet, innerhalb dessen das instabile Mikrogefüge vorliegt, die Rekristallisation des Stahls also noch nicht abgeschlossen ist.The Such made sheet steel part is for its superplastic inventive deformation to a temperature heated, in which in the steel sheet of the recrystallization process at least starts or already expires. According to the invention the deformation of the thus tempered sheet then completed in a period of time within which the unstable microstructure exists, the Recrystallization of the steel is not complete yet.

Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass Stähle in dem begrenzten Zeitraum, in dem sie in Folge der beginnenden oder ablaufenden Rekristallisation ein instabiles Gefüge besitzen, ein superplastisches Verhalten zeigen. Dieses erlaubt, sie weit über das Maß hinaus zu verformen, bis zu welchem bei niedrigeren oder höheren Temperaturen eine Verformung ohne Materialbruch möglich ist.The invention is based on the recognition that steels in the limited period in which they have an unstable structure due to the incipient or expiring recrystallization, a superplasti show nice behavior. This allows to deform them far beyond the extent to which deformation at lower or higher temperatures is possible without material breakage.

Überraschend hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass das Zeitfenster, in dem es zu dem erfindungsgemäß genutzten superplastischen Verhalten kommt, bei konventionellen, in der Praxis heute bereits zur Verfügung stehenden Stählen jeweils ausreichend lang ist, um eine Verformung vornehmen zu können.Surprised In this context, it has been shown that the time window, in it to the invention used superplastic Behavior already occurs in conventional practice today Each available sufficient is long to make a deformation.

Legierungstechnische Modifikationen der Stähle sind dazu nicht erforderlich. Vielmehr konnte nachgewiesen werden, dass die auf dem Vorliegen einer zeitweise instabilen Mikrostruktur beruhende, durch die Erfindung genutzte Superplastizität bei einem breiten Spektrum von Stählen auftritt.alloy Technical Modifications of the steels are not required. Rather, it could be proven that the presence of a temporarily unstable microstructure based, by the invention used superplasticity in a wide range of Steels occurs.

Mit der Erfindung steht somit eine Möglichkeit zur Verfügung, Bauteile mit aufwändiger, komplizierter Formgebung zu erzeugen, die durch konventionelle Kaltumformung aus Stählen der entsprechenden Festigkeitsklassen nicht darstellbar sind. Die mit der Erfindung ermöglichten komplexeren Geometrien von beispielsweise aus hochfesten Stählen hergestellten Bauteilen ermöglichen zum Beispiel in der Fahrzeugindustrie, insbesondere im Bereich des Automobilbaus, beträchtliche Gewichtseinsparungen, die einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Abgasemissionen leisten. Darüber hinaus erlaubt es die durch die Erfindung eröffnete Gestaltungsfreiheit, auch in aus hochfesten Stählen erzeugten Bauelementen eine Vielzahl von Funktionen zu integrieren, so dass insgesamt nur noch eine geringere Anzahl an Fertigungsschritten für die Herstellung des jeweiligen Bauteils erforderlich ist und damit einhergehend eine deutliche Senkung der Herstellkosten erzielt werden kann.With The invention thus provides a possibility To produce components with elaborate, complicated shape, that by conventional cold forming of steels of corresponding strength classes can not be represented. With The invention enabled more complex geometries, for example made of high-strength steels allow components For example, in the automotive industry, especially in the field of Automotive engineering, considerable weight savings, the an important contribution to reducing energy consumption and the exhaust emissions afford. In addition, it allows the freedom of design opened up by the invention, also in components produced from high-strength steels To integrate variety of functions, so that only a total of a smaller number of production steps for the production of the respective component is required and associated a significant reduction in manufacturing costs can be achieved.

Konventionelle superplastische Umformbarkeit ist an niedrige Verformungsgeschwindigkeiten gebunden. Mit der Erfindung ist es dagegen möglich, bei hohen Taktzeiten und geringen Prozesskosten die Vorteile der Superplastizität auch in der Mittel- und Großserienfertigung zu nutzen.conventional superplastic formability is due to low strain rates bound. By contrast, it is possible with the invention high cycle times and low process costs, the benefits of superplasticity also in medium and large series production to use.

Von besonderer Bedeutung für die praktische Anwendbarkeit der Erfindung ist, dass das erfindungsgemäß verarbeitete Stahlblechteil ein Gefüge aufweisen kann, das deutlich gröber und anisotroper sein kann als das Gefüge von solchen Stahlblechen, die nach dem Stand der Technik für die Nutzung der strukturellen Superplastizität vorgesehen sind. Insbesondere erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, die Stahlblechteile im nach einem Kaltwalzen verfestigten Zustand unmittelbar weiterzuverarbeiteen.From of particular importance for the practical applicability of Invention is that the invention processed Sheet steel part may have a structure that clearly coarser and more anisotropic than the structure of such steel sheets, the state of the art for the use of structural superplasticity provided are. In particular, it allows the invention Method, the steel sheet parts solidified after cold rolling Condition immediately weiterzuverarbeitungeen.

Eine energieintensive Schlussglühung des Kaltbandes ist nicht dazu erforderlich. Praktische Versuche haben in diesem Zusammenhang ergeben, dass die erfindungsgemäß genutzte "Instabilitäts-Superplastizität" auch dann noch sicher eintritt, wenn die mittlere, in Längsrichtung der Körner gemessene Korngröße der Körner des Gefüges des Stahlblechteils mindestens 20 μm beträgt.A energy intensive final annealing of the cold strip is not required. Practical experiments have in this context revealed that the inventively used "instability superplasticity" also then safely occurs when the middle, in the longitudinal direction grains measured grain size of grains the structure of the sheet steel part at least 20 microns is.

Typischerweise besitzen die Körner eines erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlblechs eine langgestreckte Form, wie sie sich beispielsweise durch die beim Kaltwalzen eines Stahlblechs ausgeübten Umformkräfte einstellt.typically, possess the grains of a processed according to the invention Steel sheet an elongated shape, as they are, for example by the cold rolling of a steel sheet Forming forces sets.

Die gemäß der Erfindung mehr als 10 μm betragende Korngröße des Gefüges in Walzrichtung eines erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlblechteils wird in üblicher Weise bestimmt.The according to the invention more than 10 microns amount Grain size of the structure in the rolling direction an inventively processed sheet steel part is determined in the usual way.

Voraussetzung für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die superplastische Verformung des Stahlblechteils abgeschlossen ist, bevor die in Folge des Rekristallisationsvorgangs eintretende Änderung des Gefüges beendet ist. Praktische Untersuchungen haben ergeben, dass das für in der Praxis heute üblicherweise eingesetzte Stähle in der Regel ausreichende Temperaturfenster, in dem der erfindungsgemäß genutzte Effekt, der am Beginn oder während einer Rekristallisation in Folge Instabilität des Mikrogefüges eintretenden "Instabilitäts"-Superplastizität auftritt, in einem von mehr als 700°C bis 950°C reichenden Temperaturbereich liegt. Besonders sicher tritt dieser Effekt dann ein, wenn die Verformungstemperatur 750–850°C beträgt.requirement for the success of the invention Procedure is that the superplastic deformation of the sheet steel part is completed before due to the recrystallization process entering change of the structure is finished. Practical studies have shown that this is for in the practice today commonly used steels usually sufficient temperature window in which the invention used Effect, at the beginning or during a recrystallization resulting in instability of the microstructure "Instability" superplasticity occurs in reaching from more than 700 ° C to 950 ° C Temperature range is. This effect is especially safe when the deformation temperature is 750-850 ° C is.

Das Zeitfenster, innerhalb dessen die erfindungsgemäß genutzte "Instabilitäts"-Superplastizität vorliegt, beträgt dabei nach den Feststellungen der Erfinder 1–120 s, insbesondere 2–25 s, so dass die erfindungsgemäße Materialerwärmung auf Umformtemperatur und die anschließende Verformung innerhalb dieses Zeitraums im Wesentlichen abgeschlossen sein sollten.The Time window within which the invention used "Instability" superplasticity is present according to the findings of the inventors 1-120 s, in particular 2-25 s, so that the inventive Material heating to forming temperature and the subsequent Deformation substantially completed within this period should be.

Die jeweils konkret gewählte, innerhalb dieser Temperaturspanne liegende Verformungstemperatur, bei der die erfindungsgemäße Verformung dann tatsächlich durchgeführt wird, und der Zeitraum, über den die Superplastizität in erfindungsgemäßer Weise genutzt werden kann, können auf Grundlage der hier gegebenen Informationen durch einfache Versuche ermittelt werden.Each specifically selected, within this temperature range lying deformation temperature at which the deformation according to the invention is then actually carried out, and the period over which the Superplasticity can be used in accordance with the invention, can be determined based on the information given here by simple experiments.

Dazu eignet sich jede Versuchsapparatur, die es erlaubt, die jeweils untersuchte Probe ausreichend schnell und präzise auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen und dabei Zugkräfte auszuüben, um die Dehnbarkeit des untersuchten Werkstoffs bei der jeweils eingestellten Temperatur zu ermitteln. Solche Testeinrichtungen werden heute beispielsweise unter der Bezeichnung "Gleeble-System" von der Dynamic Systems Inc., Poestenkill, NY, USA, angeboten.To Any experimental apparatus that allows it, is suitable examined sample sufficiently quickly and precisely on the to heat required temperature while pulling forces exercise to the extensibility of the material studied to be determined at the respectively set temperature. Such test facilities Today, for example, under the name "Gleeble system" from Dynamic Systems Inc., Poestenkill, NY, USA.

Ein auch im Hinblick auf die Kostenersparnis wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das jeweilige Stahlblechteil im verfestigten Zustand der erfindungsgemäßen Verformung zugeführt wird. Die Parameter der Verformung können dabei problemlos so gewählt werden, dass sich das Bauteil am Ende der Verformung in einem rekristallisierten Zustand befindet.One also with regard to the cost savings essential advantage of Invention is that the respective steel sheet part solidified in the State fed to the deformation according to the invention becomes. The parameters of deformation can be easily be chosen so that the component at the end of the deformation is in a recrystallized state.

So ist es beispielsweise denkbar, das zu verformende Stahlblechteil zunächst auf die erfindungsgemäß eingestellte Verformungstemperatur zu bringen, dann innerhalb des dafür vorgesehenen Temperatur- und Zeitfensters zu dem Bauteil umzuformen und das erhaltene Bauteil anschließend im Formwerkzeug weiter über Rekristallisationstemperatur zu erwärmen und einen konventionellen Warmumformschritt durchzuführen. Alternativ kommt auch eine direkte im Werkzeug durchgeführte Abkühlung auf eine wieder unterhalb der Rekristallisationstemperatur liegende Temperatur in Betracht, so dass sich ein weiterer Halbwarmumformschritt anschließen kann. Ferner besteht die Möglichkeit, bereits im Aufwärmvorgang eine Umformung im halbwarmen, d. h. oberhalb der typischen Temperaturen der Kaltumformung, jedoch unterhalb der Rekristallisationstemperatur erwärmten Zustand durchzuführen. In all diesen Fällen liegen im fertigen Produkt neben den durch die superplastische Verformung erzeugten Gefügeanteilen zusätzlich Anteile einer konventionellen Verformung vor.So For example, it is conceivable that the sheet steel part to be deformed first on the invention set To bring deformation temperature, then within that provided temperature and time window to reshape the component and the resulting component then in the mold continue to heat above recrystallization temperature and perform a conventional hot forming step. alternative There is also a direct cooling in the tool to a level below the recrystallization temperature Temperature considered, so join another warm-up step can. There is also the possibility of already warming up a transformation in the semi-warm, d. H. above the typical temperatures cold working, but below the recrystallization temperature to perform heated state. In all of these Cases are in the finished product in addition to those through the superplastic Deformation generated by structural components in addition Proportions of conventional deformation.

Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren dazu, das Stahlblechteil als ebenen, von einem Stahlband abgeteilten Zuschnitt im walzharten Zustand auf die erfindungsgemäß eingestellte Verformungstemperatur zu erwärmen und dann in erfindungsgemäßer Weise zu verformen. Bei dieser Vorgehensweise wird das Stahlblechteil beispielsweise von einem zuvor durch Kaltwalzen erhaltenen Stahlband abgeteilt und ohne weitere Kaltverformung der erfindungsgemäßen Umformung zugeleitet. Diese Vorgehensweise erspart die für die Verarbeitung von Kaltband andernfalls erforderliche Schlussglühung.Especially the method according to the invention is suitable the sheet steel part as a flat, separated from a steel strip blank in the hard-rolling state to the invention set To heat deformation temperature and then in inventive Way to deform. In this procedure, the steel sheet part for example, from a steel strip previously obtained by cold rolling divided and without further cold deformation of the invention Conversion sent. This procedure saves the for the processing of cold strip otherwise required final annealing.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Stahlblech vor der erfindungsgemäßen Umformung in mindestens einem Arbeitsschritt kalt vorzuformen. Nach der Kaltverformung wird es dann im in Folge der Kaltverformung eingetretenen kaltverfestigten Zustand in erfindungsgemäßer Weise auf die Verformungstemperatur erwärmt und verformt. Eine Weichglühung des zuvor kaltverfestigten Materials ist dazu nicht erforderlich.alternative However, it is also possible, the steel sheet before the invention Forming cold forming in at least one step cold. To Cold deformation then occurs as a result of cold deformation cold-worked state in inventive Warmed and deformed to the deformation temperature. A soft annealing of the previously work-hardened material is not required.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht in diesem Zusammenhang darin, dass sie es erlaubt, nach der erfindungsgemäßen superplastischen Verformung eine erneute Kaltverformung des nach dem superplastischen Verformen erhaltenen Bauteils durchzuführen. Das auf diese Weise wieder in einen kaltverfestigten Zustand gebrachte Bauteil kann dann erneut in erfindungsgemäßer Weise verformt werden. Indem zwei oder mehrere solcher Arbeitsschrittfolgen aufeinander folgend absolviert werden, können an dem Bauteil in erfindungsgemäßer Weise unter Ausnutzung der Superplastizität des jeweiligen Stahlwerkstoffs an dem Bauteil problemlos auch solche Formelemente abgebildet werden, die bei einem einzügigen Arbeitsablauf nicht darstellbar wären.One particular advantage of the invention is in this context in that she allows it, according to the invention superplastic deformation re-cold deformation of after perform the superplastic deformation obtained component. The brought back in this way in a work hardened state Component can then again in inventive Be deformed way. By having two or more such operations can be completed consecutively, on the component in accordance with the invention using the Superplasticity of the respective steel material on the Component can be mapped easily such form elements that would not be represented with a one-off workflow.

Sowohl im Hinblick auf die in der praktischen Produktion angestrebten hohen Taktzeiten als auch im Hinblick auf die gezielte Ansteuerung des erfindungsgemäß einzustellenden Temperaturfensters der superplastischen Umformung ist es zweckmäßig, für die Erwärmung des Stahlblechteils eine Erwärmungseinrichtung zu verwenden, die eine schnelle, homogene Erwärmung des Stahlblechteils ermöglicht. Zu diesem Zweck besonders geeignete Vorrichtungen erwärmen das Stahlblech mit Hilfe elektrischen Stroms, der entweder direkt durch das jeweilige Blechteil geleitet wird (konduktive Erwärmung) oder ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das wiederum einen elektrischen Strom in das Stahlblechteil induziert (induktive Erwärmung). In beiden Fällen bewirkt der elektrische Widerstand, den das Stahlbauteil selbst dem direkt eingeleiteten oder indirekt induzierten Strom entgegengesetzt, seine Erwärmung auf die gewünschte Temperatur.Either in view of the high levels aimed at in practical production Cycle times as well as with regard to the targeted activation of the According to the invention to be set temperature window superplastic forming, it is expedient for the heating of the sheet steel part a heating device to use a fast, homogeneous heating of the Sheet steel part allows. Particularly suitable for this purpose Devices heat the steel sheet with the help of electrical Current, which is either passed directly through the respective sheet metal part becomes (conductive warming) or an electromagnetic Field generated, in turn, an electric current in the sheet steel part induced (inductive heating). In both cases the electrical resistance causes the steel component itself opposed to directly induced or indirectly induced current, its heating to the desired temperature.

Die zur Durchführung der Erfindung vorteilhaften hohen Verformungsgeschwindigkeiten lassen sich mittels handelsüblicher hydraulisch oder mechanisch arbeitenden Pressen erzielen. Günstig wirkt sich dabei aus, dass diese Pressen zwar dazu geeignet sein müssen (Druckspeicherpressen, Exzenterpressen), die gewünscht hohen Umformgeschwindigkeiten zu bewerkstelligen. Gleichzeitig jedoch sind die für die erfindungsgemäße Verformung benötigten Umformkräfte gegenüber einer konventionell durchgeführten Umformung deutlich reduziert, so dass der für die Erzeugung der Umformkraft erforderliche Aufwand und damit die Kosten für Anschaffung und Betrieb der Pressen entsprechend minimiert ist.The advantageous for carrying out the invention high deformation rates can be achieved by means of commercially available hydraulic or mechanical presses. Favorably has the effect that these presses may indeed be suitable (accumulator presses, eccentric presses), the ge wishes to achieve high forming speeds. At the same time, however, the deformation forces required for the deformation according to the invention compared to a conventionally carried out deformation are significantly reduced, so that the time required for the generation of the forming force and thus the cost of purchase and operation of the presses is minimized accordingly.

Grundsätzlich ist es möglich, mit einer Korrosionsschutzschicht versehene beschichtete Stahlblechteile in erfindungsgemäßer Weise zu verarbeiten. Sollten jedoch die jeweils verarbeiteten Blechteile nicht über einen solchen Überzug verfügen, so ist es vorteilhaft, die Erwärmung unmittelbar vor dem Umformvorgang durchzuführen, um die Zeit, in der ein direkter Kontakt zwischen Blechteil und Umgebungssauerstoff besteht, so kurz wie möglich zu halten. Alternativ oder ergänzend kann der Schutz des jeweils verarbeiteten Stahlblechteils gegen eine Oberflächenoxidation dadurch optimiert werden, dass die Erwärmung und/oder erfindungsgemäße superplastische Umformung des Stahlblechs unter Schutzgas erfolgt.in principle It is possible with a corrosion protection layer provided coated steel sheet parts in inventive Way to process. Should, however, the processed sheet metal parts do not have such a coating, so it is beneficial to warming just before the Forming process to perform the time in which a direct Contact between sheet metal part and ambient oxygen is so short as possible. Alternative or supplementary can the protection of each processed sheet steel part against a surface oxidation can be optimized by the heating and / or inventive superplastic forming of the steel sheet under inert gas takes place.

In Anbetracht der Begrenztheit des Zeitfensters, in dem die erfindungsgemäß genutzte "Instabilitäts"-Superplastizität vorliegt, ist es günstig, wenn während der Umformung möglichst hohe Verformungs- bzw. Dehngeschwindigkeiten erreicht werden. Praktische Versuche haben in diesem Zusammenhang ergeben, dass der superplastische Umformvorgang unter Berücksichtigung der durch die Erfindung vorgegebenen Randbedingungen sicher abgeschlossen werden kann, wenn die Dehnungsgeschwindigkeit im Bereich von 1,3 × 10–1 1/s bis 0,8 × 101 1/s liegt.In view of the limitation of the time window in which the inventively used "instability" superplasticity is present, it is favorable if the highest possible deformation or expansion rates are achieved during the forming. Practical experiments have shown in this context that the superplastic forming process can be safely completed taking into account the boundary conditions given by the invention, when the strain rate in the range of 1.3 × 10 -1 1 / s to 0.8 × 10 1 1 / s is.

Mit der Erfindung steht somit ein Verfahren zur Verfügung, das bei optimaler Gestaltungsfreiheit und verfahrenstechnisch reduziertem Aufwand die Herstellung von Bauteilen aus Blechen ermöglicht, die aus konventionellen untereutektoiden Stählen gefertigt sind. So erlaubt es die Erfindung beispielsweise nicht nur aus hoch- und höherfesten Stählen gefertigte Blechteile zu verarbeiten, sondern auch solche, die aus Weichstählen, Vergütungsstählen oder Mehrphasenstählen bestehen.With The invention thus provides a method with optimum freedom of design and procedurally reduced Expenditure allows the production of components from sheets, made from conventional hypoeutectic steels are. For example, the invention does not just allow high-end and higher-strength steels manufactured sheet metal parts to process, but also those made of soft steels, Tempered steels or multiphase steels consist.

Das erfindungsgemäße superplastische Umformen von verfestigten Stahlmaterialien führt zu außergewöhnlich geringen Korngrößen, da bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise keine oder allenfalls nur geringfügige Gefügevergröberung nach dem Rekristallisationsvorgang eintritt. Dementsprechend weisen erfindungsgemäß hergestellte Bauteile eine optimierte Kombination aus Festigkeit und Duktilität auf. Diese macht sie besonders geeignet für die Herstellung solcher Komponenten, die als crashrelevante Bauelemente einerseits eine ausreichende Steifigkeit gewährleisten, gleichzeitig jedoch in der Lage sein sollen, die beispielsweise bei einem Unfall plötzlich auftretende kinetische Energie sicher in Verformungsenergie umzuwandeln.The inventive superplastic forming of solidified steel materials leads to extraordinary small particle sizes, since according to the invention Procedure No or at most only slight microstructure coarsening after the recrystallization process occurs. Accordingly, show Components produced according to the invention have been optimized Combination of strength and ductility. That power especially suitable for the production of such components, the crashrelevante components on the one hand a sufficient To ensure rigidity, but at the same time capable should be, for example, in an accident suddenly safely convert kinetic energy into deformation energy.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:following the invention with reference to an embodiment illustrative drawing explained in more detail. Show it each schematically:

1 einen Probenstab nach einer in erfindungsgemäßer Weise durchgeführten superplastischen Dehnung um 30 mm; 1 a sample rod according to the invention carried out superplastic expansion by 30 mm;

2 einen zweiten Probenstab nach einer in erfindungsgemäßer Weise durchgeführten superplastischen Dehnung um 30 mm; 2 a second sample rod according to the invention carried out superplastic expansion by 30 mm;

3 einen dritten Probenstab nach einer im warmen, rekristallisierten Zustand durchgeführten Dehnung um 30 mm; 3 a third sample rod after elongation of 30 mm performed in the warm, recrystallized state;

4 die Geometrie der in den 1–3 dargestellten Probenstäbe im unverformten Zustand;
Diag. 1 die bei Zugversuchen maximal erzielbare Dehnung von Probenstäben, die aus einem Stahl A hergestellt sind, aufgetragen über die jeweils eingestellte Temperatur;
Diag. 2 die bei Zugversuchen maximal erzielbare Dehnung von Probenstäben, die aus einem Stahl B hergestellt sind, aufgetragen über die jeweils eingestellte Temperatur;
Diag. 3 die bei Zugversuchen maximal erzielbare Dehnung von Probenstäben, die aus einem Stahl C hergestellt sind, aufgetragen über die jeweils eingestellte Temperatur. 4 the geometry of the 1 - 3 Sample bars shown in the undeformed state;
Diag. 1 the maximum achievable in tensile tests elongation of sample rods, which are made of a steel A, applied over the set temperature in each case;
Diag. 2 the maximum achievable in tensile tests elongation of sample rods, which are made of a steel B, applied over the set temperature in each case;
Diag. 3 the maximum achievable in tensile tests elongation of sample rods, which are made of a steel C, applied over the set temperature.

Die in 1 dargestellte Probe weist eine optimale Gleichmaßdehnung in Folge des superplastischen Verformungsanteils auf.In the 1 The sample shown has an optimal uniform expansion as a result of the superplastic deformation component.

Bei der in 2 dargestellten Probe sind im Bereich des gedehnten Probenabschnitts Mehrfacheinschnürungen zu erkennen, die typisch für eine Kombination eines superplastischen Verformungsanteils mit einer Verformungsverfestigung sind.At the in 2 In the region of the stretched sample section, multiple constrictions typical of a combination of a superplastic deformation portion with a strain hardening can be seen.

Die konventionelle Probe ist, wie aus 3 ersichtlich, nach Entstehung einer starken einzigen Einschnürung in ihrem Mittelteil gebrochen, bevor die Dehnung von 30 mm erreicht worden ist.The conventional sample is as out 3 can be seen, broken after the formation of a strong single constriction in its middle part, before the elongation of 30 mm has been reached.

Zum Nachweis der erfindungsgemäß genutzten Effekte sind aus drei handelsüblich zusammengesetzten, kaltgewalzten Stahlblechen A, B, C Proben erzeugt worden, die die in 4 dargestellte Form besaßen.For the detection of the effects used according to the invention, samples of three commercial composite, cold-rolled steel sheets A, B, C were produced, which correspond to the ones described in US Pat 4 had shown shape.

Mit diesen Proben sind in einer Gleeble-Apparatur Zugversuche durchgeführt worden, bei denen die Proben in eine Zieheinrichtung eingespannt und im eingespannten Zustand mit bei Aufheizraten von mehr als 500 K/s auf die jeweilige Verformungstemperatur TW erwärmt worden sind.With Tensile tests are carried out on these samples in a Gleeble apparatus in which the samples are clamped in a pulling device and in the clamped state with at heating rates of more than 500 K / s is heated to the respective deformation temperature TW have been.

Die Zusammensetzung der Stähle A, B, C ist in Tabelle 1 angegeben. Der unter der Bezeichnung H300B auf dem Markt angebotene Stahl A weist ein hohes Bake-Hardening-Potenzial auf. Beim Stahl B handelt es sich um einen mikrolegierten Stahl, der unter der Bezeichnung H320LA erhältlich ist. Stahl C ist ein IF-Stahl und wird unter der Bezeichnung DX53D im Handel angeboten.The Composition of Steels A, B, C is given in Table 1. Steel A, marketed under the name H300B has a high bake hardening potential. When steel B acts it is a microalloyed steel, under the name H320LA is available. Steel C is an IF steel and will sold under the name DX53D.

Die Gefügekörner von jeder der aus den Stählen A, B, C gewonnenen Proben wiesen in Folge des vorangegangenen Kaltwalzens eine ausgeprägte langgestreckte Form auf. Die jeweilige in Walzrichtung gemessene "mittlere Korngröße" der Körner ist für die aus den Stählen A, B und C bestehenden Proben in Tabelle 2 angegeben.The Structure grains of each of the steels A, B, C samples obtained as a result of the previous cold rolling a pronounced elongated shape. The respective measured in the rolling direction "average particle size" the grains is for those from the steels A, B and C are given in Table 2.

Jede der aus den Stählen A, B, C hergestellten Proben ist im walzharten Zustand in die Gleeble-Apparatur eingelegt worden. Die aus dem Stahl A bestehenden Proben sind darin auf Verformungstemperaturen TW von 700–920°C erwärmt worden. Ein Teil der Proben ist dabei für zwei Sekunden auf der jeweiligen Verformungstemperatur TW gehalten worden und danach bis zum Bruch gelängt worden. Es zeigte sich, dass ab Verformungstemperaturen TW von ca. 780°C bis Verformungstemperaturen TW von ca. 850°C eine signifikante Erhöhung der maximalen jeweils bruchfreien Dehnung ΔL eintrat. Diese lag um bis zum Dreifachen höher als die bei gleicher Haltezeit und Temperatur erreichbare Dehnung ΔL im rekristallisierenden Zustand. Der dabei wirksame Einfluss der Superplastizität war an den Probenstücken durch das Auftreten von Bonbon-artigen Mehrfacheinschnürungen (2) oder einer hohen Gleichmaßdehnung (1) deutlich nachweisbar. Die betreffenden Untersuchungsergebnisse sind in Diag. 1 durch weiß gefüllte Kreise gekennzeichnet.Each of the samples made of the steels A, B, C has been placed in the Gleeble apparatus in the hard-rolling condition. The samples made of the steel A have been heated therein to deformation temperatures TW of 700-920 ° C. A part of the samples was held at the respective deformation temperature TW for two seconds and then elongated to break. It turned out that from deformation temperatures TW of approx. 780 ° C up to deformation temperatures TW of approx. 850 ° C a significant increase of the maximum respectively break-free elongation ΔL occurred. This was up to three times higher than the achievable with the same holding time and temperature elongation ΔL in the recrystallizing state. The effective influence of the superplasticity on the test specimens was due to the appearance of candy-like multiple constrictions ( 2 ) or a high degree of uniformity ( 1 ) clearly detectable. The relevant test results are in Diag. 1 marked by white filled circles.

Eine Erhöhung der Haltezeit auf 20 sec führte bei aus dem Stahl A hergestellten Proben und bei Temperaturen, die bereits für die mit den kürzeren Haltezeiten durchgeführten Versuche eingestellt worden sind, zu maximal erreichbaren Dehnungen ΔL, die meist niedriger waren als die für die Proben mit kurzer Haltezeit ermittelten. Demzufolge ist davon auszugehen, dass bei einer Haltezeit von 20 Sekunden der Rekristallisationsvorgang bereits so weit fortgeschritten ist, dass die erfindungsgemäß genutzte "Instabilitäts"-Superplastizität nicht mehr im vollen Umfang vorhanden ist. Für die Verformung von aus dem Stahl A gefertigten Stahlblechteilen liegt für eine erfindungsgemäße Verformung demzufolge das optimale Temperaturfenster im Bereich von 750°C bis 850°C und das für die Erwärmung und Umformung genutzte optimale Zeitfenster im Bereich von 2 bis < 20 s.A Increasing the hold time to 20 sec resulted in at Steel A samples and at temperatures already for those with the shorter holding times Have been adjusted to maximum achievable elongation ΔL, which were usually lower than those for the samples with a short one Holding time determined. Consequently, it can be assumed that at a holding time of 20 seconds, the recrystallization process already so far advanced that the invention used "Instability" superplasticity no longer in the full extent is available. For the deformation of The steel A manufactured sheet steel parts is for a The deformation according to the invention therefore the optimal Temperature window in the range of 750 ° C to 850 ° C and that used for heating and forming optimal time windows in the range of 2 to <20 s.

Die aus dem hartgewalzten mikrolegierten Stahl B gewonnenen Proben sind bei Temperaturen von 700–880°C geprüft worden. Bei einer Haltezeit von 2 s ergab sich dabei in einem Temperaturfenster von 800–850°C ein deutlicher Anstieg der maximal erreichbaren Dehnung ΔL bis zur doppelten erreichbaren Dehnung ΔL im rekristallisierten Gefügezustand (Warmzugversuch). Die für die Haltezeit 2 s ermittelten Ergebnisse sind in Diag. 2 durch weiß gefüllte Kreise verdeutlicht.The from the hard-rolled microalloyed steel B samples are tested at temperatures of 700-880 ° C Service. At a holding time of 2 s resulted in a temperature window from 800-850 ° C a significant increase in the maximum achievable elongation ΔL up to twice the achievable Elongation ΔL in the recrystallized microstructure state (Hot tensile test). The determined for the holding time 2 s Results are in Diag. 2 filled with white Circles clarified.

Bei einer Haltezeit von 20 s ergaben sich nur geringfügig schlechtere maximale Dehnungen, so dass davon auszugehen ist, dass der Stahl B relativ unempfindlich gegenüber einer Variation der Haltezeiten ist. Typischerweise traten dabei Mehrfacheinschnürungen auf.at a holding time of 20 s, only slightly worse maximum strains, so it can be assumed that the steel B relatively insensitive to a variation of the holding times is. Typically, multiple constrictions occurred on.

Bei den auf zwischen 700 und 880°C liegende Temperaturen erwärmten, aus dem hartgewalzten Stahl C gewonnenen Proben zeigte sich bei einer Haltezeit von 2 s in einem Temperaturfenster 770–850°C ebenfalls eine deutliche Erhöhung der maximalen Dehnung ΔL. Diese war bis zu dreimal so groß wie die im Warmzugversuch maximale Dehnung im rekristallisierten Zustand.. Dabei zeigte sich, dass bei diesem Stahl im genannten Temperaturbereich schon bei einer relativ niedrigen Dehnungsgeschwindigkeit von 1,3 × 10–1 s–1 hohe maximal erzielbare Dehnungen ΔL erreicht werden. Bei weiter erhöhten Dehnungsgeschwindigkeiten von bis zu 0,8 × 101 s– wurden weiter erhöhte maximale Dehnungen ΔL erzielt.For the samples heated to between 700 and 880 ° C and obtained from the hard-rolled steel C, a retention time of 2 s in a temperature window 770-850 ° C also showed a significant increase in the maximum elongation ΔL. This was up to three times as large as in the hot tensile test maximum elongation in the recrystallized state .. It was found that in this steel in the temperature range already at a relatively low strain rate of 1.3 × 10 -1 s -1 high maximum recoverable strains ΔL can be achieved. With further increased strain rates of up to 0.8 × 10 1 s - further increased maximum strains ΔL were achieved.

Der dabei wirksame Einfluss der Superplastizität war an den Proben durch das Auftreten von bonbonartigen Mehrfahreinschnürungen oder hoher Gleichmaßdehnung deutlich nachweisbar. Besonders bemerkenswert war dabei, dass dieser Effekt erzielt werden konnte, obwohl die Proben gestreckte Körner mit in Walzrichtung gemessenen mittleren Korngrößen von mindestens 30 μm, mindestens 50 μm und mindestens 70 μm besaßen und sich im walzharten Zustand befanden.The effective influence of the superplasticity on the samples was due to the occurrence of bonbo nike Mehrfahreinschnürungen or high uniform elongation clearly detectable. It was particularly noteworthy that this effect could be achieved even though the samples had stretched grains with average grain sizes measured in the direction of rolling of at least 30 μm, at least 50 μm and at least 70 μm and were in the hard-rolled state.

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Claims (12)

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch Verformen eines Stahlblechteils, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechteil im verfestigten Zustand, in dem es ein Gefüge mit Körnern, die zum überwiegenden Teil eine gerichtete, von der Kugelform abweichende Form und eine mittlere Korngröße von > 10 μm aufweisen, besitzen, auf eine Verformungstemperatur (TW) erwärmt wird, bei der in dem Stahlblechteil in Folge der einsetzenden oder ablaufenden Rekristallisation eine instabile Mikrostruktur vorliegt, und dass die Verformung des auf die Verformungstemperatur (TW) erwärmten Stahlblechteils im Wesentlichen während des Rekristallisationsvorgangs erfolgt.A method of producing a component by deforming a steel sheet part, characterized in that the steel sheet part in the solidified state, in which it has a structure with grains, which for the most part have a directional, deviating from the spherical shape and a mean grain size of> 10 microns, is heated to a deformation temperature (TW) in which an unstable microstructure is present in the sheet steel part due to the onset or expiration of recrystallization, and that the deformation of the sheet steel part heated to the deformation temperature (TW) substantially occurs during the recrystallization process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungstemperatur (TW) in einem von mehr als 700°C bis 950°C, insbesondere 750°C bis 850°C, reichenden Temperaturbereich liegt.Method according to claim 1, characterized in that that the deformation temperature (TW) in one of more than 700 ° C. up to 950 ° C, in particular 750 ° C to 850 ° C, reaching temperature range. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung und Verformung innerhalb von 1–120 s, insbesondere innerhalb von 2–25 s abgeschlossen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating and deformation within 1-120 s, especially within 2-25 s is completed. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechteil im walzharten Zustand auf die Verformungstemperatur (TW) erwärmt und daraufhin warmverformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steel sheet part in the hard-rolling state heated to the deformation temperature (TW) and then is thermoformed. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechteil mittels einer induktiv oder konduktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtung erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet steel part by means of an inductive or conductive heating device heated becomes. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung und/oder Umformung des Stahlblechteils unter Schutzgas erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating and / or deformation of the sheet steel part under protective gas. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Verformungstemperatur (TW) erwärmte Stahlblechteil mit einer Dehnungsgeschwindigkeit von 10–2 – 101 1/s, insbesondere 1,3 × 10–1 – 0,8 × 101 verformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heated to the deformation temperature (TW) steel sheet part with a strain rate of 10 -2 - 10 1 1 / s, in particular 1.3 × 10 -1 - 0.8 × 10 1 deformed becomes. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechteil nach seiner superplastischen Warmumformung in einem separaten Schritt kaltverformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steel sheet part after its superplastic Hot working is cold worked in a separate step. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Stahlblechteil umgeformte Bauteil ein für den Fahrzeugbau bestimmtes Teil ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the formed from the sheet steel part Component is a part intended for vehicle construction. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechteil aus einem untereutektoiden Stahl erzeugt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet steel part of a hypoeutectoid Steel is produced. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung gemessene mittlere Korngröße der Körner des Gefüges des Stahlblechteils mindestens 20 μm beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measured in the longitudinal direction mean grain size of the grains of the microstructure of the sheet steel part is at least 20 microns. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechteil aus kaltgewalztem Stahlblech oder -band gewonnen ist und die Körner in Walzrichtung des Stahlblechteils gestreckt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet steel part of cold rolled Steel sheet or strip is recovered and the grains in the rolling direction of the sheet steel part are stretched.
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