DE102008026154A1

DE102008026154A1 - Stahllegierung hoher Festigkeit

Info

Publication number: DE102008026154A1
Application number: DE200810026154
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. Kupetz; Robert Kirschner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Eine Stahllegierung hoher Festigkeit für die Kraftfahrzeugtechnik weist zum Schutz gegen kurzzeitige, insbesondere durch Beizen mit Säuren verursachte Wasserstoffbelastungen einen wasserstoffgetternden Legierungsbestandteil mit mindestens 0,8 Gew.-% und weniger als 30 Gew.-% auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahllegierung hoher Festigkeit für die Kraftfahrzeugtechnik mit einem Legierungsbestandteil zum Schutz gegen Korrosions- und/oder Versprödungseffekte.
Mit steigender Festigkeit von Stählen steigt die Gefahr von Werkstoff- und demzufolge Bauteildefekten. Diese Defekte werden vornehmlich auch durch Wasserstoff im Grundwerkstoff und/oder in seiner metallischen Beschichtung verursacht, welcher z. B. beim Beizen mit Säuren in das Metall eindringt. Insbesondere bei Stahlfeinblechen ab einer Zugfestigkeit von circa 1000 MPa ist die Gefahr von wasserstoffbedingten Defekten so groß, dass diese in Kraftfahrzeugen aus sicherheitstechnischen Gründen nicht mehr überall eingesetzt werden können. Eine übliche Korrosionsschutzmaßnahme, nämlich die Beschichtung mit Zink, verschärft dieses Problem zusätzlich, so dass auch eine solche Maßnahme in Verbindung mit einer Wasserstoffbelastung nur sehr begrenzt zur Anwendung kommen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stahllegierung hoher Festigkeit zu schaffen, welche gegen wasserstoffbedingte Defekte geschützt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Stahllegierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Zugabe eines wasserstoffgetternden Legierungsbestandteils, z. B. Zirkonium, Titan, Niob und/oder Tantal, mit mindestens 0,8 Gew.-% und weniger als 30 Gew.-% werden im Werkstoff so genannte Wasserstofffallen erzeugt, durch die eindiffundierender Wasserstoff gebunden wird, während die mechanischen Werkstoffeigenschaften weitgehend erhalten bleiben. Der wasserstoffgetternde Legierungsbestandteil kann vorteilhafter Weise mindestens 1 Gew.-% und maximal 20-Gew.-% betragen. Legierungen mit einem höheren Anteil von wasserstoffgetternden Legierungsbestandteilen, wie z. B. Zirkonium, sind zwar an sich bekannt (z. B. DE 37 09 054 A1 oder DE-OS 1 402 798 ), jedoch dienen diese vornehmlich der Wasserstoffbindung bzw. -speicherung und sind als hoch- oder höchsffeste Werkstoffe für die Kraftfahrzeugtechnik nicht geeignet. Aus "Handbook of Chemistry and Physics", 52. Auflage, B-38 oder DE-OS 1 483 181 ist weiterhin die Verwendung von Zirkonium als Legierungsbestandteil in Stählen insbesondere zur Beeinflussung deren mechanischer Eigenschaften bekannt, nicht jedoch zur Erzeugung von Wasserstofffallen.
Die Erfindung kommt besonders vorteilhaft bei metastabilem Cr-Ni-Stahl (XIP-Stahl) mit über 1,0 Gew.-% Mangananteil zur Anwendung, dem 1 bis 2 Gew.-% Zirkonium zugegeben wird und der nach der Umformung eine Zugfestigkeit von ca. 1000 MPa erreicht. Derartige Stähle sind im Kraftfahrzeugbau nicht nur für eine Kaltumformung bei Raumtemperatur geeignet, sondern gleichermaßen auch für Warmumform- oder Warmfertigungsprozesse sowie für Wärmevor- und/oder -nachbehandlungen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der wasserstoffgetternde Legierungsbestandteil auch auf eine oberflächennahe Schicht eines aus der Stahllegierung hoher Festigkeit gefertigten Bauteils beschränkt sein. Eine derartige Schicht kann zudem auch weitere Korrosionsschutzmaßnahmen, wie zum Beispiel eine Zinkbeschichtung, ersetzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3709054 A1 [0005]
- DE 1402798 A [0005]
- DE 1483181 A [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”Handbook of Chemistry and Physics”, 52. Auflage, B-38 [0005]

Claims

Stahllegierung hoher Festigkeit für die Kraftfahrzeugtechnik mit einem Legierungsbestandteil zum Schutz gegen Korrosions- und/oder Versprödungseffekte, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahllegierung zum Schutz gegen kurzzeitige, insbesondere durch Beizen mit Säuren verursachte Wasserstoffbelastungen ein wasserstoffgetternder Legierungsbestandteil mit mindestens 0,8 Gew.-% und weniger als 30 Gew.-% zugesetzt ist.
Stahllegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wasserstoffgetternde Legierungsbestandteil mindestens 1 Gew.-% und maximal 20 Gew.-% beträgt.
Stahllegierung nach Anspruch 1 oder 2, dass als wasserstoffgetternder Legierungsbestandteil Zirkonium und/oder Titan und/oder Niob und/oder Tantal zugesetzt ist.
Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahllegierung hoher Festigkeit ein metastabiler, manganhaltiger Edelstahl ist.
Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahllegierung hoher Festigkeit ein metastabiler Cr-Ni-Stahl mit einem Mangananteil von mehr als 1,0 Gew.-% ist.
Stahllegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wasserstoffgetternde Legierungsbestandteil auf eine oberflächennahe Schicht eines aus der Stahllegierung hoher Festigkeit gefertigten Bauteils beschränkt ist.