DE102008038865A1

DE102008038865A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbzeug, insbesondere Stahlband, mit Dualphasengefüge

Info

Publication number: DE102008038865A1
Application number: DE102008038865A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Klinkenberg; Christian Dr. Bilgen
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-11
Also published as: CN102105605B; WO2010015251A2; KR20110036928A; US20110146850A1; CA2732495A1; EP2318556A2; RU2011108570A; CA2732495C; BRPI0917007A2; JP2011530649A; WO2010015251A3; CN102105605A; RU2475545C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeug, insbesondere Stahlband, mit Dualphasengefüge und einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1000 MPa. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Gefüges aus harten Bestandteilen, wie Martensit, Bainit, Karbid mit geringen Anteilen von Restaustenit in einer ferritischen Matrix, die weitgehend frei von interstitiell gelösten Elementen ist (IF-Charakter), die in der ferritischen Matrix interstitiell gelösten Elemente, wie Kohlenstoff und Stickstoff, durch Karbid, Nitrid oder Karbonnitrid bildende Legierungselemente wie Al, Mo, Nb, Ti, V abgebunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbzeug, insbesondere Stahlband, mit Dualphasengefüge, kurz DP-Stahlband genannt, und einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1000 MPa.
Hochfeste Stahlbleche mit guten Umformeigenschaften, Beständigkeit von Gefüge und mechanischen Eigenschaften bis etwa 600°C werden auf vielen Gebieten benötigt.
Hierzu gehört beispielsweise die Automobilindustrie, die einerseits bemüht ist, durch Gewichtsreduzierung der Karosseriebauteile zu Emissionsreduzierungen zu kommen, weil sich durch die Gewichtsreduzierung der Verbrauch an Treibstoff verringern lässt.
Andererseits besteht aber auch der Wunsch, eine höhere Festigkeit der eingesetzten Bleche zu erreichen.
Schließlich sollen die Bleche aber auch die Eignung zur Schmelztauchveredelung haben.
Stähle mit einem bereits eingestellten Dualphasengefüge haben aber den Nachteil, dass bei einer Erwärmung über 200°C, wie sie während oder in Verbindung mit der Schmelztauchveredelung auftritt, sich in der Regel eine unerwünschte, ausgeprägte Streckgrenze ergibt.
Aufgrund dieser nicht vorhandenen Temperaturbeständigkeit der Werkstoffe ab etwa 200°C, sind Halbzeuge, wie Bänder, Bleche, Rohre und andere Bauteile oder Werkstücke aus DP-Stahl nicht zur Schmelztauchveredelung geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeuges, insbesondere DP-Stahlbandes anzugeben, das kostengünstig ist und mit dem sich ein DP-Stahlband erzeugen lässt, das nicht nur optimierte Umformeigenschaften aufweist, sondern auch eine Temperaturbeständigkeit bis 600°C und das damit auch zur Schmelztauchveredelung geeignet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung von Halbzeug, insbesondere Stahlband, mit Dualphasengefüge und einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1000 MPa, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Einstellung eines Gefüges aus harten Bestandteilen, wie Martensit, Bainit, Karbid mit geringen Anteilen von Restaustenit in einer ferritischen Matrix, die weitgehend frei von interstitiell gelösten Elementen ist (IF-Charakter), die in der ferritischen Matrix interstitiell gelösten Elemente , wie Kohlenstoff und Stickstoff, durch Karbid, Nitrid oder Karbonnitrid bildende Legierungselemente wie Al, Mo, Nb, Ti, V abgebunden werden.
Der Legierungsgehalt der Legierungselemente wird dabei stöchiometrisch an den Ferritgehalt und an die Löslichkeit von Kohlenstoff und Stickstoff bei der Temperatur einer nachfolgenden Erwärmung oder Wärmebehandlung des DP-Gefüges angepasst.
Damit wird erreicht, dass das Halbzeug oder ein daraus gefertigtes Bauteil auch nach einer anschließenden Wärmebehandlung oder Erwärmung, insbesondere Schmelztauchveredelung, und ggf. nachfolgendem Dressieren, die für einen DP-Stahl charakteristischen Eigenschaften bezüglich Gefüge, Festigkeit, Mindestdehnung, Streckgrenzenverhältnis und n-Wert behält.
Für die Herstellung von Warmband mit DP-Gefüge, wird das Warmband nach Verlassen der Fertigstaffel in den Zweiphasenbereich abgekühlt, um eine geeignete Menge an Restaustenit einzustellen und anschließend beschleunigt auf eine Temperatur unterhalb der Martensit-Start bzw. -Finish Temperatur abgekühlt.
Bei der Herstellung von Kaltband mit DP-Gefüge, wird dagegen das Kaltband zur Einstellung einer geeigneten Menge an Restaustenit in das Zweiphasengebiet erwärmt und anschließend beschleunigt auf eine Temperatur unterhalb der Martensit-Start bzw. -Finish Temperatur abgekühlt.
Vorzugsweise erfolgt diese Wärmebehandlung in einer Durchlaufglühanlage.
Beispiel

Um einen Einfluss von gelöstem N auf das Alterungsverhalten auszuschließen, sollte der N-Gehalt möglichst niedrig und durch Al- und ggf. Ti-Zugabe abgebunden sein. Auch ein entsprechend angehobener V-Gehalt kann zum Abbinden des Stickstoffs genutzt werden. Tabelle 1 enthält einige mögliche chemische Zusammensetzungen.

Nr.	Konzept	C	Si	Mn	P	S	Al	Mo	Ti	Nb	V	Cr	N
1	Referenz	0.06	0.35	1.1	0.02	0.004	0.025	-	-	-	-	0.65	min.
2	Mo							0.2			-
3	MoV	0.06	0.35	1.1	0.02	0.004	0.025	0.1	-	-	0.05	0.65	min.
4	V							-			0.1

Tabelle 1.: Chemische Zusammensetzung Konzept IF-DP in Masse-%

Bei den nachfolgenden Bildern zeigt:
Bild 1 beispielhaft die Abkühlkurve eines Stahlblechs nach dem Warmwalzen, um eine Dualphasengefüge einzustellen und
Bild 2 ein typisches Spannungs-Dehnungs-Diagramm für einen DP-Stahl mit niedrigem Streckgrenzenverhältnis (≤ 75%) und ohne ausgeprägte Streckgrenze.
Im Bild 1 ist links über der Zeitachse der Austenitanteil und rechts die Kerntemperatur (Core Temperature) aufgetragen.
Beispielhaft ist die Abkühlkurve eines Stahlblechs nach dem Warmwalzen gezeigt, um ein Dualphasengefüge einzustellen.
Dabei wird zunächst durch das Ferritgebiet gekühlt, wobei der größte Teil des Austenits innerhalb kürzester Zeit zu Ferrit umgewandelt wird. An diese erste Kühlstufe kann sich eine Haltezeit anschließen oder aber es wird direkt weiter abgekühlt auf Temperaturen unterhalb der Martensitstarttemperatur. Dabei wandelt der noch vorhandene Restaustenit zu Martensit um und erzeugt die zweite, harte Phase. Angestrebt wird eine Haspeltemperatur von ca. 200°C.
Die durchgezogene Line zeigt den Austenitzerfall mit zunehmender Abkühlzeit. Die gestrichelte Kurve zeigt- ebenfalls über der Abkühlzeit – das Absinken der Kerntemperatur, wobei ersichtlich zwischen etwa 600°C und der Abfangtemperatur von 200°C beschleunigt abgekühlt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Halbzeug, insbesondere Stahlband, mit Dualphasengefüge und einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1000 MPa, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Gefüges aus harten Bestandteilen, wie Martensit, Bainit, Karbid mit geringen Anteilen von Restaustenit in einer ferritischen Matrix, die weitgehend frei von interstitiell gelösten Elementen ist (IF-Charakter), die in der ferritischen Matrix interstitiell gelösten Elemente , wie Kohlenstoff und Stickstoff, durch Karbid, Nitrid oder Karbonnitrid bildende Legierungselemente wie Al, Mo, Nb, Ti, V abgebunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsgehalt der vorstehend genannten Legierungselemente stöchiometrisch an den Ferritgehalt und an die Löslichkeit von Kohlenstoff und Stickstoff im Ferrit bei der Temperatur einer nachfolgenden Wärmebehandlung oder Erwärmung, insbesondere Schmelztauchveredelung, angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung von Warmband mit DP-Gefüge das Warmband nach Verlassen der Fertigstaffel des Walzwerkes in den Zweiphasenbereich abgekühlt wird, um eine zur Erreichung der jeweils angestrebten Festigkeitsklasse geeignete Menge an Restaustenit einzustellen und dass anschließend beschleunigt auf eine Temperatur unterhalb der Martensit-Start bzw. -Finish Temperatur abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung von Kaltband mit DP-Gefüge das Kaltband zur Einstellung einer geeigneten Menge an Restaustenit in das Zweiphasengebiet erwärmt und anschließend beschleunigt auf eine Temperatur unterhalb der Martensit-Start bzw. -Finish Temperatur abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung zur Einstellung des DP-Gefüges in Kaltband vorzugsweise in einer Durchlaufglühanlage erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung zwischen 400°C und A₃ erfolgt.