DE102012001862A1

DE102012001862A1 - Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils und Panzerungsbauteil

Info

Publication number: DE102012001862A1
Application number: DE102012001862A
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Lambers; Markus Müller
Original assignee: Benteler Defense GmbH and Co KG
Current assignee: BENTELER LIGHTWEIGHT PROTECTION GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: EP2623617A2; DE102012001862B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils durch zumindest partielle thermochemische Behandlung, und zwar partielles Aufkohlen oder partielles Carbonitrieren, zumindest einer/s Stahlblechplatine (10) oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und dem Aufkohlen oder Carbonitrieren zeitlich nachgelagertes, insbesondere dreidimensionales, zumindest partielles Warmumformen und anschließendes zumindest partielles Presshärten in einer Gesenkpresse (50). Dabei weist die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vor dem Aufkohlen einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent auf, und sowohl die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil weisen einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent auf. Die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling wird an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe dcarb von zumindest 0,3 mm derart aufgekohlt wird, dass die aufgekohlte Schicht einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine (10) oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone (16) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die hergestellten Panzerungsbauteile an sich und die Verwendung derartiger Panzerungsbauteile.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Panzerung von Objekten sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich gegen feindliche Einwirkungen von außen. Typischerweise können die feindlichen Einwirkungen dabei zum einen im Falle von kriegerischen oder kriegsähnlichen Konflikten, d. h. insbesondere in militärischen Konflikten oder Bürgerkriegen, sowohl von Kombattanten als auch von Nichtkombattanten und zum anderen im Falle von nicht-kriegerischen Situationen von kriminell, politisch, ethnisch oder religiös motivierten Personen oder Organisationen ausgehen.
Bei den Objekten kann es sich um jegliche Objekte handeln, die erfahrungsgemäß feindlichen Einwirkungen von außen ausgesetzt sind. Daher umfassen diese Objekte insbesondere Personen, Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Gebäude bzw. Bauwerke.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Panzerungsbauteilen, die als Schutzhüllen für diese Objekte dienen und somit Schutz vor äußeren, mechanisch einwirkenden Gefahren bieten. Im besonderen Maße eignen sich diese Panzerungsbauteile als Schutzhüllen für Fahrzeuge, und zwar bevorzugt für Landfahrzeuge. Die Landfahrzeuge umfassen dabei insbesondere militärische Landfahrzeuge und zivile Sonderschutzfahrzeuge.
Bei diesen Panzerungsbauteilen handelt es sich um Bauteile, die durch Bearbeitung zumindest einer Stahlblechplatine oder eines Stahlblechvorformlings hergestellt werden. Insbesondere umfasst ein erfindungsgemäßes Panzerungsbauteil niedrig legierten Stahl, wobei der oder die Stahlanteile des Panzerungsbauteils umgeformt, und zwar insbesondere dreidimensional umgeformt, worden ist bzw. sind.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die hergestellten Panzerungsbauteile an sich und die Verwendung derartiger Panzerungsbauteile.
In der DE 10 2005 014 298 B4 wird vorgeschlagen, die die Bearbeitungstechniken der Warmumformung und Presshärtung für Stahlbauteile einzusetzen, mit denen ein Fahrzeug gepanzert werden soll. Dadurch lassen sich mit wenigen Schweißnähten komplexe Panzerungen mit einer dem Fahrzeug angepassten Kontur herstellen. Außerdem wird eine Legierung vorgeschlagen, die sich für die Herstellung warmgeformter und gehärteter Panzerungen eignet.
In der DE 10 2005 014 298 B4 ist offenbart, speziell entwickelte Panzerstahlbleche mit 4 bis 15 mm Wanddicke, vorzugsweise mit 5 bis 6 mm Wanddicke, oberhalb Ac₃ zu austenitisieren, warmumzuformen und in einem Werkzeug zu härten. Mit diesem Prozess ist es möglich, hochfeste Panzerelemente mit hoher Maßgenauigkeit herzustellen. Es besteht im Rahmen der DE 10 2005 014 298 B4 die Möglichkeit, viele miteinander verschweißte Einzelteile durch ein einzelnes Bauteil zu ersetzen. Dabei wird außerdem die Zahl der Schweißnähte reduziert, so dass auch die zusätzlichen Schutzmaßnahmen entsprechend reduziert werden können. Um den Panzerstahl zu vergüten, kann er nach dem Härten gemäß DE 10 2005 014 298 B4 angelassen werden.
Die Panzerbauteile nach DE 10 2005 014 298 B4 sind darauf ausgelegt, Fahrzeuge gegen ballistischen Beschuss zu wappnen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Panzerbauteile, die zusammen mit geeigneten Verfahren zu deren Herstellung in der DE 10 2005 014 298 B4 offenbart werden, die hohe Werte für deren Härte von bis zu 580 HV30 aufweisen. Um nämlich ein Fahrzeug im Hinblick auf ballistischen Beschuss, d. h. auf den Einschlag von Projektilen, die durch Waffen verschossen worden sind, auszulegen, ist es von Vorteil, wenn die Projektile, die von außen auf das Fahrzeug abgefeuert worden sind, beim Auftreffen auf ein Panzerbauteil nach DE 10 2005 014 298 B4 in zahlreiche Projektilteilkörper zertrümmert werden. Die Projektiltrümmer besitzen dann jeweils nur noch einen Bruchteil der kinetischen Energie des Ursprungsprojektils und durchdringen nicht das Panzerbauteil, sondern prallen davon ab, ohne dass sich an der Innenseite des Panzerbauteils Splitter ablösen, die die Fahrzeuginsassen gefährden könnten.
Die aus der DE 10 2005 014 298 B4 bekannten zumindest partiell warmgeformten und zumindest partiell gehärteten Formbauteile sind ausschließlich hinsichtlich ballistischen Beschusses unter Zertrümmerung eines auf den Schutz- bzw. Panzerstahl einschlagenden Hartkernprojektils bzw. Hartkerngeschosses der vorbestimmten Beschussklasse ausgelegt. Eine spezielle Auslegung auf den Energieverzehr eines auf den Schutz- bzw. Panzerstahl auftreffendes Weichkernprojektils bzw. Weichkerngeschosses ist dagegen nicht vorgesehen. Außerdem ist ein Schutz gegen Ansprengung unter Energieverzehr der auf den Schutz- bzw. Panzerstahl einwirkenden Detonationswelle einer vorbestimmten Minenschutzklasse nicht vorgesehen.
Da eine Stahlpanzerung aufgrund der hohen Materialdichte ein sehr hohes Flächengewicht aufweist, soll aber generell die Wanddicke des Materials für die jeweilige Beschussanforderung möglichst gering gehalten werden, weshalb ein doppel- oder mehrschaliger Aufbau der gesamten Panzerung aus zumindest zwei oder mehreren Schichten von Schutz- bzw. Panzerstählen, deren mindestens zwei verschiedenen Schichten einerseits ausschließlich eine hohe Festigkeit bei verringerter Duktilität und andererseits ausschließlich eine hohe Duktilität bei verringerter Festigkeit aufweisen, nur bedingt geeignet ist. Im besonderen Maße macht sich dabei der Umstand, dass ein doppel- oder mehrschaliger Aufbau aus derartig ausgelegten Schichten von Schutz- bzw. Panzerstählen zu massiven Gewichtssteigerungen führt, bei der Panzerung von zivilen Sonderschutzfahrzeugen nachteilig bemerkbar.
Um aber den aktuellen Anforderungen an die Panzerungstechnik von Objekten gerecht werden zu können, ist es erforderlich, die Panzerung des Objektes neben der Auslegung auf Schutz gegen ballistischen Beschuss in Form von Hartkernprojektilen bzw. Hartkerngeschossen auch hinsichtlich des Schutzes gegen Beschuss in Form von Weichkernprojektilen bzw. Weichkerngeschossen auszulegen. Dabei ist ein Teilaspekt, der durch die Panzerung des Objektes erzielt werden soll, außerdem einen gewissen Grundschutz gegen Ansprengungen durch Explosionswaffen zu erreichen, die ihre Zerstörungswirkung vor allem durch die bei der Explosion entstehende Detonationswelle hervorrufen. Die Zerstörungswirkung der Detonationswelle, d. h. der durch die Explosion erzeugten Druckwelle, derartiger Explosionswaffen beruht dabei auf wesentlich anderen Prinzipien als die Zerstörungswirkung eines auftreffenden ballistischen Projektils. Die Zerstörungswirkung dieser letztgenannten Explosionswaffen wird in Fachkreisen auch unter dem Stichwort Minenwirkung thematisiert.
Ausgehend vom eingangs beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für ein Panzerungsbauteil anzugeben, wobei das Panzerungsbauteil unter Einhaltung von hoher Maßgenauigkeit zum Schutz sowohl gegen ballistischen Beschuss in Form von Hartkernprojektilen bzw. Hartkerngeschossen als auch gegen ballistischen Beschuss in Form von Weichkernprojektilen bzw. Weichkerngeschossen bei einem außerdem gegebenen Grundschutz auch gegen Ansprengung ausgelegt ist. Außerdem ist ein zum Schutz sowohl gegen ballistischen Beschuss in Form von Hartkernprojektilen bzw. Hartkerngeschossen als auch gegen ballistischen Beschuss in Form von Weichkernprojektilen bzw. Weichkerngeschossen bei einem außerdem gegebenen Grundschutz auch gegen Ansprengung ausgelegtes Panzerungsbauteil anzugeben.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Verfahrenstechnik durch ein Verfahren nach den Merkmalen einer der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 5 und 6, im Hinblick auf das bearbeitete Werkstück durch ein Panzerungsbauteil nach den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 18 und im Hinblick auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Panzerungsbauteils durch den Gegenstand von Anspruch 19 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, die von den zuvor genannten unabhängigen Ansprüchen abhängig sind.
Die grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 2, 5 und 6 haben dabei jeweils ein Herstellungsverfahren eines Panzerungsbauteils zum Gegenstand, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zumindest eine Stahlblechplatine oder zumindest ein Stahlblechvorformling mit einer Mindestdicke von 2 mm zumindest partiell thermochemisch behandelt und der thermochemischen Behandlung zeitlich nachgelagert zumindest partiell warmumgeformt und anschließend in einer Gesenkpresse zumindest partiell pressgehärtet wird. Dabei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit der Formulierung, dass im erfindungsgemäßen Verfahren oder Erzeugnis zumindest eine Stahlblechplatine oder zumindest ein Stahlblechvorformling herangezogen wird, auch die Möglichkeit umfasst, dass dabei zumindest eine Stahlblechplatine und zumindest ein Stahlblechvorformling herangezogen werden.
Die grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 2, 5 und 6 beziehen sich dabei in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 auf thermochemisches Behandeln der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings in Form von Aufkohlen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings und in den unabhängigen Ansprüchen 5 und 6 auf thermochemisches Behandeln der zumindest einen Platine oder Vorformlings in Form von Carbonitrieren der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings.
Die beiden grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 mit thermochemischen Behandeln der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings in Form von Aufkohlen unterscheiden sich dabei in dem bzw. den Verfahrensschritt(en), die zwischen dem Aufkohlen und dem Warmumformen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings vorgenommen wird bzw. werden. Entsprechend unterscheiden sich die beiden grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung nach den unabhängigen Ansprüchen 5 und 6 mit thermochemischen Behandeln der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings in Form von Carbonitrieren dabei in dem bzw. den Verfahrensschritt(en), die zwischen dem Carbonitrieren und dem Warmumformen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings vorgenommen wird bzw. werden.
Im Folgenden werden die Merkmale der ersten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 beschrieben:
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine Stahlblechplatine und/oder zumindest ein Stahlblechvorformling herangezogen, die/der eine Mindestdicke von 2 mm und einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent und einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent aufweist. In Bezug auf diese beiden genannten Legierungsgehalte ist dabei dem Fachmann klar, dass es sich bei den Legierungsgehalten um räumlich gemittelte Werte handelt, d. h., dass innerhalb von typischen legierungselementspezifischen Toleranzbereichen Streuungen der Legierungsgehalte um diese Mittelwerte vorliegen. Auch für weitere Legierungsgehalte, die in der/dem zu bearbeitenden zumindest einen Stahlblechplatine oder Stahlblechvorformling vorliegen und auf die im Rahmen der vorliegenden Erfindung optional Bezug genommen werden kann, besitzt dieser Grundsatz vom Vorliegen von Streuungen der Legierungsgehalte innerhalb legierungselementspezifischen Toleranzbereichen seine Gültigkeit.
Für den Fall, dass im erfindungsgemäßen Verfahren eine Stahlblechplatine herangezogen wird, sind entweder zum einen die Außenabmessungen der durch das erfindungsgemäße Verfahren zumindest einen zu bearbeitenden Stahlblechplatine mit denjenigen Abmessungen identisch, mit denen die zumindest eine Platine zuvor aus einem Stahlbandcoil abgeschnitten worden ist, oder mit denjenigen Abmessungen identisch, die jeweils ein einzelnes Ausgangseinzelblech, insbesondere ein Grobblech, aufweist, als das die zumindest eine zu bearbeitenden Stahlblechplatine dem erfindungsgemäßen Verfahren unverändert zugeführt wird. Oder zum anderen weist die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführte zumindest eine Stahlblechplatine, die einem vorgelagerten Schneide- oder Stanzschritt unterworfen worden ist, auf deren Verwendung als, insbesondere dreidimensional, umgeformtes Panzerungsbauteil angepasste Außenkonturen auf, so dass keine weitere Bearbeitung der Außenkonturen des hergestellten Panzerungsbauteil erforderlich ist.
Die zumindest eine Stahlblechplatine wird zum Zwecke des Aufkohlens in eine Aufkohlungsanlage eingebracht. Bevor dabei die zumindest eine Stahlblechplatine in die Aufkohlungsanlage eingebracht wird, können ein oder mehrere Flächenabschnitte der zumindest einen Platine gegenüber dem Aufkohlungsprozess abgeschirmt werden, indem auf diesen einen oder mehreren Flächenabschnitten eine gegenüber der Aufkohlung abschirmende Härteschutzpaste aufgetragen wird oder indem an diesen einen oder mehreren Flächenabschnitten bedeckend ein oder mehrere gesonderte, die Aufkohlung abschirmende oder zumindest reduzierende Schichtkörper angeordnet und arretiert werden oder indem jeweils mehrere, insbesondere jeweils zwei, Stahlblechplatinen mit sich gegenüberliegenden und zumindest gegenseitig teilweise überdeckenden Seitenflächen gegenüberliegend angeordnet und gegenseitig arretiert werden, so dass die derart sich gegenüberliegend angeordneten und sich gegenseitig überdeckenden Seitenflächen gegenüber der Umgebung abgeschirmt sind.
Insbesondere für den Fall, dass für das erfindungsgemäße Verfahren nicht miteinander arretierte Ausgangswerkstücke bzw. Halbzeuge herangezogen werden soll, kann dabei vorgesehen sein, dass statt zumindest einer Stahlblechplatine zumindest ein Stahlblechvorformling, der nicht als sich nur zweidimensional erstreckendes ebenes Flächenelement, sondern als dreidimensionales Element vorliegt, für das erfindungsgemäße Verfahren herangezogen wird. Dabei wird anmelderseitig darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Term bzw. Begriff „Stahlblechplatine” im Sinne einer sich nur zweidimensional erstreckenden ebenen Stahlblechtafel und der Term bzw. Begriff „Stahlblechvorformling” im Sinne eines sich in allen drei Raumrichtungen erstreckenden Stahlblechelements gebraucht werden.
So kann beispielhaft ausgehend von einer sich typischerweise nur zweidimensional erstreckenden ebenen Ausgangsplatine diese Ausgangsplatine durch einen oder mehrere dem eigentlichen erfindungsgemäßen Verfahren vorgelagerte Umformprozesse, und zwar insbesondere durch einen oder mehrere Kaltumformprozesse, in ein Flächenelement umgeformt worden sein, das sich in allen drei Raumrichtungen erstreckt und das den zumindest einen Vorformling bildet, der durch das erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wird. Derartige vorgelagerte Umformprozesse sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und brauchen daher hier nicht gesondert beschrieben werden. Allerdings ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung andererseits festzuhalten, dass es sich bei dem durch das erfindungsgemäße Verfahren zu bearbeitenden zumindest einen Vorformling um ein Halbzeug handelt, das gesehen über die gesamten Flächenausmaße des Vorformlings einen nur derart begrenzt gekrümmten Verlauf aufweist, so dass die durch das erfindungsgemäße Verfahren zu bearbeitende zumindest eine Vorformlings in keinster Weise eine Bauteilgeometrie aufweist, wie sie etwa bei rotationssymmetrisch in sich geschlossenen Bauteilen auftreten. Dem Fachmann ist dabei aber bekannt, dass gemäß dem Stand der Technik für die Oberflächenvergütung in Form des Aufkohlens bzw. Einsatzhärtens oder daneben auch des Carbonitrierens vor allem Bauteile mit solchen rotationssymmetrischen Bauteilgeometrien geeignet sind, da diese aufgekohlten oder carbonitrierten Bauteile bedingt durch ihre rotationssymmetrischen Bauteilgeometrien keine oder nur geringe Verzüge aufweisen, weil sich während des Aufkohlens oder Carbonitrierens Verzüge bewirkende Kräfte gegenseitig kompensieren.
Innerhalb der Aufkohlungsanlage wird die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformling auf oder oberhalb einer Temperatur T_carburize, die größer oder gleich der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur ist, erwärmt. Die Aufkohlungsanlage umfasst dabei einen Aufkohlungsbereich, in dem die auf oder oberhalb einer Temperatur T_carburize erwärmte und auf oder oberhalb dieser Temperatur über eine Zeitspanne Δt_carburize gehaltene zumindest eine Platine dem Kontakt mit zumindest einem Medium ausgesetzt ist. Dieses Medium weist dabei die Eigenschaft auf, dass es an die/den zumindest eine(n) erwärmte(n) Platine oder Vorformling an deren/dessen Gesamt- oder Teilfläche, die nicht gegenüber der Umgebung des Aufkohlungsbereichs wie durch die oben genannten Maßnahmen abgeschirmt ist, Kohlenstoff abgibt. Der an diese Gesamt- oder Teilfläche abgegebene Kohlenstoff diffundiert von dieser der thermochemischen Behandlung ausgesetzten Gesamt- oder Teilfläche her in Richtung des Inneren der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings ein, wodurch der Kohlenstoff-Gehalt in einer von dieser Gesamt- oder Teilfläche her in das Innere der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings reichenden Randschicht erhöht wird. D. h., die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformling wird aufgekohlt.
Nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carburize wird für die/den zumindest eine(n) Platine oder Vorformling die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Kohlenstoff abgebenden Mediums beendet. Die Beendigung der eindiffundierenden Wirkung kann dabei beispielhaft dadurch bewerkstelligt werden, dass die/den zumindest eine Platine oder Vorformling der Aufkohlungsanlage komplett entnommen wird oder dass die Parameter Temperatur T_carburize und/oder Konzentration des Kohlenstoff abgebenden Mediums im Aufkohlungsbereich der Aufkohlungsanlage entsprechend weit, nämlich bis unterhalb der für die Aufrechterhaltung der eindiffundierenden Wirkung – abgesehen von vernachlässigbar kleinen Diffusionsvorgangen – erforderlichen Mindestwerte, abgesenkt werden oder dass die/der zumindest eine Platine oder Vorformling innerhalb der Aufkohlungsanlage aus dem Aufkohlungsbereich heraus in einen Raumbereich verbracht wird, an dem die Parameter Temperatur T_carburize und/oder Konzentration des Kohlenstoff abgebenden Mediums unterhalb der für die Aufrechterhaltung der eindiffundierenden Wirkung erforderlichen Mindestwerte liegen.
Zumindest die folgenden Parameter Temperatur T_carburize, Zeitspanne Δt_carburize und/oder Art und/oder Konzentration des zumindest einen Kohlenstoff abgebenden Mediums sind dabei unter Berücksichtigung der Legierungszusammensetzung der/des für das erfindungsgemäße Verfahren herangezogenen zumindest einen Platine oder Vorformlings derart aufeinander abgestimmt, dass an der von der Eindiffusion des Kohlenstoffs betroffenen Gesamt- oder Teilfläche der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings die/der Platine oder Vorformling bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart aufgekohlt wird, dass nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carburize die aufgekohlte Schicht zwischen der von der Eindiffusion des Kohlenstoffs betroffenen Gesamt- oder Teilfläche und der Randschichttiefe d_carb einen Kohlenstoff-Gehalt von maximal 1,5 Massenprozent und minimal 0,5 Massenprozent aufweist. Diese aufgekohlte Schicht wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Randschicht bezeichnet.
Dabei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Randschichttiefe d_carb derjenige Abstand senkrecht von der der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums ausgesetzten Gesamt- oder Teilfläche bis zu derjenigen Stelle im Inneren der zumindest einen Stahlblechplatine oder des zumindest eine Stahlblechvorformlings, bei der der Kohlenstoff-Gehalt einen Wert von 0,5 Massenprozent aufweist.
Nach der grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 1, die sich auf Aufkohlen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings bezieht, – und daneben auch nach der grundsätzlichen Verfahrensart nach dem unabhängigen Anspruch 2, die sich ebenfalls auf Aufkohlen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings bezieht, – ist der Begriff bzw. die Größe Randschichttiefe d_carb mit dem Begriff bzw. der Größe Aufkohlungstiefe At_0,5 synonym bzw. identisch.
Weiterhin weist die zumindest eine fertig aufgekohlte Stahlblechplatine oder der zumindest eine fertig aufgekohlte Stahlblechvorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche einen Zonenbereich bzw. eine Schicht bzw. Zone in ihrem/seinem Inneren auf, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, wobei dieser Zonenbereich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kernzone bezeichnet wird.
Es ist festzustellen, dass im Vergleich zu denjenigen geometrischen Eigenschaften, die die/der zumindest eine Platine oder Vorformling vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat, die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine oder Vorformling üblicherweise zahlreiche Verzüge aufweist. D. h., an vielen Stellen weicht der äußere Verlauf, insbesondere im Hinblick auf Welligkeit bzw. Ebenheit, der/des aufgekohlten Platine oder Vorformlings in unregelmäßiger Weise von denjenigen Außenabmessungen der/des Platine oder Vorformlings ab, die diese(r) vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat. Im Falle, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Vorformling bearbeitet wird, weicht der äußere Verlauf des aufgekohlten Vorformlings in unregelmäßiger Weise, insbesondere um im Vergleich zu den Außenabmessungen des Vorformlings deutlich kleinere Werte, typischerweise unterhalb von Werten von 10%, insbesondere von 5%, von demjenigen äußeren Verlauf Vorformlings ab, die der Vorformling vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat.
Nach Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums kann die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformling, bevor sie/er zum Zwecke des Warmumformens erwärmt wird, einem oder mehreren weiteren fakultativen, insbesondere nicht formgebenden, Verfahrensschritten unterworfen werden. Dieser eine oder diese mehreren weiteren fakultativen Verfahrensschritten umfassen dabei insbesondere Verfahrensschritte, die die Materialeigenschaften der/des zumindest einen fertig aufgekohlten Platine oder Vorformlings, bevorzugt deren/dessen Gefügeeigenschaften, besonders bevorzugt deren Mikrostruktur, und/oder Festigkeitseigenschaften und/oder Zähigkeitseigenschaften betreffen. Insbesondere werden dieser eine oder diese mehreren weiteren fakultativen Verfahrensschritt(en) ohne Ausübung eines Formzwangs vorgenommen, wodurch die Anzahl und/oder das Ausmaß von Verzügen, die die/der zumindest eine fertig aufgekohlte und nachfolgend diesem einen oder diesen mehreren weiteren fakultativen Verfahrensschritt(en) unterworfene Platine oder Vorformling aufweist, noch weiter gesteigert werden kann. Dabei können dieser eine oder diese mehreren weiteren fakultativen Verfahrensschritt(e) an der/dem zumindest einen aufgekohlten Platine oder Vorformling noch innerhalb der Aufkohlungsanlage oder, nachdem die/der zumindest eine aufgekohlte Platine oder Vorformling der Aufkohlungsanlage entnommen worden ist, außerhalb der Aufkohlungsanlage vorgenommen werden, wobei auch ein oder mehrere weitere Verfahrensschritte innerhalb der Aufkohlungsanlage und ein oder mehrere weitere Verfahrensschritte außerhalb der Aufkohlungsanlage vorgenommen werden können.
Unabhängig von der Vornahme eines oder mehrerer derartiger fakultativer Verfahrensschritte kühlt die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine oder Vorformling, insbesondere bis auf Raumtemperatur, ab. Außerdem wird die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine oder Vorformling spätestens der Aufkohlungsanlage entnommen, bevor die/der zumindest eine Platine oder Vorformling zum Zwecke des zumindest partiellen Warmumformens vollständig oder flächenabschnittsweise erwärmt wird.
Zum Zwecke des zumindest partiellen Warmumformens wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling mittels einer Erwärmvorrichtung vollständig oder flächenabschnittsweise auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur erwärmt.
Anschließend wird die/der zumindest eine erwärmte Platine oder Vorformling in den Formhohlraum einer geöffneten Gesenkpresse verbracht und daraufhin wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling, die/der vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, durch Schließen der Gesenkpresse in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt.
Beginnend mit oder nach der Umformung wird anschließend das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der Kernzone bzw. der nicht aufgekohlten Schicht ist, zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der Randschicht bzw. der aufgekohlten Schicht gekühlt, wobei die Gesenkpresse während des Kühlens zumindest zeitweilig geschlossen ist.
Das derart gebildete Formbauteil weist sowohl innerhalb der Randschicht als auch innerhalb der Kernzone einen Martensit-Anteil auf. Dabei weist jedoch die Randschicht eine gegenüber der Kernzone größere Härte auf, da der Kohlenstoff-Gehalt der Randschicht größer als der Kohlenstoff-Gehalt der Kernzone ist. Umgekehrt ist die Duktilität der Kernzone größer als die Duktilität der Randschicht aufgrund des niedrigeren Kohlenstoff-Gehalts der Kernzone im Vergleich zum Kohlenstoff-Gehalt der Randschicht. Das Formbauteil weist somit einerseits in Form der Randschicht einen oder mehrere Teilbereich(e) mit einer derart hohen Härte auf, dass ein auftreffendes Hartkernprojektil bzw. Hartkerngeschoss der vorbestimmten Beschussklasse in zahlreiche Projektilteilkörper zertrümmert wird. Die dadurch erzeugten Projektiltrümmer besitzen dann jeweils nur noch einen Bruchteil der kinetischen Energie des auftreffenden Hartkernprojektils und durchdringen nicht das unter Verwendung des Formbauteils herzustellende Panzerungsbauteil, sondern prallen davon ab, ohne dass Durchbrechungen am bzw. im Panzerungsbauteil entstanden sind und ohne dass sich an der gegenüberliegenden Seite des Panzerungsbauteils Splitter ablösen, die eine Gefährdung für das gepanzerte Objekt oder dadurch zu schützende Personen darstellen könnten. Andererseits weist das Formbauteil in Form der Kernzone einen Teilbereich mit einer gegenüber der Randschicht höheren Duktilität auf, so dass dieser Teilbereich der Kernzone im Falle des Auftreffens eines Weichkernprojektils bzw. Weichkerngeschosses dessen kinetische Energie ohne Zertrümmerung in Projektil-Teilkörper durch zumindest Verformung von Gebieten der Kernzone bei gleichzeitigem Verzehr der kinetischen Energie des auftreffenden Weichkernprojektils innerhalb dieser Gebiete der Kernzone abbaut. Außerdem wird dadurch ein gewisser Grundschutz gegen eine Ansprengung mit einer Sprengkraft, gegenüber der das Objekt durch das herzustellende Panzerungsbauteil Schutz bieten soll, erreicht, ohne dass Risse oder Durchbrechungen am bzw. im Formbauteil entstehen und ohne dass sich an der gegenüberliegenden Seite des Panzerungsbauteils Splitter ablösen, die eine Gefährdung für das gepanzerte Objekt oder dadurch zu schützende Personen darstellen könnten.
Die erhöhte Schutzwirkung des herzustellenden Panzerungsbauteils gegen Hartkernprojektile bzw. Hartkerngeschosse wird dabei primär durch die höhere Härte des Martensits in der Randschicht im Vergleich zur Kernzone erzielt. Diese Erhöhung der Schutzwirkung einschließlich der Beschussperformance beruht dabei nicht auf der Bildung von Carbiden in der Randschicht. Vielmehr ist der Anteil an Carbiden in der Randschicht auf ein technisch mögliches Minimum reduziert, und zwar vor allem durch die Verwendung des Legierungselements Silicium mit einem Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent sowie die obere Begrenzung des maximalen Kohlenstoffgehalts in der Randschicht auf 1,5 Masseprozent. Die Steigerung der Schutzwirkung einschließlich der Beschussperformance des herzustellenden Panzerungsbauteils beruht im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher im Wesentlichen nicht auf einer gezielten Einformung von Carbidstrukturen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Auswirkung von Carbidstrukturen auf die adiabatische Scherbandbildung wissenschaftlich nicht abschließend geklärt ist.
Es ist festzustellen, dass nach Durchführung der Schritte des zumindest partiellen Warmumformens und des anschließenden zumindest partiellen Presshärtens in einer Gesenkpresse das zumindest eine Formbauteil als ein, sich insbesondere in allen drei Raumrichtungen erstreckendes, Stahlblechelement vorliegt, in dem keine Verzüge zumindest innerhalb derjenigen Flächenabschnitten, die warmumgeformt und anschließend pressgehärtet worden sind, mehr vorliegen. D. h., an keinen Stellen weicht der äußere Verlauf des zumindest einen Formbauteils zumindest innerhalb derjenigen Flächenabschnitte, die warmgeumformt und anschließend pressgehärtet worden sind, von demjenigen geplanten bzw. vorgesehenen äußeren Verlauf ab, den das zumindest eine Formbauteil im herzustellenden Panzerungsbauteil zumindest innerhalb dieser Flächenabschnitte des zumindest einen Formbauteils konstruktiv im Rahmen der Toleranzfelder aufweisen soll bzw. muss.
Im Folgenden werden die Merkmale der zweiten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 2 beschrieben, wobei vor dem Hintergrund, dass diese zweite grundsätzliche Verfahrensart in weiten Teilen mit der ersten grundsätzlichen Verfahrensart übereinstimmt, hier nur auf diejenigen Verfahrensschritte eingegangen wird, in denen sich die zweite von der ersten grundsätzlichen Verfahrensart unterscheidet:
Bei der zweiten grundsätzlichen Verfahrensart sind die Schritte des Einbringens der zumindest einen Stahlblechplatine oder des zumindest einen Stahlblechvorformlings in die Aufkohlungsanlage und des Aufkohlens der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings innerhalb des Aufkohlungsbereichs während der Zeitspanne Δt_carburize gleich den entsprechenden Schritten bei der ersten grundsätzlichen Verfahrensart.
Nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carburize wird für die/den zumindest eine Platine oder Vorformling durch deren/dessen Entnahme aus der Aufkohlungsanlage die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Mediums beendet. Anschließend wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling in den Formhohlraum einer geöffneten Gesenkpresse verbracht und daraufhin wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling, die/der vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, durch Schließen der Gesenkpresse in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt. Zwischen der Entnahme der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings aus der Aufkohlungsanlage und deren/dessen Einbringung in den Formhohlraum der Gesenkpresse ist dabei kein weiterer Verfahrensschritt vorhanden.
Bei der zweiten grundsätzlichen Verfahrensart ist der Schritt des Presshärtens des zumindest einen Formbauteils in der Gesenkpresse gleich dem Presshärte-Schritt bei der ersten grundsätzlichen Verfahrensart.
Bei der ersten oder zweiten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der Aufkohlungsanlage um einen Gasaufkohlungsofen handelt und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff an die zumindest eine Stahlblechplatine oder an den zumindest eine Stahlblechvorformling abgibt, gasförmig vorliegt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das zumindest partielle Aufkohlen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings in dem Gasaufkohlungsofen bei Vorliegen zumindest eines Trägergases und zumindest eines Anreicherungsgases abläuft, wobei bevorzugt das Trägergas Kohlenmonoxid umfasst und/oder das Anreicherungsgas ein Kohlenwasserstoffgas umfasst.
Alternativ dazu ist es bei der ersten oder zweiten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung vorteilhaft, wenn es sich beim Aufkohlungsbereich der Aufkohlungsanlage um ein Aufkohlungsbad handelt und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff an die/den zumindest eine(n) Platine oder Vorformling abgibt, flüssig vorliegt.
Im Folgenden werden die Merkmale der dritten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 5 beschrieben, wobei vor dem Hintergrund, dass diese dritte grundsätzliche Verfahrensart in weiten Teilen mit der ersten grundsätzlichen Verfahrensart übereinstimmt, hier nur auf diejenigen Verfahrensschritte eingegangen wird, in denen sich die dritte von der ersten grundsätzlichen Verfahrensart unterscheidet:
Die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformling wird zum Zwecke des Carbonitrierens in eine Carbonitrier-Anlage eingebracht. Innerhalb der Carbonitrier-Anlage wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling auf oder oberhalb einer Temperatur T_carbonitride, die größer oder gleich der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur ist, erwärmt, wobei im Unterschied dazu beim Aufkohlen nach der ersten oder zweiten grundsätzlichen Verfahrensart die Erwärmung in jedem Fall bis auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur erfolgt. Die Carbonitrier-Anlage umfasst dabei einen Carbonitrier-Bereich, in dem die/der auf oder oberhalb einer Temperatur T_carbonitride erwärmte und auf oder oberhalb dieser Temperatur über eine Zeitspanne Δt_carbonitride gehaltene zumindest eine Platine oder Vorformling dem Kontakt mit zumindest einem Medium ausgesetzt ist. Dieses Medium weist dabei die Eigenschaft auf, dass es an die/den zumindest eine(n) erwärmte(n) Platine oder Vorformling an derer/dessen Gesamt- oder Teilfläche, die nicht gegenüber der Umgebung des Carbonitrier-Bereichs abgeschirmt ist, Kohlenstoff und Stickstoff abgibt. Kohlenstoff und Stickstoff, die an dieser Gesamt- oder Teilfläche abgegeben werden, diffundieren von dieser der thermochemisch Behandlung ausgesetzten Gesamt- oder Teilfläche her in Richtung des Inneren der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings ein, wodurch der Kohlenstoff-Gehalt und der Stickstoff-Gehalt in einer von dieser Gesamt- oder Teilfläche her in das Innere der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings reichenden Randschicht erhöht werden. D. h., die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformling wird carbonitriert.
Nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carbonitride wird für die/den zumindest eine Platine oder Vorformling die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Kohlenstoff und Stickstoff abgebenden Mediums beendet. Die Beendigung der eindiffundierende Wirkung kann dabei dadurch bewerkstelligt werden, dass die/der zumindest eine Platine oder Vorformling der Aufkohlungsanlage komplett entnommen wird oder dass die Parameter Temperatur T_carbonitride und/oder Konzentration des Kohlenstoff und Stickstoff abgebenden Mediums im Carbonitrier-Bereich der Carbonitrier-Anlage entsprechend weit, nämlich bis unterhalb der für die Aufrechterhaltung der eindiffundierenden Wirkung erforderlichen Mindestwerte, abgesenkt werden oder dass die/der zumindest eine Platine oder Vorformling innerhalb der Carbonitrier-Anlage aus dem Carbonitrier-Bereich heraus in einen Raumbereich verbracht wird, an dem die Parameter Temperatur T_carbonitride und/oder Konzentration des Kohlenstoff und Stickstoff abgebenden Mediums unterhalb der für die Aufrechterhaltung der eindiffundierenden Wirkung erforderlichen Mindestwerte liegen.
Zumindest die folgenden Parameter Temperatur T_carbonitride, Zeitspanne Δt_carbonitride und/oder Art und/oder Konzentration des zumindest einen Kohlenstoff und Stickstoff abgebenden Mediums sind dabei unter Berücksichtigung der Legierungszusammensetzung der/des für das erfindungsgemäße Verfahren herangezogenen zumindest einen Platine oder Vorformlings derart aufeinander abgestimmt, dass an der von der Eindiffusion des Kohlenstoffs und Stickstoffs betroffenen Gesamt- oder Teilfläche der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings die/der Platine oder Vorformling bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart carbonitriert wird, dass nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carbonitride die carbonitrierte Schicht zwischen der von der Eindiffusion des Kohlenstoffs und Stickstoffs betroffenen Gesamt- oder Teilfläche und der Randschichttiefe d_carb einen Kohlenstoff-Gehalt von maximal 1,5 Massenprozent und minimal 0,5 Massenprozent aufweist. Diese carbonitrierte Schicht wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Randschicht bezeichnet.
Analog zum Aufkohlen ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Randschichttiefe d_carb derjenige Abstand senkrecht von der der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums ausgesetzten Gesamt- oder Teilfläche bis zu derjenigen Stelle im Inneren der zumindest einen Stahlblechplatine oder des zumindest eine Stahlblechvorformlings, bei der der Kohlenstoff-Gehalt einen Wert von 0,5 Massenprozent aufweist.
Weiterhin weist die zumindest eine fertig carbonitrierte Stahlblechplatine oder der zumindest eine fertig carbonitrierte Stahlblechvorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche einen Zonenbereich bzw. eine Schicht bzw. Zone in ihrem/seinem Inneren auf, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, wobei dieser Zonenbereich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Kernzone bezeichnet wird.
Wiederum ist festzustellen, dass im Vergleich zu denjenigen geometrischen Eigenschaften, die die/der zumindest eine Platine oder Vorformling vor Beginn des Carbonitrier-Prozess aufgewiesen hat, die/der zumindest eine fertig carbonitrierte Platine oder Vorformling üblicherweise zahlreiche Verzüge aufweist. D. h., an vielen Stellen weicht der äußere Verlauf der/des carbonitrierten Platine oder Vorformlings in unregelmäßiger Weise von denjenigen Außenabmessungen der/des Platine oder Vorformlings ab, die diese(r) vor Beginn des Carbonitrier-Prozess aufgewiesen hat.
Bei der dritten grundsätzlichen Verfahrensart sind die dem Carbonitrieren der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings folgenden Schritte gleich den entsprechenden Schritten bei der ersten grundsätzlichen Verfahrensart.
Im Folgenden werden die Merkmale der vierten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 6 beschrieben, wobei vor dem Hintergrund, dass diese vierte grundsätzliche Verfahrensart in weiten Teilen mit der dritten grundsätzlichen Verfahrensart übereinstimmt, hier nur auf diejenigen Verfahrensschritte eingegangen wird, in denen sich die vierte von dritten grundsätzlichen Verfahrensart unterscheidet:
Bei der vierten grundsätzlichen Verfahrensart sind die Schritte des Einbringens der zumindest einen Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformlings in die Carbonitrier-Anlage und des Carbonitrierens der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings innerhalb des Carbonitrier-Bereichs während der Zeitspanne Δt_carbonitride gleich den entsprechenden Schritten bei der dritten grundsätzlichen Verfahrensart.
Nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carbonitride wird für die/den zumindest eine(n) Platine oder Vorformling durch deren/dessen Entnahme aus der Carbonitrier-Anlage die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen die/der zumindest eine Platine oder Vorformling Mediums beendet. Anschließend wird in den Formhohlraum einer geöffneten Gesenkpresse verbracht und daraufhin wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling, die/der vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, durch Schließen der Gesenkpresse in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt. Zwischen der Entnahme der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings aus der Carbonitrier-Anlage und deren/dessen Einbringung in den Formhohlraum der Gesenkpresse ist dabei kein weiterer Verfahrensschritt vorhanden.
Bei der vierten grundsätzlichen Verfahrensart ist der Schritt des Presshärtens des zumindest einen Formbauteils in der Gesenkpresse gleich dem Presshärte-Schritt bei der dritten grundsätzlichen Verfahrensart.
Bei der dritten oder vierten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn es sich beim Carbonitrier-Bereich der Carbonitrier-Anlage um ein Salzbad handelt und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff und Stickstoff an die zumindest eine Stahlblechplatine oder den zumindest einen Stahlblechvorformling abgibt, flüssig vorliegt.
Alternativ dazu ist es bei der dritten oder vierten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung vorteilhaft, wenn es sich bei der Carbonitrier-Anlage um einen Carbonitrier-Ofen handelt und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff und Stickstoff an die/den zumindest eine(n) Platine oder Vorformling abgibt, gasförmig vorliegt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Stickstoff in Form von Ammoniak vorliegt.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungen zu den Martensit-Anteilen und zu den Härte- und Duktilitätseigenschaften sowohl Innerhalb der Randschicht als auch innerhalb der Kernzone, die in der vorliegenden Beschreibung Im direkten Anschluss an die dargelegte erste grundsätzliche Verfahrensart der Erfindung in derselben Weise auch für die übrigen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung zutreffen.
Das hergestellte Panzerungsbauteil, d. h. genauer gesagt das durch zumindest partielles Warmumformen und Presshärten erhaltene Formbauteil, weist gemäß allen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent auf.
Bei allen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung ist es bevorzugt, wenn sowohl die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest ein Stahlblechvorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil, d. h. genauer gesagt das durch zumindest partielles Warmumformen und Presshärten erhaltene Formbauteil, einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,3 Massenprozent, insbesondere 0,35 Massenprozent, bevorzugt 0,45 Massenprozent, aufweisen. Denn durch das Vorsehen eines derartigen Silicium-Gehalts kann der untere Grenzwert für den nicht vermeidbaren Anteil an Carbiden in der Randschicht noch weiter abgesenkt werden und auch in der Kernzone ist dann der Anteil an Carbiden gegenüber Schutzstählen mit niedrigerem Silicium-Gehalt verringert.
Für alle vier beschriebenen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die/der zumindest eine Platine oder Vorformling vor der thermochemischen Behandlung einen Kohlenstoff-Gehalt in Massenprozent im geschlossenen Intervall von 0,15 bis 0,45%, besonders bevorzugt im geschlossenen Intervall von 0,3 bis 0,45%, liegend aufweist.
Für die erste oder zweite grundsätzliche Verfahrensart der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 1 oder 2 ist es vorteilhaft, wenn die/der zumindest eine Platine oder Vorformling unabhängig vom Aufkohlen einen Stickstoff-Gehalt in Massenprozent kleiner oder gleich 0,05%, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,02%, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,015%, aufweist. Dagegen ist es für die dritte oder vierte grundsätzliche Verfahrensart der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 5 oder 6 vorteilhaft, wenn die/der zumindest eine Platine oder Vorformling vor dem Carbonitrieren einen Stickstoff-Gehalt in Massenprozent kleiner oder gleich 0,05%, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,02%, äußerst bevorzugt kleiner oder gleich 0,015%, aufweist.

Wiederum für alle vier beschriebenen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung gilt nach einem bevorzugten Aspekt, dass die/der zumindest eine Platine oder Vorformling unabhängig von der thermochemischen Behandlung eine Zusammensetzung in Massenprozent mit

0,3 bis 2,5%	Mangan,
max. 0,05%	Phosphor,
max. 0,02%	Schwefel,
max. 0,08%	Aluminium,
max. 2%	Kupfer,
0,1 bis 2,0%	Chrom,
max. 3%	Nickel,
max. 1%	Molybdän,
max. 2,0%	Cobalt,
0,001 bis 0,01%	Bor,
max. 0,08%	Niob,
max. 1%	Wolfram,
max. 0,4%	Vanadium,
max. 0,05%	Titan,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen aufweist. Nach einem besonders bevorzugten Aspekt gilt für alle vier beschriebenen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung, dass die/der zumindest eine Platine oder Vorformling unabhängig von der thermochemischen Behandlung eine Zusammensetzung in Massenprozent mit

0,7 bis 1,8%	Mangan,
max. 0,02%	Phosphor,
max. 0,02%	Schwefel,
max. 0,05%	Aluminium,
max. 2%	Kupfer,
0,1 bis 1,0%	Chrom,
max. 3%	Nickel,
max. 1%	Molybdän,
max. 1,0%	Cobalt,
0,001 bis 0,01%	Bor,
max. 0,05%	Niob,
max. 1%	Wolfram,
max. 0,4%	Vanadium,
max. 0,05%	Titan,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen aufweist.
Da wie bereits zuvor dargelegt, in der Kernzone als auch in der thermochemisch behandelten Schicht des zumindest einen Formbauteils zumindest im Zuge des Presshärtens Martensit gebildet ist bzw. wird und dabei der Kohlenstoff-Gehalt in der Kernzone kleiner 0,5 Massenprozent ist, wohingegen in der thermochemisch behandelten Schicht des zumindest einen Formbauteils der Kohlenstoff-Gehalt größer oder gleich 0,5 Massenprozent ist, ist die Härte der thermochemisch behandelten Schicht größer als die Härte der Kernzone. Zum Zwecke der Steigerung der Zertrümmerungsfähigkeit des herzustellenden Panzerungsbauteils gegenüber Projektilen ist es aber sinnvoll, beim Panzerungsbauteil an deren Oberflächenbereichen diese Zertrümmerungsfähigkeit besonders zu steigern, wobei die Zertrümmerungsfähigkeit mit der Härte und Dicke dieser Oberflächenbereiche zunimmt. Daher ist es bei allen grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung von Vorteil, wenn die zumindest eine Stahlblechplatine oder der zumindest eine Stahlblechvorformling an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,5 mm, insbesondere 1,0 mm, bevorzugt 1,5 mm, besonders bevorzugt 2,0 mm, derart thermochemisch behandelt wird, dass die thermochemisch behandelte Schicht der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Masseriprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist.
Ebenfalls kann die Härte der thermochemisch behandelten Schicht, die zumindest im Zuge des Presshärtens vollständig oder teilweise in Martensit umgewandelt wird, gesteigert werden, indem der Kohlenstoff-Gehalt, der vor der Martensit-Bildung in der thermochemisch behandelten Schicht vorliegt, erhöht wird. Diese Steigerung der Härte der thermochemisch behandelten Schicht durch Martensit-Bildung gilt dabei in jedem Fall für eine Erhöhung des Kohlenstoff-Gehalts in der thermochemisch behandelten Schicht bis zum Kohlenstoff-Gehalt der Grenze zwischen unter- und übereutektoiden Bereich. Deshalb ist es von Vorteil, wenn bei der zumindest einen Stahlblechplatine oder dem zumindest einen Stahlblechvorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt der thermochemisch behandelten Schicht die thermochemisch behandelte Schicht einen Teilbereich mit einem Kohlenstoff-Gehalt größer oder gleich 0,6 Massenprozent, insbesondere 0,7 Massenprozent, bevorzugt 0,8 Massenprozent, aufweist.
Da in der Kernzone, die die nicht thermochemisch behandelte Schicht der/des zumindest eine(n) Platine oder Vorformling umfasst, zumindest im Zuge des Presshärtens Martensit gebildet wird und dabei der Kohlenstoff-Gehalt in der Kernzone kleiner 0,5 Massenprozent ist, ist es bevorzugt, wenn die/der zumindest eine Platine oder Vorformling im Rahmen der ersten oder dritten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung zum Zwecke des zumindest partiellen Warmumformens vollständig oder flächenabschnittsweise auf oder oberhalb der Ac₃-Temperatur der nicht thermochemisch behandelten Schicht erwärmt wird und zu Beginn des Umformschrittes noch auf oder oberhalb der Ac₃-Temperatur der nicht thermochemisch behandelten Schicht vorliegt. Denn dadurch werden im Zuge der Austenitisierung der Austenit-Anteil und folglich im Zuge des Presshärtens der Martensit-Anteil in der Kernzone und somit auch die Härte der Kernzone erhöht, wodurch wiederum die Abwehreigenschaft des herzustellenden Panzerungsbauteils vor allem hinsichtlich Beschuss gesteigert werden. Da in der Kernzone der Kohlenstoff-Gehalt im untereutektoiden Bereich liegt, werden dabei die Festigkeitseigenschaften der Kernzone nicht durch etwaige Grobkornbildung im Zuge der Austenitisierung verschlechtert.
Dabei ist zu beachten, dass es im übereutektoiden Bereich, d. h. im Bereich mit Kohlenstoff-Gehalt oberhalb von 0,8 Massenprozent, bei Erwärmung im Zuge des Austenisierens oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur, die in der Fachliteratur auch als Ac_cm-Temperatur bezeichnet wird, zu Grobkornbildung kommen kann, die den Festigkeitseigenschaften des herzustellenden Panzerungsbauteils abträglich ist. Für den Fall, dass die thermochemisch behandelte Schicht einen Teilbereich mit einem Kohlenstoff-Gehalt im übereutektoiden Bereich aufweist, ist es daher bevorzugt, wenn die/der zumindest eine Platine oder Vorformling zumindest im Zuge der Erwärmung zum Zwecke des Warmumformens – und daneben im Falle der Vornahme eines oder mehrerer weiterer fakultativer, insbesondere nicht formgebender, Verfahrensschritte zwischen der thermochemischen Behandlung und dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens vorteilhafterweise auch im Zuge dieses einen oder dieser mehreren weiteren fakultativen Verfahrensschritte – auf eine Temperatur kleiner oder gleich der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur der thermochemisch behandelten Schicht erwärmt wird.
Da für die bei der vorliegenden Erfindung in Frage kommenden Kohlenstoff-Gehalte, die auch in der thermochemisch behandelten Schicht maximal 1,5 Massenprozent betragen, gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit v_okrit für die Martensit-Bildung mit zunehmenden Kohlenstoff-Gehalt abnimmt und somit die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit der thermochemisch behandelten Schicht kleiner als die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit der nicht thermochemisch behandelten Schicht ist. Vorteilhafterweise wird daher die Abkühlgeschwindigkeit v, mit der beginnend mit oder nach der Umformung das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse vollständig oder flächenabschnittsweise gekühlt wird, größer oder gleich der werkstückspezifischen oberen kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_okrit der nicht thermochemisch behandelten Schicht gewählt. Denn dadurch wird erreicht, dass sowohl in der thermochemisch behandelten Schicht als auch in der nicht thermochemisch behandelten Schicht des zumindest einen Formbauteils die Perlit-Bildung unterdrückt wird und unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der thermochemisch behandelten Schicht die Rate für Umwandlung von Austenit in Martensit maximiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Vermeidung von Verzügen an dem zumindest einen Formbauteil des herzustellenden Panzerungsbauteils ausgelegt. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei Verzüge an dem zumindest einen Formbauteil trotz Aufkohlen oder Carbonitrieren der zumindest einen Stahlblechplatine oder des zumindest einen Stahlblechvorformlings, die/der im Zuge des Verfahrens bearbeitet wird, vermieden werden. Insbesondere bei einem Panzerungsbauteil mit großen Außenabmessungen würden sich Verzüge nachteilig bemerkbar machen. Daher wird vorteilhalfterweise für das erfindungsgemäße Verfahren zumindest eine Platine oder ein Vorformling herangezogen, deren/dessen Außenabmessungen einen Mindestflächeninhalt von 100 cm², insbesondere von 1.600 cm², bevorzugt von 2.500 cm², besonders bevorzugt von 10.000 cm², äußerst bevorzugt von 22.500 cm², aufweisen. Aus diesem Grunde weist geeigneterweise die/der zumindest eine Platine oder Vorformling eine Mindestausdehnung in einer Flächenrichtung von 10 cm, insbesondere von 40 cm, bevorzugt von 50 cm, besonders bevorzugt von 100 cm, besonders bevorzugt von 150 cm, auf.
Die Festigkeit- und Zähigkeitseigenschaften des zumindest einen Formbauteils und somit auch des herzustellenden Panzerungsbauteils können dadurch hinsichtlich der potentiellen Belastungen, auf die das Panzerungsbauteil hinsichtlich Beschuss und Ansprengung ausgelegt bzw. auszulegen ist, angepasst werden, dass die/der zumindest eine thermochemisch behandelte Platine oder Vorformling einem oder mehreren weiteren fakultativen, insbesondere nicht formgebenden, Verfahrensschritten unterworfen wird. Dabei wird dieser zumindest eine fakultative, insbesondere nicht formgebende, Verfahrensschritt nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen beim Aufkohlen oder Carbonitrieren verwendeten Mediums, aber vor dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens vorgenommen.
Bevorzugtermaßen wird dazu das Härten in Form des Abschreckens der/des zumindest einen thermochemisch behandelten Platine oder Vorformling als weiterer fakultativer, nicht formgebender Verfahrensschritt ausgewählt. Im Zuge dieses zwischen der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums und dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens nicht formgebenden Verfahrensschrittes wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling beginnend von bzw. mit einer Temperatur T_quench, die größer oder gleich der werkstoffspezifischen Ac₁-Temperatur der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings ist, abgeschreckt, wobei die/der zumindest eine Platine oder Vorformling vollständig oder flächenabschnittsweise zu Beginn des Abschreckprozesses auf der Temperatur T_quench vorliegt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v_quench, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht thermochemisch behandelten Schicht der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings ist, und zwar zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der thermochemisch behandelten Schicht abgeschreckt wird. Denn dadurch wird erreicht, dass im Zuge des Abschreckhärtens zumindest eine teilweise Martensit-Umwandlung sowohl innerhalb der nicht thermochemisch behandelten Schicht als auch der thermochemisch behandelten Schicht der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings abläuft. Dabei ist erfinderseitig festgestellt worden, dass durch das Abschreckhärten der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings unter zumindest teilweiser Martensit-Umwandlung überraschenderweise die Abwehreigenschaft des herzustellenden Panzerungsbauteils vor allem hinsichtlich Beschuss gesteigert wird, obwohl die/der zumindest eine Platine oder Vorformling zeitlich nachgelagert zumindest partiell auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur wiedererwärmt, warmumgeformt und unter zumindest teilweiser Martensit-Umwandlung sowohl in der nicht thermochemisch behandelten Schicht als auch in der thermochemisch behandelten Schicht pressgehärtet wird. Bevorzugtermaßen wird dabei die/der zumindest eine Platine oder Vorformling ohne Ausübung eines Formzwangs abgeschreckt. Erfinderseitig ist also erkannt worden, dass durch zwischen der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums und dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens vorgenommenes Abschreckhärten unter Martensit-Umwandlung trotz nachgelagerter Wiedererwärmung auf oder oberhalb Ac₁-Temperatur und Warmumformung mit anschließender Presshärtung die Abwehreigenschaft des herzustellenden Panzerungsbauteil weiter optimiert werden kann.
Besonders bevorzugtermaßen wird vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit gleich oder oberhalb der werkstückspezifischen oberen kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_okrit der Kernzone bzw. der nicht thermochemisch behandelten Schicht der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings abgeschreckt, da dann unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der thermochemisch behandelten Schicht die Rate für Umwandlung von Austenit in Martensit maximal ist.
Vorteilhafterweise wird das Abschreckhärten der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings mittels Wasser oder zumindest einem Öl als Abschreckmedium vorgenommen.
Nach einem bevorzugten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die/der zumindest eine Platine oder Vorformling nach der thermochemischen Behandlung – und im Falle der Vornahme eines vom Presshärten separaten Abschreckens nach dem Abschreckprozess – dabei aber vor dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens angelassen. Dabei ist erfinderseitig herausgefunden worden, dass durch das Anlassen der/des zumindest einen Platine oder Vorformlings die Abwehreigenschaft des herzustellenden Panzerungsbauteils gesteigert wird, obwohl die/der zumindest eine Platine oder Vorformling nach dem Anlassen zeitlich nachgelagert zumindest partiell auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur wiedererwärmt, warmumgeformt und unter zumindest teilweiser Martensit-Umwandlung sowohl in der nicht thermochemisch behandelten Schicht als auch in der thermochemisch behandelten Schicht pressgehärtet wird. Außerdem wird durch das Anlassen der/des thermochemisch behandelten zumindest einen Platine oder Vorformlings und dem damit verbundenen Abbau von darin auftretenden Spannungen erreicht, dass vor allem die Sprödbruchgefahr der/des thermochemisch behandelten zumindest einen Platine oder Vorformlings, die insbesondere bei deren/dessen Verbringen bzw. Transport vom Ort der Aufkohlungs- oder Carbonitrier-Anlage zum Ort des Warmumform- und Presshärte-Prozesses besteht, verringert wird.
Nach einem vorteilhaften Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zumindest eine Formbauteil nach dem zumindest partiellen Presshärten in der Gesenkpresse durch elektrochemisches Tauchlackieren vollständig oder flächenabschnittsweise beschichtet. Bevorzugtermaßen wird dabei das elektrochemische Tauchlackieren als kathodisches Tauchlackieren ausgeführt. Durch die Ausführung des kathodisches Tauchlackierens wird somit vollständig oder flächenabschnittsweise eine Elektrotauchlackschicht auf dem zumindest eine Formbauteil aufgebracht. Da die molekularen Bestandteile dieser Elektrotauchlackschicht untereinander dreidimensional vernetzt sind, weist die aufgebrachte Elektrotauchlackschicht eine stabile Struktur auf, wodurch die Abwehreigenschaft des herzustellenden Panzerungsbauteils gegenüber Beschuss und insbesondere gegen Ansprengung weiter gesteigert werden kann. Daneben wirkt sich die im Zuge des kathodischen Tauchlackierens vorgenommene separate bzw. damit verbundene Erwärmung des Formbauteils zusätzlich positiv auf die Abwehreigenschaft des herzustellenden Panzerungsbauteils aus.
Die Erfindung umfasst auch ein Panzerungsbauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umfasst. Das Formbauteil ist dabei durch Aufkohlung oder Carbonitrierung zumindest einer/s Stahlblechplatine oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und durch einen dem Aufkohlungs- oder Carbonitrierungsprozess zeitlich nachgelagerten zumindest partiellen Warmumformprozess in einer Gesenkpresse mit einem daran anschließenden zumindest partiellen Presshärtungsprozess in der Gesenkpresse erhalten worden. Das Formbauteil weist sowohl in den nicht thermochemisch behandelten als auch in den thermochemisch behandelten einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent auf.
Weiterhin ist das Formbauteil des beanspruchten Panzerungsbauteil bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart vollflächig oder flächenabschnittsweise thermochemisch behandelt, dass die thermochemisch aufgebrachte Schicht bzw. Randschicht des zumindest einen Formbauteils einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist und das zumindest eine Formbauteil bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt seiner Gesamtfläche eine Kernzone aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist.
Das zumindest eine Formbauteil ist dabei dadurch erhalten worden, dass die/der zumindest eine thermochemisch behandelte Platine oder Vorformling, bezogen auf ihre/seine Gesamt- oder Teilfläche, beginnend bei oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur mittels der Gesenkpresse, insbesondere dreidimensional, umgeformt und direkt anschließend vollständig oder flächenabschnittsweise in der Gesenkpresse mit einer Abkühlgeschwindigkeit v größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der Kernzone bzw. der nicht thermochemisch behandelten Schicht zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der Randschicht bzw. der thermochemisch behandelten Schicht gekühlt worden ist.
Nachfolgend wird die Erfindung in einer konkreten Ausführungsform anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsform weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und/oder Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Dabei zeigen die Figuren:
1: Eine Draufsicht auf eine Stahlblechplatine, die durch eine beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet wird, vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens
2: Einen Querschnitt durch einen Ausschnitt der Stahlblechplatine nach 1 vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens
3: Eine Übersicht über die Prozessstationen, denen die Stahlblechplatine nach 1 gemäß der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zuge der einzelnen Verfahrensschritte zugeführt wird
4: Einen Querschnitt durch den Ausschnitt nach 2 der Stahlblechplatine nach 1, die durch eine beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet wird, im aufgekohlten Zustand nach der Entnahme aus einem Gasaufkohlungsofen
5: Einen Querschnitt durch eine gegenüber 4 vergrößerte Ansicht durch einen Ausschnitt der aufgekohlten Stahlblechplatine nach 4 zusammen mit dem zugehörigen Verlauf des Kohlenstoff-Gehalts der Stahlblechplatine
6: Einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines dreidimensionalen Formbauteils, in das die Stahlblechplatine nach 1 im Zuge der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgeformt worden ist, nach Abschluss des erfindungsgemäßen Verfahrens
Bei der hier beschriebenen konkreten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Panzerungsbauteils handelt es sich um eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die die Merkmale der ersten grundsätzlichen Verfahrensart der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 1 aufweist.
Ein zu einem Coil aufgewickeltes Stahlband von 6,5 mm Dicke wird zumindest teilweise abgewickelt, und daraufhin wird zumindest eine Stahlblechplatine 10 abgeschnitten, die in 1 in Draufsicht vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt ist. Die einzelne abgeschnittene Stahlblechplatine 10 besitzt eine Dicke c von 6,5 mm und eine rechteckige Grundform mit Kantenlängen a und b von jeweils 100 × 80 cm. Somit weist die Stahlblechplatine 10 zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen bzw. Grundflächen 11 mit den Seitenlängen a gleich 100 cm und b gleich 80 cm und weiterhin insgesamt vier sich gegenüberliegende Kantenflächen, nämlich zwei erste und zwei zweite Kantenflächen auf. Dabei besitzen die beiden ersten Kantenflächen jeweils eine lange Kantenlänge, die gleich der Seitenlänge a von 100 cm ist, und eine kurze Kantenlänge, die gleich der Dicke der Stahlblechplatine 10 von 6,5 mm ist, und die beiden zweiten Kantenflächen besitzen jeweils eine lange Kantenlänge, die gleich der Seitenlänge b von 80 cm ist, und eine kurze Kantenlänge, die gleich der Dicke der Stahlblechplatine 10 von 6,5 mm ist. In 2 ist ein Querschnitt durch einen Ausschnitt der Stahlblechplatine 10 nach 1 vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, wobei der Querschnitt durch die Stahlblechplatine 10 parallel zur längeren Kante mit der Kantenlänge a ausgeführt ist.
Das Ausgangsstahlband und somit die abgecoilte und abgeschnitte Stahlblechplatine 10 weisen eine Stahllegierung mit folgender Legierungszusammensetzung auf:

– Kohlenstoff-Gehalt 0,2 bis 0,4 Massenprozent,
– Silicium-Gehalt 0,3 bis 0,8 Massenprozent,
– Mangan-Gehalt 1,0 bis 2,5 Massenprozent,
– Chrom-Gehalt 0,1 bis 2 Massenprozent,
– Molybdän-Gehalt 0,1 bis 1 Massenprozent,
– Nickel-Gehalt bis maximal 2 Massenprozent,
– Stickstoff-Gehalt bis maximal 0,05 Massenprozent,
– Phosphor-Gehalt bis maximal 0,05 Massenprozent,
– Schwefel-Gehalt bis maximal 0,02 Massenprozent,
– Aluminium-Gehalt bis maximal 0,08 Massenprozent,
– Kupfer-Gehalt bis maximal 2 Massenprozent,
– Cobalt-Gehalt bis maximal 2 Massenprozent,
– Bor-Gehalt bis maximal 0,01 Massenprozent,
– Niob-Gehalt bis maximal 0,08 Massenprozent,
– Wolfram-Gehalt bis maximal 1 Massenprozent,
– Vanadium-Gehalt bis maximal 0,4 Massenprozent,
– Titan-Gehalt bis maximal 0,05 Massenprozent,
– Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Dabei ist dem Fachmann klar, dass es sich bei diesen Legierungsgehalten um räumlich gemittelte Werte handelt, d. h., dass innerhalb von typischen legierungselementspezifischen Toleranzbereichen Streuungen der Legierungsgehalte um diese Mittelwerte vorliegen. In Bezug auf die beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei bei der Bildung der gemittelte Werte in allen drei Raumdimensionen gemittelt worden und zwar über jede beliebige Raumrichtung hinweg über einen Bereich von zumindest 0,1 mm.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Stahlblechplatine 10 vor dem Schritt des Aufkohlens des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht in einem oder mehreren vorgelagerten Umformprozess(en) in ein Flächenelement umgeformt, das sich in allen drei Raumrichtungen erstreckt. Vielmehr wird die Stahlblechplatine 10 ohne vorherigen Umformprozess und somit als ebenes Flächenelement dem Aufkohlungsprozess des erfindungsgemäßen Verfahrens unterworfen.
Weiterhin wird nach der hier beschriebenen Ausführungsform an der Stahlblechplatine 10 keine gegenüber der Aufkohlung abschirmende Härteschutzpaste aufgetragen. Ferner wird bei der betrachteten Ausführungsform an der Stahlblechplatine 10 weder durch Anordnung bzw. Arretierung einer oder mehrerer gesonderter, die Aufkohlung abschirmender oder zumindest reduzierender Schichtkörper noch durch gegenüberliegende Anordnung und gegenseitige Arretierung einer weiteren Stahlblechplatine eine Seitenfläche 11 oder Kantenfläche der Stahlblechplatine gegenüber der Aufkohlung abgeschirmt.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in 3 in einer prinzipiellen Übersicht über die Prozessstationen, denen die Stahlblechplatine 10 gemäß der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zuge der einzelnen Verfahrensschritten zugeführt wird, dargestellt ist, wird die Stahlblechplatine 10 zum Zwecke des Aufkohlens Vollständig in einen Gasaufkohlungsofen 20, der einen Aufkohlungsbereich 21 umfasst, eingebracht.
Bei dem Gasaufkohlungsofen 20 handelt es sich nach der vorliegenden Ausführungsform um einen Atmosphärenofen. Innerhalb des Gasaufkohlungsofens 20 wird die Stahlblechplatine 10 innerhalb einer Zeitspanne Von Δ_{theat, carburize} auf eine Temperatur T_carburize, die oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur liegt, erwärmt. Dem Fachmann ist dabei bekannt, dass die Ac₃-Temperatur auch von der Erwärmgeschwindigkeit abhängig ist. Allerdings ist im Falle der hier beschriebenen Ausführungsvariante die Erwärmgeschwindigkeit so gering, dass die Ac₃-Temperatur für diesen Erwärmungsprozess nur um einen vernachlässigbaren Wert oberhalb der Ac₃-Temperatur liegt, die für die vorliegende Legierungszusammensetzung für den idealisierten Fall einer quasistatischen, d. h. quasi unendlich langsamen, Erwärmung gilt. Gemäß der konkreten Ausführungsform wird dabei die Stahlblechplatine 10 im Gasaufkohlungsofen 20 gleichmäßig auf die Temperatur T_carburize, die im Wesentlichen 50°C oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur liegt, erwärmt.
Nach der Erwärmung der Stahlblechplatine 10 auf die Temperatur T_carburize wird die Stahlblechplatine 10 innerhalb des Aufkohlungsbereichs 21 des Gasaufkohlungsofens 20 aufgekohlt. Beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel stimmt der Aufkohlungsbereich 21 mit dem Inneren des Gasaufkohlungsofens 20 überein, so dass hier innerhalb des Gasaufkohlungsofens 20 kein Einbringen der erwärmten Stahlblechplatine 10 in einen gesonderten Aufkohlungsbereich vorgenommen wird.
Anschließend wird die erwärmte Stahlblechplatine 10 auf oder oberhalb der Temperatur T_carburize über eine Zeitspanne Δt_carburize, die im vorliegenden gehalten Ausführungsbeispiel 0,5 bis 10 Stunden beträgt, gehalten und durch Kontakt mit zumindest einem Medium, das an die erwärmte Platine 10 zumindest Kohlenstoff an der Oberfläche der Platine 10, d. h. an deren Seitenflächen 11 und Kantenflächen, abgibt, an ihrer Gesamtfläche aufgekohlt.
Wie bereits zuvor ausgeführt, handelt es sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform beim Gasaufkohlungsofen 20 um einen Atmosphärenofen. In dem Atmosphärenofen sind ein Trägergas, das einen Anteil Kohlenmonoxid als Kohlenstoff abgebendes Aufkohlungsmittel bzw. Aufkohlungsmedium umfasst, wobei daneben im Trägergas außerdem Wasserstoff und Stickstoff vorliegen, und Methan als Anreicherungsgas vorhanden. Dadurch wird ein kontrollierter Aufkohlungsprozess erreicht. Beim konkreten Ausführungsbeispiel betragen die einzelnen Anteile im Trägergas im Wesentlichen: ca. 20% Kohlenmonoxid, ca. 40% Wasserstoff und ca. 40% Stickstoff.
Durch den Kontakt der Stahlblechplatine 10 mit dem Gasgemisch an den dem Gasgemisch zugewandten Seitenflächen 11 und Kantenflächen der Stahlblechplatine 10 diffundieren während des Aufkohlungsprozesses Kohlenstoffatome von den Seitenflächen 11 und Kantenflächen der Stahlblechplatine 10 her in Richtung des Inneren der Stahlblechplatine 10 ein. Die Stahlblechplatine 10 wird dadurch in ihrem Oberflächenbereich aufgekohlt.
4 zeigt im Querschnitt denjenigen Ausschnitt der Stahlblechplatine 10, der in 2 vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, im aufgekohlten Zustand der Platine 10 nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des Aufkohlungsmittels.
Es ist zu erkennen, dass im Vergleich zu denjenigen geometrischen Eigenschaften, die die Platine 10 vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat, die fertig aufgekohlte Platine 10 zahlreiche Verzüge 12 aufweist. D. h., an zahlreichen Stellen weichen die Außenabmessungen 13 der aufgekohlten Platine 10 in unregelmäßiger Weise von denjenigen Außenabmessungen 14 der Platine 10 ab, die diese vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen haben. Dabei sind in 4 die Außenabmessungen 14 der Platine 10, die diese vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat, als punktierte Linien eingezeichnet. Insgesamt weicht somit der äußere Verlauf der aufgekohlten Platine 10 in unregelmäßiger Weise von demjenigen äußeren Verlauf der Platine 10 ab, den diese vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist dabei nach Abschluss des Aufkohlungsprozesses in Bezug auf die dem Gasgemisch zugewandten und wie bei der vorliegenden Ausführungsform – nicht gegenüber der eindiffundierenden Wirkung des Aufkohlungsmittels geschützten Seitenflächen 11 und Kantenflächen eine in diesem konkreten Fall insgesamt zusammenhängende und den gesamten Oberflächenbereich der Platine 10 betreffende Randschicht ausgebildet worden, in der der Kohlenstoff-Gehalt gleich oder oberhalb 0,5 Massenprozent liegt. Die Randschicht reicht dabei bis zur sogenannte Randschichttiefe d_carb bis ins Innere der Platine 10.
Die Ausbildung der Randschicht ist in 5, die in ihrem unterem Teilbild einen Querschnitt durch eine gegenüber 4 vergrößerte Ansicht durch einen Ausschnitt der aufgekohlten und dem Gasaufkohlungsofen 20 entnommenen Stahlblechplatine 10 zeigt, zusammen mit dem – im oberen Teilbild von 5 gezeigten – zugehörigen Verlauf des Kohlenstoff-Gehalts in der Stahlblechplatine 10 entlang eines senkrecht auf die Seitenflächen 11 der Platine 10 stehendes Weges d durch den gezeigten Querschnitt dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind in diesem unteren Teilbild von 5 keine Verzüge der Platine 10 eingezeichnet worden.
Dabei wird als die Randschichttiefe d_carb derjenige Abstand von der dem Gasgemisch zugewandten und nicht gegenüber der eindiffundierenden Wirkung des Aufkohlungsmittels geschützten Oberfläche, d. h. hier der Seitenflächen 11 und Kantenflächen, der Platine 10 senkrecht bis ins Innere der Platine 10 bis zu derjenigen Stelle, bei der der Kohlenstoff-Gehalt einen Wert von 0,5 Massenprozent aufweist, definiert. Sowohl in dem unteren Teilbild von 5, das den Ausschnitt der aufgekohlten Stahlblechplatine 10 zeigt, als auch in dem oberen Teilbild von 5, das den Verlauf des Kohlenstoff-Gehalts in der aufgekohlten Stahlblechplatine 10 zeigt, ist dabei in Bezug auf beide Seitenflächen 11 der Platine 10 die Lage bzw. der Verlauf der Randschichttiefe d_carb als gestrichelte Linien eingezeichnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Temperatur T_carburize, die Zeitspanne Δ_{theat, carburize} und die Konzentrationen des Träger- und Anreicherungsgases, und zwar insbesondere die Kohlenmonoxid-Konzentration im Anreicherungsgas, derart aufeinander abgestimmt, dass die Stahlblechplatine 10 an der dem Gasgemisch zugewandten Randschicht 15, d. h. im vorliegenden Fall an den Seitenflächen 11 und Kantenflächen, bis zu einer Randschichttiefe d_carb derart aufgekohlt wird, dass die aufgekohlte Schicht einen Kohlenstoff-Gehalt zwischen 0,5 und 0,8 Massenprozent aufweist. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weist dabei die Randschichttiefe d_carb einen Wert von 1,5 mm auf.
Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Aufkohlens der Stahlblechplatine 10 ist der Begriff bzw. die Größe Randschichttiefe d_carb mit dem Begriff bzw. der Größe Aufkohlungstiefe At_0,5 synonym bzw. identisch. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei derjenige Bereich der aufgekohlten Stahlblechplatine 10, der während des Aufkohlungsprozesses dem Aufkohlungsmedium abgewandt ist und einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent aufweist, als Kernzone 16 oder auch als nicht-aufgekohlte Schicht der Dicke e bezeichnet. Beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt dabei die Kernzone 16 im Inneren der aufgekohlten Stahlblechplatine 10 und wird von der Randschicht 15 der Platine 10 gegenüber der Umgebung eingeschlossen.
Außerdem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei derjenige Bereich der aufgekohlten Stahlblechplatine 10, der während des Aufkohlungsprozesses dem Aufkohlungsmedium zugewandt ist und einen Kohlenstoff-Gehalt größer oder gleich 0,5 Massenprozent aufweist, als Randschicht 15 bzw. Randzone oder auch als aufgekohlte Schicht bezeichnet.
Nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des Aufkohlungsmittels wird die aufgekohlte Platine 10 im nach wie vor erwärmten Zustand dem Gasaufkohlungsofen 20 entnommen und zeitlich unmittelbar darauffolgend vollständig in ein Ölbad 30 eingebracht und dort unter Einwirkung des dort vorhandenen Öls abgeschreckt und dadurch gehärtet. Das im Ölbad 30 befindliche Öl wirkt somit als Abschreckmedium bzw. Abschreckmittel auf die Platine 10 ein. Aufgrund des Umstandes, dass die aufgekohlte Platine 10 unmittelbar nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des Aufkohlungsmittels, wobei die Platine 10 bis zum Zeitpunkt der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung auf der Temperatur T_carburize, die wiederum oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur liegt, gehalten worden ist, wird die aufgekohlte Platine 10 mit einer Temperatur T_quench, die größer oder gleich der Ac₁-Temperatur ist, in das Ölbad 30 eingebracht.
Dabei sind zumindest die Parameter Art, Menge und Anfangstemperatur des im Ölbad 30 befindlichen Öls derart aufeinander abgestimmt, dass durch Einwirkung des im Ölbad 30 vorhandenen Öls auf die mit der Temperatur T_quench, die größer oder gleich der Ac₁-Temperatur ist, die Platine 10 vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v_quench größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der Kernzone 16 bzw. der nicht aufgekohlten Schicht ohne Ausübung eines Formzwangs zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der Randschicht 15 bzw. der aufgekohlten Schicht abgeschreckt wird.
Da das Abschreckhärten der aufgekohlten Platine 10 innerhalb des Ölbades 30 beginnend mit einer Temperatur größer oder gleich der Ac₁-Temperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit größer oder gleich der unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der Kernzone 16 zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der Randschicht 15 erfolgt, kommt es im Verlaufe des Abschreckhärtens innerhalb der gesamten Platine 10 zu Martensit-Bildung. Da der Kohlenstoff-Gehalt in der Randschicht 15 größer als in der Kohlenstoff-Gehalt in der Kernzone 16 ist, ist dabei die Härte des in der Randschicht 15 gebildeten Martensits größer als die Härte des in der Kernzone 16 gebildeten Martensits. In der konkreten Ausgestaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aufgekohlte Platine 10 im Zuge des Abschreckhärtens bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
Im Zuge des Abschreckhärtens der aufgekohlten Platine 10 kommt es sowohl innerhalb der Randschicht 15 als auch innerhalb der Kernzone 16 zu Martensit-Bildung. Dabei weist in Analogie zur für die grundsätzlichen Verfahrensarten der Erfindung beschriebenen Martensit-Bildung im Zuge des nachgelagerten Presshärtens die Randschicht 15 nach Durchführung des Abschreckhärtens eine gegenüber der Kernzone 16 größere Härte auf, da der Kohlenstoff-Gehalt der Randschicht 15 größer als der Kohlenstoff-Gehalt der Kernzone 15 ist. Diese nach der Durchführung des Abschreckhärtens vorliegenden Festigkeitseigenschaften wirken sich dabei vorteilhaft auf diejenigen Festigkeitseigenschaften aus, die das Formbauteil 60 nach Abschluss des gesamten erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
Aufgrund des Abschreckhärtens der aufgekohlten Platine 10 innerhalb des Ölbades 30 ohne Ausübung eines Formzwangs sind dabei die Verzüge 12 der Platine 10 gegenüber den Außenabmessungen, die die Platine 10 vor Beginn des Aufkohlungsprozess aufgewiesen hat, noch mehr vergrößert worden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist es denkbar, dass in Abweichung zum in 3 skizzierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im Anschluss an das Abschreckhärten die abgeschreckte Platine 10 in einen Anlassofen verbracht und dort durch Erwärmen bis auf und Halten auf einer Anlasstemperatur T_temper angelassen wird. Durch den Anlassprozess werden durch das Abschrecken erzeugte Spannungen verringert bzw. abgebaut. Nach dem Anlassen kühlt die derart behandelte Platine 10 bis auf Raumtemperatur ab. In einer konkreten Ausgestaltung dieser weiteren Ausführungsvariante weisen die Anlasstmperatur T_temper eine Wert von 200°C und die Anlassdauer t_temper einen Wert von 2 Stunden auf.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in 3 in einer prinzipiellen Übersicht über die Prozessstationen dargestellt ist, wird die bis auf Raumtemperatur abgekühlte Platine 10 zum Zwecke des nachfolgenden Warmumformens und Presshärtens mittels einer Erwärmvorrichtung 40 vollständig auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur erwärmt. Dazu wird die Platine 10 in einen Ofen 40 verbracht und dort auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur erwärmt. In der konkreten Ausgestaltung dieses vorliegenden Ausführungsbeispiels handelt es sich bei dem Ofen 40 um einen Kammerofen. In einer alternativen Ausgestaltung dieses vorliegenden Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass es sich bei dem Ofen 40 um einen Durchlaufofen, und zwar konkret um einen Rollenherdofen, handelt.
Der Kohlenstoff-Gehalt der Kernzone 16 liegt unterhalb von 0,5 Massenprozent und somit komplett im untereutektoiden Bereich. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kohlenstoff-Gehalt der Randschicht 15 zwischen 0,5 und 0,8 Massenprozent liegt, liegt hier somit auch der Kohlenstoff-Gehalt der Randschicht 15 komplett im untereutektoiden Bereich. Daher ist es nach einer vorteilhaften Variante des vorliegenden Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, wenn die bis auf Raumtemperatur abgekühlte Platine 10 zum Zwecke des nachfolgenden Warmumformens und Presshärtens vollständig oder flächenabschnittsweise sogar auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur der Randschicht 15 bzw. der aufgekohlten Schicht erwärmt wird. Da nämlich hier auch der Kohlenstoff-Gehalt der Randschicht 15 komplett im untereutektoiden Bereich liegt, kommt es im Zuge des durch die Erwärmung bewirkte Austenisierung oberhalb der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur der Randschicht 15 bzw. der aufgekohlten Schicht nicht zu Grobkornbildung, die den Festigkeitseigenschaften des herzustellenden Panzerungsbauteils abträglich ist.
Anschließend wird die auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur erwärmte Platine 10 mithilfe einer aus dem Stand der Technik allgemein bekannten automatischen Greifvorrichtung aus dem Ofen 40 in den Formhohlraum 53 einer geöffneten Gesenkpresse 50 verbracht. Danach fährt die Gesenkpresse 50 zur Durchführung des eigentlichen Warmumformschrittes zu, d. h., durch Verringerung des Abstandes zwischen dem Untergesenk 51 und dem Obergesenk 52 der Gesenkpresse 50 wird die aufgekohlte und erwärmte Platine 10 in ein gewünschtes dreidimensionales Formbauteil 60 umgeformt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft dabei der Umformprozess die vollständige Platine 10. Durch einen engen Zeitabstand zwischen dem Verbringen der erwärmten Platine 10 in den Formhohlraum 53 und dem Beginn des Warmumformens ist dabei sichergestellt, dass die Platine 10 zu Beginn des Warmumformens oberhalb der Ac₁-Temperatur vorliegt.
Das nach Durchführung des Warmumformschrittes vorliegende Formbauteil 60 weist dabei in seinem gesamten Oberflächenbereich eine dreidimensional verlaufende Randschicht 65 bzw. eine aufgekohlte Schicht mit der Randschichttiefe d_carb auf, wobei die Randschicht 65 der während des Aufkohlens der Platine 10 ausgebildeten Randschicht 15 unter Berücksichtigung der dreidimensionalen Umformung entspricht. Weiterhin umfasst das Formbauteil 60 in seinem Inneren eine dreidimensional verlaufende Kernzone 66 bzw. eine nicht aufgekohlte Schicht mit einer Dicke e, wobei die Kernzone 66 der während des Aufkohlens der Platine 10 ausgebildeten Kernzone 16 unter Berücksichtigung der dreidimensionalen Umformung entspricht.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beginnend mit der Umformung das zumindest eine Formbauteil 60 in der Gesenkpresse 50 vollständig mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der Kernzone 66 bzw. der nicht aufgekohlten Schicht des Formbauteils 60 ist, zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der Randschicht 65 bzw. der aufgekohlten Schicht des Formbauteils 60 gekühlt, wobei die Gesenkpresse 50 während des Kühlens zumindest zeitweilig geschlossen ist. D. h., das Formbauteil 60 wird in der Gesenkpresse 50 pressgehärtet. Da die untere kritische Abkühlgeschwindigkeit der Randschicht 65 des Formbauteils 60 wegen des höheren Kohlenstoff-Gehalts der Randschicht 65 kleiner oder gleich der unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der Kernzone 66 des Formbauteils 60 ist und außerdem die Abkühlung im Zuge des Presshärtens zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der Randschicht 65 erfolgt, kommt es im Verlaufe des Presshärtens innerhalb des gesamten Formbauteils 60 zu Martensit-Bildung. Dabei werden die Festigkeitseigenschaften sowohl der Randschicht 65 als auch der Kernzone 66 des Formbauteils 60 nochmals gegenüber denjenigen Festigkeitseigenschaften gesteigert bzw. positiv beeinflusst, wie sie bereits in der Platine 10 nach Abschluss des Abschreckhärtens vorgelegen haben.
Weiterhin wird durch das Warmumformen und Presshärten in der Gesenkpresse 50 erreicht, dass das Formbauteil 60 keine Verzüge mehr aufweist. D. h., an keinen Stellen weicht der äußere Verlauf des Formbauteils 60 von demjenigen geplanten bzw. vorgesehenen Verlauf ab, die das zumindest eine Formbauteil 60 im herzustellenden Panzerungsbauteil zumindest konstruktiv im Rahmen der Toleranzfelder aufweisen soll bzw. muss.
Einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines dreidimensionalen Formbauteils 60, in die die Stahlblechplatine 10 nach 1 im Zuge der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgeformt worden ist, nach Abschluss des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. nach Abschluss des Presshärtens, ist in 6 dargestellt.
Das nach Ausführung des Warmumformens und Presshärtens vorliegende Formbauteil 60 wird gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel außerdem noch durch kathodisches Tauchlackieren vollständig beschichtet. Durch die Ausführung des kathodisches Tauchlackierens wird somit vollständig eine Elektrotauchlackschicht auf dem Formbauteil aufgebracht.
Bezugszeichenliste

10: Stahlblechplatine
11: Seitenfläche
12: Verzüge der Stahlblechplatine
13: Außenabmessungen der aufgekohlten Stahlblechplatine
14: Außenabmessungen der Stahlblechplatine vor dem Aufkohlen
15: Randschicht
16: Kernzone
20: Aufkohlungsanlage, Gasaufkohlungsofen
21: Aufkohlungsbereich
30: Ölbad
40: Erwärmvorrichtung, Ofen
50: Gesenkpresse
51: Untergesenk
52: Obergesenk
53: Formhohlraum
60: Formbauteil
65: Randschicht
66: Kernzone
a, b: Seiten- bzw. Kantenlänge der Stahlblechplatine
c: Dicke der Stahlblechplatine
d: Laufvariable der Dicke der Stahlblechplatine
d_carb: Randschichttiefe
e: Dicke der Kernzone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005014298 B4 [0006, 0007, 0007, 0007, 0008, 0008, 0008, 0009]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils durch zumindest partielles Aufkohlen zumindest einer/s Stahlblechplatine (10) oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und dem Aufkohlen zeitlich nachgelagertes, insbesondere dreidimensionales, zumindest partielles Warmumformen und anschließendes zumindest partielles Presshärten in einer Gesenkpresse (50), wobei – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vor dem Aufkohlen einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent aufweist, – sowohl die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent aufweisen, – zum Zwecke des Aufkohlens die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in eine Aufkohlungsanlage (20) eingebracht und dort unter Erwärmung auf oder oberhalb einer Temperatur T_carburize, die größer oder gleich der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur ist, und anschließendem Halten auf oder oberhalb der Temperatur T_carburize über eine Zeitspanne Δt_carburize durch Kontakt mit zumindest einem Medium, das an die/den zumindest eine(n) erwärmte(n) Platine (10) oder Vorformling zumindest Kohlenstoff an denjenigen Flächenabschnitten, die in einen Aufkohlungsbereich (21) der Aufkohlungsanlage (20) eingebracht und nicht gegenüber der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums geschützt worden sind, abgibt, an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart aufgekohlt wird, dass die aufgekohlte Schicht der/des zumindest einen Platine (10) oder Vorformlings einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine (10) oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone (16) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, – nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carburize für die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Mediums beendet wird, – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling zwischen der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums und dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens einem oder mehreren weiteren fakultativen, nicht formgebenden Verfahrensschritten unterworfen werden kann, – die/der zumindest eine aufgekohlte und der Aufkohlungsanlage (20) entnommene Platine (10) oder Vorformling, die/der unabhängig von der Vornahme eines oder mehrerer weiterer fakultativer, nicht formgebender Verfahrensschritte nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums, insbesondere bis auf Raumtemperatur, abgekühlt ist, zum Zwecke des zumindest partiellen Warmumformens mittels einer Erwärmvorrichtung (40) vollständig oder flächenabschnittsweise auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur erwärmt wird, – die/der zumindest eine erwärmte Platine (10) oder Vorformling in den Formhohlraum (53) der geöffneten Gesenkpresse (50) verbracht wird, – anschließend die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling durch Schließen der Gesenkpresse (50) in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt wird, wobei zu Beginn des Umformschrittes die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, und – beginnend mit oder nach der Umformung das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse (50) vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht aufgekohlten Schicht ist, zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der aufgekohlten Schicht gekühlt wird, wobei die Gesenkpresse (50) während des Kühlens zumindest zeitweilig geschlossen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils durch zumindest partielles Aufkohlen zumindest einer/eines Stahlblechplatine (10) oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und dem Aufkohlen zeitlich nachgelagertes, insbesondere dreidimensionales, zumindest partielles Warmumformen und anschließendes zumindest partielles Presshärten in einer Gesenkpresse (50), wobei – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vor dem Aufkohlen einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent aufweist, – sowohl die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent aufweisen, – zum Zwecke des Aufkohlens die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in eine Aufkohlungsanlage (20) eingebracht und dort unter Erwärmung auf oder oberhalb einer Temperatur T_carburize, die größer oder gleich der werkstückspezifischen Ac₃-Temperatur ist, und anschließendem Halten auf oder oberhalb der Temperatur T_carburize über eine Zeitspanne Δt_carburize durch Kontakt mit zumindest einem Medium, das an die/den zumindest eine(n) erwärmte(n) Platine (10) oder Vorformling zumindest Kohlenstoff an denjenigen Flächenabschnitten, die in einen Aufkohlungsbereich (21) der Aufkohlungsanlage (20) eingebracht und nicht gegenüber der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums geschützt worden sind, abgibt, an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart aufgekohlt wird, dass die aufgekohlte Schicht der/des zumindest einen Platine (10) oder Vorformlings einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig aufgekohlte Platine (10) oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone (16) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, – nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carburize für die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling durch deren/dessen Entnahme aus der Aufkohlungsanlage (20) die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Mediums beendet wird und die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in den Formhohlraum (53) der geöffneten Gesenkpresse (50) verbracht wird, – anschließend die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling durch Schließen der Gesenkpresse (50), in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt wird, wobei zu Beginn des Umformschrittes die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, und – beginnend mit oder nach der Umformung das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse (50) vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht aufgekohlten Schicht ist, zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der aufgekohlten Schicht gekühlt wird, wobei die Gesenkpresse (50) während des Kühlens zumindest zeitweilig geschlossen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufkohlungsanlage (20) ein Gasaufkohlungsofen (20) ist und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff an die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling abgibt, gasförmig vorliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufkohlungsbereich (21) ein Aufkohlungsbad ist und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff an die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling abgibt, flüssig vorliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils durch zumindest partielles Carbonitrieren zumindest einer/s Stahlblechplatine (10) oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und dem Carbonitrieren zeitlich nachgelagertes, insbesondere dreidimensionales, zumindest partielles Warmumformen und anschließendes zumindest partielles Presshärten in einer Gesenkpresse (50), wobei – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vor dem Carbonitrieren einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent aufweist, – sowohl die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent aufweisen, – zum Zwecke des Carbonitrierens die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in eine Carbonitrier-Anlage eingebracht und dort unter Erwärmung auf oder oberhalb einer Temperatur T_carbonitride, die insbesondere größer oder gleich der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur ist, und anschließendem Halten auf oder oberhalb der Temperatur T_carbonitride über eine Zeitspanne Δt_carbonitride durch Kontakt mit einem Medium oder mehreren Medien, das bzw. die an die/den zumindest eine(n) erwärmte(n) Platine (10) oder Vorformling zumindest Kohlenstoff und Stickstoff an denjenigen Flächenabschnitten, die in einen Carbonitrier-Bereich der Carbonitrier-Anlage eingebracht und nicht gegenüber der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums geschützt worden sind, abgibt bzw. abgeben, an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart carbonitriert wird, dass die carbonitrierte Schicht der/des zumindest einen Platine (10) oder Vorformlings einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig carbonitrierte Platine (10) oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone (16) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, – nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carbonitride für die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Mediums beendet wird, – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling zwischen der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums und dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens einem oder mehreren weiteren fakultativen, nicht formgebenden Verfahrensschritten unterworfen werden kann, – die/der zumindest eine carbonitrierte Platine (10) oder Vorformling, die/der unabhängig von der Vornahme eines oder mehrerer weiterer fakultativer, nicht formgebender Verfahrensschritte nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums, insbesondere bis auf Raumtemperatur, abgekühlt ist, zum Zwecke des zumindest partiellen Warmumformens mittels einer Erwärmvorrichtung (40) vollständig oder flächenabschnittsweise auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur erwärmt wird, – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in den Formhohlraum (53) der geöffneten Gesenkpresse (50) verbracht wird, – anschließend die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling durch Schließen der Gesenkpresse (50) in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt wird, wobei zu Beginn des Umformschrittes die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, und – beginnend mit oder nach der Umformung das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse (50) vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht carbonitrierten Schicht ist, zumindest bis unterhalb der Martensit-Start-Temperatur M_s der carbonitrierten Schicht gekühlt wird, wobei die Gesenkpresse (50) während des Kühlens zumindest zeitweilig geschlossen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils durch zumindest partielles Carbonitrieren zumindest einer/s Stahlblechplatine (10) oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und dem Carbonitrieren zeitlich nachgelagertes, insbesondere dreidimensionales, zumindest partielles Warmumformen und anschließendes zumindest partielles Presshärten in einer Gesenkpresse (50), wobei – die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vor dem Carbonitrieren einen Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent aufweist, – sowohl die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent aufweisen, – zum Zwecke des Carbonitrierens die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in eine Carbonitrier-Anlage eingebracht und dort unter Erwärmung auf oder oberhalb einer Temperatur T_carbonitride, die insbesondere größer oder gleich der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur ist, und anschließendem Halten auf oder oberhalb der Temperatur T_carbonitride über eine Zeitspanne Δt_carbonitride durch Kontakt mit einem Medium oder mehreren Medien, das bzw. die an die/den zumindest eine(n) erwärmte(n) Platine (10) oder Vorformling zumindest Kohlenstoff und Stickstoff an denjenigen Flächenabschnitten, die in einen Carbonitrier-Bereich der Carbonitrier-Anlage eingebracht und nicht gegenüber der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums geschützt worden sind, abgibt bzw. abgeben, an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart carbonitriert wird, dass die carbonitrierte Schicht der/des zumindest einen Platine (10) oder Vorformlings einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig carbonitrierte Platine (10) oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone (16) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, – nach Ablauf der Zeitspanne Δt_carbonitride für die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling durch deren/dessen Entnahme aus der Carbonitrier-Anlage die eindiffundierende Wirkung des zumindest einen Mediums beendet wird und die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling in den Formhohlraum (53) der geöffneten Gesenkpresse (50) verbracht wird, – anschließend die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling durch Schließen der Gesenkpresse (50) in zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil umgeformt wird, wobei zu Beginn des Umformschrittes die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling vollständig oder flächenabschnittsweise noch auf oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur vorliegt, und – beginnend mit oder nach der Umformung das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse (50) vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht carbonitrierten Schicht ist, zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der carbonitrierten Schicht gekühlt wird, wobei die Gesenkpresse (50) während des Kühlens zumindest zeitweilig geschlossen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Carbonitrierbereich ein Salzbad ist und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff und Stickstoff an die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling abgibt, flüssig vorliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonitrieranlage ein Carbonitrierofen ist und das zumindest eine Medium, das Kohlenstoff und Stickstoff an die/den zumindest eine(n) Platine (10) oder Vorformling abgibt, gasförmig vorliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling als auch das hergestellte Panzerungsbauteil einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,3 Massenprozent, insbesondere 0,35 Massenprozent, bevorzugt 0,45 Massenprozent, aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling an ihrer/seiner Gesamt- oder Teilfläche bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,5 mm, insbesondere 1,0 mm, bevorzugt 1,5 mm, besonders bevorzugt 2,0 mm, derart thermochemisch behandelt wird, dass die thermochemisch behandelte Schicht der/des zumindest einen Platine (10) oder Vorformlings einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist, und die/der zumindest eine fertig thermochemisch behandelte Platine (10) oder Vorformling bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt ihrer/seiner Gesamtfläche eine Kernzone (16) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am zumindest einen Formbauteil bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt seiner thermochemisch behandelten Schicht die thermochemisch behandelte Schicht einen Teilbereich mit einem Kohlenstoff-Gehalt größer oder gleich 0,6 Massenprozent, insbesondere 0,7 Massenprozent, bevorzugt 0,8 Massenprozent, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling zum Zwecke des zumindest partiellen Warmumformens vollständig oder flächenabschnittsweise auf oder oberhalb der Ac₃-Temperatur der nicht thermochemisch behandelten Schicht erwärmt wird und zu Beginn des Umformschrittes noch auf oder oberhalb der Ac₃-Temperatur der nicht thermochemisch behandelten Schicht vorliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit v, mit der beginnend mit oder nach der Umformung das zumindest eine Formbauteil in der Gesenkpresse (50) vollständig oder flächenabschnittsweise gekühlt wird, größer oder gleich der werkstückspezifischen oberen kritischen Abkühlgeschwindigkeit V_okrit seiner nicht thermochemisch behandelten Schicht ist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling bezogen auf ihre/seine Außenabmessungen einen Mindestflächeninhalt von 100 cm², insbesondere von 1.600 cm², bevorzugt von 2.500 cm², besonders bevorzugt von 10.000 cm², äußerst bevorzugt von 22.500 cm², bei einer Mindestausdehnung in einer Flächenrichtung von 10 cm, insbesondere von 40 cm, bevorzugt von 50 cm, besonders bevorzugt von 100 cm, äußerst bevorzugt von 150 cm, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5 und 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling nach der Beendigung der eindiffundierenden Wirkung des zumindest einen Mediums dabei aber vor dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens beginnend von einer Temperatur T_quench größer oder gleich der Ac₁-Temperatur vollständig oder flächenabschnittsweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit v_quench größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht thermochemisch behandelten Schicht, insbesondere ohne Ausübung eines Formzwangs, zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der thermochemisch behandelten Schicht abgeschreckt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling mittels Wasser oder zumindest einem Öl als Abschreckmedium abgeschreckt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5 und 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die/der zumindest eine Platine (10) oder Vorformling nach der thermochemischen Behandlung – und im Falle der Vornahme eines vom Presshärten separaten Abschreckens nach dem Abschreckprozess – dabei aber vor dem Erwärmen zum Zwecke des Warmumformens angelassen wird.
Panzerungsbauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest ein, insbesondere dreidimensionales, Formbauteil, wobei das zumindest eine Formbauteil durch Aufkohlung oder Carbonitrierung zumindest einer/s Stahlblechplatine (10) oder Stahlblechvorformlings mit einer Mindestdicke von 2 mm und durch einen dem Aufkohlungs- oder Carbonitrierungsprozess zeitlich nachgelagerten zumindest partiellen Warmumformprozess in einer Gesenkpresse (50) mit einem daran anschließenden zumindest partiellen Presshärtungsprozess in der Gesenkpresse (50) erhalten worden ist, – wobei das zumindest eine Formbauteil einen Silicium-Gehalt größer oder gleich 0,2 Massenprozent aufweist, – wobei das zumindest eine Formbauteil bis zu einer Randschichttiefe d_carb von zumindest 0,3 mm derart vollflächig oder flächenabschnittsweise thermochemisch behandelt ist, dass die thermochemisch aufgebrachte Schicht des zumindest einen Formbauteils einen Kohlenstoff-Gehalt von minimal 0,5 Massenprozent und maximal 1,5 Massenprozent aufweist und das zumindest eine Formbauteil bezogen auf jeden beliebigen Aufpunkt seiner Gesamtfläche eine Kernzone (66) aufweist, in der der Kohlenstoff-Gehalt kleiner 0,5 Massenprozent ist, und – wobei die/der zumindest eine thermochemisch behandelte Platine (10) oder Vorformling, bezogen auf ihre/seine Gesamt- oder Teilfläche, beginnend bei oder oberhalb der werkstückspezifischen Ac₁-Temperatur mittels der Gesenkpresse (50), insbesondere dreidimensional, umgeformt und direkt anschließend vollständig oder flächenabschnittsweise in der Gesenkpresse (50) mit einer Abkühlgeschwindigkeit v größer oder gleich der werkstückspezifischen unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit v_ukrit der nicht thermochemisch behandelten Schicht zumindest bis unterhalb Martensit-Start-Temperatur M_s der thermochemisch behandelten Schicht gekühlt worden ist.
Verwendung eines Panzerungsbauteils nach Anspruch 18 zur Panzerung einer Person oder eines Objektes, insbesondere eines Gebäudes, eines Bauwerkes, eines Luftfahrzeuges, eines Wasserfahrzeuges, eines Landfahrzeuges, bevorzugt eines Kraftfahrzeuges, sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich.