DE102015119417B4

DE102015119417B4 - Verfahren zum presshärten einer galvanisierten stahllegierung

Info

Publication number: DE102015119417B4
Application number: DE102015119417.1A
Authority: DE
Inventors: Anil K. Sachdev; Tyson W. BROWN
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2035-11-12
Also published as: DE102015119417A1

Abstract

Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten Stahllegierung, umfassend: Herstellen eines Rohlings aus einer vorbehandelten, galvanisierten Stahllegierung; Erhitzen des Rohlings auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren, und Presshärten des Rohlings der galvanisierten Stahllegierung unter Formung einer pressgehärteten Komponente, die eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat, die im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling eine kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung ist und das Verfahren im Wesentlichen aus Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, und Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung und Abwickeln und Herstellen eines Rohlings aus der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung vor dem Erhitzen besteht.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten geglühten Stahllegierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Formung von pressgehärteten Komponenten hoher Festigkeit, die im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung sind. Solch ein Verfahren ist beispielsweise aus der US 2012/0 267 012 A1 bekannt.
HINTERGRUND
Pressgehärteter Stahl (PHS), auch als ”warmumgeformter Stahl” bezeichnet, ist einer der stärksten Stähle, der für Kraftfahrzeugkarosserie-Konstruktionsanwendungen eingesetzt wird, der Zugfestigkeitseigenschaften in der Größenordnung von etwa 1500 Megapascal (MPa) hat. Ein derartiger Stahl hat erwünschte Eigenschaften, einschließlich Formung von Stahlkomponenten mit signifikanten Erhöhungen bei den Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnissen. PHS-Komponenten wurden in verschiedenen Industrien und Anwendungen immer verbreiteter, einschließlich allgemeiner Herstellung, Konstruktionsbaumaschinen, Automobil- oder anderer Industrien des Transportwesens, Heim- oder Industriestrukturen und dergleichen. Wenn zum Beispiel bei der Herstellung von Fahrzeugen, speziell Automobilen, eine kontinuierliche Verbesserung bei der Kraftstoffeffizienz und der Leistung gewünscht ist, werden PHS-Komponenten in steigendem Maße eingesetzt. PHS-Komponenten werden oft zur Formung lasttragender Komponenten wie Türträgern, die üblicherweise Materialien mit hoher Festigkeit erfordern, verwendet. So wird der fertige Zustand dieser Stähle so konzipiert, dass sie hohe Festigkeit und ausreichende Duktilität, um äußeren Kräften zu widerstehen, aufweisen, und zwar um zum Beispiel einem Eindringen in den Fahrgastraum ohne Brechen einen Widerstand entgegenzusetzen, um so Schutz für die Insassen bereitzustellen. Darüber hinaus können galvanisierte PHS-Komponenten kathodischen Schutz bereitstellen.
Typische PHS-Verfahren involvieren eine Austenitisierung eines Stahlblechrohlings in einem Ofen, unmittelbar gefolgt von einem Pressen und Abschrecken des Blechs in Formwerkzeugen. Es gibt zwei Haupttypen von PHS-Verfahren: ein indirektes und ein direktes. Austenitisierung wird typischerweise im Bereich von etwa 900°C durchgeführt. Bei dem direkten Verfahren wird die PHS-Komponente zwischen Formwerkzeugen gleichzeitig geformt und gepresst, was den Stahl abschreckt. Bei dem indirekten Verfahren wird die PHS-Komponente zu einer Zwischen-Partialform vor Austenitisierung und den anschließenden Press- und Abschreckschritten kaltgeformt. Das Abschrecken der PHS-Komponente härtet die Komponente durch Transformieren der Mikrostruktur von Austenit zu Martensit. Zu dem Ausmaß, zu dem die PHS-Komponente unbeschichtet ist, bildet sich eine Oxidschicht während des Transfers aus dem Ofen zu den Formwerkzeugen. Nach Abschrecken muss daher das Oxid von der PHS-Komponente und den Formwerkzeugen entfernt werden. Das Oxid wird typischerweise durch Abstrahlen entfernt.
Die PHS-Komponente kann vor anwendbarem Vorkaltformen (wenn das indirekte Verfahren verwendet wird) oder Austenitisierung beschichtet werden. Eine Beschichtung der PHS-Komponente stellt eine Schutzschicht (z. B. galvanischen Schutz) für die darunterliegende Stahlkomponente bereit. Solche Beschichtungen umfassen typischerweise eine Aluminiumsiliciumlegierung und/oder Zink. Zinkbeschichtungen bieten kathodischen Schutz; die Beschichtung wirkt als Opferschicht und korrodiert anstelle der Stahlkomponente, selbst dort, wo der Stahl freigelegt ist.
Flüssigmetall-Versprödung (liquid metal embrittlement, LME) kann auftreten, wenn ein metallisches System gegenüber einem flüssigen Metall, zum Beispiel Zink, während einer Formung ausgesetzt wird, was in einer möglichen Rissbildung und einer Verringerung der Gesamtdehnung oder einer verminderten Duktilität eines Materials resultiert. LME kann auch zu einer verringerten äußersten Zugfestigkeit führen. Um LME von zinkbeschichteten PHS-Komponenten zu vermeiden, wird typischerweise das indirekte Verfahren (d. h. Kaltformen vor Austenitisierung) verwendet. Ein derartiges Verfahren umfasst Glühen eines Stahls vor Eintauchen in ein heißes Zinkbad zur Galvanisierung. Ferner wird ein Vorformungsschritt vor dem Erhitzen zur Austenitisierung verwendet, um die Effekte von Zn-Versprödung zu verringern. Da zusätzliche Schritte erforderlich sind, ist das indirekte Verfahren der Presshärtung allerdings nicht so effizient wie das direkte Verfahren. Somit gibt es einen anhaltenden Bedarf für PHS-Verfahren, die die Fähigkeit, über das direkte Verfahren des Presshärtens eine galvanisierte PHS-Komponente, die im Wesentlichen frei von LME ist, bereitzustellen, weiter rationalisieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten Stahllegierung geschaffen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
In bestimmten Aspekten zieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Presshärten einer Stahllegierung in Betracht. Das Verfahren umfasst Herstellen eines Rohlings aus einer galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierung. Der Rohling wird auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren. Der Rohling wird dann pressgehärtet, um eine pressgehärtete Komponente zu formen. Die pressgehärtete Komponente hat eine Festigkeit (z. B. äußerste Zugfestigkeit, UTS) von größer als oder gleich etwa 1000 MPa und ist im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung. In bestimmten Aspekten kann die pressgehärtete Komponente eine Festigkeit (UTS) von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Bei bestimmten Varianten wird die pressgehärtete Komponente nach dem Presshärten auf unter Raumtemperatur abgeschreckt. Bei bestimmten anderen Varianten ist die vorbehandelte, galvanisierte Stahllegierung eine kaltgewalzte Stahllegierung, die vor der Herstellung des Rohlings nicht geglüht wird. In bestimmten Aspekten kann der galvanisierte Stahl im Heißtauchbad galvanisiert werden. Somit können die Verfahren außerdem Galvanisieren im Heißtauchbad einer vorbehandelten Stahllegierung in einem Zink-Galvanisierungsbad umfassen. In anderen Aspekten können die Verfahren außerdem Galvannealing der im Heißtauchbad galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierung umfassen. In noch anderen Aspekten umfassen die Verfahren außerdem Elektrogalvanisierung der vorbehandelten Stahllegierung. Die Stahllegierung kann Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfassen, und, bei bestimmten Varianten, Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann außerdem Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfassen. In bestimmten Varianten kann die Stahllegierung Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfassen. Die pressgehärtete Komponente kann eine Festigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Das Erhitzen kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgen. Die pressgehärtete Komponente kann eine Mehrphasen-Mikrostruktur umfassen, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat.
In anderen Aspekten wird ein Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten Stahllegierung bereitgestellt, das Herstellen eines Rohlings aus einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, galvanisierten Stahllegierung umfasst. Der Rohling wird auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren. Der Rohling wird dann unter Formung einer pressgehärteten Stahlkomponente pressgehärtet, wobei die pressgehärtete Komponente eine Festigkeit (z. B. äußerste Zugfestigkeit; ultimate tensile strength, UTS) von größer als oder gleich etwa 1000 MPa hat und im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung ist. In bestimmten Aspekten umfasst die Stahllegierung Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-%, oder in bestimmten Varianten kann die Stahllegierung gegebenenfalls Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% und/oder Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann außerdem Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfassen. Bei anderen Varianten kann die Stahllegierung Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfassen. Die pressgehärtete Komponente ist im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung. Die pressgehärtete Komponente kann nach dem Presshärten auch auf unter Raumtemperatur abgeschreckt werden. Bei bestimmten Varianten kann der kaltgewalzte, nicht-geglühte, galvanisierte Stahl durch Eintauchen im Heißtauchbad galvanisiert werden. In anderen Aspekten umfassen die Verfahren außerdem Galvannealing der kaltgewalzten Stahllegierung. In noch anderen Aspekten können die Verfahren ein Elektrogalvanisieren des vorbehandelten Stahls involvieren. Die pressgehärtete Komponente kann eine Festigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Das Erhitzen kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgen. Die pressgehärtete Komponente kann eine Mehrphasen-Mikrostruktur umfassen, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten mit größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat.
In noch anderen Aspekten wird ein Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten Stahllegierung bereitgestellt, das das Herstellen eines Rohlings aus einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, galvanisierten Stahllegierung umfasst. Der Rohling wird auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren. Der Rohling wird dann unter Bildung einer pressgehärteten Komponente pressgehärtet, welche eine Mehrphasen-Mikrostruktur umfasst, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Die pressgehärtete Komponente ist im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung. Bei bestimmten Varianten wird die pressgehärtete Komponente nach dem Presshärten auch auf unter Raumtemperatur abgeschreckt. Bei bestimmten Varianten kann der kaltgewalzte, nicht-geglühte, galvanisierte Stahl durch Eintauchen in ein Heißtauchbad galvanisiert werden. In anderen Aspekten können die Verfahren außerdem ein Galvannealing der kaltgewalzten Stahllegierung umfassen. In noch anderen Aspekten können die Verfahren ein Elektrogalvanisieren des vorbehandelten Stahls involvieren. Die Stahllegierung kann Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfassen oder bei bestimmten Varianten kann die Stahl-legierung gegebenenfalls Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% und/oder Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann außerdem Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfassen. Bei anderen Varianten kann die Stahllegierung Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfassen. Die pressgehärtete Komponente kann eine Festigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Das Erhitzen kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgen.
In einem anderen Aspekt besteht das Verfahren im Wesentlichen aus einem Abwickeln eines kaltgewalzten nicht-geglühten Coils, das die Stahllegierung umfasst, und Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, danach Abwickeln und Herstellen eines Rohlings aus der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, gefolgt von dem Erhitzungsschritt.
Bei noch anderen Varianten besteht das Verfahren außerdem im Wesentlichen aus einem Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, und Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, danach Abwickeln und Herstellen eines Rohlings aus der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung vor dem Erhitzungsschritt. Das Verfahren umfasst außerdem Abschrecken der pressgehärteten Komponente nach dem Schritt des Presshärtens.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sind lediglich zu Erläuterungszwecken bestimmt.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen sind lediglich zu Erläuterungszwecken für ausgewählte Ausführungsformen.
1 zeigt eine repräsentative Automobil-A-Säule, die gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
2 zeigt eine repräsentative Automobil-B-Säule, die gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
3 zeigt ein herkömmliches Verfahren zur Formung einer im Heißtauchbad galvanisierten, pressgehärteten Stahl(PHS)-Komponente.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Bereitstellung einer im Heißtauchbad galvanisierten, kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Bereitstellung einer im Heißtauchbad galvanisierten, austenitisierten Stahllegierung gemäß bestimmten anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung und
6 ist ein schematisches Diagramm, das äußerste Zugfestigkeiten zeigt, die abhängig von der Austenitisierungs-Temperatur gemäß bekannten Stahllegierungen erreicht werden können.
Entsprechende Bezugszeichen geben entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hindurch an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Beispielausführungsformen vollständiger anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich zum Zweck der Beschreibung bestimmter Beispielausführungsformen bestimmt und soll nicht beschränkend sein. Die Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der” bzw. ”die” bzw. ”das” können dazu bestimmt sein, auch die Pluralformen zu umfassen, es sei denn, der Kontext gibt klar etwas anderes vor. Die Ausdrücke ”umfasst”, ”umfassend”, ”einschließlich” bzw. ”enthaltend” und ”aufweisend” sind einschließlich und spezifizieren daher das Vorliegen von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten, schließen allerdings das Vorliegen oder die Addition von einem oder mehreren anderen Merkmal(en), ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus.
Die Verfahrensschritte, Verfahren und Arbeitsgänge, die hierin beschrieben werden, sollen nicht so konstruiert sein, als sei ihre Durchführung in der bestimmten Reihenfolge, die diskutiert oder dargestellt ist, notwendigerweise erforderlich, es sei denn, sie sind als Reihenfolge der Durchführung spezifisch identifiziert. Es ist auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als ”an” bzw. ”auf”, ”im Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekuppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie direkt an/auf, im Eingriff mit, verbunden mit oder gekuppelt mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorliegen. Wenn dagegen ein Element als ”direkt an” bzw. ”direkt auf”, ”direkt im Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekuppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden. Andere Ausdrücke, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in ähnlicher Art interpretiert werden (z. B. ”zwischen” versus ”direkt zwischen”, ”benachbart” versus ”direkt benachbart” usw.). Der Ausdruck ”und/oder” umfasst eine beliebige und alle Kombination(en) eines oder mehrerer der assoziierten aufgelisteten Punkte.
Obgleich die Ausdrücke ”erster/erste/erstes, ”zweiter/zweite/zweites”, ”dritter/dritte/drittes”, usw. verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Ausdrücke nicht beschränkt werden, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben. Diese Ausdrücke können nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einer anderen Region, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie zum Beispiel ”erster/erste/erstes”, ”zweiter/zweite/zweites” und andere numerische Ausdrücke, wenn sie hierin verwendet werden, beinhalten keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext gibt klar etwas anderes vor. Somit könnte ein erster Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die unten diskutiert werden, als zweiter Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweite Region, zweite Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der Beispielausführungsformen abzuweichen.
Räumlich oder zeitlich relative Ausdrücke, zum Beispiel ”vor”, ”nach”, ”innenliegend”, ”außenliegend”, ”unterhalb”, ”unter”, ”tiefer”, ”über”, ”höher” und dergleichen, können hierin zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um eine Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem anderen Element (zu anderen Elementen) oder einem anderen Merkmal (anderen Merkmalen), wie sie in den Figuren dargestellt sind, zu beschreiben. Räumlich oder zeitlich relative Ausdrücke können dazu bestimmt sein, verschiedene Orientierungen der Vorrichtung oder des Systems bei Verwendung oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Orientierung einzuschließen.
Es sollte für jede Nennung eines Verfahrens, einer Zusammensetzung, einer Vorrichtung oder eines Systems, das/die bestimmte Schritte, Ingredienzien oder Merkmale ”umfasst”, zu verstehen sein, dass es in bestimmten alternativen Varianten vorgesehen ist, dass ein derartiges Verfahren, eine derartige Zusammensetzung, eine derartige Vorrichtung oder ein derartiges System auch ”im Wesentlichen” aus den aufgezählten Schritten, Ingredienzien oder Merkmalen ”bestehen” kann, sodass andere Schritte, Ingredienzien oder Merkmale, die die grundlegenden und neuen Charakteristika der Erfindung materiell verändern würden, davon ausgeschlossen sind.
Durch diese Offenbarung hindurch stellen die numerischen Werte genäherte Messwerte oder Grenzen für Bereiche unter Umfassung geringerer Abweichungen von den gegebenen Werten und Ausführungen, die etwa den genannten Wert haben, sowie solcher, die exakt den genannten Wert haben, dar. Anders als in den Arbeitsbeispielen, die am Ende der detaillierten Beschreibung angeführt werden, sind alle numerischen Werte für Parameter (z. B. für Mengen oder Bedingungen) in dieser Beschreibung, einschließlich der beigefügten Ansprüche, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Ausdruck ”etwa” modifiziert sind, ungeachtet der Tatsache, ob ”etwa” tatsächlich vor dem numerischen Wert steht oder nicht. ”Etwa” gibt an, dass der angegebene numerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Näherung an die Genauigkeit im Wert; annähernd oder vernünftig nahe an dem Wert; nahezu). Wenn die Ungenauigkeit, die mit ”etwa” angegeben wird, auf dem Fachgebiet nicht in anderer Weise verstanden wird, dann gibt ”etwa”, wie es hierin verwendet wird, wenigstens Schwankungen an, die aus normalen Verfahren zur Messung und unter Verwendung solcher Parameter resultieren können. Wenn aus einem bestimmten Grund die mit ”etwa” angegebene Genauigkeit auf dem Fachgebiet nicht in anderer Weise verstanden wird, dann kann ”etwa”, wie es hierin verwendet wird, eine mögliche Schwankung von bis zu 5% des angegebenen Wertes oder eine 5%-Varianz von üblichen Messverfahren anzeigen.
Der Ausdruck ”Zusammensetzung”, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich in einem weiten Sinn auf eine Substanz, die wenigstens die bevorzugten Metallelemente oder Verbindungen enthält, die aber gegebenenfalls zusätzliche Substanzen oder Verbindungen, einschließlich Additiven und Verunreinigungen, umfasst. Der Ausdruck ”Material” bezieht sich im weiten Sinne auf Materie, die die bevorzugten Verbindungen oder die bevorzugte Zusammensetzung enthält.
Außerdem umfasst eine Offenbarung von Bereichen eine Offenbarung aller Werte und weiter aufgeteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereiches, einschließlich Endpunkten und Unterbereichen, die für die Bereiche angegeben werden.
Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierung bereit, um eine pressgehärtete Komponente zu formen, die hohe Festigkeit hat und die frei von Flüssigmetall-Versprödung ist. Was zunächst 1 und 2 betrifft, so sind Automobil-Konstruktionskomponenten, zum Beispiel die A-Säule 10 und die B-Säule 20, gezeigt, welche aus einer pressgehärteten Stahlkomponente hergestellt werden können, die eine galvanische Beschichtung, welche Zink umfasst, umfasst, welche aus einem galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierungsrohling geformt ist. Bei bestimmten Varianten umfasst eine solche pressgehärtete Stahlkomponente eine galvanische Beschichtung, die Zink umfasst, wobei sie aus einem in einem Heißtauchbad galvanisierten, kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierungsrohling (d. h. nicht geglüht oder einem Glühprozess vor Herstellen des Rohlings unterworfen) geformt ist. Bei bestimmten Varianten kann der kaltgewalzte, nicht-geglühte, galvanisierte Stahl durch Eintauchen in ein Heißtauchbad galvanisiert sein. In anderen Aspekten können die Verfahren außerdem ein Galvannealing der kaltgewalzten Stahllegierung umfassen. In noch anderen Aspekten können die Verfahren ein Elektrogalvanisieren des vorbehandelten Stahls umfassen. Es ist von dem Fachmann auf diesem Gebiet zu verstehen, dass zahlreiche andere Komponenten durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können und dass zusätzliche Komponenten als im Rahmen der vorliegenden Erfindung angesehen werden. So ist es zu verstehen, dass, obgleich beispielhafte Komponenten in der Beschreibung veranschaulicht und beschrieben werden, die erfindungsgemäßen Konzepte in der vorliegenden Offenbarung auch auf jede Konstruktionskomponente angewendet werden können, die geeignet ist, aus der galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierung geformt zu werden, einschließlich solcher, die in Fahrzeugen verwendet werden, wie Automobil-Anwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Säulen, zum Beispiel Scharnierzapfen, Platten, einschließlich Konstruktionsplatten, Türblechen und Türkomponenten, Innenbodenteilen, Bodenplatten, Wagendächern, Außenflächen, Unterböden, Rädern, Stauräumen, einschließlich Handschuhkästen, Konsolen, Kofferräumen, Kofferraumböden, Ladeflächen, Lampenfassungen und anderen Komponenten, Stoßdämpferbrückenkappen, Regulierungsarmen und anderer Aufhängung, Fahrwerk oder Antriebsstrangkomponenten und dergleichen. Spezifisch ist die vorliegende Offenbarung besonders für jedes Hardware-Teil geeignet, das Belastungen oder Stoßwirkungen (z. B. Tragen von Last) unterliegt und kathodischen Schutz erfordert.
Wie oben erwähnt wurde, hat die Verwendung von solchen galvanischen Beschichtungen auf pressgehärtetem Stahl eine Reihe von Vorteilen gegenüber nicht beschichtetem Stahl. Eine solche galvanische Beschichtung (die zum Beispiel Zink umfasst) stellt einen kathodischen Schutz für den darunterliegenden Stahl bereit. Zusätzlich zur Bereitstellung einer weiteren Maßnahme für korrosionsbeständige Vorteile als Barrierebeschichtung sind anschließende Reinigungsvorgänge nach einem Presshärten zur Entfernung von Zunder (scale) von den Formoberflächen und Teilen nicht erforderlich.
In verschiedenen Aspekten ist ein besonders geeigneter, nicht-beschränkender Stahl im Handel als American Steel and Iron Institute (AISI) 1530 verfügbar, der, wenn er gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung modifiziert wurde, in einem effizienten, optimierten Verfahren des Presshärtens unter Formung einer PHS-Komponente hoher Festigkeit eingesetzt werden kann. AISI 1530 umfasst 0,3 Gew.-% Kohlenstoff und 1,5 Gew.-% Mangan. Gegebenenfalls kann die AISI 1530-Legierung außerdem weniger als oder gleich etwa 0,05 Gew.-% Silicium, weniger als oder gleich etwa 0,03 Gew.-% Aluminium, weniger als oder gleich etwa 0,04 Gew.-% Phosphor und weniger als oder gleich etwa 0,05 Gew.-% Schwefel umfassen. In bestimmten Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung ein Modifizieren von solchen herkömmlichen Stahllegierungszusammensetzungen vor, sodass sie galvanische Zinkbeschichtungen haben können, noch durch Presshärtung (PHS) zu bearbeiten sind, um Komponenten mit hoher Festigkeit und vernachlässigbarer Flüssigmetall (z. B. Zink)-Versprödung (liquid metal embrittlement, LME) zu formen.
Zinkbeschichtungen können bei Temperaturen von höher als 782°C LME verursachen. Allerdings haben PHS-Komponenten, die aus herkömmlichen Stahllegierungen geformt wurden, welche mit einem Erhitzungsschritt in einem Ofen, der auf niedriger als 782°C erhitzt war, verarbeitet wurden, nur etwa ein Drittel der äußersten Zugfestigkeit, die solche PHS-Komponenten haben würden, wenn sie in Öfen erhitzt würden, die auf höher als oder gleich etwa 900°C bis niedriger als oder gleich etwa 950°C erhitzt wurden. Beim Minimieren der Temperaturen auf unter 782°C zur Vermeidung von LME fehlt somit den pressgehärteten Stählen eine adäquate Festigkeit. Obgleich andere Schritte eingesetzt wurden, um die Auswirkung von LME zu mildern und die Festigkeit zu verbessern, wie es weiter unten diskutiert werden wird, führen solche Schritte zusätzliche Verfahrenszeit und Kosten ein.
Gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden in Verfahren zur Formung pressgehärteter Stähle, die eine galvanische Beschichtung haben, diese auf Temperaturen von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, wobei sie sowohl gute Festigkeit als auch minimale LME aufweisen.
Gemäß verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind pressgehärtete Stahl(PHS)-Komponenten im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung (LME). Der Ausdruck ”im Wesentlichen frei”, wie er hierin gebraucht wird, bedeutet, dass die LME-Mikrostrukturen und -defekte zu einem Ausmaß nicht vorhanden sind, dass unerwünschte physikalische Eigenschaften und Beschränkungen, die als Folge ihres Vorliegens auftreten, vermieden werden (z. B. Rissbildung, Duktilitätsverlust und/oder Festigkeitsverlust). In bestimmten Ausführungsformen umfasst eine PHS-Komponente, die ”im Wesentlichen frei” von LME-Defekten ist, weniger als etwa 5 Gew.-% der LME-Spezies oder -Defekte, bevorzugter weniger als etwa 4 Gew.-%, gegebenenfalls weniger als etwa 3 Gew.-%, gegebenenfalls weniger als etwa 2 Gew.-%, gegebenenfalls weniger als etwa 1 Gew.-%, gegebenenfalls weniger als etwa 0,5%, und umfasst in bestimmten Ausführungsformen 0 Gew.-% der LME-Spezies oder -Defekte.
Geeignete Stahlzusammensetzungen können Kohlenstoff mit mehr als oder gleich 0,1 Gew.-% oder gegebenenfalls mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% Kohlenstoff oder gegebenenfalls mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% umfassen. In bestimmten Aspekten kann Stahl Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-%, gegebenenfalls mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfassen, und in bestimmten Aspekten liegt Mangan gegebenenfalls mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1,5 Gew.-% vor. Silicium liegt gegebenenfalls mit weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% vor. Aluminium liegt gegebenenfalls mit weniger als oder gleich etwa 0,01 Gew.-% vor. Eine Verunreinigung oder mehrere Verunreinigungen in der Stahllegierung liegen kumulativ mit weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% vor. Die Rest einer solchen Stahlzusammensetzung ist Eisen.
In noch anderen Aspekten zieht die vorliegende Offenbarung Stahllegierungszusammensetzungen in Betracht, die geeignet sind, gute Festigkeit bereitzustellen und minimale LME aufzuweisen, wenn sie auf Temperaturen von unter 782°C erhitzt werden, die gegebenenfalls eine Zusammensetzung haben, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% der Legierung umfasst. Mangan liegt gegebenenfalls mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% der Legierung vor. Silicium liegt gegebenenfalls mit weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% vor. Aluminium liegt gegebenenfalls mit mehr als oder gleich etwa 0,02 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,2 Gew.-% vor. Niob liegt gegebenenfalls mit weniger als oder gleich etwa 0,2 Gew.-% vor. Eine Verunreinigung oder mehrere Verunreinigungen in der Stahllegierung liegt/liegen mit weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% der Legierung vor, während der Rest Eisen ist.
Was nun 3 betrifft, so ist ein Fließdiagramm gezeigt, das die Schritte eines herkömmlichen Presshärtungsverfahrens 100 zeigt. Ein kaltgewalztes Coil 110 einer Stahllegierung wird in einer Glühkammer 120 bei einer Temperatur von etwa 680°C geglüht. Die geglühte Stahllegierung wird dann im Heißtauchbad galvanisiert, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad 130, gefolgt von einem anschließenden Aufwickeln der kaltgewalzten, geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, um ein kaltgewalztes, geglühtes, im Heißtauchbad galvanisiertes Stahllegierungs-Coil 140 bereitzustellen. Das Stahllegierungs-Coil 140 wird dann abgewickelt und unter Formung von Rohling 150 geschnitten. Der Rohling 150 wird durch Kaltformen 160 vor Austenitisierung vorgeformt. Der vorgeformte Rohling wird dann in einem Ofen 170, der eine Temperatur von 950°C hat, für einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. etwa 300 Sekunden) erhitzt. Der vorgeformte Rohling wird dann zwischen Formwerkzeugen 180 und 190 pressgehärtet, um die PHS-Komponente 195 zu formen und gleichzeitig abzuschrecken. Die PHS-Komponente 195 wird dann gereinigt, zum Beispiel durch Abblasen bzw. Sandstrahlen 200, um Zunder (scale) zu entfernen, wenn dies erforderlich ist.
Gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwenden die Verfahren zum Presshärten einer Stahlkomponente, die in Betracht gezogen werden, eine im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung, stellen aber die Fähigkeit bereit, eins oder mehrere der folgenden zu eliminieren: den Schritt des Glühens, den Schritt des Vorformens und/den Schritt der Oberflächenreinigung der PHS-Komponente. Darüber hinaus hat die PHS-Komponente eine hohe Festigkeit. Somit verringert das Gesamtverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung in erwünschter Weise die Verarbeitungszeit, den Energiebedarf und die Kosten. Darüber hinaus eliminiert die Verwendung der im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Großteil der Wahrscheinlichkeit, wenn nicht die gesamte, dass LME auftritt.
Der Ausdruck ”vorbehandelt”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eins oder beides von Kaltwalzen oder Kühlen von Austenit von einer hohen Temperatur, um eine vorbestimmte Mikrostruktur, umfassend Martensit, Bainit, Pearlit, Austenit, Ferrit und dergleichen, einschließlich Kombinationen davon, zu erhalten. Wenn Vorbehandeln Kaltwalzen beinhaltet, kann das Kaltwalzen im Allgemeinen durch Verfahren erreicht werden, die auf dem Fachgebiet typischerweise bekannt sind, um so die Festigkeit der Stahllegierung durch Kalthärtung zu erhöhen. Wenn ein Vorbehandeln Austenitisieren involviert, involviert die Vorbehandlung im Allgemeinen Erhitzen der Stahllegierung auf eine Temperatur von höher als oder gleich etwa 900°C bis niedriger als oder gleich etwa 950°C, um Austenitbildung zu begünstigen. Alternativ kann das Verfahren Austenit nutzen, das aus anderen Verfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, vorliegt, die eine hohe Temperatur beinhalten (z. B. Heißwalzen). Die Stahllegierung, die Austenit umfasst, kann dann abgeschreckt, schnell abgekühlt oder langsam abgekühlt werden, sodass die Stahllegierung eine Mikrostruktur-Transformation zu wenigstens einem von Martensit, Bainit, Pearlit, Austenit, Ferrit und dergleichen, einschließlich Kombinationen davon, durchmacht. In bestimmten bevorzugten Aspekten wird die austenitisierte Stahllegierung abgeschreckt, um für eine martensitische Transformation zu sorgen. Eine derartige vorbehandelte Legierung kann dann in einen Rohling zur Verarbeitung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung geformt werden.
Was nun 4 betrifft, so ist das Verfahren 210 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Stahllegierung wird zuerst in ein Coil 220 kaltgewalzt. Ein Kaltwalzen der Stahllegierung erhöht die Festigkeit der Stahllegierung durch Kalthärtung. Das Coil 220 der Stahllegierung wird dann abgewickelt und macht eine Galvanisierung im Heißtauchbad, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad 230, durch. Bei bestimmten Varianten, obgleich nicht gezeigt, kann ein Galvannealing-Ofen (z. B. Induktionsofen) nach dem Zink-Galvanisierungsbad 230 zum Galvannealing der galvanischen Beschichtung verwendet werden. In diesem Verfahren ist insbesondere ein Glühen (z. B. wie im Glühofen 120 in 3 gezeigt) vor einem Galvanisieren im Heißtauchbad, dem Zink-Galvanisierungsbad 230, nicht erforderlich. So kann die nicht-geglühte kaltgewalzte Stahllegierung direkt in das Zink-Galvanisierungsbad 230 eingeführt werden.
Um die Stahllegierung zu beschichten, wird eine kontinuierliche Galvanisierung im Heißtauchbad verwendet. Die Beschichtung wird aufgetragen, indem die abgewickelte Stahllegierung durch das Zink-Galvanisierungsbad 230, das über etwa 420°C und bevorzugter bei einer Temperatur von höher oder gleich etwa 420°C bis etwa 480°C gehalten wird, geführt wird, gefolgt von einem Abkühlen zur Verfestigung des Zinks zu einer Oberflächenbeschichtung. Ein kontinuierliches Galvanisieren im Heißtauchbad stellt eine relativ reine Zinkbeschichtung mit hoher kathodischer Korrosionsbeständigkeit bereit. Alternativ kann Aluminium zu dem Zink-Galvanisierungsbad 230 gegeben werden, um die Bildung einer Schicht zu begünstigen, die eine umfassende Diffusion zwischen dem Zink und Eisen verhindert. In einigen Aspekten kann die Stahllegierung nach der Galvanisierung im Heißtauchbad durch Erhitzen der im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung auf höher als oder gleich etwa 500°C bis niedriger als oder gleich etwa 565°C und Halten für wenige Sekunden einem Galvannealing unterzogen werden. Die Stahllegierung kann dann für eine einfachere Transportfähigkeit wieder in Coil 240 aufgewickelt werden. Insbesondere die Schritte 220 und 240 sind optional.
Die Stahllegierung wird dann abgewickelt, wenn sie aufgewickelt war, und ein Rohling 250 wird durch Schneiden von Teilstücken der Stahllegierung geformt. Der Rohling 250 kann dann mit Werkzeugen zum Kantentrimmen, Hebelscheren, Bankscheren, Fallbeilen, Hochleistungsscheren, Throatless-Scheren oder dergleichen geschnitten werden. Unter Verwendung der Stahllegierung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist kein Vorformungsschritt (z. B. wie in Schritt 160 von 3 gezeigt) erforderlich.
Der Rohling 250 wird in einem Ofen 260 (z. B. Austenitisierungsofen) platziert. Der Rohling 250 wird auf niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, so wie es dem Fachmann bekannt ist, möglicherweise kann die Temperatur im Ofen 260 782°C übersteigen. Der Rohling 250, der in den Ofen 260 eingeführt wurde, muss insbesondere nicht vorgeformt werden, um die gewünschte Festigkeit zu erreichen und im Wesentlichen frei von LME zu sein. Beispielsweise wird der Rohling 250 für wenigstens 5 Minuten in einen Ofen gelegt, sodass der Rohling eine Temperatur von etwa 780°C erreicht. Der erhitzte Rohling 265 wird dann unverzüglich zu Formwerkzeugen 270 und 280 transferiert und wird zu PHS-Komponente 290 pressgehärtet. Da die Temperatur des Rohlings 250 bei einer Temperatur von niedriger als etwa 782°C ist, ist LME begrenzt, wenn sie überhaupt auftritt.
Gegebenenfalls wird PHS-Komponente 290 durch ein schnelles Abkühlungsverfahren abgeschreckt. PHS-Komponente 290 kann in den Formwerkzeugen 270 und 280 zum Beispiel mit einer Rate von mehr als 27°C/s abgeschreckt werden, um Austenit in Martensit umzuwandeln.
Die Zinkbeschichtung schützt PHS-Komponente 290 vor Oxidation, die ansonsten zwischen den Austenitisierungs- und Presshärtungsschritten auftreten würde. Es gibt daher wenig oder keinen Bedarf für eine Oberflächenreinigung der PHS-Komponente 290 nach der Presshärtung.
Was nun 5 betrifft, so ist das Verfahren 310 gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Stahllegierung wird zuerst bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 900°C bis niedriger als oder gleich etwa 950°C in einem Austenitisierungsofen 320 austenitisiert. Die austenitisierte Stahllegierung wird dann abgeschreckt, schnell abgekühlt oder langsam abgekühlt, um eine Mikrostruktur zu erhalten, die Martensit, Bainit, Pearlit, Austenit, Ferrit und dergleichen, einschließlich Kombinationen davon, umfasst. Vorzugsweise wird die austenitisierte Stahllegierung abgeschreckt, um für eine martensitische Transformation zu sorgen. Die austenitisierte Stahllegierung macht dann eine Galvanisierung im Heißtauchbad, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad 330, durch, die gegebenenfalls einen Galvannealing-Ofen umfasst.
Um die Stahllegierung zu beschichten, wird eine kontinuierliche Galvanisierung im Heißtauchbad verwendet. Die Beschichtung wird aufgetragen, indem die Stahllegierung durch das Zink-Galvanisierungsbad 330, das über etwa 420°C gehalten wird und bevorzugter bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 420°C bis etwa 480°C gehalten wird, geführt wird, gefolgt von einem Abkühlen unter Verfestigung des Zinks zu einer Oberflächenbeschichtung. Eine kontinuierliche Galvanisierung im Heißtauchbad liefert eine relativ reine Zinkbeschichtung mit hoher kathodischer Korrosionsbeständigkeit. Alternativ kann Aluminium zu dem Zink-Galvanisierungsbad 330 gegeben werden, was die Bildung einer Schicht fördert, die eine umfangreiche Diffusion zwischen dem Zink und Eisen verhindert. In einigen Aspekten kann die Stahllegierung einem Galvannealing unterzogen werden, das auf das Galvanisieren folgt, und zwar indem die im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung auf höher als oder gleich etwa 500°C bis niedriger als oder gleich etwa 565°C erhitzt wird und für wenige Sekunden gehalten wird. Die Stahllegierung kann dann zur einfacheren Transportierbarkeit zu Coil 340 aufgewickelt werden. Insbesondere Schritt 340 ist optional.
Die Stahllegierung wird dann abgewickelt, wenn sie aufgewickelt war, und ein Rohling 350 wird durch Schneiden von Teilstücken aus der Stahllegierung geformt. Der Rohling 350 kann mit Werkzeugen zum Kantentrimmen, Hebelscheren, Bankscheren, Fallbeilen, Hochleistungsscheren, Throatless-Scheren oder dergleichen geschnitten werden. Unter Verwendung der Stahllegierung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist kein Schritt des Vorformens (z. B. wie in Schritt 160 in 3 gezeigt) erforderlich.
Der Rohling 350 wird in einem Ofen 360 (z. B. Austenitisierungsofen) platziert. Der Rohling 350 wird auf niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, sodass, wie es von einem Fachmann erkannt wird, die Temperatur im Ofen 360 möglicherweise 782°C übersteigen kann. Der Rohling 350, der in den Ofen 360 eingeführt wurde, muss insbesondere nicht vorgeformt werden, um die gewünschte Festigkeit zu erreichen und im Wesentlichen frei von LME zu sein. Beispielsweise wird der Rohling 350 für wenigstens 5 Minuten in einem Ofen platziert, sodass der Rohling eine Temperatur von etwa 780°C erreicht. Der erhitzte Rohling 365 wird dann unverzüglich zu den Formwerkzeugen 370 und 380 transferiert und wird zu PHS-Komponete 390 pressgehärtet. Da die Temperatur des Rohlings 350 eine Temperatur von niedriger als etwa 782°C ist, ist LME begrenzt, wenn sie überhaupt auftritt.
Gegebenenfalls wird die PHS-Komponente 390 durch ein rasches Abkühlungsverfahren abgeschreckt. Die PHS-Komponente 390 kann in den Formwerkzeugen 370 und 380 zum Beispiel mit einer Rate von mehr als 27°C/s abgeschreckt werden, um Austenit in Martensit umzuwandeln.
Die Zinkbeschichtung schützt die PHS-Komponente 390 vor Oxidation, die ansonsten zwischen den Austenitisierungs- und Presshärtungsschritten auftreten würde. Es gibt daher nur geringen bis keinen Bedarf für eine Oberflächenreinigung der PHS-Komponente 390 nach der Presshärtung.
Die galvanisierte, vorbehandelte, pressgehärtete Stahllegierung gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt ausgezeichnete Festigkeit bereit. Wenn die Vorbehandlung Kaltwalzen beinhaltet, wird der pressgehärtete Stahl gegebenenfalls nicht geglüht. Spezifischer hat die galvanisierte, vorbehandelte, pressgehärtete Stahllegierung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine äußerste Zugfestigkeit (UTS) von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa. 6 zeigt die äußersten Zugfestigkeiten (”610” genannt, in MPa-Einheiten), die bestimmte existierende herkömmliche Stahllegierungen (z. B. 22MnB5, die 0,22% C, 0,44% Mn, 0,19% Si, 0,001% B, als Rest Eisen, nach Gewicht, umfasst) beim Erhitzen zu variierenden Austenitisierungstemperaturen (”620” genannt, in °C) erzielen. Spezifischer ausgedrückt, herkömmliche Stahllegierungen, die eine Austenitisierung bei einer Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C gemäß der vorliegenden Offenbarung durchmachen, können nur eine äußerste Zugfestigkeit von nur etwa 900 MPa erreichen. Eine derartige herkömmliche Zusammensetzung senkt die Austenitisierungstemperatur nicht genügend auf oder unter 782°C, sodass die Menge an Martensit, die während des PHS-Verfahrens gebildet wird, maximiert wird. Demnach kann eine solche Stahllegierung Modifikationen an der Legierungs-Chemie erfordern, zum Beispiel Einführung von zusätzlichem Mangan und/oder Kohlenstoff, um letztendlich die Martensitbildung und die Festigkeit auf annehmbare Level in einem gehärteten Zustand (z. B. in den PHS-Komponenten) zu erhöhen. Wenn eine zähere PHS-Komponente gewünscht wird, kann Kohlenstoff verringert werden, während Mangan erhöht wird, wobei alles so gewählt wird, dass eine Legierung eine Austenitisierungstemperatur von bei oder unter 782°C hat.
Die galvanisierte, vorbehandelte Stahllegierung gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt eine PHS-Komponente bereit, die eine Mehrphasen-Mikrostruktur, die Martensit beinhaltet, hat. Bei Abkühlung unterliegt die PHS-Komponente einer diffusionslosen martensitischen Transformation bei einer Temperatur von etwa 400°C, wenn die Kühlungsrate 27°C/s übersteigt. Die martensitische Transformation endet bei etwa 280°C. In bestimmten Aspekten liefert die martensitische Transformation hohe Festigkeit für die PHS-Komponente. Die Menge an Kohlenstoff, die vorliegt, und die Austenitisierungstemperatur in der galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierung bestimmen die Menge an Ferrit, die in Austenit und dann in Martensit umgewandelt wird. In bestimmten Aspekten kann eine PHS-Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur haben, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und mehr als oder gleich etwa 40 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 99% eines kombinierten Volumenprozentgehaltes an Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten umfasst.
In einem beispielhaften Verfahren umfasst das Verfahren Herstellen eines Rohlings aus einer galvanisierten, vorbehandelten Stahllegierung. Der Rohling wird dann in einem Ofen erhitzt, sodass der Rohling eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erreicht, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren. Der erhitzte Rohling wird dann unverzüglich zu den Formwerkzeugen transferiert und wird zu der PHS-Komponente pressgehärtet. Die PHS-Komponente hat eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa und ist im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung. Bei bestimmten anderen Varianten wird die vorbehandelte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung vor der Herstellung des Rohlings nicht geglüht. Das Verfahren kann außerdem ein Abschrecken der PHS-Komponente auf unter Raumtemperatur nach dem Presshärten umfassen. Das Verfahren kann außerdem Galvanisieren im Heißtauchbad einer kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, umfassen. In anderen Aspekten kann das Verfahren außerdem ein Galvannealing der vorbehandelten Stahllegierung umfassen. In noch anderen Aspekten kann das Verfahren eine Elektrogalvanisierung des vorbehandelten Stahls beinhalten. In bestimmten Aspekten umfasst die Stahllegierung Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangen mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-%, oder, bei bestimmten Varianten, kann die Stahllegierung gegebenenfalls Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% und/oder Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann außerdem Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfassen. Bei anderen Varianten kann die Stahllegierung Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfassen. Die PHS-Komponente kann eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Das Erhitzen des Rohlings kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgen. Die PHS-Komponente kann eine Mehrphasen-Mikrostruktur umfassen, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren im Wesentlichen aus den folgenden Schritten bestehen. Ein Coil, das eine kaltgewalzte, nicht-legierte Stahllegierung umfasst, kann abgewickelt werden, worauf ein Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung in einem Zink-Galvanisierungsbad unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung folgt. Als nächstes kann die kaltgewalzte, nicht-geglühte im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung aufgewickelt werden und aus dem Coil zu einem Rohling geschnitten werden, gefolgt von einem Erhitzen in einem Ofen unter Erreichen einer Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C. Dann kann der erhitzte Rohling unverzüglich zu den Formwerkzeugen transferiert werden und in eine PHS-Komponente pressgehärtet werden, sodass die PHS-Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa hat und im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung ist. Bei bestimmten anderen Varianten kann ein solches Verfahren wie folgt weiter beschränkt sein: (1) das Verfahren kann außerdem im Wesentlichen aus Abschrecken der PHS-Komponente auf unter Raumtemperatur nach dem Presshärten bestehen; (2) weist eine Stahllegierung auf, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfasst; (3) weist eine Stahllegierung auf, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfasst; (4) hat eine Stahllegierung, die Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst; (5) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfasst; (6) eine PHS-Komponente, die eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat; (7) Galvannealing der kaltgewalzten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung; (8) das Verfahren kann außerdem im Wesentlichen aus Erhitzen in einem Ofen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C bestehen und (9) wobei das Verfahren die PHS-Komponente formt, die eine Mehrphasen-Mikrostruktur mit Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einem kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von mehr als oder gleich etwa 40% bis weniger als oder der gleich etwa 99% hat. Ein derartiges Verfahren ermöglicht insbesondere die Formung von PHS-Komponenten hoher Festigkeit, während eine Flüssigmetall-Versprödung vermieden wird, während eins oder mehrere der folgenden ausgeschlossen wird/werden: Glüh-, Vorformungs- oder Reinigungsschritte, die in herkömmlichen PHS-Verfahren erforderlich sind, was zu günstigen Einsparungen an Zeit, Energie und Kosten führen kann. Darüber hinaus ist die Austenitisierungstemperatur niedriger als in bekannten PHS-Verfahren.
In noch einem anderen beispielhaften Verfahren kann das Verfahren im Wesentlichen aus den folgenden Schritten bestehen. Ein kaltgewalztes, nicht-geglühtes Coil, das eine Stahllegierung umfasst, kann abgewickelt werden, dann in einem Heißtauchbad galvanisiert werden, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, um eine kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung zu bilden. Die kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung kann dann aufgewickelt werden, ein Rohling kann aus dem Coil geschnitten werden und dann in einem Ofen unter Erreichen einer Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt werden. Der erhitzte Rohling kann dann unverzüglich zu den Formwerkzeugen transferiert werden, pressgehärtet werden und unter Bildung der PHS-Komponente abgeschreckt werden, wobei die PHS-Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa hat und im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung ist. Bei bestimmten anderen Varianten kann ein derartiges Verfahren wie folgt weiter beschränkt sein: (1) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfasst; (2) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfasst; (3) hat eine Stahllegierung, die Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst; (4) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfasst; (5) wobei die PHS-Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat; (6) Galvannealing der kaltgewalzten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung; (7) wobei das Verfahren außerdem im Wesentlichen aus Erhitzen in einem Ofen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C besteht und (8) wobei die PHS-Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur hat, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Ein derartiges Verfahren schließt insbesondere die herkömmlichen Glüh-, Vorformungs- und Reinigungsschritte, die früher in herkömmlichen PHS-Verfahren erforderlich waren, aus, was zu Kosteneinsparungen führt, da weniger Energie zur Formung der PHS-Komponente verbraucht werden muss. Darüber hinaus ist die Austenitisierungstemperatur niedriger als in den bekannten PHS-Verfahren.
In einem anderen beispielhaften Verfahren umfasst das Verfahren Herstellen eines Rohlings aus einer galvanisierten, kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung. Der Rohling wird dann in einem Ofen auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, um so die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren. Der erhitzte Rohling wird dann unverzüglich zu den Formwerkzeugen transferiert und wird zu der PHS-Komponente pressgehärtet. Die PHS-Komponente hat eine Festigkeit (z. B. äußerste Zugfestigkeit, UTS) von größer als oder gleich etwa 1000 MPa und ist im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung. In bestimmten Aspekten umfasst die Stahllegierung Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-%, oder, bei bestimmten Varianten, kann die Stahllegierung gegebenenfalls Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% und/oder Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann außerdem Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfassen. Bei anderen Varianten kann die Stahllegierung Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfassen. Die PHS-Komponente kann eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Das Erhitzen kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgen. Die PHS-Komponente kann eine Mehrphasen-Mikrostruktur umfassen, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Das Verfahren kann außerdem Galvanisieren im Heißtauchbad einer kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, umfassen. Das Verfahren kann außerdem Galvannealing nach Galvanisieren im Heißtauchbad umfassen. In noch andern Aspekten kann das Verfahren ein Elektrogalvanisieren des vorbehandelten Stahls beinhalten. Das Verfahren kann außerdem Abschrecken der PHS-Komponente auf unter Raumtemperatur nach Presshärtung umfassen.
In einem anderen Beispiel kann ein Verfahren im Wesentlichen aus Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, gefolgt von einem Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, um eine kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung zu bilden, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung zu einem Coil und Ausschneiden eines Rohlings aus dem Coil bestehen. Der Rohling kann in einem Ofen so erhitzt werden, dass er eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erreicht. Der erhitzte Rohling wird unverzüglich zu Formwerkzeugen transferiert und zu einer PHS-Komponente pressgehärtet. Die Stahllegierung umfasst Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-%. Bei bestimmten anderen Varianten kann das Verfahren außerdem wie folgt beschränkt sein: (1) besteht außerdem im Wesentlichen aus Abschrecken der PHS-Komponente auf unter Raumtemperatur nach dem Presshärten; (2) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfasst; (3) hat eine Stahllegierung, die Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst; (4) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfasst; (5) wobei die PHS-Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat; (6) Galvannealing der kaltgewalzten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung; (7) außerdem im Wesentlichen aus Erhitzen in einem Ofen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C besteht und (8) wobei die PHS-Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur hat, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Das Verfahren schließt insbesondere die Glüh-, Vorformungs- und Reinigungsschritte aus, was in Vorteilen einer Kosteneinsparung resultiert, da weniger Energie verbraucht werden muss, um die PHS-Komponente zu formen. Darüber hinaus ist die Austenitisierungstemperatur niedriger als die von bekannten PHS-Verfahren.
In noch einem anderen Beispiel besteht das Verfahren im Wesentlichen aus Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung in einem Zink-Galvanisierungsbad unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung und Schneiden eines Rohlings aus dem Coil. Der Rohling kann dann in einem Ofen so erhitzt werden, dass er eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erreicht, gefolgt von einem unverzüglichen Transferieren des erhitzten Rohlings in die Formwerkzeuge und Presshärten und Abschrecken des heißen Rohlings unter Formung einer PHS-Komponente. Die PHS-Komponente hat eine Festigkeit (z. B. äußerste Zugfestigkeit, UTS) von größer als oder gleich etwa 1000 MPa und ist im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung. Die Stahllegierung umfasst Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-%. Bei bestimmten anderen Varianten kann das Verfahren außerdem wie folgt begrenzt sein: (1) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-%; umfasst; (2) hat eine Stahllegierung, die Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst; (3) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfasst; (4) wobei die PHS-Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat; (5) Galvannealing der kaltgewalzten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung; (6) besteht außerdem im Wesentlichen aus Erhitzen in einem Ofen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C und (7) wobei die PHS-Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur hat, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99 Vol.-% hat. Ein derartiges Verfahren schließt insbesondere die herkömmlichen Glüh-, Vorformungs- und Reinigungsschritte, die vorher in herkömmlichen PHS-Verfahren erforderlich waren, aus, was in den Vorteilen einer Kosteneinsparung resultiert, da zur Formung der PHS-Komponente weniger Energie verbraucht werden muss. Darüber hinaus ist die Austenitisierungstemperatur niedriger als in bekannten PHS-Verfahren.
Bei einem anderen beispielhaften Verfahren umfasst ein Verfahren Herstellen eines Rohlings aus einer galvanisierten, kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung. Der Rohling wird dann in einem Ofen auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren. Der erhitzte Rohling wird dann unverzüglich zu den Formwerkzeugen transferiert und wird zu einer PHS-Komponente pressgehärtet. Die PHS-Komponente hat eine Mehrphasen-Mikrostruktur, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Das Verfahren kann außerdem Abschrecken der PHS-Komponente auf unter Raumtemperatur nach dem Presshärten umfassen. Das Verfahren kann außerdem Galvanisieren im Heißtauchbad einer kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, umfassen. Das Verfahren kann außerdem Galvannealing der im Heißtauchbad galvanisierten, vorbehandelten, nicht-geglühten Stahllegierung umfassen. In noch anderen Aspekten kann das Verfahren Elektrogalvanisieren des vorbehandelten Stahls involvieren. Die Stahllegierung kann Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-%, Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% und, bei bestimmten Varianten, Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfassen. Die Stahllegierung kann außerdem Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfassen. Bei anderen Varianten kann die Stahllegierung Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfassen. Die PHS-Komponente kann eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa haben. Das Erhitzen kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgen.
Bei einem anderen Verfahren kann das Verfahren im Wesentlichen aus Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, um eine kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung zu bilden, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, Ausschneiden eines Rohlings aus dem Coil, Erhitzen in einem Ofen auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C, unverzügliches Transferieren des erhitzten Rohlings zu den Formwerkzeugen und Presshärten des heißen Rohlings zu einer PHS-Komponente bestehen, und zwar derart, dass die PHS-Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur hat, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Bei bestimmten anderen Varianten kann das Verfahren außerdem wie folgt beschränkt sein: (1) besteht außerdem im Wesentlichen aus Abschrecken der PHS-Komponente auf unter Raumtemperatur nach Presshärten; (2) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfasst; (3) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfasst; (4) hat eine Stahllegierung, die Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst; (5) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfasst; (6) wobei die PHS-Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat; (7) Galvannealing der kaltgewalzten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung und (8) außerdem im Wesentlichen bestehend aus Erhitzen in einem Ofen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C. Ein derartiges Verfahren schließt insbesondere die herkömmlichen Glüh-, Vorformungs- und Reinigungsschritte, die vorher in herkömmlichen PHS-Verfahren erforderlich waren, aus, was in den Vorteilen einer Kostenersparnis resultiert, da zur Formung der PHS-Komponente weniger Energie verbraucht werden muss. Darüber hinaus ist die Austenitisierungstemperatur niedriger als in bekannten PHS-Verfahren.
Bei noch einem anderen beispielhaften Verfahren kann ein Verfahren im Wesentlichen aus Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung, und zwar in einem Zink-Galvanisierungsbad, um eine kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung zu bilden, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung und Schneiden eines Rohlings aus dem Coil bestehen. Der Rohling kann in einem Ofen auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C erhitzt werden, der erhitzte Rohling unverzüglich zu den Formwerkzeugen transferiert werden und pressgehärtet werden und der heiße Rohling zu einer PHS-Komponente so abgeschreckt werden, dass die PHS-Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur hat, die Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1 Vol.-% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99% hat. Bei bestimmten anderen Varianten kann das Verfahren außerdem wie folgt beschränkt sein: (1) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfasst; (2) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% umfasst; (3) hat eine Stahllegierung, die Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst; (4) hat eine Stahllegierung, die Kohlenstoff mit etwa 0,3 Gew.-% und Mangan mit etwa 1,5 Gew.-% umfasst; (5) wobei die PHS-Komponente eine Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat; (6) Galvannealing der kaltgewalzten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung und (7) das Verfahren besteht im Wesentlichen aus Erhitzen in einem Ofen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C. Ein derartiges Verfahren schließt insbesondere die herkömmlichen Glüh-, Vorformungs- und Reinigungsschritte, die in herkömmlichen PHS-Verfahren vorher notwendig waren, aus, was in Vorteilen der Kosteneinsparung resultiert, da zur Formung der PHS-Komponente weniger Energieverbraucht werden muss. Darüber hinaus ist die Austenitisierungstemperatur niedriger als in bekannten PHS-Verfahren.

Claims

Verfahren zum Presshärten einer galvanisierten Stahllegierung, umfassend: Herstellen eines Rohlings aus einer vorbehandelten, galvanisierten Stahllegierung; Erhitzen des Rohlings auf eine Temperatur von niedriger als oder gleich etwa 782°C, um die galvanisierte Stahllegierung teilweise zu austenitisieren, und Presshärten des Rohlings der galvanisierten Stahllegierung unter Formung einer pressgehärteten Komponente, die eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat, die im Wesentlichen frei von Flüssigmetall-Versprödung ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling eine kaltgewalzte, nicht-geglühte, im Heißtauchbad galvanisierte Stahllegierung ist und das Verfahren im Wesentlichen aus Abwickeln eines kaltgewalzten, nicht-geglühten Coils, das eine Stahllegierung umfasst, und Galvanisieren im Heißtauchbad der kaltgewalzten, nicht-geglühten Stahllegierung unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung, Aufwickeln der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung und Abwickeln und Herstellen eines Rohlings aus der kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung vor dem Erhitzen besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stahllegierung Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,6 Gew.-% und Mangan mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 6 Gew.-% umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stahllegierung umfasst: Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-%, Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-%; oder Mangan mit mehr als oder gleich etwa 1 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% und Kohlenstoff mit mehr als oder gleich etwa 0,3 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-%.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stahllegierung Silicium mit mehr als 0 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die pressgehärtete Komponente eine äußerste Zugfestigkeit von größer als oder gleich etwa 1000 MPa bis kleiner als oder gleich etwa 2000 MPa hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhitzen bei einer Temperatur von höher als oder gleich etwa 725°C bis niedriger als oder gleich etwa 782°C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem Abschrecken der pressgehärteten Komponente auf unter Raumtemperatur nach dem Presshärten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die pressgehärtete Komponente eine Mehrphasen-Mikrostruktur hat, umfassend Ferrit mit mehr als oder gleich etwa 1% bis weniger als oder gleich etwa 60 Vol.-% und einen kombinierten Volumenprozentgehalt von Martensit, zurückgebliebenem Austenit und anderen Transformationsprodukten von größer als oder gleich etwa 40% bis kleiner als oder gleich etwa 99%.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die kaltgewalzte, nicht-geglühte Stahllegierung im Heißtauchbad in einem Zink-Galvanisierungsbad unter Bildung einer kaltgewalzten, nicht-geglühten, im Heißtauchbad galvanisierten Stahllegierung galvanisiert wird, und wobei die pressgehärtete Komponente nach dem Schritt des Presshärtens abgeschreckt wird.