DE102015210459B4 - Verfahren zur Warmumformung eines Stahlbauteils - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Warmumformung eines Stahlbauteils (1), das in einem Wärmebehandlungsschritt (II) in einen Bereich vollständiger oder teilweiser Austenitisierung erwärmt wird, und das erwärmte Stahlbauteil (1) in einem Umformschritt (III) sowohl warmumgeformt als auch abschreckgehärtet wird, wobei dem Wärmebehandlungsschritt (II) ein erster Vorbehandlungsschritt (la) prozesstechnisch vorgelagert ist, in dem das Stahlbauteil (1) zum Schutz vor Verzunderung im Wärmebehandlungsschritt (II) mit einer korrosionsfesten Zunderschutzschicht (15) versehen wird, wobei vor der Durchführung des Wärmebehandlungsschritts (II) in einem zweiten Vorbehandlungsschritt (Ib) eine Oberflächenoxidation erfolgt, in der eine reaktionsträge, korrosionsfeste Oxidationsschicht (17) auf der Zunderschutzschicht (15) gebildet wird, mittels der ein abrasiver Werkzeugverschleiß im Umformschritt (III) reduziert wird, wobei die Oberflächenoxidation im zweiten Vorbehandlungsschritt (Ib) durch Beizpassivierung erfolgt, und zur Beizpassivierung das Stahlbauteil (1) in einem Beizbad mit einer Beizlösung behandelt wird und anschließend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung eine wässrige Lösung von Phosphorsäure ist, dass vor der Durchführung des Wärmebehandlungsschritts (II) ein dritter Vorbehandlungsschritt (Ic) erfolgt, in dem in einem Schmelztauchbad eine Deckschicht (19) hoher Schmelztemperatur auf der korrosionsfesten Oxidationsschicht (17) gebildet wird, und dass mittels der Deckschicht (19) im nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt (II) ein Aufschmelzen der darunter liegenden Schichten (15, 17) verhindert wird, wobei die Deckschicht (19) eine Titanoxidschicht oder eine Titan-Zirkonium-Schicht, ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmumformung eines Stahlbauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Im Fahrzeug-Karosseriebau können insbesondere im Bereich der Fahrgastzelle hoch- oder höchstfeste, warmumgeformte Stahl-Bauteile eingesetzt werden, zum Beispiel für eine B-Säule, eine Tunnelverstärkung oder einen Längsträger. Bei der Warmumformung wird eine Stahl-Platine in einem Ofen bis in den Bereich vollständiger Austenitisierung (bei etwa 920°C) erwärmt. Die Stahl-Platine wird im Heißzustand in ein Umformwerkzeug (zum Beispiel eine Tiefziehpresse) eingelegt und beim Verpressen abschreckgehärtet. Auf diese Weise wird das relativ weiche, ferritisch-perlitische Ausgangsgefüge des Stahl-Bauteils in ein hartes Martensit-Gefüge mit werkstoffabhängigen Festigkeiten im Bereich von über 1000 MPa umgewandelt. Eingesetzt werden üblicherweise bohrlegierte Stähle mit zum Beispiel 0,24% Kohlenstoff, wobei das Umwandlungsverhalten über die Legierung (insbesondere Bor) und die erzielbare Festigkeit über den Kohlenstoffgehalt steuerbar ist.
- Aus der
EP 2 242 863 B1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Warmumformung eines solchen Stahlbauteils bekannt. Das Stahlbauteil wird vor der Durchführung des Wärmebehandlungsschrittes im Ofen einem prozesstechnisch vorgelagerten Vorbehandlungsschritt unterworfen, in dem auf der Metalloberfläche des Stahlbauteils eine Zunderschutzschicht aus einer Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird. Diese wird in einem Schmelztauchverfahren auf das Stahlbauteil appliziert. - Während der Wärmebehandlung liegt die Ofentemperatur in einem Bereich von 900 bis 940°C, während die Ofenverweildauer bei ca. 4 bis 10 Minuten liegt. Aus diesem Grunde ist im Stand der Technik - anstelle der oben erwähnten Aluminium-Silizium-Beschichtung - eine klassische Zinkbeschichtung nicht einsetzbar. Eine solche Zinkbeschichtung würde bei den obigen Ofentemperaturen abtropfen oder verbrennen.
- Die als Zunderschutzschicht wirkende Aluminium-Silizium-Beschichtung weist die folgenden Nachteile auf: So ergibt sich durch die Aluminium-Silizium-Beschichtung eine raue harte Oberflächenstruktur des Stahlbauteils, was beim Presshärten zu einem starken Werkzeugverschleiß führt. Zudem ergibt sich ein stark laminar ausgeprägter Schichtaufbau mit stark variierenden Schichteigenschaften sowie eine insgesamt nur geringe Schichthaftung auf dem Grundwerkstoff, die in einer Größenordnung von 20 N/mm2 liegt. Außerdem führt die Aluminium-Silizium-Beschichtung zu einer hohen Kantenkorrosions-Neigung des Stahlbauteils sowie zu einer Reduzierung der Kappen-Standzeiten beim Widerstandsschweißen. Die Aluminium-Silizium-Beschichtung beeinträchtigt ferner die Qualität der Schweißverbindung: Aluminium und Silizium verdampfen nämlich beim Schweißvorgang nicht, sondern erstarren in der Schweißnaht, wodurch es dort zu Schwachstellen kommen kann. Zudem ist die AlSi-Beschichtung während und nach der Warmumformung anfällig für Abplatzer oder Beschädigungen. Aufgrund der fehlenden Fernwirkung gegenüber eine Zinkbeschichtung ist ein Korrosionsangriff eher zu erwarten.
- Aus der
EP 1 439 240 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Warmumformung eines Stahlbauteils bekannt. Aus derEP 2 848 709 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem metallischen, vor Korsion schützenden Überzug versehenen Stahlbauteils bekannt. Aus der Druckschrift „WINDMANN, M.; RÖTTGER, A.; THEISEN, W.: Formation of intermetallic phases in Al-coated hot-stamped 22MnB5 sheets in terms of coating thickness and Si content. In: Surface and Coating Technology, Vol. 246, S. 17-25.“ sind Al-Si-Zunderschutzschichten aus Stahlteilen bekannt. - Aus der
DE 10 2009 007 909 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines mit einem metallischen, vor Korrosion schützenden Überzug versehenen Stahlblechbauteils bekannt. Der Überzug weist Aluminium sowie optional Silizium auf. Dieser Überzug wird weiterhin mit einem Zink-haltigen Überzug sowie einer Deckschicht beschichtet, wobei Hauptbestandteil der Deckschicht mindestens ein metallisches Salz der Phosphorsäure oder der Diphosphorsäure ist. - Aus der
US 2012/ 0 118 437 A1 - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlbauteils bereitzustellen, bei dem die Warmumformung in einfacher Weise prozesssicherer und effizienter als im Stand der Technik durchführbar ist.
- Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
- Die Erfindung beruht auf der Problematik, dass der herkömmliche Warmumformprozess mit einem starken Umformwerkzeug-Verschleiß einhergeht, und zwar aufgrund der rauen, harten Metalloberfläche des Stahlbauteils. Vor diesem Hintergrund wird erfindungsgemäß nach der Auftragung der Zunderschutzschicht ein weiterer Vorbehandlungsschritt durchgeführt, in dem eine Oberflächenoxidation erfolgt. Dadurch wird auf der Zunderschutzschicht eine reaktionsträge, korrosionsfeste Oxidationsschicht gebildet, mittels der ein abrasiver Werkzeugverschleiß im nachgelagerten Umformschritt reduzierbar ist.
- Die Oberflächenoxidation erfolgt prozesstechnisch einfach durch eine Beizpassivierung. Zur Beizpassivierung wird das Stahlbauteil in einem Beizbad mit einer Beizlösung behandelt und anschließend zum Beispiel bei einer Raumtemperatur luftgetrocknet. Die Beizlösung ist die wässrige Lösung von Phosphorsäure.
- Mittels der zusätzlichen Oxidationsschicht wird die Rauigkeit der Metalloberfläche des Stahlbauteils reduziert, wodurch sich der abrasive Werkzeugverschleiß im Umformschritt reduziert. Zudem kann ein frühzeitiger Verschleiß eventuell vorhandener Bauteil-Träger verhindert werden, die das Stahlbauteil durch den Wärmebehandlungsofen transferieren: Beim Ofen-Transfer finden im Stand der Technik nämlich Diffusionsprozesse zwischen der AlSi-Schicht des Stahlbauteils und dem Bauteil-Träger (insbesondere bei Einsatz von Keramikrollen) statt, was zu einem frühzeitigen Ausfall der Keramikrollen führt. Derartige Diffusionsprozesse sind mittels der erfindungsgemäßen zusätzlichen Oxidationsschicht signifikant reduziert. Zudem kann die Ofendurchlaufzeit reduziert werden, da erfindungsgemäß der Legierungsprozess zwischen der AlSi-Schicht mit dem Grundwerkstoff des Stahlbauteils zum Schutz der Bauteil-Trägerrollen nicht vollständig abgeschlossen sein muss. Durch eine bessere Abschirmung des Substrats können längere zulässige Ofendurchlaufzeiten toleriert werden.
- Zur weiteren Reduzierung der Oberflächen-Rauigkeit des Stahlbauteils erfolgt vor der Durchführung des Wärmebehandlungsschrittes ein dritter Vorbehandlungsschritt. Im dritten Vorbehandlungsschritt wird in einem Tauchbad eine Deckschicht hoher Schmelztemperatur appliziert. Die Deckschicht ist eine Titan-Zirkonium-Schicht oder eine Titanoxidschicht, die die korrosionsfeste Oxidationsschicht überdeckt. Mittels dieser zusätzlichen Deckschicht wird im nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt ein Aufschmelzen der darunterliegenden Schichten, das heißt insbesondere der Zunderschutzschicht, verhindert. Durch geeignete Legierung dieser Deckschicht können Herausforderungen des Fließverhaltens bewältigt werden.
- Wie oben erwähnt, kann die Zunderschutzschicht in gängiger Praxis eine Aluminium-Silizium-Schicht sein, die beispielsweise in einem Schmelztauchbeschichtungsprozess oder Coil-Coating-Prozess auf das Stahlbauteil appliziert wird. Alternativ dazu kann die Zunderschutzschicht auch eine Zink- bzw. Zink-Eisen-Beschichtung sein, die bevorzugt in einem Schmelztauchbeschichtungsprozess auf das Stahlbauteil applizierbar ist. Diese weist eine Schmelztemperatur auf, die kleiner ist als die Wärmebehandlungstemperatur (ca. 920°C) im Wärmebehandlungsofen, wodurch Zink schmelzen und vom Stahlbauteil abfließen kann. Um dies zu vermeiden, ist die Zink- bzw. Zink-Eisen-Beschichtung mit der oben erwähnten Deckschicht aus Titanoxid oder aus einer Titan-Zirkonium-Legierung überdeckt, deren Schmelztemperaturen größer als die Wärmebehandlungstemperatur im Ofen ist. Dadurch wird während der Wärmebehandlung ein Aufschmelzen der Zink-/Zink-Eisen-Schicht verhindert.
- Der Ausgangswerkstoff oder das Substrat des Stahlbauteils kann ein Mangan-Bor-legierter Vergütungsstahl sein, zum Beispiel 20MnB5, 22MnB5, 27MnB5, 30MnB5. Die Gesamtschichtdicke des aus der Zunderschutzschicht und der korrosionsfesten Oxidationsschicht sowie der zusätzlichen Deckschicht bestehenden Schichtaufbaus kann kleiner als 20 µm sein oder größer als 33 µm sein. Die Oxidationsschicht oder die Deckschicht kann bevorzugt eine Schmelztemperatur größer als 2000°C, eine Biegefestigkeit größer als 300 MPa, eine Druckfestigkeit größer als 2000 MPa sowie eine Vickershärte größer 1600 HV1 aufweisen.
- Über eine Maskierung des Stahlbauteils kann beim Durchlauf durch die Beizpassivierung (Beizanlage) eine Metalloberfläche mit lokal unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften einstellbar sein. Zudem besteht die Möglichkeit, durch gezielte Freiformbeschichtung (das heißt Oxidation) der Coils oder Platinen maßgeschneiderte Eigenschaften zu erzielen. Außerdem verbessert sich mit der Erfindung die Schweißbarkeit und reduziert sich der Kappenverschleiß bei WPS-Kappen. Zudem verbessert sich die Energieeinkopplung beim Laserschneiden und -schweißen, und zwar aufgrund eines höheren Absorptionsgrads des Stahlbauteils. Die zusätzliche korrosionsfeste Oxidationsschicht bildet zudem eine wirksame Wasserstoff-Diffusionsbarriere. Außerdem ergibt sich eine Verbesserung der Möglichkeiten zur Inline-Qualitätssicherung mittels thermographischer Verfahren durch Erhöhung des Emissionsgrads (mattere Oberfläche) sowie eine Verbesserung der Steinschlagfestigkeit in den Korrosionsbereichen .
- Die erfindungsgemäße Oberflächenoxidation im zweiten Vorbehandlungsschritt kann in einer Ausführungsform vollflächig sowie ein- oder beidseitig des Stahlblechteils erfolgen. Alternativ dazu kann die Oberflächenoxidation auch partiell erfolgen, und zwar unter Bildung zumindest eines Flächenabschnittes ohne Oxidationsschicht sowie eines zweiten Flächenabschnittes mit Oxidationsschicht. Diese Flächenabschnitte weisen somit unterschiedliche Oberflächenrauigkeiten auf, die im Umformschritt (das heißt in der Tiefziehpresse) unterschiedliche Haft-Reibkoeffizienten mit der in Kontakt befindlichen Umform-Werkzeugfläche bilden. Auf diese Weise kann während der Warmumformung der Werkstofffluss gesteuert werden.
- Nachfolgend sind weitere Erfindungsaspekte sowie Vorteile der Erfindung beschrieben: So kann im Wärmebehandlungsschritt das Aufheizen des Stahlbauteils auf eine Zieltemperatur von mindestens 945°C erfolgen, und zwar insbesondere unter Verwendung eines Aufheizhaltepunktes im Bereich von 600°C. Die Wärmebehandlung kann bevorzugt in einem Zeitintervall zwischen etwa 100 sec. bis maximal 4000 sec. erfolgen. Bei alternativen Aufheizrouten (Induktion, Konduktion) kann von diesen Werten deutlich nach unten abgewichen werden. Bevorzugt ist das Stahlbauteil ein Stahlblech mit einer Materialdicke im Bereich von 0,4 bis 4 mm, insbesondere im Bereich von 0,5 bis 2,50 mm. Die erfindungsgemäße Oxidationsschicht liegt dabei mindestens vor, idealerweise auch während sowie nach dem Ofendurchlauf vor. Nach der Wärmebehandlung erfolgt in gängiger Praxis ein Transfer in ein oder mehrere Umformwerkzeuge oder Vergütungswerkzeuge zur Umformung oder zur Vergütung. Im Umformwerkzeug erfolgt die Abkühlung bevorzugt auf eine Endtemperatur von unter 600°C, insbesondere auf eine Endtemperatur von unter 400°C.
- Mit den insgesamt drei Vorbehandlungsschritten ergibt sich ein Schichtsystem auf dem Stahlbauteil von insgesamt mindestens fünf unterschiedlichen Schichten. Die Oxidationsschicht verhindert dabei wirkungsvoll den Kontakt zwischen der Umformwerkzeug-Oberfläche und den darunterliegenden Schichten (das heißt zum Beispiel der Zunderschutzschicht). Beispielhaft sind unter der erfindungsgemäßen Oxidationsschicht AI-Fe-Si-Phasen ausgebildet, wobei sich insbesondere zwischen diesen Phasen und dem Bauteil-Grundwerkstoff eine Al-Fe-Phase ausbildet.
- Zudem kann sich an der äußersten Schicht des Grundwerkstoffes (das heißt des Substrats), eine dünne ferritische Schicht ausbilden, die insbesondere eine Schichtdicke von weniger als 100 µm aufweist. Das Stahlbauteil kann ferner makroskopisch unterschiedliche Gefüge enthalten.
- Durch Anwendung gängiger Prozesstechnologien können im Stahlbauteil lokal unterschiedliche Festigkeiten erzielt werden. Beispielhaft kann das Stahlbauteil als ein Tailored-Rolled-Blank, ein Tailored-Welded-Blank oder ein Patch-Blank ausgeführt sein. Außerdem kann das Gefüge restaustenitische Bestandteile aufweisen.
- Die erfindungsgemäß hergestellten Stahlbauteile können in unterschiedlichen Branchen eingesetzt werden, und zwar beispielhaft in einem Fahrzeug, insbesondere einem Landfahrzeug, einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen. Ein Einsatz als Sicherheitsprofil in gepanzerten Fahrzeugen ist erfindungsgemäß möglich.
- Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
- Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 den Schichtaufbau an einem fertiggestellten Stahlbauteil nach der Warmumformung; -
2 in einem vereinfachten Blockschaltbild die Prozessschritte zur Herstellung des in der1 gezeigten Stahlbauteils; -
3 bis6 den Schichtaufbau an der Oberfläche des Stahlbauteils in unterschiedlichen Prozessschritten; -
7 in einem zweiten Ausführungsbeispiel den Schichtaufbau an einem fertiggestellten Stahlbauteil in einer Ansicht entsprechend der1 ; und -
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Ansicht entsprechend der1 . - In der
1 ist beispielhaft ein durch Diffusionsvorgänge im Ofen gebildetes Beschichtungssystem eines fertiggestellten Stahlbauteils1 nach der Warmumformung gezeigt. Der Grundwerkstoff (Substrat)3 des Stahlbauteils1 ist beispielhaft 22MnB5. Unmittelbar auf dem Grundwerkstoff3 ist eine Diffusionszone5 ausgebildet, an der nach außen weitere Legierungsschichten folgen, nämlich eine Eisen-Aluminium-Silizium-Zone7 , eine Eisen-Aluminium-Zone9 , eine Eisen-Aluminium-Silizium-Mangan-Zone11 , eine Eisen-Aluminium-Zone13 sowie eine Aluminiumoxid-Zone15 , eine Oxidationsschicht17 und als Deckschicht19 eine Titanoxidschicht gebildet ist. - Der in der
1 mit der Bezugsziffer2 gekennzeichnete laminarer Aufbau entspricht einem Beschichtungssystem, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Zusätzlich ist der laminare Aufbau mit der Oxidationsschicht17 und mit der Deckschicht19 überdeckt. Diese reduzieren unter anderem die Rauigkeit der Metalloberfläche des Stahlbauteils1 , wodurch sich der abrasive Werkzeugverschleiß im Umformschritt sowie beim Ofentransfer reduziert. - Nachfolgend wird anhand der
2 bis6 das Verfahren zur Herstellung des in der1 gezeigten Stahlbauteils1 beschrieben: So wird in der2 der Grundwerkstoff3 des Stahlbauteils1 zunächst einer VorbehandlungI zur Vorbereitung für die Warmumformung unterworfen. Die VorbehandlungI weist unter anderem die in der2 gezeigten Prozessschritte la,Ib undIc auf. Im Prozessschritt la erfolgt eine Schmelztauchbeschichtung, in der auf dem Stahlbauteil-Grundwerkstoff3 die Aluminium-Silizium-Schicht15 appliziert wird. Diese dient während der Wärmebehandlung als eine Zunderschutzschicht. Im nachfolgenden ProzessschrittIb erfolgt eine Beizpassivierung, bei der das Stahlbauteil1 in einem Beizbad mit einer Beizlösung behandelt und anschließend bei Raumtemperatur luftgetrocknet wird. Die Beizlösung kann beispielhaft eine wässrige Lösung einer Säure, einer Base oder pH-Wert - neutral sein, zum Beispiel Phosphorsäure, mittels der sich die reaktionsträge sowie korrosionsfeste Oxidationsschicht17 auf der Aluminium-Silizium-Schicht15 bildet. Anschließend wird in einem dritten ProzessschrittIc eine weitere Schmelztauchbeschichtung durchgeführt, bei der als Deckschicht die Titanoxidschicht19 aufgebracht wird. - In der
3 ist das Stahlbauteil1 nach erfolgtem Prozessschritt la gezeigt, das heißt mit der AlSi-Schicht 15. In der4 ist das Stahlbauteil1 nach dem ProzessschrittIb (das heißt nach der Beizpassivierung) mit der zusätzlichen Oxidationsschicht17 gezeigt, während in der5 das Stahlbauteil1 nach dem ProzessschrittIc dargestellt ist, und zwar mit der zusätzlichen Deckschicht19 . - Im Anschluss an die Vorbehandlung
I wird das Stahlbauteil1 in einen Wärmebehandlungsofen transferiert, in dem die WärmebehandlungII durchgeführt wird. Hierzu wird das Stahlbauteil1 auf eine Zieltemperatur von zum Beispiel mindestens 945°C aufgeheizt, und zwar exemplarisch für eine vordefinierte Prozessdauer, die im Bereich von zum Beispiel 100 bis maximal 4000 sec. liegen kann. Durch Diffusionsvorgänge im Ofen bildet sich das in der6 gezeigte Beschichtungssystem auf der Oberfläche des Stahlbauteil1 . Das noch im Heißzustand befindliche Stahlbauteil1 wird dann einer WarmumformungIII unterworfen, bei der das Stahlbauteil1 sowohl warmumgeformt als auch abschreckgehärtet wird. - In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Zunderschutzschicht
15 eine Al-Si-Schicht. Anstelle dessen kann die Zunderschutzschicht15 auch eine Zink- bzw. Zink-Eisen-Beschichtung sein. Diese kann bevorzugt in einem Schmelztauchbeschichtungsprozess auf das Stahlbauteil1 appliziert werden. - In der
7 ist ein Stahlbauteil1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Beschichtungssystem im Wesentlichen identisch mit dem in der1 gezeigten Beschichtungssystem ist. Alternativ zur1 ist in der7 die Deckschicht19 weggelassen, so dass die Oxidationsschicht17 nach außen freigelegt ist. - In der
8 ist ein weiteres Stahlbauteil1 gezeigt, bei dem die Oxidationsschicht17 ebenfalls nach außen freigelegt ist. Die Oberfläche des Stahlbauteils1 ist in der8 in einen Flächenabschnitts21 ohne Oxidationsschicht17 und in einem Flächenabschnitt23 mit Oxidationsschicht17 unterteilt. Die beiden Flächenabschnitte21 ,23 weisen unterschiedliche Oberflächenrauigkeiten auf, die im folgenden UmformschrittIII unterschiedliche Haft-Reibkoeffizienten zur Umform-Werkzeugfläche bilden, wodurch während der Warmumformung der Werkstofffluss steuerbar ist. Derart unterschiedliche Flächenabschnitte21 ,23 sind zum Beispiel über eine Maskierung des Stahlbauteils1 beim Durchlauf durch die Beizpassivierung (Beizanlage) einstellbar.
Claims (9)
- Verfahren zur Warmumformung eines Stahlbauteils (1), das in einem Wärmebehandlungsschritt (II) in einen Bereich vollständiger oder teilweiser Austenitisierung erwärmt wird, und das erwärmte Stahlbauteil (1) in einem Umformschritt (III) sowohl warmumgeformt als auch abschreckgehärtet wird, wobei dem Wärmebehandlungsschritt (II) ein erster Vorbehandlungsschritt (la) prozesstechnisch vorgelagert ist, in dem das Stahlbauteil (1) zum Schutz vor Verzunderung im Wärmebehandlungsschritt (II) mit einer korrosionsfesten Zunderschutzschicht (15) versehen wird, wobei vor der Durchführung des Wärmebehandlungsschritts (II) in einem zweiten Vorbehandlungsschritt (Ib) eine Oberflächenoxidation erfolgt, in der eine reaktionsträge, korrosionsfeste Oxidationsschicht (17) auf der Zunderschutzschicht (15) gebildet wird, mittels der ein abrasiver Werkzeugverschleiß im Umformschritt (III) reduziert wird, wobei die Oberflächenoxidation im zweiten Vorbehandlungsschritt (Ib) durch Beizpassivierung erfolgt, und zur Beizpassivierung das Stahlbauteil (1) in einem Beizbad mit einer Beizlösung behandelt wird und anschließend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beizlösung eine wässrige Lösung von Phosphorsäure ist, dass vor der Durchführung des Wärmebehandlungsschritts (II) ein dritter Vorbehandlungsschritt (Ic) erfolgt, in dem in einem Schmelztauchbad eine Deckschicht (19) hoher Schmelztemperatur auf der korrosionsfesten Oxidationsschicht (17) gebildet wird, und dass mittels der Deckschicht (19) im nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt (II) ein Aufschmelzen der darunter liegenden Schichten (15, 17) verhindert wird, wobei die Deckschicht (19) eine Titanoxidschicht oder eine Titan-Zirkonium-Schicht, ist.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zunderschutzschicht (15) eine aluminiumhaltige Schicht ist, die bevorzugt in einem Schmelztauchbeschichtungsprozess oder Coil-Coating-Prozess auf das Stahlbauteil (1) appliziert wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zunderschutzschicht (15) eine Aluminium-Silizium-Schicht ist, die bevorzugt in einem Schmelztauchbeschichtungsprozess oder Coil-Coating-Prozess auf das Stahlbauteil (1) appliziert wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zunderschutzschicht (15) eine Zink- oder Zink-Eisen-Beschichtung ist, die bevorzugt in einem Schmelztauchbeschichtungsprozess auf das Stahlbauteil (1) appliziert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenoxidation im zweiten Vorbehandlungsschritt (Ib) partiell erfolgt, und zwar unter Bildung zumindest eines Flächenabschnitts (21) ohne Oxidationsschicht (17) und eines Flächenabschnitts (23) mit Oxidationsschicht (17), und dass die Flächenabschnitte (21, 23) unterschiedliche Oberflächenrauigkeiten aufweisen, die im Umformschritt (III) unterschiedliche Haft-Reibkoeffizienten zur Umform-Werkzeugfläche bilden, wodurch während der Warmumformung der Werkstofffluss steuerbar ist, und dass die partielle Oberflächenoxidation über eine Maskierung des Stahlbauteils (1) beim Durchlauf durch die Beizpassivierung im zweiten Vorbehandlungsschritt (Ib) eingestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verfahren der Ausgangswerkstoff oder das Substrat (3) des Stahlbauteils (1) ein Mangan-Bor-legierter Vergütungsstahl ist, insbesondere 20MnB5, 22MnB5, 27MnB5, 30MnB5.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren die Gesamtschichtdicke (s) vor dem Wärmebehandlungsschritt kleiner als 20 µm ist oder größer als 33 µm ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren die Oxidationsschicht (17) und/oder die Deckschicht (19) eine Schmelztemperatur größer als 2000°C, eine Biegefestigkeit größer als 300 MPa, eine Druckfestigkeit größer als 2000 MPa und eine Vickershärte größer als 1600 HV1 aufweist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich während des Wärmebehandlungsschrittes (II) durch Diffusionsvorgänge unter der Oxidationsschicht (17) weitere Phasen und/oder Schichten (5 bis 15) ausbilden.
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