DE102016118253A1

DE102016118253A1 - Process for heat treatment of a metallic component

Info

Publication number: DE102016118253A1
Application number: DE102016118253.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reinartz; Jörg Winkel; Frank Wilden
Original assignee: Schwartz GmbH
Current assignee: Schwartz GmbH
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung beim partiellen Härten von gegebenenfalls vorbeschichteten Bauteilen aus einem hochfesten Mangan-Bor-Stahl. Bei dem Verfahren wird mindestens ein erster Teilbereich (2) des Bauteils (1) mittels mindestens einer Düse (3), die einen Fluidstrom (4) hin zu dem ersten Teilbereich (2) austrägt konvektiv gekühlt, sodass eine Temperaturdifferenz (5) von mindestens 100 K zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich (2) und mindestens einem zweiten Teilbereich (6) des Bauteils (1) eingestellt wird, wobei die mindestens eine Düse (3) mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betrieben wird.The invention relates to a method for heat treatment of a metallic component. The invention finds particular application in the partial hardening of optionally precoated components made of a high-strength manganese-boron steel. In the method, at least a first subregion (2) of the component (1) is convectively cooled by means of at least one nozzle (3) discharging a fluid flow (4) towards the first subregion (2), so that a temperature difference (5) of at least 100 K between the at least one first portion (2) and at least a second portion (6) of the component (1) is set, wherein the at least one nozzle (3) is operated at an overpressure of at least 2 bar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung beim partiellen Härten von gegebenenfalls vorbeschichteten Bauteilen aus einem hochfesten Mangan-Bor-Stahl.The invention relates to a method for heat treatment of a metallic component. The invention finds particular application in the partial hardening of optionally precoated components made of a high-strength manganese-boron steel.

Zur Herstellung sicherheitsrelevanter Fahrzeug-Karosseriebauteile aus Stahlblech ist es regelmäßig erforderlich das Stahlblech während oder nach der Umformung zu dem Karosseriebauteil zu härten. Hierzu hat sich ein Wärmebehandlungsverfahren etabliert, das als „Presshärten“ bezeichnet wird. Dabei wird das Stahlblech, das regelmäßig in der Form einer Platine bereitgestellt wird zunächst in einem Ofen aufgeheizt und anschließend während der Umformung in einer Presse abgekühlt und dadurch gehärtet.For the manufacture of safety-related vehicle body parts made of sheet steel, it is regularly necessary to harden the steel sheet during or after the forming of the body component. For this purpose, a heat treatment process has been established, which is referred to as "press hardening". In this case, the steel sheet, which is provided regularly in the form of a board is first heated in an oven and then cooled during the forming in a press and thereby cured.

Seit einigen Jahren besteht nun das Bestreben mittels des Presshärtens Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen, wie z. B. A- und B-Säulen, Seitenaufprallschutzträger in Türen, Schweller, Rahmenteile, Stoßstangenfänger, Querträger für Boden und Dach, vordere und hintere Längsträger, bereitzustellen, die in Teilbereichen unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, sodass das Karosseriebauteil partiell unterschiedliche Funktionen erfüllen kann. So soll zum Beispiel der mittlere Bereich einer B-Säule eines Fahrzeugs eine hohe Festigkeit aufweisen, um die Insassen im Falle eines Seitenaufpralls zu schützen. Gleichzeitig sollen der obere und untere Endbereich der B-Säule eine vergleichsweise geringe Festigkeit aufweisen, um zum einen Verformungsenergie während eines Seitenaufpralls aufnehmen zu können und zum anderen während der Montage der B-Säule eine einfache Verbindbarkeit mit anderen Karosseriebauteilen zu ermöglichen.For some years now there is a desire by means of press hardening body components of motor vehicles, such. B. A- and B-pillars, side impact protection in doors, sills, frame parts, bumper, cross member for floor and roof, front and rear side members to provide that have different strengths in sub-areas, so that the body part can fulfill partially different functions. For example, the center area of a B pillar of a vehicle should have high strength to protect the occupants in the event of a side impact. At the same time, the upper and lower end portions of the B-pillar should have a comparatively low strength, in order to accommodate a deformation energy during a side impact and on the other during assembly of the B-pillar to allow easy connectivity with other body components.

Zur Ausbildung eines solchen partiell gehärteten Karosseriebauteils ist es erforderlich, dass das gehärtete Bauteil in den Teilbereichen unterschiedliche Materialgefüge beziehungsweise Festigkeitseigenschaften aufweist. Zur Einstellung unterschiedlicher Materialgefüge beziehungsweise Festigkeitseigenschaften nach dem Härten kann beispielsweise das zu härtende Stahlblech bereits mit unterschiedlichen, miteinander verbundenen Blechabschnitten bereitgestellt oder in der Presse partiell unterschiedlich abgekühlt werden. To form such a partially hardened body component, it is necessary for the hardened component to have different material structures or strength properties in the subregions. For setting different material structures or strength properties after curing, for example, the steel sheet to be hardened can already be provided with different, interconnected sheet metal sections or partially cooled differently in the press.

Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, das zu härtende Stahlblech vor dem Abkühlen und Umformen in der Presse partiell unterschiedlichen Wärmebehandlungsprozessen zu unterwerfen. In diesem Zusammenhang können beispielsweise lediglich diejenigen Teilbereiche des zu härtenden Stahlblechs aufgeheizt werden, in denen eine Gefügeumwandlung hin zu härteren Gefügen, wie etwa Martensit stattfinden soll. Eine solche Verfahrensführung weist jedoch regelmäßig den Nachteil auf, dass das Eindiffundieren einer üblicherweise zum Schutz vor Verzunderung auf die Oberfläche des Stahlblechs aufzubringenden Beschichtung, etwa einer Aluminium-Silizium-Beschichtung nicht effizient in den Wärmebehandlungsprozess integriert werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit, die partielle Wärmebehandlung mittels Kontaktplatten durchzuführen, die zur partiellen Temperierung des Stahlblechs durch Wärmeleitung ausgebildet sind. Dies erfordert jedoch eine bestimmte Kontaktzeit mit den Platten, die üblicherweise länger ist als eine mittels der nachgelagerten Presse erreichbare (minimale) Taktzeit. Weiterhin erschwert die Abstimmung zwischen bestimmter Kontaktzeit und Taktzeit an der Presse regelmäßig die Integration entsprechender Temperierstationen in eine Presshärtelinie im industriellen Maßstab, in der Produktionsschwankungen während des Betriebs in der Regel unvermeidbar sind.Alternatively or additionally, it is possible to subject the steel sheet to be hardened before cooling and forming in the press partially different heat treatment processes. In this context, for example, only those portions of the steel sheet to be hardened can be heated, in which a structural transformation towards harder structures, such as martensite to take place. Such a process procedure, however, regularly has the disadvantage that the diffusion of a coating, for example an aluminum-silicon coating, which is usually to be applied to the surface of the steel sheet for protection against scaling can not be efficiently integrated into the heat treatment process. It is also possible to carry out the partial heat treatment by means of contact plates, which are designed for partial tempering of the steel sheet by heat conduction. However, this requires a certain contact time with the plates, which is usually longer than a reachable by the downstream press (minimum) cycle time. Furthermore, the coordination between certain contact time and cycle time on the press regularly complicates the integration of corresponding temperature control stations in a press hardening line on an industrial scale, in the production fluctuations during operation are usually unavoidable.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils angegeben werden, das eine im industriellen Maßstab, insbesondere möglichst effizient durchführbare partiell unterschiedliche Wärmebehandlung des Bauteils erlaubt. Zudem soll das Verfahren insbesondere dazu beitragen, den Einfluss des Prozessabschnitts des Wärmebehandlungsprozesses, der der Presse vorgelagert ist auf die Taktzeit des gesamten Wärmebehandlungsprozesses zu reduzieren.On this basis, it is an object of the present invention, at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, a method for the heat treatment of a metallic component is to be specified, which allows an industrial scale, in particular as efficiently as possible feasible partially different heat treatment of the component. In addition, the method should in particular help to reduce the influence of the process section of the heat treatment process, which is upstream of the press on the cycle time of the entire heat treatment process.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These objects are achieved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the solution proposed here are specified in the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the dependent claims can be combined with each other in any technologically meaningful manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, wherein further preferred embodiments of the invention are shown.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur (partiell unterschiedlichen) Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils wird mindestens ein erster (im fertig behandelten Bauteil duktileren) Teilbereich des Bauteils mittels mindestens einer Düse, die einen Fluidstrom hin zu dem ersten Teilbereich austrägt konvektiv gekühlt, sodass eine Temperaturdifferenz von mindestens 100 K [Kelvin] zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten (im fertig behandelten Bauteil im Vergleich dazu härteren) Teilbereich des Bauteils eingestellt wird, wobei die mindestens eine Düse mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betrieben wird.In a method according to the invention for (partially different) heat treatment of a metallic component, at least a first (more ductile in the finished treated component) portion of the component is convectively cooled by means of at least one nozzle discharging a fluid flow to the first portion, so that a temperature difference of at least 100 K [Kelvin] between the at least one first portion and at least one second (in the finished treated component in Compared to harder) partial area of the component is set, wherein the at least one nozzle is operated at an overpressure of at least 2 bar.

Das vorgeschlagene Verfahren dient insbesondere zur gezielten bauteilzonenindividuellen Wärmebehandlung eines (Stahl-)Bauteils beziehungsweise zum gezielten Einstellen unterschiedlicher Gefüge in verschiedenen Teilbereichen eines Stahlbauteils. Bevorzugt dient das Verfahren zum partiellen Härten von gegebenenfalls vorbeschichteten Bauteilen aus einem (hochfesten) Mangan-Bor-Stahl.The proposed method is used in particular for the specific component zone-specific heat treatment of a (steel) component or for the targeted setting of different microstructures in different subregions of a steel component. Preferably, the method is used for partial curing of optionally precoated components made of a (high-strength) manganese-boron steel.

Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt in besonders vorteilhafter Weise, dass eine partiell unterschiedliche Wärmebehandlung eines Bauteils auch im industriellen Maßstab zuverlässig durchführbar ist. Insbesondere dadurch, dass das Kühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils mittels mindestens einer mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betriebenen Düse durchgeführt wird, kann der Einfluss des Prozessabschnitts des Wärmebehandlungsprozesses, der einer Presse vorgelagert ist auf die Taktzeit des gesamten Wärmebehandlungsprozesses reduziert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, erlaubt das Kühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils mittels mindestens einer mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betriebenen Düse in besonders vorteilhafter Weise, dass der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils sehr schnell um mindestens 100 K heruntergekühlt werden kann, insbesondere derart schnell, dass eine Abkühlzeit kleiner oder gleich einer Taktzeit an einem nachgeordneten Presshärtewerkzeug (Pressentakt) ist. Derart kurze Abkühlzeiten können insbesondere nicht mit Gebläsen erreicht werden, die zum Erzeugen eines (Kühl-)Luftstroms hin zu einer Bauteiloberfläche verwendet werden können. Bevorzugt beträgt eine Abkühlzeit, in der der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils konvektiv beziehungsweise mittels der Düse gekühlt wird weniger als fünfzehn Sekunden, insbesondere weniger als zehn Sekunden oder sogar weniger als fünf Sekunden oder besonders bevorzugt weniger als drei Sekunden.The proposed method allows in a particularly advantageous manner that a partially different heat treatment of a component can be performed reliably even on an industrial scale. In particular, by carrying out the cooling of the at least one first subregion of the component by means of at least one nozzle operated with an overpressure of at least 2 bar, the influence of the process section of the heat treatment process, which is upstream of a press, can be reduced to the cycle time of the entire heat treatment process. In other words, the cooling of the at least one first partial region of the component by means of at least one nozzle operated with an overpressure of at least 2 bar allows in a particularly advantageous manner for the at least one first partial region of the component to be cooled down very rapidly by at least 100 K, in particular so fast that a cooling time is less than or equal to a cycle time at a downstream press hardening tool (press cycle). In particular, such short cooling times can not be achieved with blowers that can be used to generate a (cooling) air flow towards a component surface. A cooling time in which the at least one first subregion of the component is cooled convectively or by means of the nozzle is preferably less than fifteen seconds, in particular less than ten seconds or even less than five seconds or particularly preferably less than three seconds.

Bei dem metallischen Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine metallische Platine, ein Stahlblech oder ein zumindest teilweise vorgeformtes Halbzeug. Das metallische Bauteil ist bevorzugt mit beziehungsweise aus einem (härtbaren) Stahl, beispielweise einem Bor-(Mangan-)Stahl, z. B. mit der Bezeichnung 22MnB5, gebildet. Weiter bevorzugt ist das metallische Bauteil zumindest zu einem Großteil mit einer (metallischen) Beschichtung versehen beziehungsweise vorbeschichtet. Bei der metallischen Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine (vorrangig) Zink enthaltende Beschichtung oder eine (vorrangig) Aluminium und/oder Silizium enthaltende Beschichtung, insbesondere eine sogenannte Aluminium/Silizium(Al/Si)-Beschichtung handeln.The metallic component is preferably a metallic board, a steel sheet or an at least partially preformed semi-finished product. The metallic component is preferably with or from a (hardenable) steel, for example a boron (manganese) steel, for. B. with the name 22MnB5 formed. More preferably, the metallic component is at least for the most part provided with a (metallic) coating or precoated. The metallic coating may be, for example, a (predominantly) zinc-containing coating or a (predominantly) aluminum and / or silicon-containing coating, in particular a so-called aluminum / silicon (Al / Si) coating.

Die mindestens eine Düse ist vorzugsweise in einer Temperierstation angeordnet, wobei die Temperierstation besonders bevorzugt einem ersten Ofen nachgeordnet und/oder einem zweiten Ofen vorgeordnet ist. Die mindestens eine Düse, insbesondere ein Düsenauslass der Düse, kann hin zu dem ersten Teilbereich ausgerichtet sein. Weiterhin kann die mindestens eine Düse, insbesondere ein Düseneinlass der Düse mit einer Fluidquelle verbunden sein. Bei der Fluidquelle kann es sich um einen Tank handeln, in dem das den Fluidstrom bildende Fluid komprimiert gelagert ist. Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um (Druck-)Luft, Stickstoff, Wasser oder einem Gemisch hiervon handeln.The at least one nozzle is preferably arranged in a tempering station, wherein the tempering station is particularly preferably arranged downstream of a first furnace and / or upstream of a second furnace. The at least one nozzle, in particular a nozzle outlet of the nozzle, can be aligned towards the first subregion. Furthermore, the at least one nozzle, in particular a nozzle inlet of the nozzle, can be connected to a fluid source. The fluid source may be a tank in which the fluid forming the fluid stream is stored compressed. The fluid may, for example, be (compressed) air, nitrogen, water or a mixture thereof.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Fluid um Druckluft und/oder bei dem Fluidstrom um einen (Druck-)Luftstrom. Bei der mindestens einen Düse handelt es sich vorzugsweise um mindestens eine Druckluftdüse. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die mindestens eine Düse bevorzugt mit Druckluft betrieben. Zur Bereitstellung der Druckluft kann die mindestens eine Düse, insbesondere ein Düseneinlass der Düse mit mindestens einem Kompressor verbunden sein. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann ein Bereitstellen von Druckluft mit einem Überdruck von mindestens 2 bar mittels mindestens eines Kompressors erfolgen. Darüber hinaus kann ein Zuführen der so bereitgestellten Druckluft zu der mindestens einen Düse erfolgen. Dies kann vor, gleichzeitig und/oder zumindest teilweise parallel zu dem Kühlen mittels der mindestens einen Düse erfolgen. Wenn mehrere Düsen vorgesehen sind, können diese mit einem gemeinsamen Kompressor verbunden sein. Bevorzugt ist der Kompressor dazu vorgesehen und eingerichtet, der mindestens einen Druckluftdüse Druckluft mit einem Überdruck von mindestens 2 bar zuzuführen. Hierzu kann der Kompressor beispielsweise einen (System-)Überdruck von mindestens 2 bar bereitstellen, der bevorzugt in einem Druck(-luft-)speicher vorgehalten beziehungsweise gespeichert wird. Besonders bevorzugt ist ein (entsprechender) Druckspeicher in einem den Kompressor mit der mindestens einen Druckluftdüse verbindenden Rohrleitungssystem angeordnet und/oder zwischen dem Kompressor und der mindestens einen Druckluftdüse mit dem Rohrleitungssystem verbunden. Zwischen dem Kompressor und der mindestens einen Druckluftdüse kann darüber hinaus mindestens ein ansteuerbares Ventil angeordnet sein, das entsprechend einer gewünschten Abkühlzeit und/oder eines gewünschten (Druckluft)-Volumenstroms betätigt, insbesondere geöffnet und geschlossen wird. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, zwischen dem Kompressor und der mindestens einen Druckluftdüse ein bevorzugt ansteuerbares Ventil auszubilden, mittels dem der Durchfluss des Fluidstroms durch die Düse anpassbar ist, so dass der Volumenstrom durch die Düse beispielsweise in Abhängigkeit von der Betriebssituation und/oder in Abhängigkeit von Eigenschaften des Bauteils wie beispielsweise der Dicke des Bauteils angepasst werden kann. The fluid is preferably compressed air and / or the fluid flow is a (pressure) air flow. The at least one nozzle is preferably at least one compressed-air nozzle. In other words, the at least one nozzle is preferably operated with compressed air. To provide the compressed air, the at least one nozzle, in particular a nozzle inlet of the nozzle, can be connected to at least one compressor. In other words, compressed air can be supplied with an overpressure of at least 2 bar by means of at least one compressor. In addition, supplying the thus provided compressed air to the at least one nozzle. This can be done before, simultaneously and / or at least partially parallel to the cooling by means of the at least one nozzle. If multiple nozzles are provided, they may be connected to a common compressor. Preferably, the compressor is provided and arranged to supply the at least one compressed air nozzle compressed air with an overpressure of at least 2 bar. For this purpose, the compressor can provide, for example, a (system) overpressure of at least 2 bar, which is preferably stored or stored in a pressure (air) memory. Particularly preferably, a (corresponding) pressure accumulator is arranged in a pipeline system connecting the compressor to the at least one compressed-air nozzle and / or connected to the pipeline system between the compressor and the at least one compressed-air nozzle. In addition, at least one controllable valve can be arranged between the compressor and the at least one compressed-air nozzle, which valve is actuated, in particular opened and closed, in accordance with a desired cooling time and / or a desired (compressed air) volume flow. Furthermore, it is advantageously possible to form a preferably controllable valve between the compressor and the at least one compressed air nozzle, by means of which the flow of the fluid flow through the nozzle is adaptable, so that the Volume flow through the nozzle, for example, depending on the operating situation and / or depending on properties of the component such as the thickness of the component can be adjusted.

Bevorzugt ist die (jede) Düse in der Art einer Flachstrahldüse geformt. Weiter bevorzugt sind mehrere Düsen vorgesehen, die besonders bevorzugt zu einem Düsenfeld angeordnet sind. Insbesondere ist die Form des Düsenfelds und/oder die Anordnung der mehreren Düsen an die (zu erzielende) Geometrie des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils angepasst.Preferably, the (each) nozzle is shaped in the manner of a flat jet nozzle. More preferably, a plurality of nozzles are provided, which are particularly preferably arranged to a nozzle array. In particular, the shape of the nozzle field and / or the arrangement of the plurality of nozzles is adapted to the (to be achieved) geometry of the at least one first portion of the component.

Bevorzugt erfolgt das Kühlen mittels einer Vielzahl, insbesondere mittels mindestens fünf oder sogar mindestens zehn Düsen, die einzeln oder in Gruppen angesteuert, insbesondere mit einem (bestimmten) Fluid-Volumenstrom beaufschlagt werden können. Bevorzugt werden die Düsen zeitabhängig angesteuert. Weiterhin bevorzugt werden die Düsen derart (einzeln oder in Gruppen) angesteuert, dass gezielt eine oder mehrere Temperaturdifferenz(en) zwischen Teilbereichen des Bauteils, etwa zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und dem mindestens einen zweiten Teilbereich eingestellt werden. Darüber hinaus können die Düsen derart (einzeln oder in Gruppen) angesteuert werden, dass in der Temperierstation gezielt Umgebungseinflüsse, die auf das Bauteil nach Verlassen der Temperierstation wirken können, ausgeglichen werden. Ein solches Ausgleichen, das insbesondere als ein Vorbeugen zu verstehen ist, kann beispielsweise derart erfolgen, dass ein weiter am Rand liegender Bereich des Bauteils, insbesondere ein weiter am Bauteilrand liegender Bereich des mindestens einen ersten Teilbereichs, weniger stark gekühlt wird als ein im Vergleich dazu weiter entfernt vom Rand liegender Bereich des Bauteils, insbesondere als ein weiter entfernt vom Bauteilrand liegender Bereich des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils, um so eine gegebenenfalls nach Verlassen der Temperierstation, insbesondere im Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindende schnellere Abkühlung des Bauteils in dessen Randbereichen zu berücksichtigen oder sogar (im Wesentlichen) zu kompensieren.Preferably, the cooling is carried out by means of a plurality, in particular by means of at least five or even at least ten nozzles, which can be controlled individually or in groups, in particular with a (specific) fluid volume flow. Preferably, the nozzles are controlled time-dependent. Further preferably, the nozzles are controlled in such a way (individually or in groups) that specifically one or more temperature differences between partial regions of the component, for example between the at least one first partial region and the at least one second partial region, are set. In addition, the nozzles can be controlled in such a way (individually or in groups) that in the temperature control station targeted environmental influences, which can act on the component after leaving the tempering station, are compensated. Such a compensation, which is to be understood in particular as a prevention, can for example be such that a further lying on the edge region of the component, in particular a further lying on the component edge region of the at least one first portion, less cooled than one compared further away from the edge lying portion of the component, in particular as a more distant from the component edge region of the at least a first portion of the component, so as to optionally take place after leaving the tempering, in particular in heat exchange with the environment taking place faster cooling of the component in the edge regions consider or even (essentially) compensate.

Durch das konvektive Kühlen wird eine Temperaturdifferenz von mindestens 100 K, bevorzugt von mindestens 150 K oder sogar von mindestens 200 K zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt. Nach dem Kühlen weist das Bauteil partiell unterschiedliche (Bauteil-)Temperaturen auf, wobei eine Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs und einer zweiten Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils eingestellt ist. Darüber hinaus können mehrere (verschiedene) Temperaturdifferenzen zwischen Teilbereichen des Bauteils eingestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, in dem Bauteil drei oder mehr Teilbereiche mit jeweils voneinander verschiedenen Temperaturen einzustellen. Die partiell unterschiedlichen Temperaturen können dazu führen, dass sich in dem Bauteil, insbesondere während eines gegebenenfalls anschließenden Abschreckens, wie etwa während eines Presshärtevorgangs unterschiedliche Gefüge beziehungsweise Festigkeitseigenschaften einstellen.The convective cooling sets a temperature difference of at least 100 K, preferably of at least 150 K or even of at least 200 K, between the at least one first partial region and at least one second partial region of the component. After cooling, the component has partially different (component) temperatures, wherein a temperature difference between a first temperature of the at least one first partial region and a second temperature of the at least one second partial region of the component is set. In addition, several (different) temperature differences between subregions of the component can be adjusted. For example, it is possible to set three or more subregions in the component with mutually different temperatures. The partially different temperatures can lead to different microstructures or strength properties in the component, in particular during an optional subsequent quenching, such as during a press hardening process.

Die mindestens eine Düse wird mit einem Überdruck von mindestens 2 bar, bevorzugt von mindestens 2,5 bar, besonders bevorzugt von mindestens 3,5 bar oder sogar von mindestens 5 bar betrieben. Bevorzugt weist ein den Fluidstrom bildendes Fluid, insbesondere während einer Abkühlzeit, an einem Düseneinlass der mindestens einen Düse einen Überdruck von mindestens 2 bar, bevorzugt von mindestens 2,5 bar, besonders bevorzugt von mindestens 3,5 bar oder sogar von mindestens 5 bar auf. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass der Überdruck, mit dem die mindestens eine Düse betrieben wird an einem Düseneinlass der mindestens einen Düse messbar ist. Wenn die Düse mit einem Druck(-luft-)speicher verbunden ist, kann der Überdruck mit dem die mindestens eine Düse betrieben wird sich insbesondere auf den im Druckspeicher vorgehaltenen beziehungsweise gespeicherten Überdruck beziehen. Unter einem Überdruck ist hier ein Druck zu verstehen, der relativ zum Umgebungsdruck beziehungsweise Atmosphärendruck bestimmt wird.The at least one nozzle is operated with an overpressure of at least 2 bar, preferably of at least 2.5 bar, more preferably of at least 3.5 bar or even of at least 5 bar. Preferably, a fluid forming the fluid flow, in particular during a cooling time, at a nozzle inlet of the at least one nozzle has an overpressure of at least 2 bar, preferably at least 2.5 bar, more preferably at least 3.5 bar or even at least 5 bar , In other words, this means in particular that the overpressure with which the at least one nozzle is operated can be measured at a nozzle inlet of the at least one nozzle. If the nozzle is connected to a pressure (air) memory, the overpressure with which the at least one nozzle is operated can relate in particular to the pressure reserve stored or stored in the pressure accumulator. Under an overpressure here is a pressure to understand, which is determined relative to the ambient pressure or atmospheric pressure.

Während des Strömens durch die mindestens eine Düse kann der Fluidstrom beschleunigt werden. Vorzugsweise tritt der Fluidstrom mit einer Austrittsgeschwindigkeit von annähernd Schallgeschwindigkeit aus der mindestens einen Düse aus. Weiter bevorzugt übt der mittels der mindestens einen Düse ausgetragene Fluidstrom auf eine Bauteiloberfläche des Bauteils in dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils einen Blasdruck von mindestens 3000 Pa [Pascal] beziehungsweise N/m² [Newton pro Quadratmeter] aus. Vorzugsweise wird durch das Kühlen mittels der mindestens einen Düse in dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils eine Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 100 K/s [Kelvin pro Sekunde] eingestellt.During the flow through the at least one nozzle, the fluid flow can be accelerated. Preferably, the fluid flow exits the at least one nozzle at an exit velocity of approximately sound velocity. More preferably, the fluid flow discharged by means of the at least one nozzle exerts on a component surface of the component in the at least one first partial region of the component a blow pressure of at least 3000 Pa [Pascal] or N / m ² [Newton per square meter]. Preferably, by cooling by means of the at least one nozzle in the at least one first portion of the component, a cooling rate of at least 100 K / s [Kelvin per second] is set.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils vor dem Kühlen um mindestens 500 K, bevorzugt um mindestens 600 K oder sogar um mindestens 800 K erwärmt wird. Bevorzugt wird der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils vor dem Kühlen mittels der mindestens einen Düse in einem ersten Ofen und/oder mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion erwärmt. Weiter bevorzugt erfolgt das Kühlen mittels der mindestens einen Düse in einer einem ersten Ofen nachgeordneten Temperierstation.According to an advantageous embodiment, it is proposed that at least the at least one first subregion of the component is heated by at least 500 K, preferably by at least 600 K or even by at least 800 K, before cooling. Preferably, the at least one first subregion of the component is heated prior to cooling by means of the at least one nozzle in a first furnace and / or by means of radiant heat and / or convection. Further preferably, the cooling takes place by means of the at least one nozzle in a tempering station arranged downstream of a first furnace.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils nach dem Kühlen um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K erwärmt wird. Bevorzugt wird der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils nach dem Kühlen mittels der mindestens einen Düse in einem zweiten Ofen und/oder mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion erwärmt. Besonders bevorzugt ist der zweite Ofen der Temperierstation nachgeordnet.According to an advantageous embodiment, it is proposed that at least the at least one first subregion of the component after cooling be heated by at least 100 K, preferably by at least 150 K or even by at least 200 K. Preferably, the at least one first portion of the component is heated after cooling by means of the at least one nozzle in a second furnace and / or by means of radiant heat and / or convection. Particularly preferably, the second oven is arranged downstream of the temperature control station.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur (partiell unterschiedlichen) Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils mit zumindest folgenden Schritten vorgeschlagen:

a) Erwärmen des Bauteils in einem ersten Ofen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion,
b) Bewegen des Bauteils in eine Temperierstation,
c) konvektives (partielles) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils in der Temperierstation mittels mindestens einer Düse, die einen Fluidstrom hin zu dem ersten Teilbereich austrägt, wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird und wobei die mindestens eine Düse mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betrieben wird.

According to a further aspect, a method for (partially different) heat treatment of a metallic component is proposed with at least the following steps:

a) heating of the component in a first furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection,
b) moving the component into a tempering station,
c) convective (partial) cooling of at least a first portion of the component in the tempering station by means of at least one nozzle discharging a fluid flow toward the first portion, wherein a temperature difference between the at least a first portion and at least a second portion of the component is set and wherein the at least one nozzle is operated with an overpressure of at least 2 bar.

Die angedeutete Reihenfolge der Verfahrensschritte a), b) und c) ergibt sich bei einem regulären Ablauf des Verfahrens. Einzelne oder mehrere der Verfahrensschritte können zeitgleich, nacheinander und/oder zumindest teilweise parallel durchgeführt werden.The indicated sequence of process steps a), b) and c) results in a regular course of the process. Individual or several of the method steps can be carried out simultaneously, successively and / or at least partially in parallel.

In Schritt a) wird das (ganze) Bauteil in einem ersten Ofen erwärmt. Bevorzugt wird das Bauteil im ersten Ofen homogen beziehungsweise uniform aufgeheizt. Weiter bevorzugt wird das Bauteil im ersten Ofen (ausschließlich) mittels Strahlungswärme, beispielsweise von mindestens einem elektrisch betriebenen (das Bauteil nicht körperlich oder elektrisch kontaktierendem) Heizelement, wie beispielsweise einer Heizschleife und/oder einem Heizdraht, und/oder von mindestens einem (gasbeheizten) Strahlrohr erwärmt. Der erste Ofen kann ein Durchlaufofen oder ein Kammerofen sein.In step a), the (entire) component is heated in a first furnace. Preferably, the component is heated homogeneously or uniformly in the first furnace. Further preferably, the component in the first furnace (exclusively) by means of radiant heat, for example of at least one electrically operated (the component not physically or electrically contacting) heating element, such as a heating loop and / or a heating wire, and / or at least one (gas-heated) Heated jet pipe. The first furnace may be a continuous furnace or a chamber furnace.

In Schritt b) wird das Bauteil, insbesondere von dem ersten Ofen in eine Temperierstation bewegt. Hierzu kann eine Transporteinrichtung, beispielsweise zumindest umfassend einen Rollentisch und/oder einen (Industrie-)Roboter vorgesehen sein. Bevorzugt legt das Bauteil von dem ersten Ofen bis hin zur Temperierstation eine Wegstrecke von mindestens 0,5 m [Meter] zurück. Hierbei kann das Bauteil im Kontakt mit der Umgebungsluft oder innerhalb einer Schutzatmosphäre geführt werden.In step b), the component, in particular moved from the first furnace in a tempering. For this purpose, a transport device, for example comprising at least a roller table and / or an (industrial) robot can be provided. The component preferably covers a distance of at least 0.5 m [meter] from the first furnace to the temperature control station. In this case, the component can be guided in contact with the ambient air or within a protective atmosphere.

In Schritt c) wird mindestens ein erster Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (aktiv) gekühlt. Bevorzugt erfolgt in der Temperierstation gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zu dem Kühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils ein Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils. Vorzugsweise wird der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (ausschließlich) mit einer Wärmestrahlung beaufschlagt, die beispielsweise von mindestens einem elektrisch betriebenen beziehungsweise aufgeheizten, insbesondere in der Temperierstation angeordneten, (das Bauteil nicht kontaktierenden) Heizelement, wie beispielsweise einer Heizschleife und/oder einem Heizdraht, und/oder von mindestens einem, insbesondere in der Temperierstation angeordneten, (gasbeheizten) Strahlrohr erzeugt und/oder abgestrahlt wird.In step c) at least a first portion of the component in the tempering (active) is cooled. Preferably, in the tempering station, at the same time or at least partially parallel to the cooling of the at least one first subregion of the component, heat energy is introduced into the at least one second subregion of the component. Preferably, the at least one second subregion of the component in the tempering station is (exclusively) subjected to heat radiation, which is arranged, for example, by at least one electrically operated or heated, in particular in the tempering, (not contacting the component) heating element, such as a heating loop and / or a heating wire, and / or at least one, in particular in the tempering arranged, (gas-heated) jet pipe is generated and / or emitted.

Das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils kann in der Temperierstation vorzugsweise derart erfolgen, dass eine Temperaturabnahme der Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs während des Verbleibs des Bauteils in der Temperierstation zumindest reduziert wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt wurde. Alternativ kann das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation derart erfolgen, dass der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils (deutlich) erwärmt, insbesondere um mindestens ca. 50 K aufgeheizt, wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur oder sogar unterhalb der AC1-Temperatur erwärmt wurde.The introduction of heat energy into the at least one second partial region of the component can preferably be carried out in the tempering station in such a way that a temperature decrease of the temperature of the at least one second partial region and / or a cooling speed of the at least one second partial region are at least reduced during the whereabouts of the component in the temperature control station becomes. This process procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature above the AC3 temperature. Alternatively, the introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component in the tempering station can take place in such a way that the at least one second subregion of the component is (distinctively) heated, in particular heated by at least about 50 K. This process procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature or even below the AC1 temperature.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren weiterhin zumindest folgende Schritte umfasst:

d) Bewegen des Bauteils von der Temperierstation in einen zweiten Ofen,
e) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils in dem zweiten Ofen um mindestens 100 K, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion.

According to an advantageous embodiment, it is proposed that the method further comprises at least the following steps:

d) moving the component from the temperature control station into a second oven,
e) heating at least the at least one first subregion of the component in the second furnace by at least 100 K, in particular by means of radiant heat and / or convection.

In Schritt d) wird das Bauteil von der Temperierstation in einen zweiten Ofen bewegt. Hierzu kann eine Transporteinrichtung, beispielsweise zumindest umfassend einen Rollentisch und/oder einen (Industrie-)Roboter vorgesehen sein. Bevorzugt legt das Bauteil von der Temperierstation bis hin zu dem zweiten Ofen eine Wegstrecke von mindestens 0,5 m zurück. Hierbei kann das Bauteil im Kontakt mit der Umgebungsluft oder innerhalb einer Schutzatmosphäre geführt werden. Bevorzugt wird das Bauteil unmittelbar nach einer Entnahme aus der Temperierstation direkt in den zweiten Ofen verbracht. Der zweite Ofen kann ein Durchlaufofen oder Kammerofen sein.In step d), the component is moved by the temperature control in a second oven. For this purpose, a transport device, for example, at least comprising a roller table and / or an (industrial) robot may be provided. The component preferably travels a distance of at least 0.5 m from the tempering station to the second furnace. In this case, the component can be guided in contact with the ambient air or within a protective atmosphere. Preferably, the component is moved directly after removal from the tempering directly into the second oven. The second furnace may be a continuous furnace or a chamber furnace.

In Schritt e) wird zumindest der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils in dem zweiten Ofen um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K erwärmt. Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt im zweiten Ofen ein erneuter Erwärmungsvorgang, wobei zumindest der zuvor (aktiv) gekühlte mindestens eine erste Teilbereich um mindestens 100 K erwärmt wird. Bevorzugt wird zumindest der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils im zweiten Ofen (ausschließlich) mittels Strahlungswärme, beispielsweise von mindestens einem elektrisch betriebenen (das Bauteil nicht kontaktierenden) Heizelement, wie beispielsweise einer Heizschleife und/oder einem Heizdraht, und/oder von mindestens einem (gasbeheizten) Strahlrohr erwärmt. Weiter bevorzugt wird in Schritt e), insbesondere gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zum Erwärmen des mindestens einen ersten Teilbereichs, der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils in dem zweiten Ofen um mindestens 50 K, besonders bevorzugt um mindestens 70 K oder sogar um mindestens 100 K, insbesondere (ausschließlich) mittels Strahlungswärme, erwärmt. Besonders bevorzugt wird in Schritt e) der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils auf eine Temperatur oberhalb der AC1-Temperatur oder sogar oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt. Alternativ wird in Schritt e), insbesondere gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zum Erwärmen des mindestens einen ersten Teilbereichs, eine Temperaturabnahme der Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs während des Verbleibs des Bauteils in dem zweiten Ofen zumindest reduziert.In step e), at least the at least one first subregion of the component in the second furnace is heated by at least 100 K, preferably by at least 150 K or even by at least 200 K. In other words, in the second furnace, a renewed heating process, wherein at least the previously (actively) cooled at least a first portion is heated by at least 100 K. At least the at least one first subregion of the component in the second furnace is preferably (exclusively) by means of radiant heat, for example by at least one electrically operated heating element (not contacting the component), such as a heating loop and / or a heating wire, and / or at least one ( Gas-heated) jet pipe heated. Furthermore, in step e), in particular simultaneously or at least partially parallel to the heating of the at least one first subregion, the at least one second subregion of the component in the second furnace is at least 50 K, more preferably at least 70 K or even at least 100 K. , in particular (exclusively) by means of radiant heat, heated. Particularly preferably, in step e), the at least one second subregion of the component is heated to a temperature above the AC1 temperature or even above the AC3 temperature. Alternatively, in step e), in particular simultaneously or at least partially parallel to the heating of the at least one first partial region, a temperature decrease of the temperature of the at least one second partial region and / or a cooling speed of the at least one second partial region during the whereabouts of the component in the second oven at least reduced.

Mit anderen Worten ausgedrückt kann in Schritt e) ein Eintragen von Wärmeenergie, insbesondere mittels Strahlungswärme, in das gesamte Bauteil erfolgen. Beispielsweise kann der zweite Ofen (hierzu) einen, insbesondere (ausschließlich) mittels Strahlungswärme beheizten, Ofeninnenraum aufweisen, in dem vorzugsweise eine nahezu einheitliche Innentemperatur herrscht. Das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils erfolgt in dem zweiten Ofen vorzugsweise derart, dass die Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 120 K, besonders bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K erhöht wird. In other words, in step e), an input of heat energy, in particular by means of radiant heat, in the entire component take place. By way of example, the second furnace (for this purpose) may have a furnace interior, in particular (exclusively) heated by radiant heat, in which preferably a virtually uniform internal temperature prevails. The introduction of heat energy into the at least one first subregion of the component preferably takes place in the second furnace such that the temperature of the at least one first subregion is at least 100 K, preferably at least 120 K, particularly preferably at least 150 K or even at least 200 K is increased.

Das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils kann in dem zweiten Ofen vorzugsweise derart erfolgen, dass eine Temperaturabnahme der Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs während des Verbleibs des Bauteils in dem zweiten Ofen zumindest reduziert wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt wurde. Alternativ kann das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils im zweiten Ofen derart erfolgen, dass der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils zumindest (deutlich) erwärmt, insbesondere um mindestens 50 K, besonders bevorzugt um mindestens 70 K oder sogar um mindestens 100 K; und/oder auf eine Temperatur oberhalb der AC1-Temperatur oder sogar oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur oder sogar unterhalb der AC1-Temperatur erwärmt wurde.The introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component can preferably take place in the second furnace such that a temperature decrease of the temperature of the at least one second subregion and / or a cooling rate of the at least one second subregion during the fostering of the component in the second furnace at least reduced. This process procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature above the AC3 temperature. Alternatively, the introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component in the second furnace can take place such that the at least one second subregion of the component at least (distinctively) heats up, in particular by at least 50 K, particularly preferably by at least 70 K or even by at least 100K; and / or heated to a temperature above the AC1 temperature or even above the AC3 temperature. This process procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature or even below the AC1 temperature.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren weiterhin zumindest folgende Schritte umfasst:

f) Bewegen des Bauteils von der Temperierstation beziehungsweise von dem zweiten Ofen in ein Presshärtewerkzeug,
g) Umformen und Kühlen des Bauteils in dem Presshärtewerkzeug.

According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the method further comprises at least the following steps:

f) moving the component from the tempering station or from the second furnace into a press-hardening tool,
g) forming and cooling of the component in the press hardening tool.

Bevorzugt erfolgt das Bewegen in Schritt f) mittels einer Transporteinrichtung, beispielsweise zumindest umfassend einen Rollentisch und/oder einen (Industrie-)Roboter. Bevorzugt legt das Bauteil von dem zweiten Ofen bis hin zu dem Presshärtewerkzeug eine Wegstrecke von mindestens 0,5 m zurück. Hierbei kann das Bauteil im Kontakt mit der Umgebungsluft oder innerhalb einer Schutzatmosphäre geführt werden. Bevorzugt wird das Bauteil unmittelbar nach einer Entnahme aus dem zweiten Ofen direkt in das Presshärtewerkzeug verbracht.The movement in step f) preferably takes place by means of a transport device, for example at least comprising a roller table and / or an (industrial) robot. Preferably, the component travels a distance of at least 0.5 m from the second furnace to the press hardening tool. In this case, the component can be guided in contact with the ambient air or within a protective atmosphere. Preferably, the component is spent directly after removal from the second oven directly into the press-hardening tool.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur oder sogar unterhalb der AC1-Temperatur erwärmt wird. Die AC1-Temperatur ist die Temperatur, ab der die Gefügeumwandlung von Ferrit hin zu Austenit bei einem Erwärmen eines metallischen Bauteils, insbesondere Stahlbauteils, beginnt.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the component is heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature or even below the AC1 temperature. The AC1 temperature is the temperature at which the microstructure transformation from ferrite to austenite begins when a metallic component, in particular a steel component, is heated.

Nach einer (alternativen) vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt wird. Die AC3-Temperatur ist die Temperatur, bei der die Gefügeumwandlung von Ferrit hin zu Austenit bei einem Erwärmen eines metallischen Bauteils, insbesondere Stahlbauteils, endet beziehungsweise (vollständig) abgeschlossen ist.According to an (alternative) advantageous embodiment, it is proposed that the component in Step a) is heated to a temperature above the AC3 temperature. The AC3 temperature is the temperature at which the microstructure transformation from ferrite to austenite upon heating of a metallic component, in particular a steel component, ends or is (completely) completed.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine erste Teilbereich in Schritt c) konvektiv auf eine Temperatur unterhalb der AC1-Temperatur gekühlt wird. Bevorzugt wird der mindestens eine erste Teilbereich in Schritt c), insbesondere konvektiv, auf eine Temperatur unterhalb von 550°C [° Celsius] (823,15 K), besonders bevorzugt unterhalb von 500°C (773,15 K) oder sogar unterhalb von 450°C (723,15 K) gekühlt.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the at least one first subregion in step c) is convectively cooled to a temperature below the AC1 temperature. Preferably, the at least one first portion in step c), in particular convective, to a temperature below 550 ° C [° Celsius] (823.15 K), more preferably below 500 ° C (773.15 K) or even below cooled from 450 ° C (723.15 K).

Die im Zusammenhang mit dem zuerst vorgestellten Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous embodiments discussed in connection with the method presented first may accordingly also occur in the method presented here and vice versa. In that regard, reference is made in full to the statements there for a more detailed characterization of the features.

Zur Lösung der genannten Aufgabe(n) könnte auch ein Verfahren zur (partiell unterschiedlichen) Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils mit zumindest folgenden Schritten dienen:

a) Erwärmen des Bauteils in einem ersten Ofen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion,
b) Bewegen des Bauteils in eine Temperierstation,
c) konvektives (partielles) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils in der Temperierstation mittels mindestens einer Düse, die einen Fluidstrom hin zu dem ersten Teilbereich austrägt, wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird und wobei die mindestens eine Düse mit Druckluft betrieben wird.

A method for (partially different) heat treatment of a metallic component with at least the following steps could also serve to achieve the stated object (s):

a) heating of the component in a first furnace, in particular by means of radiant heat and / or convection,
b) moving the component into a tempering station,
c) convective (partial) cooling of at least a first portion of the component in the tempering station by means of at least one nozzle discharging a fluid flow towards the first portion, wherein a temperature difference between the at least a first portion and at least a second portion of the component is set and wherein the at least one nozzle is operated with compressed air.

Die im Zusammenhang mit den zuerst vorgestellten Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous embodiments discussed in connection with the first-presented methods may accordingly also occur in the method presented here and vice versa. In that regard, reference is made in full to the statements there for a more detailed characterization of the features.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils vorgeschlagen, die zumindest umfasst:

– einen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion beheizbaren ersten Ofen,
– eine dem ersten Ofen nachgeordnete Temperierstation, in der mindestens eine Düse angeordnet beziehungsweise gehalten ist, die zum Austragen eines Fluids zum Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils vorgesehen und eingerichtet ist, insbesondere sodass eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils einstellbar ist, wobei die mindestens eine Düse bevorzugt dazu vorgesehen und eingerichtet ist, mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betrieben zu werden,
– einen der Temperierstation nachgeordneten, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion beheizbaren zweiten Ofen, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist zumindest den mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils um mindestens 100 K zu erwärmen.

According to a further aspect, a device for heat treatment of a metallic component is proposed, which comprises at least:

A first furnace which can be heated in particular by means of radiant heat and / or convection,
A tempering station arranged downstream of the first furnace and in which at least one nozzle is provided and arranged for discharging a fluid for cooling at least a first portion of the component, in particular so that a temperature difference between the at least one first portion and at least one second Part of the component is adjustable, wherein the at least one nozzle is preferably provided and adapted to be operated with an overpressure of at least 2 bar,
- A second tempering station downstream, in particular by means of radiant heat and / or convection heatable second oven, which is provided and adapted to heat at least the at least a first portion of the component by at least 100 K.

Die Vorrichtung kann zum Durchführen eines hier vorgestellten Verfahrens dienen. Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens vorgesehen und eingerichtet. Bevorzugt ist der Vorrichtung eine elektronische Steuereinheit zugeordnet, die zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens geeignet und eingerichtet ist. Besonders bevorzugt weist die Steuereinheit hierzu zumindest einen programmgesteuerten Mikroprozessor sowie einen elektronischen Speicher auf, in dem ein Steuerprogramm abgelegt ist, das zur Ausführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens vorgesehen und eingerichtet ist.The device can be used to carry out a method presented here. The device is preferably provided and set up for carrying out a method presented here. Preferably, the device is associated with an electronic control unit which is suitable and arranged for carrying out a method proposed here. For this purpose, the control unit particularly preferably has at least one program-controlled microprocessor and an electronic memory in which a control program is stored, which is provided and set up to execute a method proposed here.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest der erste Ofen oder der zweite Ofen ein Durchlaufofen oder ein Kammerofen ist. Bevorzugt ist der erste Ofen ein Durchlaufofen, insbesondere ein Rollenherdofen. Besonders bevorzugt ist der zweite Ofen ein Durchlaufofen, insbesondere ein Rollenherdofen, oder ein Kammerofen, insbesondere ein Mehrlagenkammerofen mit mindestens zwei übereinander angeordneten Kammern. Bevorzugt weist der zweite Ofen einen, insbesondere (ausschließlich) mittels Strahlungswärme beheizbaren, Ofeninnenraum auf, in dem vorzugsweise eine nahezu einheitliche Innentemperatur einstellbar ist. Insbesondere wenn der zweite Ofen als Mehrlagenkammerofen ausgeführt ist, können, entsprechend der Anzahl der Kammern, mehrere solcher Ofeninnenräume vorhanden sein.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that at least the first furnace or the second furnace is a continuous furnace or a chamber furnace. Preferably, the first furnace is a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace. The second furnace is particularly preferably a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace, or a chamber furnace, in particular a multilayer furnace with at least two chambers arranged one above the other. The second furnace preferably has a furnace interior, in particular (exclusively) which can be heated by means of radiant heat, in which preferably a virtually uniform internal temperature can be set. In particular, when the second oven is designed as a multi-layer oven, a plurality of such furnace interior spaces may be present, corresponding to the number of chambers.

Bevorzugt sind in dem ersten Ofen und/oder in dem zweiten Ofen (ausschließlich) Strahlungswärmequellen angeordnet. Besonders bevorzugt ist in einem Ofeninnenraum des ersten Ofens und/oder in einem Ofeninnenraum des zweiten Ofens mindestens ein elektrisch betriebenes (das Bauteil nicht kontaktierendes) Heizelement, wie beispielsweise mindestens eine elektrisch betriebene Heizschleife und/oder mindestens ein elektrisch betriebener Heizdraht angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Ofeninnenraum des ersten Ofens und/oder dem Ofeninnenraum des zweiten Ofens mindestens ein insbesondere gasbeheiztes Strahlrohr angeordnet sein. Vorzugsweise sind in dem Ofeninnenraum des ersten Ofens und/oder dem Ofeninnenraum des zweiten Ofens mehrere Strahlrohrgasbrenner beziehungsweise Strahlrohre angeordnet, in die jeweils mindestens ein Gasbrenner hineinbrennt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der innere Bereich der Stahlrohre, in den die Gasbrenner hineinbrennen, atmosphärisch von dem Ofeninnenraum getrennt ist, so dass keine Verbrennungsgase oder Abgase in den Ofeninnenraum gelangen und somit die Ofenatmosphäre beeinflussen können. Eine solche Anordnung wird auch als „indirekte Gasbeheizung“ bezeichnet.Radiation heat sources are preferably arranged in the first furnace and / or in the second furnace (exclusively). Particularly preferably, at least one electrically operated (component non-contacting) heating element, such as at least one electrically operated heating loop and / or at least one electrically operated heating wire is arranged in a furnace interior of the first furnace and / or in a furnace interior of the second furnace. Alternatively or additionally, in the furnace interior of the first furnace and / or the furnace interior of the second furnace at least one in particular gas-heated jet pipe be arranged. Preferably, a plurality of jet tube gas burners or jet tubes are arranged in the furnace interior of the first furnace and / or the furnace interior of the second furnace, in each of which at least one gas burner burns. In this case, it is particularly advantageous if the inner region of the steel tubes, into which the gas burners burn, is atmospherically separated from the furnace interior, so that no combustion gases or exhaust gases can enter the furnace interior and thus influence the furnace atmosphere. Such an arrangement is also referred to as "indirect gas heating".

In der Temperierstation ist mindestens eine Düse angeordnet beziehungsweise gehalten, die zum Austragen eines Fluids vorgesehen und eingerichtet ist. Die mindestens eine Düse kann mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betrieben werden. Die Vorrichtung kann weiterhin, insbesondere zur Bereitstellung des Überdrucks, mindestens einen Kompressor aufweisen, der vorzugsweise der Temperierstation zugeordnet ist. Der Kompressor kann mit der mindestens einen Düse, insbesondere mit einem Düseneinlass der Düse (strömungstechnisch) verbunden sein. Bevorzugt weist die Vorrichtung mindestens einen Druck(-luft-)speicher auf, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist, mittels des Kompressors bereitgestellten Druck vorzuhalten beziehungsweise zu speichern. Vorzugsweise ist der Druckspeicher der Temperierstation zugeordnet. Weiterhin bevorzugt ist der Druckspeicher in einem den Kompressor mit der mindestens einen Druckluftdüse verbindenden Rohrleitungssystem angeordnet und/oder zwischen dem Kompressor und der mindestens einen Druckluftdüse mit dem Rohrleitungssystem verbunden. Der Kompressor ist vorzugsweise dazu vorgesehen und eingerichtet das den Fluidstrom bildende Fluid mit einem Überdruck von mindestens 2 bar bereitzustellen. Bei dem Kompressor handelt es sich bevorzugt um einen Kolbenverdichter, einen Rotationsverdichter, insbesondere Schraubenverdichter, oder einen Turboverdichter, der besonders bevorzugt mit einer Vielzahl von rotierend antreibbaren Schaufeln (mindestens eines Laufrads) und einer Vielzahl von feststehenden Schaufeln (mindestens eines Leitrads) ausgeführt ist. In the tempering at least one nozzle is arranged or held, which is provided and arranged for discharging a fluid. The at least one nozzle can be operated with an overpressure of at least 2 bar. The device can furthermore, in particular for providing the overpressure, have at least one compressor, which is preferably associated with the temperature control station. The compressor may be connected to the at least one nozzle, in particular to a nozzle inlet of the nozzle (fluidically). Preferably, the device has at least one pressure (air) memory which is provided and arranged to hold or store pressure provided by means of the compressor. Preferably, the pressure accumulator is assigned to the temperature control station. Furthermore, the pressure accumulator is preferably arranged in a pipeline system which connects the compressor to the at least one compressed-air nozzle and / or is connected to the pipeline system between the compressor and the at least one compressed-air nozzle. The compressor is preferably provided and adapted to provide the fluid stream forming fluid at an overpressure of at least 2 bar. The compressor is preferably a reciprocating compressor, a rotary compressor, in particular a screw compressor, or a turbocompressor, which is particularly preferably designed with a large number of rotatingly drivable blades (at least one impeller) and a multiplicity of stationary blades (at least one stator).

Alternativ oder zusätzlich kann auch statt oder zusätzlich zu einem Kompressor eine Quelle für ein unter Druck stehendes Fluid vorgesehen sein, welche mit der mindestens einen Düse verbindbar ist. Hierbei handelt es sich bevorzugt um eine Quelle, bei der ein verflüssigtes Gas verdampft wird, beispielsweise über einen entsprechenden Wärmetauscher, der beispielsweise an Umgebungsluft eine Verdampfung des verflüssigten Gases (beispielsweise verflüssigter Stickstoff) bewirkt. Das verdampfte Gas kann dann bevorzugt einem Kompressor zur Erhöhung des Druckes zugeführt werden, sollte der Gasdruck am Ausgang der Quelle zu niedrig sein.Alternatively or additionally, instead of or in addition to a compressor, a source for a pressurized fluid can be provided which can be connected to the at least one nozzle. This is preferably a source in which a liquefied gas is vaporized, for example via a corresponding heat exchanger which, for example, causes ambient air to evaporate the liquefied gas (for example, liquefied nitrogen). The vaporized gas may then preferably be supplied to a compressor to increase the pressure should the gas pressure at the exit of the source be too low.

Bevorzugt ist in der Temperierstation (zudem) mindestens eine Erwärmungseinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Erwärmungseinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet, Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils einzutragen. Besonders bevorzugt ist die Erwärmungseinrichtung derart in der Temperierstation angeordnet und/oder ausgerichtet, dass das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zu dem Kühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils mittels der mindestens einen Düse ausführbar ist. Bevorzugt umfasst die Erwärmungseinrichtung (ausschließlich) mindestens eine Strahlungswärmequelle. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Strahlungswärmequelle mit mindestens einem elektrisch betriebenen (das Bauteil nicht kontaktierenden) Heizelement, wie beispielsweise mindestens einer elektrisch betriebenen Heizschleife und/oder mindestens einem elektrisch betriebenen Heizdraht gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann als Strahlungswärmequelle mindestens ein gasbeheiztes Strahlrohr vorgesehen sein.At least one heating device is preferably arranged in the tempering station (moreover). Preferably, the heating device is provided and arranged to enter heat energy in the at least one second portion of the component. Particularly preferably, the heating device is arranged and / or aligned in the tempering station such that the introduction of thermal energy into the at least one second subregion of the component can be carried out simultaneously or at least partially parallel to the cooling of the at least one first subregion of the component by means of the at least one nozzle , The heating device preferably comprises (exclusively) at least one radiant heat source. The at least one radiant heat source is particularly preferably formed with at least one electrically operated heating element (which does not contact the component), for example at least one electrically operated heating loop and / or at least one electrically operated heating wire. Alternatively or additionally, at least one gas-heated jet pipe can be provided as radiant heat source.

Weiterhin kann die Vorrichtung ein Presshärtewerkzeug umfassen, das dem zweiten Ofen nachgeordnet ist. Dass Presshärtewerkzeug ist insbesondere dazu vorgesehen und eingerichtet das Bauteil gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel umzuformen und (zumindest teilweise) abzuschrecken.Furthermore, the apparatus may include a press hardening tool downstream of the second furnace. The press-hardening tool is in particular provided and arranged to simultaneously or at least partially reshape the component and to quench it (at least partially).

Die im Zusammenhang mit den Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei der hier vorgestellten Vorrichtung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous embodiments discussed in connection with the method can accordingly also occur in the case of the device presented here and vice versa. In that regard, reference is made in full to the statements there for a more detailed characterization of the features.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung mindestens einer mit einem Überdruck von mindestens 2 bar betriebenen Düse zum konvektiven Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs eines metallischen Bauteils vorgeschlagen, wobei die Düse derart verwendet wird, dass eine Temperaturdifferenz von mindestens 100 K zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird.According to a further aspect, a use of at least one nozzle operated with an overpressure of at least 2 bar for the convective cooling of at least a first portion of a metallic component is proposed, the nozzle being used such that a temperature difference of at least 100 K between the at least one first portion and at least a second portion of the component is set.

Die vorstehend im Zusammenhang mit den Verfahren und/oder der Vorrichtung erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei der hier vorgestellten Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous embodiments discussed above in connection with the method and / or the device can accordingly also occur with the use presented here and vice versa. In that regard, reference is made in full to the statements there for a more detailed characterization of the features.

Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:The invention as well as the technical environment will be described in more detail below with reference to the figures explained. It should be noted that the invention should not be limited by the embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and / or findings from other figures and / or the present description. They show schematically:

1: ein Schaubild einer Vorrichtung, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist, 1 FIG. 2 is a diagram of a device with which a method according to the invention can be carried out, FIG.

2: eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1, 2 : a detailed view of the device 1 .

3: einen mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit-Verlauf, und 3 a temperature-time profile which can be achieved by means of a method according to the invention, and

4: einen weiteren mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit-Verlauf. 4 a further temperature-time profile which can be achieved by means of a method according to the invention.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 12 zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils 1, mit der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Die Vorrichtung 12 weist einen ersten Ofen 7, eine Temperierstation 8, einen zweiten Ofen 9 und ein Presshärtewerkzeug 11 auf. Die Vorrichtung 12 stellt hier eine Warmformlinie für das Presshärten dar. Die Temperierstation 8 ist dem ersten Ofen 7 (direkt) nachgeordnet, sodass ein mittels der Vorrichtung 12 zu behandelndes Bauteil 1 nach Verlassen des ersten Ofens 7 direkt in die Temperierstation 8 verbracht werden kann. Ferner sind der zweite Ofen 9 der Temperierstation 8 und das Presshärtewerkzeug 11 dem zweiten Ofen 9 (direkt) nachgeordnet. 1 schematically shows a device 12 for heat treatment of a metallic component 1 with which a method according to the invention can be carried out. The device 12 has a first oven 7 , a temperature control station 8th , a second oven 9 and a press hardening tool 11 on. The device 12 here represents a hot forming line for press hardening. The tempering station 8th is the first oven 7 (directly) downstream, so that by means of the device 12 to be treated component 1 after leaving the first oven 7 directly into the temperature control station 8th can be spent. Further, the second oven 9 the tempering station 8th and the press hardening tool 11 the second oven 9 (directly) downstream.

2 zeigt schematisch eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1. In 2 ist die Temperierstation 8 der Vorrichtung aus 1 näher veranschaulicht. In der Temperierstation 8 ist eine Düse 3 angeordnet, die einen Fluidstrom 4 hin zu einem ersten Teilbereich 2 des Bauteils austrägt, um diesen ersten Teilbereich 2 konvektiv (aktiv) zu kühlen. Die Düse 3 wird beispielhaft mit einem Überdruck von 5 bar betrieben. Hierzu ist die Düse einlassseitig mit einem Kompressor 13 verbunden. Zudem ist in der Temperierstation 8 eine Erwärmungseinrichtung 11 angeordnet, die zum Eintragen von Wärmeenergie in einen zweiten Teilbereich 6 des Bauteils 1 vorgesehen und eingerichtet ist. Hierzu ist die Erwärmungseinrichtung 11 beispielhaft als elektrisch betreibbarer Heizdraht ausgeführt. 2 schematically shows a detailed view of the device 1 , In 2 is the tempering station 8th of the device 1 illustrated in more detail. In the temperature control station 8th is a nozzle 3 arranged, which has a fluid flow 4 towards a first subarea 2 of the component discharges to this first portion 2 convective (active) to cool. The nozzle 3 is operated by way of example with an overpressure of 5 bar. For this purpose, the nozzle is on the inlet side with a compressor 13 connected. In addition, in the temperature control station 8th a heating device 11 arranged, for the input of heat energy in a second subarea 6 of the component 1 is provided and set up. For this purpose, the heating device 11 exemplified executed as electrically operable heating wire.

3 zeigt schematisch einen mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit-Verlauf. Hierin ist die Temperatur T des metallischen Bauteils beziehungsweise sind die Temperaturen T des mindestens einen ersten Teilbereichs und des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils über der Zeit t aufgetragen. 3 schematically shows a recoverable by a method according to the invention temperature-time course. Herein, the temperature T of the metallic component or the temperatures T of the at least one first partial area and the at least one second partial area of the component are plotted over the time t.

Gemäß dem in 3 gezeigten Temperatur-Zeit-Verlauf wird das metallische Bauteil 1 zunächst, bis zum Zeitpunkt t₁ uniform auf eine Temperatur unterhalb der AC1-Temperatur erwärmt. Dieses Erwärmen erfolgt hier beispielhaft in einem ersten Ofen 2. Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ wird das metallische Bauteil von dem ersten Ofen in eine Temperierstation transferiert. Hierbei kann die Bauteiltemperatur, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen.According to the in 3 shown temperature-time course is the metallic component 1 First, until the time t ₁ uniformly heated to a temperature below the AC1 temperature. This heating takes place here by way of example in a first oven 2 , Between times t ₁ and t ₂ , the metallic component is transferred from the first furnace to a tempering station. Here, the component temperature, for example, by heat loss to the environment easily decrease.

Zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ wird mindestens ein erster Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (aktiv) gekühlt. Dies ist in 3 anhand des unteren Temperatur-Zeit-Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ veranschaulicht. Parallel wird mindestens ein zweiter Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (leicht) erwärmt. Dies ist in 3 anhand des oberen Temperatur-Zeit-Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ veranschaulicht. So wird in der Temperierstation eine Temperaturdifferenz 5 zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt.Between the times t ₂ and t ₃ , at least a first portion of the component in the temperature control (active) is cooled. This is in 3 illustrated by the lower temperature-time curve between the times t ₂ and t ₃ . In parallel, at least a second portion of the component in the tempering (light) is heated. This is in 3 illustrated by the upper temperature-time curve between the times t ₂ and t ₃ . Thus, in the temperature control station, a temperature difference 5 set between the at least one first portion and at least a second portion of the component.

Zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ wird das Bauteil von der Temperierstation in einen sich von dem ersten Ofen unterscheidenden zweiten Ofen transferiert. Hierbei können die in der Temperierstation eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen.Between the times t ₃ and t ₄ , the component is transferred from the tempering station into a second oven different from the first oven. Here, the set in the tempering, partially different temperatures, for example, by heat loss to the environment can easily decrease.

Vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅ wird das Bauteil in dem zweiten Ofen derart erwärmt, dass die Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils um mindestens 150 K erhöht wird. Zudem erfolgt das Erwärmen im zweiten Ofen derart, dass gleichzeitig die Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gebracht wird.From time t ₄ to time t ₅ , the component is heated in the second furnace such that the temperature of the at least one first portion of the component is increased by at least 150 K. In addition, the heating in the second oven is carried out such that at the same time the temperature of the at least one second portion of the component is brought to a temperature above the AC3 temperature.

Zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₆ wird das Bauteil von dem zweiten Ofen in ein Presshärtewerkzeug transferiert. Hierbei können die in dem zweiten Ofen eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen. Between times t ₅ and t ₆ , the component is transferred from the second furnace to a press hardening tool. Here, the set in the second furnace, partially different temperatures, for example, by heat loss to the environment can easily decrease.

Ab dem Zeitpunkt t₆ bis zu einem Prozessende erfolgt ein Abschrecken des (gesamten) Bauteils in dem Presshärtewerkzeug. Hierbei kann sich in dem mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils ein zumindest teilweise oder sogar mehrheitlich martensitisches Gefüge einstellen, das eine vergleichsweise hohe Festigkeit und eine vergleichsweise geringe Duktilität aufweist. In dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils hat im Wesentlichen keine Gefügeumwandlung stattgefunden, da der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils zu keinem Zeitpunkt des Prozesses die AC1-Temperatur überschritten hat, sodass in dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils ein mehrheitlich ferritisches Gefüge verbleibt, das eine vergleichsweise geringe Festigkeit und eine vergleichsweise hohe Duktilität aufweist.From the time t ₆ to a process end, quenching of the (entire) component takes place in the press-hardening tool. In this case, an at least partially or even mostly martensitic structure can be established in the at least one second subregion of the component, which has a comparatively high strength and a comparatively low ductility. Substantially no structural transformation has taken place in the at least one first subregion of the component, since the at least one first subregion of the component has not exceeded the AC1 temperature at any time of the process, so that a majority ferritic microstructure remains in the at least one first subregion of the component. which has a comparatively low strength and a comparatively high ductility.

4 zeigt schematisch einen weiteren mittels einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit-Verlauf. Zunächst wird das metallische Bauteil bis zum Zeitpunkt t₁ uniform auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt. Dieses Erwärmen erfolgt hier beispielhaft in einem ersten Ofen. Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ wird das metallische Bauteil von dem ersten Ofen in eine Temperierstation transferiert. Hierbei kann die Bauteiltemperatur leicht abnehmen. 4 schematically shows a further achievable by a method according to the invention temperature-time profile. First, the metallic component is uniformly heated to a temperature above the AC3 temperature until time t ₁ . This heating takes place here by way of example in a first oven. Between times t ₁ and t ₂ , the metallic component is transferred from the first furnace to a tempering station. In this case, the component temperature can easily decrease.

Zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ wird mindestens ein erster Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (aktiv) gekühlt. Dies ist in 4 anhand des unteren Temperatur-Zeit-Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ veranschaulicht. Parallel kann die Temperatur mindestens eines zweiten Teilbereichs des Bauteils in der Temperierstation leicht abnehmen. Dies ist in 4 anhand des oberen Temperatur-Zeit-Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ veranschaulicht. Diese (passive) Temperaturabnahme in dem mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils weist eine deutlich geringere Abkühlgeschwindigkeit auf, als das parallele (aktive) Abkühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils. In 4 ist erkennbar, dass in der Temperierstation eine Temperaturdifferenz 5 zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird.Between the times t ₂ and t ₃ , at least a first portion of the component in the temperature control (active) is cooled. This is in 4 illustrated by the lower temperature-time curve between the times t ₂ and t ₃ . In parallel, the temperature of at least a second portion of the component in the tempering easily decrease. This is in 4 illustrated by the upper temperature-time curve between the times t ₂ and t ₃ . This (passive) temperature decrease in the at least one second partial region of the component has a significantly lower cooling rate than the parallel (active) cooling of the at least one first partial region of the component. In 4 can be seen that in the temperature control a temperature difference 5 is set between the at least one first portion and at least a second portion of the component.

Zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ wird das Bauteil von der Temperierstation in einen sich von dem ersten Ofen unterscheidenden zweiten Ofen transferiert. Hierbei können die in der Temperierstation eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen leicht abnehmen.Between the times t ₃ and t ₄ , the component is transferred from the tempering station into a second oven different from the first oven. Here, the set in the temperature control, partially different temperatures can easily decrease.

Vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅ wird das Bauteil in dem zweiten Ofen derart erwärmt, dass die Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils um mindestens 150 K erhöht wird. Zudem erfolgt das Erwärmen im zweiten Ofen derart, dass gleichzeitig eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils, im Vergleich zu einer Abkühlgeschwindigkeit während einer Wärmeabgabe an die Umgebung reduziert ist.From time t ₄ to time t ₅ , the component is heated in the second furnace such that the temperature of the at least one first portion of the component is increased by at least 150 K. In addition, the heating in the second oven is performed such that at the same time a cooling rate of the at least one second portion of the component is reduced compared to a cooling rate during heat release to the environment.

Ab dem Zeitpunkt t₆ bis zu einem Prozessende erfolgt ein Abschrecken des (gesamten) Bauteils in dem Presshärtewerkzeug. Hierbei kann sich in dem mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils ein zumindest teilweise oder sogar mehrheitlich martensitisches Gefüge einstellen, das eine vergleichsweise hohe Festigkeit und eine vergleichsweise geringe Duktilität aufweist. In dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils kann sich ein zumindest teilweise oder sogar mehrheitlich bainitisches Gefüge einstellen, das eine vergleichsweise geringe Festigkeit und eine vergleichsweise hohe Duktilität aufweist.From the time t ₆ to a process end, quenching of the (entire) component takes place in the press-hardening tool. In this case, an at least partially or even mostly martensitic structure can be established in the at least one second subregion of the component, which has a comparatively high strength and a comparatively low ductility. In the at least one first subregion of the component, an at least partially or even predominantly bainitic microstructure can be obtained, which has a comparatively low strength and a comparatively high ductility.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bauteil component
22: erster Teilbereich first subarea
33: Düse jet
44: Fluidstrom fluid flow
55: Temperaturdifferenz temperature difference
66: zweiter Teilbereich second subarea
77: erster Ofen first oven
88th: Temperierstation heating station
99: zweiter Ofen second oven
1010: Presshärtewerkzeug Press hardening tool
1111: Erwärmungseinrichtung heater
1212: Vorrichtung contraption
1313: Kompressor compressor

Claims

Method for heat treatment of a metallic component ( 1 ), wherein at least a first subregion ( 2 ) of the component ( 1 ) by means of at least one nozzle ( 3 ) containing a fluid flow ( 4 ) to the first subarea ( 2 ) is cooled convective, so that a temperature difference ( 5 ) of at least 100 K between the at least one first subregion ( 2 ) and at least a second subregion ( 6 ) of the component ( 1 ), wherein the at least one nozzle ( 3 ) is operated with an overpressure of at least 2 bar.

Method according to claim 1, wherein at least the at least one first subregion ( 2 ) of the component ( 1 ) is heated by at least 500 K before cooling.

Method according to claim 1 or 2, wherein at least the at least one first subregion ( 2 ) of the component ( 1 ) after cooling by at least 100 K is heated.

Method for heat treatment of a metallic component ( 1 ) with at least the following steps: a) heating of the component ( 1 ) in a first oven ( 7 ), b) moving the component ( 1 ) in a tempering station ( 8th ), c) convective cooling of at least a first subregion ( 2 ) of the component ( 1 ) in the temperature control station ( 8th ) by means of at least one nozzle ( 3 ) containing a fluid flow ( 4 ) to the first subarea ( 2 ), wherein a temperature difference ( 5 ) between the at least one first subregion ( 2 ) and at least a second subregion ( 6 ) of the component ( 1 ) and wherein the at least one nozzle ( 3 ) is operated with an overpressure of at least 2 bar.

The method of claim 4, wherein the method further comprises at least the following steps: d) moving the component ( 1 ) from the temperature control station ( 8th ) in a second oven ( 9 ), e) heating at least the at least one first subregion ( 2 ) of the component ( 1 ) in the second furnace ( 9 ) at least 100 K.

The method of claim 4 or 5, wherein the method further comprises at least the following steps: f) moving the component ( 1 ) from the temperature control station ( 8th ) or of the second furnace ( 9 ) in a press hardening tool ( 10 g) reshaping and cooling the component ( 1 ) in the press hardening tool ( 10 ).

Method according to one of claims 4 to 6, wherein the component ( 1 ) is heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature.

Method according to one of claims 4 to 6, wherein the component ( 1 ) is heated in step a) to a temperature above the AC3 temperature.

Method according to one of claims 4 to 8, wherein the at least one first subregion ( 2 ) in step c) is convectively cooled to a temperature below the AC1 temperature.

Use of at least one nozzle operated with an overpressure of at least 2 bar ( 3 ) for the convective cooling of at least a first subregion ( 2 ) of a metallic component ( 1 ), so that a temperature difference ( 5 ) of at least 100 K between the at least one first subregion ( 2 ) and at least a second subregion ( 6 ) of the component ( 1 ) is set.