DE102017203507A1 - Stahlflachhalbzeug, Verfahren zur Herstellung einer Komponente und Verwendung - Google Patents

Stahlflachhalbzeug, Verfahren zur Herstellung einer Komponente und Verwendung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stahlflachhalbzeug (1) umfassend eine erste Lage (1.1) aus einer martensitischen Stahllegierung, welche eine Zugfestigkeit > 1200 MPa und/oder eine Härte > 370 HV10 aufweist, und mindestens eine mit der ersten Lage (1.1) vollflächig und stoffschlüssig verbundenen zweiten Lage (1.2, 1.2') aus einer weichen Stahllegierung, welche eine Zugfestigkeit < 600 MPa und/oder eine Härte < 190 HV10, aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente aus dem Stahlflachhalbzeug sowie eine entsprechende Verwendung.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Stahlflachhalbzeug umfassend eine erste Lage und mindestens eine mit der ersten Lage vollflächig und stoffschlüssig verbundene zweite Lage. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente aus dem Stahlflachhalbzeug sowie eine entsprechende Verwendung.
  • Technischer Hintergrund
  • In der Automobilindustrie wird nach neuen Lösungen zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit einhergehend zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs gesucht. Leichtbau ist dabei ein wesentlicher Baustein, um das Fahrzeuggewicht senken zu können. Dies kann unter anderem durch den Einsatz von Werkstoffen mit gesteigerter Festigkeit erzielt werden. Mit dem Anstieg der Festigkeit nimmt in der Regel dessen Biegevermögen ab. Um trotz gesteigerter Festigkeit zur Realisierung von Leichtbau auch den bei crashrelevanten Bauteilen erforderlichen Insassenschutz sicherzustellen, ist zu gewährleisten, dass die eingesetzten Werkstoffe die durch einen Crash eingeleitete Energie durch Deformation umwandeln können. Dies bedingt ein hohes Maß an Umformvermögen insbesondere in den crashrelevanten Bauteilen einer Fahrzeugstruktur oder Sitzstruktur. Eine Möglichkeit, Gewicht einzusparen, ist beispielsweise die Karosserie, Rahmen, Sitzstruktur und/oder Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere bei Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen beispielsweise auch das Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batteriemodulen für den elektrischen Antrieb, noch leichter, durch leichte und innovative Werkstoffe im Vergleich zu den konventionell eingesetzten Werkstoffen zu gestalten bzw. zu bauen. So können beispielsweise bauteilspezifisch konventionelle Werkstoffe durch leichtere Werkstoffe mit vergleichbaren Eigenschaften ersetzt werden. Beispielsweise finden immer mehr Hybridwerkstoffe oder Werkstoffverbunde Einzug in der Automobilindustrie, die aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sind, wobei jedes einzelne Material bestimmte Eigenschaften aufweist, die im Verbund im Wesentlichen zu gegensätzlichen Eigenschaften vereint werden, um verbesserte Eigenschaften im Werkstoffverbund im Vergleich zu den einzelnen, monolithischen Materialien zu erzielen. Werkstoffverbunde, insbesondere aus unterschiedlichen Stahllegierungen sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 022 709 A1 .
  • Vorteilhafte Eigenschaften haben insbesondere Stahllegierungen mit einem martensitischen Gefüge, welche mit hohen (Zug-)Festigkeiten (Rm) insbesondere für die Herstellung von kalt umgeformten, crashrelevanten Komponenten (Bauteilen) geeignet sind. Derartige Stahllegierungen vertreibt die Anmelderin als Martensitphasenstähle unter der Handelsbezeichnung „MS-W®“, welche bei gleichbleibenden Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Stahllegierungen in der Materialdicke dünner ausgelegt werden können, wobei durch die Reduzierung der Materialdicke positiv Einfluss auf das Gewicht der Komponente (Bauteils) respektive Gesamtgewicht des Fahrzeugs genommen werden kann. Derartige Stahllegierungen eignen sich daher hervorragend für die Automobilindustrie.
  • Das Potenzial in Sachen Festigkeitssteigerung bei Martensitphasenstählen ist noch lange nicht erschöpft, so dass durch entsprechende Legierungskonzepte bzw. alternativ oder zusätzlich durch Optimierung der Herstellungsroute Möglichkeiten bestehen, Zugfestigkeiten in Martensitphasenstählen von bis zu 2000 MPa und höher zu erreichen bzw. einstellen zu können. Stahllegierungen mit einem im Wesentlichen martensitischen Gefüge (Martensitphasenstähle) sind aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften jedoch nur bedingt, insbesondere mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichtbar. Da mit steigender Festigkeit die Verformungsfähigkeit abnimmt, was insbesondere zu Lasten des Biegewinkels geht, können beim Umformen abhängig von der herzustellenden Geometrie respektive Komplexität Mikrorisse/Risse in der Oberfläche bzw. im oberflächennahen Bereich des Stahlwerkstoffes entstehen, die im schlechtesten Fall frühzeitig zu einem Bauteilversagen führen können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stahlflachhalbzeug mit im Wesentlichen verbesserten Eigenschaften bereitzustellen, welches einfach beschichtbar ist und insbesondere keine bzw. eine geringere Rissneigung beim Umformen und insbesondere einen höheren Biegewinkel aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente und eine entsprechende Verwendung anzugeben.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Stahlflachhalbzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Die Erfinderin hat festgestellt, dass durch das Vorsehen mindestens einer zweiten Lage aus einer weichen Stahllegierung, welche zumindest einseitig vollflächig und stoffschlüssig mit der ersten Lage aus einer Stahllegierung mit einem martensitischen Gefüge, welche eine Zugfestigkeit > 1200 MPa und/oder eine Härte > 370 HV10, insbesondere eine Zugfestigkeit > 1300 MPa und/oder eine Härte > 400 HV10, vorzugsweise eine Zugfestigkeit > 1400 MPa und/oder eine Härte > 435 HV10, weiter bevorzugt eine Zugfestigkeit > 1500 MPa und/oder eine Härte > 465 HV10, besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit > 1600 MPa und/oder eine Härte > 490 HV10 aufweist, verbunden ist, sichergestellt werden kann, dass zumindest einseitig kein direkter respektive unmittelbarer Kontakt mit der ersten Lage möglich ist, so dass die zweite Lage aus einer weichen Stahllegierung als eine Art Funktionsschicht fungiert. Im Sinne der Erfindung weist die weiche Stahllegierung eine Zugfestigkeit < 600 MPa und/oder eine Härte < 190 HV10, insbesondere eine Zugfestigkeit < 550 MPa und/oder eine Härte < 175 HV10, vorzugsweise eine Zugfestigkeit < 450 MPa und/oder eine Härte < 140 HV10, besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit < 380 MPa und/oder eine Härte < 120 HV10 auf. Die zweite Lage respektive die weiche Stahllegierung weist Eigenschaften auf, die sich besonders positiv hinsichtlich einer Beschichtung und/oder Verformungsfähigkeit auszeichnet Das erfindungsgemäße Stahlflachhalbzeug kann somit in bestehende Standard-Prozesse wie zum Beispiel Rollprofilieren, etc. integriert werden, ohne Änderungen in der Prozesskette vornehmen zu müssen. Die Beschichtungsneigung und/oder Verformungsfähigkeit wird maßgeblich durch die Eigenschaften an der Oberfläche des Stahlflachhalbzeugs bestimmt, die erfindungsgemäß durch die zweite Lage als Funktionsschicht bereitgestellt werden.
  • Das Stahlflachhalbzeug kann als band-, platten- oder blechförmiges Halbzeug ausgeführt sein bzw. den weiteren Prozessschritten bereitgestellt werden. Das Stahlflachhalbzeug weist erfindungsgemäß mindestens zwei Lagen aus unterschiedlichen Stahllegierungen auf.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Stahlflachhalbzeugs besteht die erste Lage neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: 0,1-0,6 %, Si: 0,05 - 0,9 %, Mn: 0,3 - 2,0 %, Al: 0,01 - 2,0 %, Cr+Mo: bis 1,5 %, Nb+Ti: bis 0,2 %, B: bis 0,02 %, V: bis 0,25 %, Cu: bis 0,2%, Ni: bis 0,3 %, Sn: bis 0,05 %, Ca: bis 0,01 %, As: bis 0,02 %, N: bis 0,01 %, P: bis 0,06 %, S: bis 0,03 %.
  • C ist ein festigkeitssteigerndes Legierungselement und trägt mit zunehmendem Gehalt zur Festigkeitssteigerung bei, so dass ein Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,15 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,2 Gew.-% vorhanden ist, um die gewünschte Festigkeit zu erreichen bzw. einzustellen. Mit höherer Festigkeit nimmt auch die Sprödigkeit zu, so dass der Gehalt auf maximal 0,6 Gew.-%, insbesondere maximal 0,55 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,5 Gew.-%, weiter bevorzugt maximal 0,45 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,4 Gew.-% beschränkt ist, um die Werkstoffeigenschaften nicht negativ zu beeinflussen und eine ausreichende Schweißbarkeit sicherzustellen.
  • Si ist ein Legierungselement, das zur Mischkristallhärtung beiträgt und wirkt sich je nach Gehalt positiv in einer Festigkeitssteigerung aus, so dass ein Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 0,9 Gew.-%, insbesondere maximal 0,7 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,5 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Walzbarkeit sicherzustellen.
  • Mn ist ein Legierungselement, das zur Härtbarkeit beiträgt und sich positiv auf die Zugfestigkeit auswirkt, insbesondere zum Abbinden von S zu MnS, so dass ein Gehalt von mindestens 0,3 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 2,0 Gew.-%, insbesondere maximal 1,7 Gew.-%, vorzugsweise maximal 1,5 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Schweißbarkeit sicherzustellen.
  • Al trägt als Legierungselement zur Desoxidation bei, wobei ein Gehalt mit mindestens 0,01 Gew.-%, insbesondere mit 0,015 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 2,0 Gew.-%, insbesondere maximal 1,0 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% beschränkt, um Ausscheidungen im Werkstoff insbesondere in Form von nichtmetallischen oxidischen Einschlüssen im Wesentlichen zu reduzieren und/oder zu vermeiden, welche negativ die Werkstoffeigenschaften beeinflussen können. Beispielsweise ist der Gehalt zwischen 0,02 und 0,06 Gew.-% eingestellt.
  • Cr kann als Legierungselement je nach Gehalt auch zur Einstellung der Festigkeit, insbesondere positiv zur Härtbarkeit beitragen, mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,05 Gew.-%. Das Legierungselement ist auf maximal 1,5 Gew.-%, insbesondere maximal 1,2 Gew.-%, vorzugsweise maximal 1,0 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Schweißbarkeit sicherzustellen.
  • B kann als Legierungselement zur Härtbarkeit beitragen, insbesondere wenn N abgebunden wird und mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,001 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 0,02 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,015 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften auswirken und eine Reduzierung der Härte und/oder Festigkeit im Werkstoff zur Folge hätte.
  • Ti und Nb können als Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung und/oder N-Abbindung zulegiert werden, insbesondere wenn Ti mit einem Gehalt von mindestens 0,005 Gew.-% vorhanden ist Zur vollständigen Abbindung von N wäre der Gehalt an Ti mit mindestens 3,42*N vorzusehen. Die Legierungselemente sind in Kombination auf maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere maximal 0,15 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,1 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere sich negativ auf die Zähigkeit des Werkstoffs auswirken.
  • Mo, V, Cu, Ni, Sn, Ca, As, N, P oder S sind Legierungselemente, die einzeln oder in Kombination, wenn sie nicht gezielt zur Einstellung spezieller Eigenschaften zulegiert werden, zu den Verunreinigungen gezählt werden können. Die Gehalte sind beschränkt auf maximal 0,3 Gew.-% Mo, auf maximal 0,25 Gew.-% V, auf maximal 0,2 Gew.-% Cu, auf maximal 0,3 Gew.-% Ni, auf maximal 0,05 Gew.-% Sn, auf maximal 0,01 Gew.-% Ca, auf maximal 0,02 Gew.-% As, auf maximal 0,01 Gew.-% N, auf maximal 0,06 Gew.-% P, auf maximal 0,03 Gew.-% S.
  • Die zweite Lage zur Bildung der zumindest einseitigen Funktionsschicht auf der ersten Lage besteht vorzugsweise aus einer mikrolegierten Stahllegierung oder dualphasen Stahllegierung, die ohne Aufwand einfach und konventionell beschichtet und/oder umgeformt werden kann. Die zweite Lage besteht neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: bis 0,2 %, Si: 0,01 - 0,6 %, Mn: 0,1 - 2,5 %, Al: 0,01 - 2,0 %, Cr+Mo: bis 1,4 %, Nb+Ti: bis 0,25 %, B: bis 0,02 %, V: bis 0,05 %, Cu: bis 0,2%, Ni: bis 0,2 %, Sn: bis 0,05 %, Ca: bis 0,01 %, Co: bis 0,02 %, N: bis 0,01 %, P: bis 0,1 %, S: bis 0,06 %.
  • Zur Erhöhung der Verformbarkeit und/oder Beschichtbarkeit ist C als Legierungselement auf maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere maximal 0,15 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,11 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,09 Gew.-% beschränkt, wobei C mit mindestens 0,001 Gew.-% vorliegt.
  • Si ist ein Legierungselement, das zur Mischkristallhärtung beiträgt und wirkt sich positiv in einer Festigkeitssteigerung aus, so dass ein Gehalt von mindestens 0,01 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 0,6 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,4 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Walzbarkeit und/oder Oberflächenqualität sicherzustellen.
  • Mn ist ein Legierungselement, das zur Härtbarkeit beiträgt und sich positiv auf die Zugfestigkeit auswirkt, insbesondere zum Abbinden von S zu MnS, so dass ein Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 2,5 Gew.-%, insbesondere maximal 2,0 Gew.-%, vorzugsweise maximal 1,5 Gew.-% beschränkt, um eine ausreichende Schweißbarkeit sicherzustellen.
  • Al trägt als Legierungselement zur Desoxidation bei, wobei ein Gehalt mit mindestens 0,01 Gew.-%, insbesondere mit 0,015 Gew.-% vorhanden ist. Insbesondere bei Dualphasen-Stahllegierungen, welche im Zweiphasengebiet (Austenit/Ferrit) insbesondere warmgewalzt werden, wird Al in hohen Gehalten zulegiert, um eine Aufweitung des Zweiphasengebiets zu bewirken, wobei das Legierungselement auf maximal 2,0 Gew.-%, insbesondere maximal 1,8 Gew.-%, vorzugsweise maximal 1,6 Gew.-%, beschränkt ist, um Ausscheidungen im Werkstoff insbesondere in Form von nichtmetallischen oxidischen Einschlüssen im Wesentlichen zu reduzieren und/oder zu vermeiden, welche negativ die Werkstoffeigenschaften beeinflussen können. Der Al-Gehalt ist insbesondere bei mikrolegierten Stahllegierungen auf maximal 1,0 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,2 Gew.-% beschränkt, um die vorgenannten Nachteile im Wesentlichen zu vermeiden.
  • Cr kann als Legierungselement je nach Gehalt auch zur Einstellung der Festigkeit beitragen, mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,1 Gew.-% und auf maximal 1,4 Gew.-%, insbesondere maximal 1,2 Gew.-%, vorzugsweise maximal 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt maximal 0,8 Gew.-% beschränkt, um eine im Wesentlichen vollständige Beschichtbarkeit der Oberfläche gewährleisten zu können.
  • B kann als Legierungselement zur Härtbarkeit beitragen, insbesondere wenn N abgebunden wird und mit einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,0002 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 0,02 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,015 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,01 Gew.-%, weiter bevorzugt auf 0,005 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften auswirken und eine Reduzierung der Härte und/oder Festigkeit im Werkstoff zur Folge hätte.
  • Ti und Nb können als Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung und/oder N-Abbindung zulegiert werden, mit Gehalten insbesondere von mindestens 0,001 Gew.-% Ti und/oder von mindestens 0,001 Gew.-% Nb. Zur vollständigen Abbindung von N wäre der Gehalt an Ti mit mindestens 3,42*N vorzusehen. Die Legierungselemente sind in Kombination auf maximal 0,25 Gew.-%, insbesondere maximal 0,2 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,15 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere sich negativ auf die Zähigkeit des Werkstoffs auswirken.
  • Mo, V, Cu, Ni, Sn, Ca, Co, N, P oder S sind Legierungselemente, die einzeln oder in Kombination, wenn sie nicht gezielt zur Einstellung spezieller Eigenschaften zulegiert werden, zu den Verunreinigungen gezählt werden können. Die Gehalte sind beschränkt auf maximal 0,2 Gew.-% Mo, auf maximal 0,05 Gew.-% V, auf maximal 0,2 Gew.-% Cu, auf maximal 0,2 Gew.-% Ni, auf maximal 0,05 Gew.-% Sn, auf maximal 0,01 Gew.-% Ca, auf maximal 0,02 Gew.-% Co, auf maximal 0,01 Gew.-% N, auf maximal 0,1 Gew.-% P, auf maximal 0,06 Gew.-% S.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des Stahlflachhalbzeugs ist in der einfachsten Ausführung nur eine erste Lage mit einer einseitig verbunden zweiten Lage vorgesehen. Die freie Oberfläche der zweiten Lage ist vorzugsweise mit einem Korrosionsschutzüberzug auf Zinkbasis beschichtet, wobei insbesondere alternativ oder zusätzlich die freie Oberfläche der ersten Lage vorzugsweise mit einem Korrosionsschutzüberzug auf Zinkbasis beschichtet ist. Vorzugsweise umfasst das Halbzeug zwei zweite Lagen, die auf beiden Seiten der ersten Lage angeordnet und mit dieser vollflächig und stoffschlüssig verbunden sind, so dass ein Sandwichmaterial bereitgestellt werden kann, welches je nach Anwendung einen symmetrischen oder asymmetrischen Aufbau aufweisen kann. Beide freien Oberflächen der zweiten Lagen können mit einem Korrosionsschutzüberzug, vorzugsweise auf Zinkbasis beschichtet sein. Besonders bevorzugt ist das Stahlflachhalbzeug, je nach Ausführung ein oder beidseitig mit einem elektrolytischen Zinküberzug versehen. Das Durchführen einer elektrolytischen Beschichtung hat den Vorteil, dass die Eigenschaften insbesondere der ersten Lage nicht negativ insbesondere durch thermische Einflüsse, wie sie beispielsweise bei der Durchführung einer Schmelztauchbeschichtung auftreten, verändert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Stahlflachhalbzeugs weist die zweite Lage aus der weichen Stahllegierung eine Materialdicke zwischen 2 % und 30 %, insbesondere zwischen 5 % und 20 %, vorzugsweise zwischen 7,5 % und 12 % bezogen auf die Gesamtmaterialdicke des Stahlflachhalbzeugs auf. Die als Funktionsschicht vorgesehene weiche Stahllegierung sollte in der Materialdicke derart bemessen sein, das zum einen die positiven Eigenschaften der ersten Lage im Wesentlichen nicht negativ beeinflusst werden, wobei die Materialdicke der zweiten Lage (pro Seite) auf maximal 30 %, insbesondere auf maximal 20 %, vorzugsweise auf maximal 12 % bezogen auf die Gesamtmaterialdicke des Halbzeugs beschränkt ist, und zum anderen zu gewährleisten, dass die erste Lage einen gewissen Abstand zur Oberfläche des Stahlflachhalbzeugs aufweist, sodass eine Beschichtung und/oder eine Umformung ohne Nachteile durchführbar ist, wobei die Materialdicke der zweiten Lage (pro Seite) mindestens 2 %, insbesondere mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 7,5 % bezogen auf die Gesamtmaterialdicke des Halbzeugs beträgt. Das Stahlflachhalbzeug weist eine Gesamtmaterialdicke zwischen 0,5 und 6,0 mm, insbesondere zwischen 0,8 und 4,0 mm und vorzugsweise zwischen 1,2 und 3,0 mm auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Stahlflachhalbzeugs ist das Stahlflachhalbzeug mittels Plattieren, insbesondere Walzplattieren oder mittels Gießen hergestellt. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Stahlflachhalbzeug mittels Warmwalzplattieren, wie es beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 10 2005 006 606 B3 offenbart ist, hergestellt Es wird Bezug auf diese Patentschrift genommen, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Alternativ kann das erfindungsgemäße Stahlflachhalbzeug mittels Gießen hergestellt werden, wobei eine Möglichkeit zu seiner Herstellung in der japanischen Offenlegungsschrift JP-A 03 133 630 offenbart ist. Die metallische Verbundherstellung ist im Allgemeinen Stand der Technik.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente für den Fahrzeug-, Eisenbahn-, Schiffbau oder Luft- und Raumfahrt, wobei ein erfindungsgemäßes Stahlflachhalbzeug kalt geformt wird. Da die zweite Lage des erfindungsgemäßen Stahlflachhalbzeugs besonders gut verformbar ist, beispielsweise aus einer mikrolegierten oder Dualphasen-Stahllegierung besteht, so dass optimale Verformungseigenschaften vorliegen und das erfindungsgemäße Stahlflachhalbzeug im Wesentlichen rissfrei und mit einem höheren Biegewinkel im Vergleich zu einem konventionellen Martensitphasenstahl der gleichen Zusammensetzung geformt werden kann.
  • Das Kaltformen des erfindungsgemäßen Stahlflachhalbzeugs, welches blech- oder plattenförmig bereitgestellt werden kann, kann beispielsweise in einem diskontinuierlichen Prozess durch ein Abkanten oder ein U-O-Formen vorzugsweise in konventionellen Umformwerkzeugen erfolgen. Alternativ und bevorzugt kann das Formen beispielsweise von bandförmigem Stahlflachhalbzeug durch ein Rollprofilieren auf vorzugsweise konventionellen Profilieranlagen kostengünstig erfolgen. Durch das Abkanten, U-O-Formen oder Rollprofilieren können offene oder geschlossene Profile mit je nach Anforderung unterschiedlicher Querschnittsgeometrie hergestellt werden. Die hergestellten Profile können einen längskonstanten oder einen längsveränderlichen Querschnitt aufweisen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung eines hergestellten Profils aus dem erfindungsgemäßen Stahlflachhalbzeug. Das Profil kann als Crashprofil in einem Fahrzeug verwendet werden, insbesondere als Profil in einem Batteriegehäuse eines Fahrzeugs oder das Profil kann Sitzschiene eines Fahrzeugsitzes verwendet werden. Das Batteriegehäuse umfasst mindestens einen Boden, vier Wände und einen Deckel, die zusammengebaut sind und zur Aufnahme von Batteriemodulen dient. Insbesondere die Wände sind aus Profilen gebildet, hergestellt aus dem erfindungsgemäßen Stahlflachhalbzeug. Das Batteriegehäuse ist beispielsweise im Bodenbereich eines Fahrzeugs mit der Karosserie lösbar verbunden und darf in einem Crashfall nicht oder nur geringfügig deformieren. Erfindungsgemäße Stahlflachhalb-zeuge sind aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit und/oder Härte für diese Anwendung besonders gut geeignet, insbesondere wenn sie mit einem elektrolytischen Zinküberzug zur Erhöhung des Korrosionsschutzes durch die Anwendung im Nassbereich des Fahrzeugs versehen sind. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Hybrid- oder um rein elektrisch betriebene Fahrzeuge, sei es Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge oder Busse.
  • Die hergestellten Profile aus dem erfindungsgemäßen Stahlflachhalbzeug können auch als Längs- oder Querträger im Fahrzeug verwendet werden, beispielsweise als Profile, insbesondere als Crashprofil im Stoßfänger, Schweller, Seitenaufprallträger oder in Bereichen, in denen keine bis geringe Deformationen/Intrusionen im Crashfall gefordert werden, wie beispielsweise in Batteriegehäusen, Sitzstrukturen, Karosserie, Fahrwerk, Dachrahmen etc.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels darstellenden Zeichnung näher erläutert Es zeigt:
    • 1) ein schematischer Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Stahlflachhalbzeug.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • In der einzigen Figur ist eine schematische Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stahlflachhalbzeug (1) gezeigt. Das erfindungsgemäße Stahlflachhalbzeug (1) umfasst eine erste Lage (1.1) aus einer Stahllegierung mit einem martensitischen Gefüge (Martensitphasenstahl), welche eine Zugfestigkeit > 1200 MPa und/oder eine Härte > 370 HV10, insbesondere eine Zugfestigkeit > 1300 MPa und/oder eine Härte > 400 HV10, vorzugsweise eine Zugfestigkeit > 1400 MPa und/oder eine Härte > 435 HV10, weiter bevorzugt eine Zugfestigkeit > 1500 MPa und/oder eine Härte > 465 HV10, besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit > 1600 MPa und/oder eine Härte > 490 HV10 aufweist, und zwei zweite Lagen (1.2, 1.2') aus einer weichen Stahllegierung, welche eine Zugfestigkeit < 600 MPa und/oder eine Härte < 190 HV10, insbesondere eine Zugfestigkeit < 550 MPa und/oder eine Härte < 175 HV10, vorzugsweise eine Zugfestigkeit < 450 MPa und/oder eine Härte < 140 HV10, besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit < 380 MPa und/oder eine Härte < 120 HV10 aufweisen, welche beidseitig vollflächig und stoffschlüssig mit der ersten Lage (1.1) verbunden sind. Je nach Anwendung und in der einfachsten Ausführung kann auch nur eine zweite Lage (1.2) mit der ersten Lage (1.1) vollflächig und stoffschlüssig verbunden vorliegen, daher ist die zweite Lage (1.2') strichliniert dargestellt.
  • Die erste Lage (1.1) besteht neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: 0,1 - 0,6 %, Si: 0,05 - 0,9 %, Mn: 0,3 - 2,0 %, Al: 0,01-2,0 %, Cr+Mo: bis 1,5 %, Nb+Ti: bis 0,2 %, B: bis 0,02 %, V: bis 0,25 %, Cu: bis 0,2%, Ni: bis 0,3 %, Sn: bis 0,05 %, Ca: bis 0,01 %, As: bis 0,02 %, N: bis 0,01 %, P: bis 0,06 %, S: bis 0,03 %. Die zweiten Lagen (1.2, 1.2') bestehen neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: bis 0,2 %, Si: 0,01 - 0,6 %, Mn: 0,1 - 2,5 %, Al: 0,01 - 2,0 %, Cr+Mo: bis 1,4 %, Nb+Ti: bis 0,25 %, B: bis 0,02 %, V: bis 0,05 %, Cu: bis 0,2%, Ni: bis 0,2 %, Sn: bis 0,05 %, Ca: bis 0,01 %, Co: bis 0,02 %, N: bis 0,01 %, P: bis 0,1 %, S: bis 0,06 %, wobei sie vorzugsweise aus einer mikrolegierten Stahllegierung gebildet sind.
  • Die Materialdicke der zweiten Lage (1.2, 1.2') ist insbesondere pro Seite derart bemessen sein, dass die positiven Eigenschaften der ersten Lage (1.1) im Wesentlichen nicht negativ beeinflusst werden, wobei die Materialdicke der zweiten Lage (pro Seite) mindestens 2 % und maximal 30 %, vorzugsweise mindestens 7,5 % und maximal 12 % bezogen auf die Gesamtmaterialdicke des Stahlflachhalbzeugs (1) beträgt, wobei das Stahlflachhalbzeug (1) beispielsweise eine Gesamtmaterialdicke zwischen 0,5 und 6 mm aufweisen kann. Da die zweiten Lagen (1.2, 1.2') im Vergleich zur ersten Lage (1.1) des Stahlflachhalbzeugs beschichtungsgeeignet sind, weisen sie an ihren freien Oberflächen einen Korrosionsschutzüberzug auf Zinkbasis, vorzugsweise jeweils einen elektrolytischen Zinküberzug (1.3, 1.3') auf. Der Überzug (1.3') ist strichliniert dargestellt, da er beispielsweise in der einfachsten Ausführung des Stahlflachhalbzeugs (1), wie bereits weiter oben beschrieben, bei fehlender zweiter Lage (1.2') ebenfalls nicht vorhanden ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel sowie auf die Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung beschränkt, vielmehr kann das erfindungsgemäße Stahlflachhalbzeug auch aus einem Tailored Product, beispielsweise einem Tailored Blank und/oder Tailored Rolled Blank gebildet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102005006606 B3 [0029]
    • JP 03133630 A [0029]

Claims (10)

  1. Stahlflachhalbzeug (1) umfassend eine erste Lage (1.1) aus einer martensitischen Stahllegierung, welche eine Zugfestigkeit > 1200 MPa und/oder eine Härte > 370 HV10, insbesondere eine Zugfestigkeit > 1300 MPa und/oder eine Härte > 400 HV10, vorzugsweise eine Zugfestigkeit > 1400 MPa und/oder eine Härte > 435 HV10, weiter bevorzugt eine Zugfestigkeit > 1500 MPa und/oder eine Härte > 465 HV10, besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit > 1600 MPa und/oder eine Härte > 490 HV10 aufweist, und mindestens eine mit der ersten Lage (1.1) vollflächig und stoffschlüssig verbundenen zweiten Lage (1.2, 1.2') aus einer weichen Stahllegierung, welche eine Zugfestigkeit < 600 MPa und/oder eine Härte < 190 HV10, insbesondere eine Zugfestigkeit < 550 MPa und/oder eine Härte < 175 HV10, vorzugsweise eine Zugfestigkeit < 450 MPa und/oder eine Härte < 140 HV10, besonders bevorzugt eine Zugfestigkeit < 380 MPa und/oder eine Härte < 120 HV10 aufweist.
  2. Stahlflachhalbzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (1.1) neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: 0,1 - 0,6 %, Si: 0,05 - 0,9 %, Mn: 0,3 - 2,0 %, Al: 0,01 - 2,0 %, Cr+Mo: bis 1,5 %, Nb+Ti: bis 0,2 %, B: bis 0,02 %, V: bis 0,25 %, Cu: bis 0,2%, Ni: bis 0,3 %, Sn: bis 0,05 %, Ca: bis 0,01 %, As: bis 0,02 %, N: bis 0,01 %, P: bis 0,06 %, S: bis 0,03 % besteht, und die zweite Lage (1.2, 1.2') neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: bis 0,2 %, Si: 0,01-0,6 %, Mn: 0,1 - 2,5 %, Al: 0,01 - 2,0 %, Cr+Mo: bis 1,4 %, Nb+Ti: bis 0,25 %, B: bis 0,02 %, V: bis 0,05 %, Cu: bis 0,2%, Ni: bis 0,2 %, Sn: bis 0,05 %, Ca: bis 0,01 %, Co: bis 0,02 %, N: bis 0,01 %, P: bis 0,1 %, S: bis 0,06 % besteht.
  3. Stahlflachhalbzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachhalbzeug (1) zwei zweite Lagen (1.2, 1.2'), die auf beiden Seiten der ersten Lage (1.1) angeordnet und mit dieser vollflächig und stoffschlüssig verbunden sind, umfasst.
  4. Stahlflachhalbzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage (1.2, 1.2') eine Materialdicke zwischen 2 % und 30 %, insbesondere zwischen 5 % und 20 % bezogen auf die Gesamtmaterialdicke des Stahlflachhalbzeugs aufweist.
  5. Stahlflachhalbzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachhalbzeug (1) einen elektrolytisch aufgebrachten Zinküberzug (1.3, 1.3') aufweist.
  6. Stahlflachhalbzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachhalbzeug (1) mittels Plattieren oder mittels Gießen hergestellt ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Komponente für den Fahrzeug-, Eisenbahn-, Schiffbau oder Luft- und Raumfahrt, wobei ein Stahlflachhalbzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche kalt geformt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kaltformen durch ein Abkanten, ein U-O-Formen oder ein Rollprofilieren zur Herstellung eines Profils erfolgt.
  9. Verwendung eines nach Anspruch 8 hergestellten Profils als Crashprofil, insbesondere als Profil in einem Batteriegehäuse eines Fahrzeugs.
  10. Verwendung eines nach Anspruch 8 hergestellten Profils als Sitzschiene eines Fahrzeugsitzes.
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