DE102019104597A1

DE102019104597A1 - Stahlprodukt aus manganhaltigem Leichtbaustahl mit hohem Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung und niedrigen Temperaturen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102019104597A1
Application number: DE102019104597.5A
Authority: DE
Inventors: Manuel Otto; Zacharias Georgeou
Original assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Current assignee: Salzgitter Flachstahl GmbH
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-27
Also published as: EP3927862A1; WO2020169764A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stahlprodukt aus manganhaltigem Leichtbaustahl mit einer Mindest-Kerbschlagarbeit bei -40 °C in Querrichtung von ≥ 30 J mit folgender chemischer Zusammensetzung in Gewichts-%: C: 0,1 bis 1,8, bevorzugt 0,3 bis 1,5; Mn: 20 bis 35, bevorzugt 25 bis 30; AI: 6 bis 12, bevorzugt 7 bis 10; Si: 0,2 bis 1,5, bevorzugt 0,5 bis 1,2; Mo: 0,1 bis 1,2, bevorzugt 0,5 bis 1,1; V: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,07 bis 0,3; Nb: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,08 bis 0,3; Cr: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; Ni: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; P: < 0,04; S: < 0,02; N: < 0,02; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente, mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Elemente: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca und Sn, aufweisend ein Gefüge bestehend aus mindestens 40 Vol.-% Austenit, weniger als 60 Vol.-% Ferrit, Rest Martensit und/oder Karbiden bis zu 2%, bestehend aus Kappa-Karbiden und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän-Karbiden mit einer gute Kombination von Festigkeits-, Dehnungs- und Umformeigenschaften. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes in Form eines Stahlflachproduktes aus dem vorgenannten manganhaltigen Leichtbaustahl.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stahlprodukt aus manganhaltigem Leichtbaustahl mit hohem Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung und tiefen Temperaturen und ein Verfahren zu seiner Herstellung in Form eines Stahlflachproduktes oder eines nahtlosen Rohres.
Als Synonym für solche Stahlprodukte ist auch der Begriff „Panzerung“ gebräuchlich. Unter „Stahlprodukten“ werden im Folgenden insbesondere warmgewalzte Produkte, wie Grobblech mit Dicken von etwa 3 mm bis 250 mm und auch Warm- sowie Kaltband mit Dicken von etwa 0,5 mm bis 25 mm sowie daraus hergestellte, geschweißte Rohre, aber auch nahtlose Rohre verstanden.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung eines Stahlproduktes aus einem manganhaltigen Leichtbaustahl mit hervorragender Tieftemperaturzähigkeit und/oder hoher Festigkeit, bei dem noch bei minus 40 °C eine Kerbschlagarbeit von mindestens 30 Joule erreicht werden, welcher optional einen TRIP (TRansformation Induced Plasticity)- und/oder TWIP (TWinning Induced Plasticity)-Effekt aufweist.
Allgemein sollen entsprechende Stahlprodukte bei tiefen Temperaturen und schlagartiger Beanspruchung ein hohes Energieaufnahmevermögen haben, also die Schlagenergie möglichst vollständig absorbieren. Im günstigsten Fall soll zum Beispiel bei einem Beschuss, das Projektil in der Panzerung steckenbleiben, also nicht durch die Panzerung hindurchdringen. Außerdem soll die plastische Verformung der Panzerung durch ein eintreffendes Projektil nicht zu einer zu ausgeprägten Dehnung des Stahlproduktes führen. Aber auch bei einem Crash soll bei tiefen Temperaturen noch eine ausreichende Zähigkeit des Werkstoffs vorhanden sein.
Stähle und daraus hergestellte Stahlprodukte mit einem hohen Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung, insbesondere bei Beschuss oder Ansprengungen, sind seit langem bekannt. Beispielsweise offenbart das Gebrauchsmuster DE 7138758 U eine beschusssichere Panzerung für Kraftfahrzeuge, die aus einer äußeren, vorzugsweise oberflächenverfestigten Stahlplatte und einer dahinter angeordneten Kunststoffschicht besteht.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2016 108 278 A1 offenbart einen mehrschichtigen bandförmigen Verbundwerkstoff aus Stahl mit einer darauf aufgebrachten Nichtmetallschicht, der beschussfest sein soll. Diese bekannten Panzerungen aus Stahl sind durch die erforderlichen zusätzlichen nichtmetallischen Beschichtungen sehr aufwändig in der Herstellung und damit teuer.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 023 952 A1 ist zudem eine Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss bekannt, die in der Randzone beschussseitig mit mindestens 0,5 Ma.-% mit Kohlenstoff angereichert ist und eine Mindesthärte von 55 HRC auf der Deckfläche aufweist. Diese Panzerung weist insbesondere Nachteile durch den hohen Kohlenstoffgehalt auf der Beschussseite auf, wodurch die Schweißbarkeit deutlich herabgesetzt wird.
Ein manganhaltiger Leichtbaustahl, der eine ausgezeichnete Plastizität bei tiefen Temperaturen bis -150°C aufweisen soll, ist aus der Offenlegungsschrift EP 0 889 144 A1 bekannt. Der austenitische Leichtbaustahl weist folgende Legierungszusammensetzung in Masse-% auf: 1 bis 6% Si, 1 bis 8% Al mit (Al+Si) ≤ 12%, 10 bis 30% Mn, Rest im Wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 641 987 A2 sind ein mittelmanganhaltiger hochfester Stahl und ein Verfahren zur Herstellung dieses Stahls bekannt. Der Stahl weist eine Kerbschlagzähigkeit von 70 J bei -196 °C auf und besteht aus den Elementen (Gehalte in Gewichts-% und bezogen auf die Stahlschmelze): C: bis 0,01 bis 0,06; Mn: 2,0 bis 8,0; Ni: 0,01 bis 6,0; Mo: 0,02 bis 0,6; Si: 0,03 bis 0,5; AI: 0,003 bis 0,05; N: 0,0015 bis 0,01; P: bis zu 0,02; S: bis zu 0,01; sowie Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Dieser Stahl soll sich dadurch auszeichnen, dass dieser kostengünstiger herzustellen ist als die bislang für diesen Einsatzzweck verwendeten bis zu 9 Gewichts-% Nickel enthaltenden Stähle. Ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts aus dem vorbeschriebenen höherfesten mittelmanganhaltigen Stahl, umfasst die folgenden Arbeitsschritte: - Aufheizen einer Stahlbramme auf eine Temperatur von 1000 °C bis 1250 °C, - Walzen der Bramme mit einer Walzendtemperatur von 950 °C oder weniger mit einer Reduktionsrate (Walzgrad) von 40 % oder weniger, - Kühlen des gewalzten Stahls auf eine Temperatur von 400 °C oder weniger mit einer Kühlrate von 2 °K/s oder mehr, - und im Anschluss an das Kühlen Anlassen des Stahls für 0,5 bis 4 Stunden bei einer Temperatur zwischen 550 °C und 650 °C. Das Gefüge des Stahls weist als Hauptphase Martensit und 3 bis 15 Vol.-% Restaustenit auf. Unter Leichtbauaspekten in Kombination mit ausreichender Zähigkeit bei tiefen Temperaturen, ist dieser Stahl jedoch noch nicht optimal ausgelegt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Stahlprodukt aus einem manganhaltigen Leichtbaustahl mit einer vergrößerten Dichtereduktion gegenüber Eisen anzugeben, welches ein hohes Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung und tiefen Temperaturen aufweist.
Zudem soll das Stahlprodukt mittels eines geeigneten Verfahrens kostengünstig herstellbar sein und eine vorteilhafte Kombination von Festigkeits- und Dehnungseigenschaften bei tiefen Temperaturen sowie optional einen TRIP- und/oder TWIP-Effekt aufweisen. Insbesondere soll noch eine Kerbschlagarbeit von mindestens 30 Joule bei einer Temperatur von -40 °C erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Stahlprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlproduktes wird mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und dessen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß bietet ein Stahlprodukt aus manganhaltigem, insbesondere dichtereduziertem Leichtbaustahl mit hohem Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung und niedrigen Temperaturen mit einer Mindest-Kerbschlagarbeit bei -40 °C in Querrichtung von ≥ 30 J mit folgender chemischer Zusammensetzung in Gewichts- %: C: 0,1 bis 1,8, bevorzugt 0,3 bis 1,5; Mn: 20 bis 35, bevorzugt 25 bis 30; AI: 6 bis 12, bevorzugt 7 bis 10; Si: 0,2 bis 1,5, bevorzugt 0,5 bis 1,2; Mo: 0,1 bis 1,2, bevorzugt 0,5 bis 1,1; V: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,07 bis 0,3; Nb: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,08 bis 0,3; Cr: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; Ni: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; P: < 0,04; S: < 0,02; N: < 0,02; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente, mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Elemente: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca und Sn, aufweisend ein Gefüge bestehend aus mindestens > 40 Vol.-% Austenit, weniger als 60 Vol.-% Ferrit, Rest Martensit und/oder Karbiden bis zu 2%, bestehend aus κ-Karbiden und/oder Vanadin- und/ oder Niob- und/ oder Molybdän-Karbiden eine gute Kombination von Festigkeits-, Dehnungs- und Umformeigenschaften.
Außerdem ist die Herstellung dieses erfindungsgemäßen manganhaltigen Stahlproduktes auf der Basis der Legierungselemente C, Mn, AI, Mo und Si kostengünstig, da auf eine erhöhte Zugabe von Nickel von bis zu 9 Gewichts-% zur Erreichung der Tieftemperaturzähigkeit im Allgemeinen verzichtet werden kann. Das erfindungsgemäße Stahlprodukt ist gegenüber bekannten Ni-haltigen Stählen deutlich dichtereduziert und damit leichter und weist auch bei tiefen Temperaturen bis mindestens -40 °C einen stabilen Austenitanteil auf, welcher frühestens bei einer Verformung bei tiefen Temperaturen umwandelt, sonst jedoch metastabil bis stabil vorliegt. Dieser bei den tiefen Temperaturen vorliegende Austenitanteil von mindestens 40 Vol-% verbessert die Tieftemperaturzähigkeit und damit die Dehnungseigenschaften.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Stahlprodukt als Substitut für hoch-Ni-haltige Stähle bei Tieftemperaturanwendungen und schlagartiger Beanspruchung eingesetzt werden, wie im zivilen oder militärischen Bereich.
Die optional zulegierten Elemente weisen vorteilhaft folgende Gehalte in Gewichts-% auf: Ti: 0,002 bis 0,5; Cu: 0,05 bis 2; B: 0,0005 bis 0,014; Co: 0,003 bis 3; W: 0,03 bis 2; Zr: 0,03 bis 1; Ca: < 0,004 und Sn: < 0,5.
Das erfindungsgemäße Stahlprodukt weist ein mehrphasiges Gefüge, bestehend aus mindestens 40 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 70 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Vol.-% Austenit, weniger als 40 Vol.-%, vorzugsweise weniger als 20 Vol.- % Ferrit, Rest Martensit und/oder Karbiden auf. Die Karbide können als Kappa- (κ)-Karbide und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän-Karbide vorliegen. Bevorzugt ist ein Mindest-Ferritanteil von 2 Vol.-%.
Ein Teil des Austenits von 5 % bis zu 90 % kann in Form von Glüh- oder Verformungszwillingen vorliegen. Der Leichtbaustahl kann optional sowohl einen TRIPals auch einen TWIP-Effekt aufweisen, wobei ein Teil des Austenits während einer nachfolgenden Verformung/ Einformung/ Verarbeitung des Stahlbandes teilweise in Martensit umwandeln kann, wobei mindestens 80 % des ursprünglichen Austenits erhalten bleiben müssen, um die Tieftemperatureigenschaften zu gewährleisten.
Die Kristallstruktur der k-Karbide ist eine Perovskit-Struktur, in der C von Fe und Mn oktaedrisch umgeben ist und in der sich Al an den Ecken der Einheitszelle befindet. Die k-Phase ist typischerweise unterstöchiometrisch bezüglich C und Al. C hinterlässt dabei Leerstellen und Al wird gegen Fe oder Mn ausgewechselt. Wenn kein C vorhanden ist, entspricht dies der fcc Ordnungsstruktur L1₂ (Fe, Mn) ₃Al).
In zweiphasigen Gamma-Kappa Stählen, Fe-Mn-Al-C Basis Legierungen, vereinen nanoskalige, kohärente k-Karbidausscheidungen, die verfestigt werden können, eine geringe Dichte mit hoher Duktilität, Festigkeit und thermische Stabilität, was sich vorteilhaft auf die geforderten Eigenschaften des Stahlproduktes auswirkt. Die Zulegierung der Elemente Nb, V oder Mo bewirkt eine Ordnungsstruktur L1₂ (Fe, Mn, X) ₃Al) (mit X = Nb, V oder Mo) durch eine Teilsubstitution von Fe oder Mn und verstärkt die vorteilhafte Wirkung auf die geforderten Produkteigenschaften.
Das erfindungsgemäße Stahlprodukt zeichnet sich außerdem durch einen erhöhten Widerstand gegenüber verzögerter Rissbildung (delayed fracture) und gegenüber Wasserstoffversprödung (hydrogen embrittlement) aus. Dies wird vorwiegend durch eine Ausscheidung von Molybdänkarbid erreicht, welches als Wasserstofffalle (trap) fungiert. Zudem weist der Stahl einen hohen Widerstand gegenüber Flüssigmetallversprödung (LME) beim Schweißen auf.
Die Verwendung des Begriffs „bis“ in der Definition der Gehaltsbereiche, wie beispielsweise 0,01 bis 1 Gewichts-%, bedeutet, dass die Eckwerte - im Beispiel 0,01 und 1 - mit eingeschlossen sind.
Der erfindungsgemäße Stahl eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Grobblech oder von Warm- und Kaltband sowie geschweißten und nahtlosen Rohren, welche mit metallischen oder nichtmetallischen, organischen oder sonstigen anorganischen Überzügen versehen werden können.
In vorteilhafter Weise weist das Stahlprodukt bei Raumtemperatur eine Dehngrenze Rp0,2 von 550 bis 1180 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 700 bis 1500 MPa und eine Bruchdehnung A50 von mehr als 6 % bis 62 % auf, wobei höheren Zugfestigkeiten tendenziell geringere Bruchdehnungen und umgekehrt zuzuordnen sind.
Ein Stahlprodukt in Form eines Stahlflachprodukts, wie zum Beispiel Warmband, Kaltband oder Grobblech, wird erfindungsgemäß geliefert durch ein Verfahren, umfassend die Schritte: Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes in Form eines Stahlflachproduktes, umfassend die Schritte:

- Erschmelzen einer Stahlschmelze mit folgender chemischer Zusammensetzung in Gewichts-%: C: 0,1 bis 1,8, bevorzugt 0,3 bis 1,5; Mn: 20 bis 35, bevorzugt 25 bis 30; AI: 6 bis 12, bevorzugt 7 bis 10; Si: 0,2 bis 1,5, bevorzugt 0,5 bis 1,2; Mo: 0,1 bis 1,2, bevorzugt 0,5 bis 1,1; V: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,1 bis 0,3; Nb: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,1 bis 0,3; Cr: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; Ni: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; P: < 0,04; S: < 0,02; N: < 0,02; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente, mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Elemente: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca und Sn, über die Prozessroute Hochofen-Stahlwerk oder den Lichtbogenofenprozess jeweils mit optionaler Vakuumbehandlung der Schmelze;
- Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorband mittels eines endabmessungsnahen horizontalen oder vertikalen Bandgießverfahrens oder Vergießen der Stahlschmelze zu einer Bramme oder Dünnbramme mittels eines horizontalen oder vertikalen Brammen- oder Dünnbrammengießverfahrens,
- Erwärmen auf eine Warmwalzstarttemperatur von 1050 °C bis 1250 °C oder Ausnutzen der Gießhitze zum Erreichen der Warmwalzstarttemperatur von 1050 °C bis 1250 °C (Inlinewalzen),
- Warmwalzen des Vorbandes oder der Bramme oder der Dünnbramme zu einem Grobblech mit einer Dicke von über 3 bis 200 mm oder einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 bis 28 mm jeweils mit einer Walzendtemperatur von 650 °C bis 1050 °C,
- Aufhaspeln des Warmbandes bei einer Temperatur von mehr als 100 °C bis 600 °C,
- optional Beizen des Warmbandes,
- Lösungsglühen des Grobbleches oder des Warmbandes in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,3 bis 24 h und Temperaturen von 1000 °C bis 1100 °C, bevorzugt 1030 °C bis 1080 °C bei einer Glühzeit von 0,5 bis 6 h, anschließend Abschrecken mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 5 °C pro Sekunde, anschließend Anlassen bei Temperaturen von 500 °C bis 550 °C, bevorzugt 520 °C bis 540 °C mit einer Glühzeit von 10 bis 20 Stunden, bevorzugt 13 bis 18 Stunden
- optional Kaltwalzen des Warmbandes bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur vor dem ersten Walzstich in einem oder mehreren Walzstichen auf eine Dicke von ≤ 3 mm mit einem Abwalzgrad von 10 bis 90%, vorzugsweise 30 bis 60%,
- optional Glühen des Kaltbandes in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,3 bis 24 h und Temperaturen von 500 °C bis 840 °C, bevorzugt 520 °C bis 600 °C bei einer Glühzeit von 0,5 bis 6 h,
- optional Dressieren des Warm- oder Kaltbandes,
- optional elektrolytisches Verzinken, Feuerverzinken oder Beschichten mit einer organischen oder anorganischen Beschichtung, welches eine gute Kombination von Festigkeits-, Dehnungs- und Umformeigenschaften aufweist.

Im Falle einer Weiterverarbeitung des Stahlflachproduktes zu einem längsnaht- oder spiralnahtgeschweißten Rohr, kann das zur Erzielung der geforderten Tieftemperaturzähigkeit erforderliche Glühen und damit die Einstellung des Endgefüges nicht schon am Warm- oder Kaltband sondern optional erst nach der Rohrherstellung erfolgen, wobei das Glühen des Rohres in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,3 bis 24 h und Temperaturen von 500 °C bis 840 °C, bevorzugt 520 °C bis 600 °C bei einer Glühzeit von 0,5 bis 6 h erfolgt. Falls erforderlich, kann das Rohr nach dem Glühen eine ein- oder beidseitige organische oder anorganische Beschichtung erhalten.
In Bezug auf weitere Vorteile wird auf die vorstehenden Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Stahl verwiesen.
Übliche Dickenbereiche für Vorband sind 1 mm bis 35 mm sowie für Brammen und Dünnbrammen 35 mm bis 450 mm. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Bramme oder Dünnbramme zu einem Grobblech mit einer Dicke von über 3 mm bis 200 mm oder einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 mm bis 28 mm warmgewalzt wird oder das endabmessungsnah gegossene Vorband zu einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 mm bis 3 mm warmgewalzt wird. Das erfindungsgemäße Kaltband hat eine Dicke von höchstens 3 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 1,4 mm.
Im Zusammenhang mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Verfahren wird ein endabmessungsnah mit dem Zwei-Rollen Gießverfahren erzeugtes Vorband mit einer Dicke von kleiner gleich 3 mm, vorzugsweise 1 mm bis 3 mm, bereits als Warmband verstanden. Das so als Warmband produzierte Vorband weist, bedingt durch die eingebrachte Umformung der beiden gegenläufig drehenden Walzen, keine originäre Gussstruktur auf. Ein Warmwalzen findet somit bereits inline während des Zwei-Rollen-Gießverfahrens statt, so dass ein separates Warmwalzen optional entfallen kann. Das Kaltwalzen des Warmbandes kann bei Raumtemperatur oder vorteilhaft bei erhöhter Temperatur vor dem ersten Walzstich, in einem oder mehreren Walzstichen stattfinden. Das Kaltwalzen bei erhöhter Temperatur ist vorteilhaft, um die Walzkräfte zu reduzieren und die Bildung von Verformungszwillingen (TWIP-Effekt) zu begünstigen. Vorteilhafte Temperaturen des Walzgutes vor dem ersten Walzstich betragen 60 °C bis 450 °C. Falls erforderlich, kann das Stahlband nach dem Kaltwalzen dressiert werden, wodurch die für die Endanwendung benötigte Oberflächenstruktur (Topographie) eingestellt wird. Das Dressieren kann beispielsweise mittels des Pretex®-Verfahrens erfolgen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erhält das so hergestellte Stahlflachprodukt eine Oberflächenveredelung, beispielsweise durch elektrolytisches Verzinken oder Feuerverzinken sowie anstelle der Verzinkung oder additiv eine Beschichtung auf organischer oder anorganischer Basis. Die Beschichtungssysteme können zum Beispiel organische Beschichtungen, Kunststoffbeschichtungen oder Lacke oder anderweitige anorganische Beschichtungen wie beispielsweise Eisenoxidschichten sein.
Das erfindungsgemäß hergestellte Stahlflachprodukt kann sowohl als Blech, Blechabschnitt oder Platine verwendet oder zu einem längs- oder spiralnaht geschweißtem Rohr weiterverarbeitet werden.
Im Zusammenhang mit den vorgenannten Verfahren wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die als optional angegeben Verfahrensschritte alle oder jede Unterkombination hiervon auch zwingend in dem Verfahren vorgesehen werden können.
Als Halbwarmumformung bzw. Halbwarm-Innenhochdruckumformung werden hier Umform- und Innenhochdruckumformverfahren bezeichnet, bei welchen mindestens der erste Umformschritt bei einer Temperatur oberhalb Raumtemperatur bis unterhalb der Ac3-Temperatur, bevorzugt bei 60 °C bis 450 °C, stattfindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 7138758 U [0005]
DE 102016108278 A1 [0006]
DE 102005023952 A1 [0007]
EP 0889144 A1 [0008]
EP 2641987 A2 [0009]

Claims

Stahlprodukt aus manganhaltigem Leichtbaustahl mit einer Mindest-Kerbschlagarbeit bei -40 °C in Querrichtung von ≥ 30 J mit folgender chemischer Zusammensetzung in Gewichts-%: C: 0,1 bis 1,8, bevorzugt 0,3 bis 1,5; Mn: 20 bis 35, bevorzugt 25 bis 30; AI: 6 bis 12, bevorzugt 7 bis 10; Si: 0,2 bis 1,5, bevorzugt 0,5 bis 1,2; Mo: 0,1 bis 1,2, bevorzugt 0,5 bis 1,1; V: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,07 bis 0,3; Nb: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,08 bis 0,3; Cr: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; Ni: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; P: < 0,04; S: < 0,02; N: < 0,02; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente, mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Elemente: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca und Sn, aufweisend ein Gefüge bestehend aus mindestens 40 Vol.-% Austenit, weniger als 60 Vol.-% Ferrit, Rest Martensit und/oder Karbiden bis zu 2%, bestehend aus Kappa-Karbiden und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän-Karbiden.
Stahlprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefüge des Stahlprodukts einen Austenitanteil von mindestens 70 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 90 Vol.-%, einen Ferrit-Anteil von weniger als 20 Vol.-% aufweist.
Stahlprodukt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferrit-Anteil mindestens 2% Vol.-% beträgt.
Stahlprodukt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil von mindestens 0,5 % der Karbide als Kappa- und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän-Karbiden vorliegt.
Stahlprodukt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von 5% bis zu 90 % des Austenits in Form von Glüh- oder Verformungszwillingen vorliegt.
Stahlprodukt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtbaustahl eine Dehngrenze Rp0,2 von 550 bis 1180 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 700 bis 1500 MPa und eine Bruchdehnung A50 von mehr als 6 bis 62% aufweist.
Stahlprodukt nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlprodukt metallisch, anorganisch oder organisch beschichtet ist und optional auf die Beschichtung eine oder mehrere weitere metallische, sonstige anorganische oder organische Beschichtungen aufgebracht sind.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlproduktes in Form eines Stahlflachproduktes, umfassend die Schritte: - Erschmelzen einer Stahlschmelze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 über die Prozessroute Hochofen-Stahlwerk oder den Lichtbogenofenprozess jeweils mit optionaler Vakuumbehandlung der Schmelze, - Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorband mittels eines endabmessungsnahen horizontalen oder vertikalen Bandgießverfahrens oder Vergießen der Stahlschmelze zu einer Bramme oder Dünnbramme mittels eines horizontalen oder vertikalen Brammen- oder Dünnbrammengießverfahrens, - Erwärmen auf eine Warmwalzstarttemperatur von 1050 °C bis 1250 °C oder Ausnutzen der Gießhitze zum Erreichen der Warmwalzstarttemperatur von 1050 °C bis 1250 °C, - Warmwalzen des Vorbandes oder der Bramme oder der Dünnbramme zu einem Grobblech mit einer Dicke von über 3 bis 200 mm oder einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 bis 28 mm jeweils mit einer Walzendtemperatur von 650 °C bis 1050 °C, - Aufhaspeln des Warmbandes bei einer Temperatur von mehr als 100 °C bis 600 °C, - optional Beizen des Warmbandes, - Lösungsglühen des Grobbleches oder des Warmbandes in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,3 bis 24 h und Temperaturen von 1000 °C bis 1100 °C, bevorzugt 1030 °C bis 1080 °C bei einer Glühzeit von 0,5 bis 6 h, anschließend Abschrecken mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 5 °C pro Sekunde, anschließend Anlassen bei Temperaturen von 500 °C bis 550 °C, bevorzugt 520 °C bis 540 °C mit einer Glühzeit von 10 bis 20 Stunden, bevorzugt 13 bis 18 Stunden, - optional Kaltwalzen des Warmbandes bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur vor dem ersten Walzstich in einem oder mehreren Walzstichen auf eine Dicke von ≤ 3 mm mit einem Abwalzgrad von 10 bis 90%, vorzugsweise 30 bis 60%, - optional Glühen des Kaltbandes in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,3 bis 24 h und Temperaturen von 500 °C bis 840 °C, bevorzugt 520 °C bis 600 °C bei einer Glühzeit von 0,5 bis 6 h, - optional Dressieren des Warm- oder Kaltbandes, - optional elektrolytisches Verzinken, Feuerverzinken oder Beschichten mit einer organischen oder anorganischen Beschichtung.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Walzstich beim Kaltwalzen des Warmbandes bei einer Temperatur von 60 °C bis 450 °C erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachprodukt zu einem Bauteil weiterverarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein längsnahtgeschweißtes oder spiralnahtgeschweißtes Rohr ist.