DE102020113397A1 - Coated sheet metal blank for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel component - Google Patents
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Abstract
Beschichtete Blechplatine (2, 2a) zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils, wobei die Blechplatine (2, 2a) als Grundwerkstoff (1) einen härtbaren Stahl mit einer wenigstens einseitigen Beschichtung (5, 7) aufweist, wobei die Beschichtung Titan und Aluminium und/oder mindestens ein weiteres Legierungselement, umfassend Magnesium, Silizium, Zink und/oder Kupfer aufweist und dass während eines Warmumformprozesses der beschichteten Blechplatine (2, 2a) ein Austenitisierungsschritt (Ac) erfolgt, wobei sich die Legierungselemente der Beschichtung (5, 7) innerhalb der Beschichtung nach dem Austenitisierungsschritt (Ac) entmischen und dadurch die Beschichtung mindestens eine Oberflächenschicht (3) und eine Anbindungsschicht (4) aufweist, wobei die Oberflächenschicht (3) im Wesentlichen Aluminium, Silizium, Magnesium, Zink und/oder Kupfer aufweist und die Anbindungsschicht (4) im Wesentlichen Titan aufweist.Coated sheet metal plate (2, 2a) for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel part, the sheet metal plate (2, 2a) having a hardenable steel as base material (1) with a coating (5, 7) on at least one side, the coating being titanium and aluminum and / or at least one further alloy element comprising magnesium, silicon, zinc and / or copper and that an austenitizing step (Ac) takes place during a hot forming process of the coated sheet metal blank (2, 2a), the alloying elements of the coating (5, 7) being within segregate the coating after the austenitizing step (Ac) and thereby the coating has at least one surface layer (3) and one connection layer (4), the surface layer (3) essentially comprising aluminum, silicon, magnesium, zinc and / or copper and the connection layer (4) consists essentially of titanium.
Description
Die Erfindung betrifft eine beschichtete Blechplatine zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren nach dem Anspruch 13.The invention relates to a coated sheet metal blank for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel part according to the preamble of
Warmumformstähle, wie zum Beispiel 22MnB5, weisen nach dem Warmumformprozess ein nahezu vollständiges martensitisches Gefüge mit einer nominellen Zugfestigkeit Rm von im Mittel 1500MPa auf. Aktuell werden die Festigkeiten dieser Warmumformstähle durch zum Beispiel eine Erhöhung des Kohlenstoffanteils im Stahl-Grundwerkstoff weiter bis auf 2000MPa gesteigert.Hot-formed steels, such as 22MnB5, have an almost complete martensitic structure after the hot-forming process with a nominal tensile strength Rm of an average of 1500MPa. The strengths of these hot-formed steels are currently being increased further up to 2000MPa, for example by increasing the carbon content in the steel base material.
Als Ausgangsmaterial zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils in einem Warmumformverfahren wird eine Blechplatine verwendet. Die noch nicht wärmebehandelte beschichtete Blechplatine weist als Grundwerkstoff einen härtbaren Stahl auf, der einseitig oder beidseitig mit einer metallischen Zunderschutzbeschichtung überzogen ist. Diese ist in gängiger Praxis eine Aluminium-Silizium (AISi)-Beschichtung. Eine solche AISi-Beschichtung begünstigt jedoch im Wärmebehandlungsschritt einen Wasserstoff-Eintrag von der Dampfatmosphäre im Wärmebehandlungsofen in den Stahl-Grundwerkstoff, wodurch speziell Stahlblechbauteile höherer Festigkeit bei Belastung spröder reagieren. Zudem bildet eine AISi-Beschichtung im Wärmebehandlungsschritt eine schmelzflüssige Phase, wodurch es insbesondere bei einem Rollenherdofen zu einer starken Verschmutzung der Transportrollen kommen kann.A sheet metal blank is used as the starting material for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel component in a hot-forming process. The coated sheet metal blank, which has not yet been heat-treated, has a hardenable steel as the base material, which is coated on one or both sides with a metallic anti-scale coating. In common practice, this is an aluminum-silicon (AISi) coating. Such an AISi coating, however, favors an entry of hydrogen from the steam atmosphere in the heat treatment furnace into the steel base material in the heat treatment step, as a result of which steel sheet components of higher strength react more brittle when exposed to stress. In addition, an AISi coating forms a molten phase in the heat treatment step, which can lead to heavy soiling of the transport rollers, especially in a roller hearth furnace.
Um die obigen Nachteile der AISi-Beschichtung zu vermeiden, kann der Warmumformprozess mit einer unbeschichteten Blechplatine durchgeführt werden. In diesem Fall bildet sich jedoch im Wärmebehandlungsschritt eine Verzunderung in Form einer Oxidschicht, die bei der Warmumformung im Umformwerkzeug abplatzt und somit das Umformwerkzeug verunreinigt. Zudem muss die noch am Stahlblechbauteils anhaftende Zunderschicht nach Abschluss des Warmumformprozesses aufwendig, zum Beispiel durch Strahlbearbeitung, vom Stahlblechbauteil entfernt werden, um eine Schweißbarkeit des Bauteils zu gewährleisten.In order to avoid the above disadvantages of the AISi coating, the hot forming process can be carried out with an uncoated sheet metal blank. In this case, however, scaling in the form of an oxide layer forms in the heat treatment step, which flakes off during hot forming in the forming tool and thus contaminates the forming tool. In addition, the layer of scale still adhering to the sheet steel component has to be removed from the sheet steel component in a laborious manner after the hot forming process has been completed, for example by blasting, in order to ensure that the component can be welded.
Aus der
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine beschichtete Blechplatine zur Herstellung eines Stahlblechbauteils in einem Warmumformprozess bereitzustellen, mit der eine im Vergleich zum Stand der Technik einfachere und/oder energiesparendere Herstellung eines Stahlblechbauteils möglich ist.The object of the invention is to provide a coated sheet metal blank for producing a sheet steel component in a hot forming process, with which a sheet steel component can be produced more simply and / or more energy-efficiently compared to the prior art.
Diese Aufgabe wird durch eine beschichtete Blechplatine mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.This object is achieved by a coated sheet metal blank having the features of
Die Erfindung betrifft eine beschichtete Blechplatine zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils, wobei die Blechplatine als Grundwerkstoff einen härtbaren Stahl mit einer wenigstens einseitigen Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung Titan und Aluminium und/oder mindestens ein weiteres Legierungselement, umfassend Magnesium, Silizium, Zink und/oder Kupfer aufweist und dass während eines Warmumformprozesses der beschichteten Blechplatine ein Austenitisierungsschritt erfolgt, wobei sich die Legierungselemente der Beschichtung innerhalb der Beschichtung nach dem Austenitisierungsschritt entmischen und dadurch die Beschichtung mindestens eine Oberflächenschicht und eine Anbindungsschicht aufweist, wobei die Oberflächenschicht im Wesentlichen Aluminium, Silizium, Magnesium, Zink und/oder Kupfer aufweist und die Anbindungsschicht im Wesentlichen Titan aufweist.The invention relates to a coated sheet metal blank for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel part, the sheet metal blank having a hardenable steel with a coating on at least one side as the base material, the coating being titanium and aluminum and / or at least one further alloy element, comprising magnesium, silicon, zinc and / or copper and that an austenitizing step takes place during a hot forming process of the coated sheet metal blank, the alloying elements of the coating segregating within the coating after the austenitizing step and thereby the coating having at least one surface layer and one bonding layer, the surface layer essentially being aluminum, silicon, Has magnesium, zinc and / or copper and the connection layer has essentially titanium.
Die möglichen Legierungselemente der Beschichtung umfassen Titan, Aluminium, Magnesium, Silizium, Zink und/oder Kupfer. Die Beschichtung, insbesondere eine metallische Beschichtung, kann beispielsweise auch eine Aluminium-Titan-Zinkschicht oder Aluminium-Kupfer-Titanschicht oder Aluminium-Magnesium-Titanschicht oder Aluminium-Silizium-Titanschicht oder eine Mischung dieser Legierungselemente sein. Weiterhin kann die Beschichtung aus zwei Legierungselementen bestehen, beispielsweise aus Titan und Aluminium, Titan und Zink, Titan und Magnesium, Titan und Silizium oder Titan und Kupfer. Die Beschichtung kann zwei, drei, vier, fünf oder mehrere der Legierungselemente umfassen. Weiterhin können als Restanteil Verunreinigungen oder Nebenlegierungselemente vorkommen. Die Beschichtung kann als eine Zunderschutzbeschichtung einseitig oder beidseitig auf der Blechplatine ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist daran, dass eine Zunderbildung im Ofen und damit einhergehende Werkzeugverschmutzung vermieden werden kann. Weiterhin kann die Beschichtung aktiv als Opfermaterial gegen unerwünschte Korrosion im Dauernassbereich wirken. Die Beschichtung hat eine Schmelztemperatur von über ungefähr 1000°C und schmilzt deshalb im Wärmebehandlungsschritt nicht. Die Ofenverweilzeit kann gegenüber einer AISi-Beschichtung erheblich auf 3-10 Minuten verkürzt werden, da keine zusätzlichen Haltezeiten durch die Diffusionsprozesse, wie sie zum Beispiel bei der AISi-Beschichtung notwendig sind, abgewartet werden müssen. Dadurch steigt die Ausbringung und der Energiebedarf sinkt. Die Beschichtung ist am warmumgeformten Bauteil, im Gegensatz zu einer Zunderschicht, gut haftend und schweißfähig. Von daher kann die Beschichtung am fertiggestellten Stahlblechbauteil verbleiben und braucht nicht entfernt zu werden, so dass ein Bearbeitungsschritt durch Reinigungsstrahlen entfallen kann. Die Beschichtung kann zudem als eine Sperrschicht wirken, mittels der ein Wasserstoff-Eintrag während des Wärmebehandlungsschrittes in den Grundwerkstoff verhindert oder zumindest reduziert werden kann. Durch die Beschichtung ist keine Schutzgasatmosphäre oder Taupunkt-Regelung im Ofen oder eine nachträgliche Wärmebehandlung notwendig, wodurch der Prozess vereinfacht und Kosten reduziert werden können. Weiterhin können sich die Legierungselemente der Beschichtung innerhalb der Beschichtung während des Warmumformprozesses entmischen. Während des Warmumformprozesses erfolgt ein Austenitisierungsschritt. In dem Austenitisierungsschritt wird die beschichtete Blechplatine auf Austenitisierungstemperatur in einem Ofen, vorzugsweise einem Rollenherdofen, erhitzt, wobei sich die Legierungselemente der Beschichtung innerhalb der Beschichtung entmischen und die Beschichtung nach einer Entmischung mindestens eine Oberflächenschicht und eine Anbindungsschicht aufweist, wobei die Oberflächenschicht im Wesentlichen Aluminium, Silizium, Magnesium, Zink und/oder Kupfer und die Anbindungsschicht im Wesentlichen Titan aufweist. Insbesondere können die Legierungselemente des Grundwerkstoffs in die Beschichtung eindiffundieren. Die Oberflächenschicht kann einen konstanten Reibwert beim Umformen im Werkzeug bewirken, wodurch sich ein gleichmäßigeres Fließverhalten des Materials einstellen kann, was eine Reduktion von beispielsweise Reißern zur Folge haben kann. Weiterhin kann die Oberflächenschicht als zunderbeständige Schicht eine Zunderbildung vermeiden. Die Anbindungsschicht kann für eine gute Anbindung beziehungsweise Haftung zur Blechplatine sorgen, damit eine nachfolgende Umformung nicht zu Abplatzungen führt. Zum Teil kann dieser mechanische Anbindungseffekt auch noch durch Diffusionsvorgänge von Legierungselementen der Anbindungsschicht und des Grundwerkstoffes unterstützt werden. Damit bildet die Anbindungsschicht eine duktile Anbindung zur Blechplatine.The possible alloying elements of the coating include titanium, aluminum, magnesium, silicon, zinc and / or copper. The coating, in particular a metallic coating, can for example also be an aluminum-titanium-zinc layer or an aluminum-copper-titanium layer or an aluminum-magnesium-titanium layer or an aluminum-silicon-titanium layer or a mixture of these alloying elements. Furthermore, the coating can consist of two alloy elements, for example titanium and aluminum, titanium and zinc, titanium and magnesium, titanium and silicon or titanium and copper. The coating can comprise two, three, four, five or more of the alloy elements. Furthermore, impurities or secondary alloy elements can occur as a residual proportion. The coating can be designed as a scale protection coating on one or both sides of the sheet metal plate.
The advantage here is that the formation of scale in the furnace and the associated contamination of the tools can be avoided. Furthermore, the coating can act actively as a sacrificial material against undesired corrosion in permanently wet areas. The coating has a melting temperature above approximately 1000 ° C and melts therefore not in the heat treatment step. Compared to an AISi coating, the oven dwell time can be shortened considerably to 3-10 minutes, since there is no need to wait for any additional holding times due to the diffusion processes, as is necessary, for example, with the AISi coating. This increases the output and reduces the energy requirement. In contrast to a layer of scale, the coating adheres well and is weldable to the hot-formed component. The coating can therefore remain on the finished sheet steel component and does not need to be removed, so that a processing step involving cleaning blasting can be omitted. The coating can also act as a barrier layer, by means of which hydrogen entry into the base material during the heat treatment step can be prevented or at least reduced. The coating means that there is no need for a protective gas atmosphere or dew point control in the furnace or subsequent heat treatment, which simplifies the process and reduces costs. Furthermore, the alloying elements of the coating can segregate within the coating during the hot forming process. An austenitizing step takes place during the hot forming process. In the austenitizing step, the coated sheet metal blank is heated to austenitizing temperature in a furnace, preferably a roller hearth furnace, the alloying elements of the coating segregating within the coating and the coating, after segregation, having at least one surface layer and one bonding layer, the surface layer being essentially aluminum, Silicon, magnesium, zinc and / or copper and the connection layer essentially comprises titanium. In particular, the alloying elements of the base material can diffuse into the coating. The surface layer can bring about a constant coefficient of friction during forming in the tool, which can result in a more uniform flow behavior of the material, which can result in a reduction in tears, for example. Furthermore, as a scale-resistant layer, the surface layer can prevent scale formation. The connection layer can ensure a good connection or adhesion to the sheet metal blank so that subsequent forming does not lead to flaking. In part, this mechanical bonding effect can also be supported by diffusion processes of alloying elements of the bonding layer and the base material. The connection layer thus forms a ductile connection to the sheet metal plate.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Beschichtung zusätzlich zwischen der Oberflächenschicht und der Anbindungsschicht eine Übergangsschicht aufweist, wobei die Übergangsschicht als gradierte Schicht ausgebildet ist und Legierungselemente umfassend Titan, Aluminium, Magnesium, Silizium, Zink und/oder Kupfer und Legierungselemente des Grundwerkstoffes aufweist. Die Übergangsschicht ist eine dritte Schicht, welche sich zwischen der Oberflächenschicht und der Anbindungsschicht befindet. Im Sinne dieser Erfindung beschreibt gradiert, dass die Konzentration der Legierungselemente über der Schichtdicke variiert.It is also preferred that the coating additionally has a transition layer between the surface layer and the connection layer, the transition layer being designed as a graded layer and having alloying elements comprising titanium, aluminum, magnesium, silicon, zinc and / or copper and alloying elements of the base material. The transition layer is a third layer which is located between the surface layer and the connection layer. For the purposes of this invention, graded describes that the concentration of the alloying elements varies over the layer thickness.
Die Diffusionsprozesse der verschiedenen Legierungselemente innerhalb der Beschichtung und ihre Entmischung sowie Reaktion mit der umgebenden Atmosphäre führen weiterhin, neben einer zunderbeständigen Oberflächenschicht und einer duktilen Anbindungsschicht zur Blechplatine, auch zu einer gradierten Übergangsschicht zwischen der Oberflächenschicht und der Anbindungsschicht.The diffusion processes of the various alloy elements within the coating and their segregation and reaction with the surrounding atmosphere also lead to a graded transition layer between the surface layer and the connection layer, in addition to a scale-resistant surface layer and a ductile connection layer to the sheet metal blank.
Die gradierte Übergangsschicht fungiert als eine Übergangszone zwischen den sich entmischenden Legierungselementen, wobei die Konzentration der Legierungselemente der Oberflächenschicht und der Anbindungsschicht in der Übergangsschicht geringer ist als in der Oberflächenschicht beziehungsweise der Anbindungsschicht selbst.The graded transition layer functions as a transition zone between the segregating alloying elements, the concentration of the alloying elements of the surface layer and the connecting layer in the transition layer being lower than in the surface layer or the connecting layer itself.
Die Oberflächenschicht weist in der Regel ein sprödes Materialverhalten und eine schlechte elektrische Leitfähigkeit auf. Die Zunderschutzanforderungen können aber auch bei einer Schichtdicke der Oberflächenschicht von 0,05µm erfüllt werden. Die Oberflächenschicht ist durch Diffusionsvorgänge mit der darunterliegenden Übergangsschicht verbunden, was für eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und der damit verbundenen Schweißbarkeit sorgt. Die Anbindungsschicht sorgt ebenfalls durch Diffusionsvorgänge mit dem Grundwerkstoff für eine gute Anbindung beziehungsweise Haftung zum Grundwerkstoff. Dadurch können in einer nachfolgenden Umformung Abplatzungen vermieden werden. Der Vorteil dieses Beschichtungsaufbaus ist, dass durch das Aufbringen einer einzelnen Beschichtung, welche sich in eine Anbindungsschicht, eine Oberflächenschicht und eine Übergangsschicht entmischt, sowohl die Anforderungen an die Beschichtung hinsichtlich Zunderschutz bei gleichzeitiger Umformbarkeit und Schweißbarkeit erfüllt werden können, als auch eine Anpassungsfähigkeit hinsichtlich verschiedener Behandlungs- und Auslagerungstemperaturen und -zeiten vorhanden ist. Beim Aufbringen eines Mehrschichtsystems kann jede einzelne Schicht für eine Überlastsicherheit ausgelegt werden, was in der Praxis nur durch dickere Schichten erzeugt werden kann.The surface layer usually has a brittle material behavior and poor electrical conductivity. However, the scale protection requirements can also be met with a layer thickness of the surface layer of 0.05 µm. The surface layer is connected to the underlying transition layer by diffusion processes, which ensures sufficient electrical conductivity and the associated weldability. The connection layer also ensures a good connection or adhesion to the base material through diffusion processes with the base material. As a result, flaking can be avoided in a subsequent reshaping. The advantage of this coating structure is that by applying a single coating, which is separated into a bonding layer, a surface layer and a transition layer, both the requirements for the coating with regard to scale protection with simultaneous formability and weldability can be met, as well as adaptability with regard to various Treatment and aging temperatures and times are available. When applying a multi-layer system, each individual layer can be designed for overload protection, which in practice can only be achieved with thicker layers.
Es ist bevorzugt, dass die Übergangsschicht im Wesentlichen Zink, Titan und/oder Aluminium aufweist. Durch das Element Zink als Legierungsbestandteil kann die Schweißeignung und/oder die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Durch Titan kann die Schmelztemperatur erhöht werden. Aluminium kann die Oxidationsbeständigkeit erhöhen.It is preferred that the transition layer essentially comprises zinc, titanium and / or aluminum. With the element zinc as an alloy substance component, the weldability and / or the corrosion resistance can be increased. Titanium can increase the melting temperature. Aluminum can increase the resistance to oxidation.
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung Elemente aus dem Grundwerkstoff aufweist. Durch Diffusionsvorgänge können Elemente, das heißt Bestandteile des Grundwerkstoffs durch Diffusion in die Beschichtung gelangen. Durch Diffusionsvorgänge mit dem Grundwerkstoff kann die Anbindungsschicht zu einer guten Anbindung beziehungsweise Haftung der Beschichtung zum Grundwerkstoff führen.It is preferred that the coating has elements made from the base material. Through diffusion processes, elements, i.e. components of the base material, can get into the coating by diffusion. Through diffusion processes with the base material, the bonding layer can lead to a good connection or adhesion of the coating to the base material.
Es ist bevorzugt, dass während des Warmumformprozesses der beschichteten Blechplatine zwischen dem Austenitisierungsschritt und einem Presshärteschritt ein zweiter Wärmebehandlungsschritt stattfindet und/oder nach dem Presshärteschritt ein dritter Wärmebehandlungsschritt erfolgt, sodass das Gefüge des Grundwerkstoffes aus im Wesentlichen Martensit mit Restaustenit und vorzugsweise Bainit besteht. Dadurch kann neben dem Martensitanteil auch die Anteile an Restaustenit und ggf. Bainit im Gefüge eingestellt werden, um die Duktilität und den Biegewinkel von warmumgeformten Werkstücken zu verbessern. In einem Ausführungsbeispiel kann die beschichtete Blechplatine aus einem Grundwerkstoff zur Herstellung eines Stahlblechbauteils verarbeitet werden, bei welchem in einem ersten Austenitisierungsschritt eine beschichtete Blechplatine einen ersten Wärmebehandlungsprozess durchläuft, in einem zweiten Schritt die beschichtete Blechplatine einem Abschreckprozessschritt unterzogen wird und in einem dritten Bainitisierungsschritt die beschichtete Blechplatine einen zweiten Wärmebehandlungsprozess durchläuft und in einem vierten Presshärteschritt die Blechplatine pressgehärtet wird, und zwar unter Bildung des Stahlblechbauteils sowie in einem fünften Behandlungsschritt das Stahlblechbauteil einem dritten Wärmebehandlungsschritt (das heißt Partitioning-Wärmebehandlungsschritt) unterzogen wird. Beim ersten Wärmebehandlungsprozess wird die beschichtete Blechplatine vorzugsweise über eine werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur, beispielsweise auf etwa 900°C erwärmt. In einem anschließenden Abschreckprozess wird das Abkühlen vorzugsweise bei einer Abkühlrate von mehr als 27°C/s durchgeführt, so dass ein schnelles Abkühlen des Stahlblechs erfolgen kann. Ein zweiter Wärmebehandlungsprozess startet vorzugsweise unmittelbar nach dem Abschreckprozess. Durch das Starten des zweiten Wärmebehandlungsprozesses kann die Bildung von Bainit im Gefüge erreicht werden. Durch ein abruptes Verzögern des Umwandlungsprozesses von Austenit in Bainit kann ein hoher Anteil an Bainit und stabilisiertem Restaustenit im Gefüge eingestellt werden. Die Haltedauer der Temperatur während des zweiten Wärmebehandlungsschrittes ist dabei so ausgelegt, dass im Grundwerkstoff eine Gefügeumwandlung im Wesentlichen zu Bainit, Restaustenit und Martensit erfolgen kann. In einem dritten Wärmebehandlungsschritt (Partitioning-Wärmebehandlungsschritt) wird das Gefüge durch gleichmäßige Umverteilung des Kohlenstoffes stabilisiert. Hierdurch stellt sich die hohe Duktilität des Stahlblechmateriales ein.It is preferred that a second heat treatment step takes place during the hot forming process of the coated sheet metal blank between the austenitizing step and a press hardening step and / or a third heat treatment step takes place after the press hardening step, so that the structure of the base material consists essentially of martensite with retained austenite and preferably bainite. As a result, in addition to the martensite content, the content of retained austenite and possibly bainite in the structure can also be set in order to improve the ductility and the bending angle of hot-formed workpieces. In one embodiment, the coated sheet metal blank can be processed from a base material to produce a sheet steel component, in which a coated sheet metal blank undergoes a first heat treatment process in a first austenitizing step, the coated sheet metal blank is subjected to a quenching process step in a second step and the coated sheet metal blank is subjected to a third bainitizing step goes through a second heat treatment process and in a fourth press hardening step the sheet metal blank is press hardened to form the steel sheet component and in a fifth treatment step the steel sheet component is subjected to a third heat treatment step (that is to say partitioning heat treatment step). In the first heat treatment process, the coated sheet metal blank is preferably heated above a material-specific austenitizing temperature, for example to around 900 ° C. In a subsequent quenching process, the cooling is preferably carried out at a cooling rate of more than 27 ° C./s, so that the steel sheet can be rapidly cooled. A second heat treatment process preferably starts immediately after the quenching process. By starting the second heat treatment process, the formation of bainite in the structure can be achieved. By abruptly delaying the transformation process from austenite to bainite, a high proportion of bainite and stabilized retained austenite can be set in the structure. The holding time of the temperature during the second heat treatment step is designed in such a way that a structural transformation can take place in the base material essentially to bainite, retained austenite and martensite. In a third heat treatment step (partitioning heat treatment step), the structure is stabilized by evenly redistributing the carbon. This results in the high ductility of the sheet steel material.
Alternativ können in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abschreckprozessschritt und der Bainitisierungsschritt entfallen und der Presshärteschritt und Partitioning-Wärmebehandlungsschritt gleichzeitig in einem temperierten Werkzeug durchgeführt werden. Hierbei kann das Stahlblechbauteil bei geschlossenem Umformwerkzeug bis auf eine Entnahmetemperatur abgekühlt werden, die in einem Temperaturbereich nahe der werkstoffspezifischen Martensit-Finish-Temperatur liegt, bei der eine Umwandlung von Austenit zu Martensit zum größten Teil abgeschlossen ist, insbesondere in einem Temperaturbereich der Martensit-Finish-Temperatur von +/- 10% und dass insbesondere ein Umformwerkzeug beim Presshärteschritt aufgeheizt ist, und zwar auf eine Werkzeugtemperatur unterhalb der Martensit-Finish-Temperatur.Alternatively, in a further exemplary embodiment, the quenching process step and the bainitizing step can be omitted and the press hardening step and partitioning heat treatment step can be carried out simultaneously in a temperature-controlled tool. With the forming tool closed, the sheet steel component can be cooled down to a removal temperature which is in a temperature range close to the material-specific martensite finish temperature at which conversion of austenite to martensite is largely complete, in particular in a temperature range of the martensite finish -Temperature of +/- 10% and that, in particular, a forming tool is heated during the press hardening step to a tool temperature below the martensite finish temperature.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann im Anschluss an eine direkte oder indirekte Warmumformung ein Partitioning-Wärmebehandlungsschritt in einer Erwärmungseinrichtung derart erfolgen, dass der Temperaturbereich unterhalb der werkstoffspezifischen Martensit-Start-Temperatur und oberhalb der Martensit-Finish-Temperatur liegt, insbesondere mit einer Entnahmetemperatur aus dem geöffneten Umformwerkzeug in einem Temperaturbereich oberhalb der Martensit-Finish-Temperatur +10% bis +30% liegt. Vorteilhaft an dieser Entnahmetemperatur ist, dass ein Bauteilverzug nicht mehr zu erwarten ist.In a further embodiment variant, following direct or indirect hot forming, a partitioning heat treatment step can take place in a heating device in such a way that the temperature range is below the material-specific martensite start temperature and above the martensite finish temperature, in particular with a removal temperature from the opened forming tool in a temperature range above the martensite finish temperature + 10% to + 30%. The advantage of this removal temperature is that component distortion is no longer to be expected.
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung der Blechplatine eine Schichtdicke zwischen 0,1µm und 10µm, vorzugsweise zwischen 0,5µm und 5µm, besonders bevorzugt nicht größer als 1µm aufweist. Die stark reduzierte Schichtdicke führt zu einer wesentlich reduzierten Diffusionszeitdauer im Wärmebehandlungsofen. Weiterhin reduziert sich aufgrund der kleineren Diffusionswege die Diffusionszeit.It is preferred that the coating of the sheet metal plate has a layer thickness between 0.1 μm and 10 μm, preferably between 0.5 μm and 5 μm, particularly preferably not greater than 1 μm. The greatly reduced layer thickness leads to a significantly reduced diffusion time in the heat treatment furnace. Furthermore, the diffusion time is reduced due to the smaller diffusion paths.
Es ist bevorzugt, dass die Oberflächenschicht und die Anbindungsschicht jeweils eine Schichtdicke von größer gleich 0,05µm bis kleiner gleich 5µm aufweisen. Die Oberflächenschicht erfüllt hohe Zunderschutzanforderungen bei geringer Schichtdicke. Für die Verarbeitbarkeit im zum Beispiel Fügeprozess und unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist eine sehr geringe Schichtdicke von großem Nutzen.It is preferred that the surface layer and the connection layer each have a layer thickness of greater than or equal to 0.05 μm to less than or equal to 5 μm. The surface layer meets high scale protection requirements with a low layer thickness. For processability in the joining process, for example, and under economical conditions From a point of view of viewpoints, a very small layer thickness is of great benefit.
Es ist bevorzugt dass die Beschichtung die folgenden Legierungselemente aufweist:
- • Titan: bis 90 Gew.-%
- • Aluminium: bis 60 Gew.-%
- • Magnesium: bis 50 Gew.-%,
- • Silizium: bis 35 Gew.-%,
- • Zink: bis 90 Gew.-%
- • Kupfer: bis 60 Gew.-%,
- • Titan: 15-60 Gew.-%,
- • Aluminium: 5-40 Gew.-%,
- • Zink: 15-60 Gew.-%,
- • Magnesium: 5-30 Gew.-%,
- • Silizium: bis 35 Gew.-%,
- • Titan: 30-40 Gew.-%,
- • Aluminium: 25-35 Gew.-%,
- • Zink: 35-45 Gew.-%.
- • Titanium: up to 90% by weight
- • Aluminum: up to 60% by weight
- • Magnesium: up to 50% by weight,
- • silicon: up to 35% by weight,
- • Zinc: up to 90% by weight
- • Copper: up to 60% by weight,
- • titanium: 15-60% by weight,
- • aluminum: 5-40% by weight,
- • Zinc: 15-60% by weight,
- • Magnesium: 5-30% by weight,
- • silicon: up to 35% by weight,
- • titanium: 30-40% by weight,
- • aluminum: 25-35% by weight,
- • Zinc: 35-45% by weight.
Weiterhin können als Restanteil Verunreinigungen oder Nebenlegierungselemente vorkommen, sofern die Summe aller zuvor genannten Legierungselemente der Beschichtung kleiner als 100 Gew.-% ist. Durch Versuche wurde festgestellt, dass Zink als Legierungsbestandteil die Schweißeignung und/oder die Korrosionsbeständigkeit erhöhen kann. Titan als Legierungsbestandteil ist in jedem Fall zum Anheben der Schmelztemperatur notwendigerweise enthalten. Zudem liegt der Schmelzpunkt der Beschichtung schon ab einem Titangehalt von ca. 5 Gew.-% über 1000°C und damit deutlich über der Prozesstemperatur im Wärmebehandlungsofen (ca. 900°C). Daher bleibt die Beschichtung während des Wärmebehandlungsschrittes in fester Phase, ohne aufzuschmelzen, wodurch eine Verunreinigung des Wärmebehandlungsofens verhindert werden kann. Der Titananteil der Legierung liegt erfindungsgemäß zwischen 5 Gew.-% und
90 Gew.-% , der Aluminiumanteil der Legierung liegt erfindungsgemäß zwischen 5 Gew.-% und 60 Gew.-%.Furthermore, impurities or secondary alloying elements can occur as a residual proportion, provided that the sum of all of the aforementioned alloying elements of the coating is less than 100% by weight. Experiments have shown that zinc, as an alloy component, can increase the weldability and / or the corrosion resistance. Titanium as an alloy component is necessarily included in any case to raise the melting temperature. In addition, the melting point of the coating is already above 1000 ° C from a titanium content of approx. 5% by weight and thus well above the process temperature in the heat treatment furnace (approx. 900 ° C). Therefore, the coating remains in the solid phase during the heat treatment step without melting, whereby the heat treatment furnace can be prevented from being contaminated. According to the invention, the titanium content of the alloy is between 5% by weight and
90% by weight, according to the invention the aluminum content of the alloy is between 5% by weight and 60% by weight.
Es ist bevorzugt, dass der Grundwerkstoff, zum Aufbringen der Beschichtung mindestens einseitig eine Zinkbeschichtung aufweist. Dadurch ergibt sich eine große Bandbreite an verwendbaren Grundwerkstoffen, wodurch ein für die jeweilige spezifische Anwendung passendes oder verfügbares Material ausgewählt werden kann. Weiterhin kann der Grundwerkstoff auch eine andere Beschichtung als eine Zinkbeschichtung aufweisen, beispielsweise eine Beschichtung aus Zink-Magnesium oder Zink-Eisen.It is preferred that the base material has a zinc coating on at least one side for applying the coating. This results in a wide range of base materials that can be used, so that a suitable or available material can be selected for the respective specific application. Furthermore, the base material can also have a coating other than a zinc coating, for example a coating made of zinc-magnesium or zinc-iron.
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung nach dem Austenitisierungsschritt einen Siliziumanteil bis 35 Gew.-%, vorzugsweise bis 15 Gew.-%, und/oder einen Zinkanteil bis 90 Gew.-%, bevorzugt bis 60 Gew.-% aufweist. Die beschichteten Blechplatine kann in dem Austenitisierungsschritt auf Austenitisierungstemperatur erhitzt werden. Versuche haben gezeigt, dass das Element Silizium bei Austenitisierungstemperatur aus dem Grundwerkstoff in die Beschichtung diffundiert. Der Anteil an Silizium in der Oberflächenschicht kann durch Diffusionsprozesse aus dem Grundwerkstoff eingestellt beziehungsweise erhöht werden. Dadurch kann der Zunderschutzmechanismus und/oder Korrosionsschutz der Schicht erhöht werden. Durch das Legierungselement Zink kann die Schweißeignung sowie die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden.It is preferred that the coating after the austenitizing step has a silicon content of up to 35% by weight, preferably up to 15% by weight, and / or a zinc content of up to 90% by weight, preferably up to 60% by weight. The coated sheet metal blank can be heated to the austenitizing temperature in the austenitizing step. Tests have shown that the element silicon diffuses from the base material into the coating at the austenitizing temperature. The proportion of silicon in the surface layer can be adjusted or increased by diffusion processes from the base material. As a result, the scale protection mechanism and / or corrosion protection of the layer can be increased. The alloying element zinc can increase the weldability and the corrosion resistance.
Es ist bevorzugt, dass der Grundwerkstoff einer Materialklasse zur Herstellung höchstfester Stahlblechbauteile zugeordnet ist, deren Festigkeit Rm größer als 1180MPa, bevorzugt Rm größer als 1650MPa, besonders bevorzugt Rm größer als 1800MPa ist.It is preferred that the base material is assigned to a material class for the production of high-strength sheet steel components, the strength of which is Rm greater than 1180MPa, preferably Rm greater than 1650MPa, particularly preferably Rm greater than 1800MPa.
Die Zugfestigkeit bestimmt die maximale mechanische Zugspannung die der Grundwerkstoff aushält. Der Grundwerkstoff weist damit im Anwendungsfall zum Beispiel eines Karosseriefeinblechbauteils eine wenigstens gleich hohe Duktilität und höhere Zugfestigkeit als die üblicherweise verwendeten Kaltumformgüten, wie beispielsweise DP780 oder DP980 auf. Zudem ergibt sich durch eine höhere Festigkeit der Bauteile eine Gewichtseinsparung von bis zu 20% gegenüber Grundwerkstoffen wie beispielsweise 22MnB5 mit AISi-Beschichtung.The tensile strength determines the maximum mechanical tensile stress that the base material can withstand. In the case of a sheet metal body component, for example, the base material thus has at least the same ductility and higher tensile strength than the cold forming grades usually used, such as DP780 or DP980. In addition, the higher strength of the components results in a weight saving of up to 20% compared to base materials such as 22MnB5 with an AISi coating.
Es ist bevorzugt, dass die Beschichtung des Grundwerkstoffes mittels Gasphasenabscheidung, vorzugsweise Physical Vapour Deposition (PVD) oder Chemical Vapour Deposition (CVD), oder elektrochemisch, insbesondere galvanisch oder chemisch auftragbar ist oder die Auftragung aus dem pulverförmigen Zustand, vorzugsweise mittels Pulverbeschichtung oder Plasmaspritzen durchführbar ist.It is preferred that the coating of the base material can be applied by means of gas phase deposition, preferably physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), or electrochemically, in particular galvanically or chemically, or the application from the powdery state, preferably by means of powder coating or plasma spraying is feasible.
Das PVD-Verfahren stellt ein Verfahren zum Aufbringen dünner Schichten dar. Es dient als prototypische Beschichtung zum Aufbringen von beispielsweise AITi- oder AITi(X)-Schichten (mit X=weitere Legierungselemente). Im Gegensatz zu CVD-Technogien zeichnen sich PVD-Technologien dadurch aus, dass Schichten von einem Festkörpermaterial (sogenanntes Target) abgetragen und erzeugt werden. Bei CVD-Techniken erfolgt eine Schichtabscheidung aus der Gasphase. Typische PVD-Verfahren sind zum Beispiel die Verdampfung oder das Sputtern (Zerstäuben). Das Magnetronsputtern stellt eine weitere Variante dar.The PVD process is a process for applying thin layers. It serves as a prototype coating for applying, for example, AITi or AITi (X) layers (with X = further alloy elements). In contrast to CVD technologies, PVD technologies are characterized by the fact that layers are removed from a solid material (so-called target) and produced. In CVD techniques, a layer is deposited from the gas phase. Typical PVD processes are, for example, evaporation or sputtering (atomization). Magnetron sputtering is another variant.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechbauteils umfassend die folgenden Schritte: Erhitzen und halten einer beschichteten Blechplatine in einem Austenitisierungsschritt für eine Austenitisierungszeit über einer werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur, einlegen der Blechplatine in einem Einlegeschritt mit einer Einlegetemperatur in ein Umformwerkzeug, abkühlen der im Umformwerkzeug eingelegten Blechplatine in einem Presshärteschritt in einer Abkühlzeit unter Bildung des Stahlblechbauteils, entnehmen des Stahlblechbauteils in einem Entnahmeschritt mit einer Entnahmetemperatur aus dem Umformwerkzeug, wobei der Grundwerkstoff in Gewichtsprozent mindestens die folgenden Bestandteile aufweist:
- 0,20 Gew.-% bis 0,42 Gew.-% Kohlenstoff
2,2 Gew.-% Siliziumbis - 0,3 Gew.-
2,5 Gew.-% Mangan% bis - bis 0,06 Gew.-% Niob
- 0,001 Gew.-% bis 0,01 Gew.-% Bor
bis 0,5 Gew.-% Chrombis 0,5 Gew.-% Nickelbis 0,5 Gew.-% Molybdänbis 0,1 Gew.-% Vanadium- bis 0,06 Gew.-% Aluminium
- bis 0,05 Gew.-% Titan
- bis 0,01 Gew.-% Stickstoff
- bis 0,01 Gew.-% Schwefel
- bis 0,02 Gew.-% Phosphor
- 0.20 wt% to 0.42 wt% carbon
- up to 2.2% by weight silicon
- 0.3 wt% to 2.5 wt% manganese
- up to 0.06% by weight niobium
- 0.001 wt% to 0.01 wt% boron
- up to 0.5% by weight of chromium
- up to 0.5% by weight nickel
- up to 0.5% by weight of molybdenum
- up to 0.1% by weight vanadium
- up to 0.06 wt% aluminum
- up to 0.05 wt% titanium
- up to 0.01% by weight nitrogen
- up to 0.01% by weight sulfur
- up to 0.02% by weight of phosphorus
Als weitere Bestandteile kann die Stahllegierung beispielsweise Eisen und Verunreinigungen aufweisen. Durch den relativ hohen Kohlenstoffgehalt bis 0,42 Gew.-% kann eine Stabilisierung von Restaustenit des Grundwerkstoffs realisiert werden. Um zudem auch eine gute Schweißbarkeit des Grundwerkstoffs erreichen zu können, sollte der Kohlenstoffgehalt 0,42 Gew.-% nicht übersteigen. Insbesondere durch den Siliziumanteil von 0,8 Gew.-% bis 2,2 Gew.-% kann das Zwischenstufengefüge und Restaustenit in dem Grundwerkstoff stabilisiert werden, wodurch die Duktilität des Grundwerkstoffs verbessert werden kann. Das Legierungselement Silizium trägt bei den höchstfesten Stählen zu einer Verbesserung des Anlassverhaltens bei, so dass eine erhöhte Duktilität erreicht werden kann. Da Silizium in Eisenkarbiden unlöslich ist, wird die Bildung von Karbiden unterdrückt und Restaustenit stabilisiert. Dieser liegt bei höchstfesten und gleichzeitig duktilen Stählen in geringen Mengen als dünner Film zwischen und innerhalb der Martensitlanzetten vor. Um die Duktilität des Grundwerkstoffs weiter zu verbessern, ist zudem der Mangangehalt begrenzt, sodass höchstens 2,5 Gew.-% Mangan, bevorzugt nur bis 1,0 % in der Stahllegierung enthalten sind, um ein homogenes Gefüge zu erzielen und eine nachteilige Karbidbildung in dem Grundwerkstoff zu verhindern. Durch den Zusatz von Niob von bis zu 0,06 Gew.-% kann eine Kornfeinung erreicht werden, welche ebenfalls zur Verbesserung der Duktilität beitragen kann. Durch die starke Reduzierung beziehungsweise den Wegfall von Titan wird die martensitische Umwandlung im Presshärteschritt verzögert und die Bainitumwandlung im Bainitisierungsschritt unterstützt. Bor dient zur Abbindung von Stickstoff, was ebenfalls die Duktilität verbessert. Mit den erfindungsgemäßen Legierungsbestandteilen kann ein Grundwerkstoff zur Verfügung gestellt werden, welcher sich durch eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine hohe Duktilität auszeichnet. Die Stahllegierung weist vorzugsweise Gehalte an Chrom, Nickel und/oder Molybdän auf, wobei die Summe an Chrom, Nickel und/oder Molybdän vorzugsweise weniger als 0,5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 0,35 Gew.-% Gewichtsprozent aufweist. Die Stahllegierung weist damit vorzugsweise nur einen sehr geringen Anteil an Chrom, Nickel und Molybdän auf, wodurch die Menge an teureren Legierungselementen in der Stahllegierung verringert werden kann.The steel alloy can have iron and impurities, for example, as further constituents. Due to the relatively high carbon content of up to 0.42% by weight, the residual austenite of the base material can be stabilized. In order to also be able to achieve good weldability of the base material, the carbon content should not exceed 0.42% by weight. In particular, the silicon content of 0.8% by weight to 2.2% by weight can stabilize the intermediate structure and retained austenite in the base material, whereby the ductility of the base material can be improved. The alloying element silicon helps to improve the tempering behavior of high-strength steels, so that increased ductility can be achieved. Since silicon is insoluble in iron carbides, the formation of carbides is suppressed and retained austenite is stabilized. In the case of high-strength and at the same time ductile steels, this occurs in small quantities as a thin film between and within the martensite lancets. In order to further improve the ductility of the base material, the manganese content is also limited so that the steel alloy contains a maximum of 2.5% by weight of manganese, preferably only up to 1.0%, in order to achieve a homogeneous structure and disadvantageous carbide formation to prevent the base material. By adding up to 0.06% by weight of niobium, grain refinement can be achieved, which can also contribute to improving ductility. Due to the strong reduction or elimination of titanium, the martensitic transformation in the press hardening step is delayed and the bainite transformation is supported in the bainitization step. Boron is used to bind nitrogen, which also improves ductility. With the alloy components according to the invention, a base material can be made available which is characterized by high strength and, at the same time, high ductility. The steel alloy preferably has contents of chromium, nickel and / or molybdenum, the sum total of chromium, nickel and / or molybdenum preferably being less than 0.5% by weight, preferably less than 0.35% by weight. The steel alloy thus preferably has only a very small proportion of chromium, nickel and molybdenum, as a result of which the amount of more expensive alloying elements in the steel alloy can be reduced.
Es ist bevorzugt, dass das Warmumformverfahren eine indirekte Warmumformung ist, bei der eine Schneidoperation und/oder Formgebungsoperation in einem Kaltumformschritt bereits vor dem Wärmebehandlungsschritt und dem Presshärteschritt durchgeführt wird. Die indirekte Warmumformung ermöglicht es, komplexere Geometrien als beispielsweise mit der direkten Warmumformung zu erzielen.It is preferred that the hot forming process is an indirect hot forming in which a cutting operation and / or shaping operation in a cold forming step is carried out before the heat treatment step and the press hardening step. Indirect hot forming makes it possible to achieve more complex geometries than, for example, with direct hot forming.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Stahlblechbauteil ein Fahrzeugkarosseriebauteil und/oder Strukturbauteile und/oder Fahrzeugfahrwerksbauteil ist. Wird der Grundwerkstoff beispielsweise als Stahlblechbauteil eingesetzt beziehungsweise verwendet, beispielsweise für ein Fahrzeugkarosseriebauteil oder Strukturbauteil oder ein Fahrzeugfahrwerksbauteil, kann dies zu einer Gewichtsreduktion führen. Der Grundwerkstoff weist nach der Warmumformung eine Streckgrenze Rp größer als 800MPa auf, besonders bevorzugt Rp größer als 1350MPa. Die Streckgrenze kennzeichnet bei einem Material die Spannung, bis zu der bei momentenfreier und einachsicher Zugbelastung das Material nahezu keine bleibende plastische Verformungen aufweist. Das bedeutet, dass sich das Material zwar verformt, doch nach dem Zurücknehmen der Belastung wieder in die ursprüngliche Form zurückkehrt. Die Verformung bleibt reversibel beziehungsweise elastisch. Der Biegewinkel des Grundwerkstoffs ist nach der Warmumformung vorzugsweise gleich oder größer als 65°, besonders bevorzugt größer oder gleich 80°. Die Bruchdehnung eines beispielsweise im Quenching und Partitioning-Verfahren ausgebildeten Grundwerkstoffs ist vorzugsweise größer als 8%, besonders bevorzugt gleich oder größer als 12%. Durch diesen hohen Biegewinkel und/oder die hohe Bruchdehnung kann der Grundwerkstoff eine besonders hohe Duktilität aufweisen.It is also preferred that the sheet steel component is a vehicle body component and / or structural components and / or vehicle chassis component. If the base material is used or used, for example, as a sheet steel component, For example, for a vehicle body component or structural component or a vehicle chassis component, this can lead to a weight reduction. After hot forming, the base material has a yield strength Rp greater than 800MPa, particularly preferably Rp greater than 1350MPa. In a material, the yield point characterizes the stress up to which the material exhibits almost no permanent plastic deformation with a moment-free and uniaxial tensile load. This means that the material deforms, but returns to its original shape when the load is removed. The deformation remains reversible or elastic. The bending angle of the base material after hot forming is preferably equal to or greater than 65 °, particularly preferably greater than or equal to 80 °. The elongation at break of a base material formed, for example, using the quenching and partitioning method is preferably greater than 8%, particularly preferably equal to or greater than 12%. Due to this high bending angle and / or the high elongation at break, the base material can have a particularly high ductility.
Nachfolgend werden die verschiedenen Ausführungsformen anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 Prinzipskizze eines zweilagigen Schichtaufbaus nach der Warmumformung, nach einem ersten Ausführungsbeispiel. -
2 Prinzipskizze eines dreilagigen Schichtaufbaus nach der Warmumformung, nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. -
3 REM/EDX Untersuchung einer Ausführungsform der Beschichtung mit 1µm Stärke nach der Presshärtung. -
4 REM/EDX Untersuchung einer weiteren Ausführungsform der Beschichtung mit 1µm Stärke nach der Presshärtung. -
5 Prozessabfolge für eine direkte Warmumformung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils als Blockschaubild veranschaulicht, nach einem ersten Warmumformverfahren. -
6 Prozessabfolge für eine indirekte Warmumformung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils als Blockschaubild veranschaulicht, nach einem zweiten Warmumformverfahren. -
7 Prozessabfolge einer Quenching und Partinioning Warmumformung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils, nach einem dritten Warmumformverfahren. -
8 Temperatur-Zeit-Verlauf einer Q&P-Prozessroute.
-
1 Basic sketch of a two-layer layer structure after hot forming, according to a first embodiment. -
2 Schematic sketch of a three-layer layer structure after hot forming, according to a second exemplary embodiment. -
3 SEM / EDX investigation of an embodiment of the coating with a thickness of 1 µm after press hardening. -
4th SEM / EDX investigation of a further embodiment of the coating with a thickness of 1 µm after press hardening. -
5 Process sequence for a direct hot forming for the production of a hot formed and press-hardened sheet steel part illustrated as a block diagram, after a first hot forming process. -
6th Process sequence for an indirect hot forming for the production of a hot formed and press-hardened sheet steel part illustrated as a block diagram, after a second hot forming process. -
7th Process sequence of quenching and partinioning hot forming for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel part, according to a third hot-forming process. -
8th Temperature-time history of a Q&P process route.
In
In
Nach einer Übergangsschicht
In
In
In
Im über Austenitisierungstemperatur erwärmten Zustand, in einem zweiten Einlegeschritt
In
Wärmebehandlungsprozessschritt
Blechplatine
In einem dritten Wärmebehandlungsschritt
Heat treatment process step
In a third heat treatment step
Die Entnahmetemperatur
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- GrundwerkstoffBase material
- 22
- beschichtete Blechplatine mit einer zweischichtigen Beschichtungcoated sheet metal blank with a two-layer coating
- 2a2a
- beschichtete Blechplatine mit einer dreischichtigen Beschichtungcoated sheet metal plate with a three-layer coating
- 33
- OberflächenschichtSurface layer
- 44th
- AnbindungsschichtConnection layer
- 55
- zweischichtige Beschichtungtwo-layer coating
- 66th
- ÜbergangsschichtTransition layer
- 77th
- dreischichtige Beschichtungthree-layer coating
- Abaway
- AblageschrittFiling step
- AcAc
- AustenitisierungsschrittAustenitizing step
- Ac3Ac3
- werkstoffspezifische Austenitisierungstemperaturmaterial-specific austenitizing temperature
- AsAs
- AbschreckprozessschrittQuenching process step
- BB.
- BearbeitungsschrittMachining step
- BaBa
- BainitgebietBainite area
- BfinBfin
- Bainit-Finish-TemperaturBainite finish temperature
- BsBs
- BainitisierungsschrittBainitization step
- BstartBstart
- Bainit-Start-TemperaturBainite start temperature
- Eiegg
- EinlegeschrittInsertion step
- Ei1Egg1
- erster Einlegeschrittfirst insertion step
- Ei2Egg2
- zweiter Einlegeschrittsecond insertion step
- EoEo
- EntnahmeschrittRemoval step
- FerFer
- FerritgebietFerrite area
- KuKu
- KaltumformschrittCold forming step
- MfMf
- Martensit-Finish-TemperaturMartensite finish temperature
- MsMs
- Martensit-Start-TemperaturMartensite start temperature
- PP.
- PresshärteschrittPress hardening step
- PwPw
- Partitioning-WärmebehandlungsschrittPartitioning heat treatment step
- PerBy
- PerlitgebietPearlite area
- S1S1
- Schichtdicke der OberflächenschichtLayer thickness of the surface layer
- S2S2
- Schichtdicke der AnbindungsschichtLayer thickness of the connection layer
- S3S3
- Schichtdicke der ÜbergangsschichtLayer thickness of the transition layer
- SG2SG2
- Schichtdicke der zweischichtigen BeschichtungLayer thickness of the two-layer coating
- SG3SG3
- Schichtdicke der dreischichtigen BeschichtungLayer thickness of the three-layer coating
- TT
- Temperaturtemperature
- tt
- ZeitTime
- TATA
- Prozesstemperatur während des Austenitisierungsschrittes Ac Process temperature during the austenitizing step A c
- TausThou
- Werkstücktemperatur zum Ende des Presshärteschrittes PWorkpiece temperature at the end of the press hardening step P
- TeinTein
- Werkstücktemperatur während des Bainitisierungsschrittes Bs Workpiece temperature during the bainitization step B s
- ΔTΔT
-
Temperaturdifferenz zwischen der Martensit-Start-Temperatur
Ms und der Werkstücktemperatur während des Bainitisierungsschrittes BsTemperature difference between the martensite start temperatureM s and the workpiece temperature during the bainitizing step Bs - ΔtA,ΔtA,
- Zeitdauer des Austenitisierungsschrittes Ac Duration of the austenitizing step A c
- ΔtBΔtB
- Haltephase während des BainitisierungsschrittesHolding phase during the bainitization step
- ΔtHΔtH
- Zeitdauer des Presshärteschrittes PDuration of the press hardening step P
- ΔtLKΔtLK
- Zeitdauer der Luftkühlung während des Ablageschrittes Ab Duration of the air cooling during the depositing step A b
- ΔtpΔtp
- Zeitdauer des Partitioning-Wärmebehandlungsschritt Pw Duration of the partitioning heat treatment step P w
- ΔtsΔts
- Zeitdauer des Abschreckprozesses Ac Duration of the quenching process A c
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2018/0274062 A1 [0005]US 2018/0274062 A1 [0005]
- US 7527876 B2 [0006]US 7527876 B2 [0006]
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- 2020-05-18 DE DE102020113397.9A patent/DE102020113397A1/en active Pending
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