DE102022102111A1 - Uncoated cold-rolled steel sheet for hot forming, method of manufacturing a hot-formed sheet steel component and hot-formed sheet steel component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein unbeschichtetes kaltgewalztes Stahlblech (1) aus einem härtbaren Stahlwerkstoff für eine Warmumformung mit einer deterministisch ausgebildeten Oberflächenstruktur (1.1). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlblechbauteils (10) sowie ein warmumgeformtes Stahlblechbauteil (10).The invention relates to an uncoated, cold-rolled steel sheet (1) made from a hardenable steel material for hot forming and having a deterministic surface structure (1.1). The invention also relates to a method for producing a hot-formed sheet steel component (10) and a hot-formed sheet steel component (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein unbeschichtetes kaltgewalztes Stahlblech aus einem härtbaren Stahlwerkstoff für eine Warmumformung mit einer deterministisch ausgebildeten Oberflächenstruktur. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlblechbauteils sowie ein warmumgeformtes Stahlblechbauteil.The invention relates to an uncoated cold-rolled steel sheet made from a hardenable steel material for hot forming with a deterministic surface structure. Furthermore, the invention relates to a method for producing a hot-formed sheet steel component and a hot-formed sheet steel component.
Die Herstellung von Stahlblechbauteilen mittels Warmumformung hat sich bereits industriell etabliert, insbesondere zur Herstellung von Karosserieteilen wie zum Beispiel zur Herstellung von sicherheitsrelevanten B-Säulen etc. Stahlblechbauteile können im direkten wie auch im indirekten Warmumformverfahren hergestellt werden. Dabei werden ebene Platinen (direkt) oder bereits vorgeformte bzw. endabmessungsnahe (kalt)geformte Halbzeuge/Teile (indirekt) aus einem härtbaren Stahlwerkstoff auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher abhängig von der Zusammensetzung des verwendeten Stahlblechs eine Gefügeumwandlung eintritt. Mit Ac1 beginnt die Gefügeumwandlung in Austenit und mit Erreichen von Ac3 bzw. oberhalb von Ac3 liegt ein im Wesentlichen vollständig austenitisches Gefüge vor. Die Erwärmung oberhalb von mindestens Ac1 wird in Fachkreisen auch „Austenitisieren“ genannt, insbesondere wenn eine vollständige Umwandlung in Austenit erfolgen soll (>= Ac3). Nach der Erwärmung wird das warme (austenitisierte) Stahlblech in ein Umformwerkzeug eingelegt und warm umgeformt. Dabei wird im Zuge oder nach Beendigung des Warmumformens das noch warme Stahlblech derart gekühlt, vorzugsweise innerhalb des Umformwerkzeug, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird, so dass das Gefüge im Stahlblech(bauteil) in ein hartes Gefüge aus Martensit und/oder Bainit, vorzugsweise im Wesentlichen aus Martensit, umwandelt. In Fachkreisen wird die Abkühlung respektive Abschreckung des Stahlblechs innerhalb des Umformwerkzeugs bzw. durch Einwirken eines (Härte-)Werkzeugs, welches die Endkontur des herzustellenden Stahlblechbauteils aufweist, auch „Presshärten“ genannt. Alternativ kann eine Abkühlung/Abschreckung auch außerhalb eines Umformwerkzeugs/Härtewerkzeugs erfolgen, insbesondere in einem (kalten) Medium, beispielsweise in einem Ölbad, und wird als „Härten“ bezeichnet. Erwärmungs- und Abkühlkurven zur Einstellung der geforderten Gefügestruktur sind abhängig von der chemischen Zusammensetzung des verwendeten, härtbaren Stahlwerkstoffs und lassen sich aus sog. ZTA- bzw. ZTU-Schaubildern entnehmen bzw. ableiten. Mittels Warmumformung ist die Einstellung einer im Wesentlichen martensitischen Gefügestruktur mit hohen Festigkeiten möglich. Mit der klassischen Warmumformung bzw. durch das Presshärten von insbesondere Mangan-Bor-Stählen zur Herstellung von Strukturbauteilen im Fahrzeugbereich ist eine gute Balance zwischen Festigkeit und Gewicht gefunden worden.The production of sheet steel components using hot forming has already become industrially established, in particular for the production of body parts such as, for example, the production of safety-relevant B-pillars, etc. Sheet steel components can be produced using direct or indirect hot forming processes. Flat blanks (directly) or already preformed or (cold) formed semi-finished products/parts (indirectly) made of a hardenable steel material are heated to a temperature at which, depending on the composition of the steel sheet used, a structural transformation occurs. The structural transformation to austenite begins with Ac1 and when Ac3 is reached or above Ac3, an essentially completely austenitic structure is present. The heating above at least Ac1 is also called "austenitizing" in technical circles, especially if a complete transformation into austenite is to take place (>= Ac3). After heating, the hot (austenitized) sheet steel is placed in a forming tool and hot-formed. In the course of or after the end of hot forming, the still warm steel sheet is cooled in such a way, preferably within the forming tool, which is preferably actively cooled, that the structure in the steel sheet (component) changes to a hard structure of martensite and/or bainite, preferably essentially from martensite, transformed. In professional circles, the cooling or quenching of the sheet steel within the forming tool or by the action of a (hardening) tool that has the final contour of the sheet steel component to be produced is also called "press hardening". Alternatively, cooling/quenching can also take place outside of a forming tool/hardening tool, in particular in a (cold) medium, for example in an oil bath, and is referred to as “hardening”. Heating and cooling curves for setting the required microstructure depend on the chemical composition of the hardenable steel material used and can be taken or derived from so-called ZTA or ZTU diagrams. By means of hot forming, it is possible to set an essentially martensitic microstructure with high strength. A good balance between strength and weight has been found with classic hot forming or press hardening, particularly of manganese-boron steels for the manufacture of structural components in the automotive sector.
Konventionell werden mit einem metallischen Überzug beschichtete Stahlbleche aus einem härtbaren Stahlwerkstoff schmelztauchbeschichtet, in der Regel mit einem Al-basierten Überzug. Dabei bildet sich ein bestimmter Schichtaufbau innerhalb des Überzugs aus. Dieser Aufbau bestimmt sich ausgehend von einer sich einstellenden Al-Fe Grenzschicht, welche unter anderem wesentlich für eine gute Haftung ist, wobei ihre Dicke von der Eintauchtemperatur und von der Zusammensetzung der Schmelze abhängt. Die auf diese Weise beschichteten Stahlbleche werden in einem Warmumformprozess zu einem Stahlblechbauteil weiterverarbeitet. Durch die Austenitisierung während der Warmumformung findet eine Umwandlung des Überzugs durch Diffusion und/oder Durchlegieren statt. Darüber hinaus kann der Aufbau des Überzugs je nach Anforderung hinsichtlich Korrosion, Schweißbarkeit und Lackierbarkeit im Wesentlichen angepasst werden. Das im Wesentlichen Durchlegieren des metallischen Überzugs ergibt sich aufgrund von Diffusion zwischen dem metallischen Überzug und dem Stahlblech an der intermetallischen Schicht. Im Stand der Technik sind entsprechende Beispiele offenbart, u. a. in den Druckschriften
Aus der internationalen Offenlegungsschrift
In der Offenlegungsschrift
Des Weiteren ist bekannt, dass während der Austenitisierung von Platinen in Ofenanlagen, insbesondere die Ofenrollen in Rollenherdöfen für die Warmumformung (insbesondere der erste Teil der Ofenlänge), Anhaftung von während des Austenitisierens teilflüssig gewordenen Al-Si-Überzugs resultieren können. Dies korreliert insbesondere direkt mit der Austenitisierungsgeschwindigkeit, da aufgrund der konstanten Diffusionsgeschwindigkeit mit höherer Austenitisierungsgeschwindigkeit die Menge an teilflüssigem Al-Si-Überzug steigt, sodass die Notwendigkeit besteht, die Austenitisierungsbedingungen (Temperatureinstellung und Durchlaufgeschwindigkeit durch die einzelnen Ofenzonen) mittels spezieller Ofenbauweise (Erforderlichkeit von mehreren Ofenzonen mit Trennwänden) und/oder spezieller Ofensteuerung aufwendig anzupassen.Furthermore, it is known that during the austenitization of blanks in furnace systems, in particular the furnace rollers in roller hearth furnaces for hot forming (in particular the first part of the furnace length), adhesion of Al-Si coating that has become partially liquid during the austenitization can result. In particular, this correlates directly with the austenitization rate, since due to the constant diffu sion speed with higher austenitization speed, the amount of partially liquid Al-Si coating increases, so that there is a need to adjust the austenitization conditions (temperature setting and flow rate through the individual furnace zones) by means of a special furnace design (requirement of several furnace zones with partitions) and/or special furnace control.
Weiterhin ist auch bekannt, dass eine hohe Austenitisierungsgeschwindigkeit vor dem Warmumformen respektive Presshärten mit einer hohen Porendichte in der Überzugsschicht, vornehmlich in der Interdiffusionszone, korreliert. Ausgeprägte Poren in der Überzugsschicht führen im Widerstandspunktschweißprozess zu Spritzern und damit zu Oberflächendefekten im Karosseriebau.Furthermore, it is also known that a high rate of austenitization prior to hot forming or press hardening correlates with a high pore density in the coating layer, primarily in the interdiffusion zone. Pronounced pores in the coating layer lead to spatters in the resistance spot welding process and thus to surface defects in body construction.
Aufgabe ist daher, zunächst ein unbeschichtetes kaltgewalztes Stahlblech zur Verfügung zu stellen, welches mit einem aluminiumbasierten Überzug beschichtet wird, welches zu weniger Anhaftungen während der Austenitisierung neigt, so dass keine aufwendige Anpassung der Ofenanlagen und/oder der Ofensteuerung notwendig wird, und letztendlich ein warmumgeformtes Stahlblechbauteil anzugeben, welches keine ausgeprägte Porenbildung aufweist, so dass eine prozesssichere Widerstandsschweißbarkeit sichergestellt werden kann.The task is therefore to first provide an uncoated cold-rolled steel sheet which is coated with an aluminium-based coating which tends to have fewer adhesions during austenitization, so that no complex adjustment of the furnace systems and/or the furnace control is necessary, and ultimately a hot-formed one To specify sheet steel component, which has no pronounced pore formation, so that a process-reliable resistance weldability can be ensured.
Die Aufgabe wird mit einem unbeschichteten kaltgewalzten Stahlblech mit den Merkmalen des Anspruches 1, mit einem Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlblechbauteils mit den Merkmalen des Anspruches 5 sowie mit einem warmumgeformten Stahlblechbauteil mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.The object is achieved with an uncoated cold-rolled sheet steel having the features of claim 1, with a method for producing a hot-formed sheet steel component with the features of claim 5 and with a hot-formed sheet steel component with the features of claim 9.
Gemäß einer ersten Lehre betrifft die Erfindung ein unbeschichtetes kaltgewalztes Stahlblech aus einem härtbaren Stahlwerkstoff für eine Warmumformung mit einer deterministisch ausgebildeten Oberflächenstruktur, wobei die Oberfläche des Stahlblechs eine Rauheit Ra zwischen 1,5 und 6,0 µm und eine Spitzenzahl RPc zwischen 30 und 150 1/cm aufweist.According to a first teaching, the invention relates to an uncoated cold-rolled steel sheet made of a hardenable steel material for hot forming with a deterministic surface structure, the surface of the steel sheet having a roughness Ra between 1.5 and 6.0 µm and a peak number RPc between 30 and 150 1 /cm.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass durch eine definierte Strukturierung der Oberfläche des unbeschichteten kaltgewalzten Stahlblechs mit einer deterministisch ausgebildeten Oberflächenstruktur, wobei die Oberfläche des Stahlblechs eine Rauheit Ra zwischen 1,5 und 6,0 µm und eine Spitzenzahl RPc zwischen 30 und 150 1/cm aufweist, eine positive Auswirkung auf die folgenden Verarbeitungsprozesse genommen werden kann. Insbesondere kann die Rauheit Ra auf mindestens 1,8 µm, vorzugsweise auf mindestens 2,0 µm eingestellt werden. Insbesondere kann die Rauheit Ra auf maximal 5,5 µm, vorzugsweise auf maximal 5,0 µm eingestellt werden. Insbesondere kann die Spitzenzahl RPc auf mindestens 35 1/cm, vorzugsweise auf mindestens 40 1/cm eingestellt werden. Insbesondere kann die Spitzenzahl RPc auf maximal 120 1/cm, vorzugsweise auf maximal 90 1/cm eingestellt werden.The inventors have surprisingly found that a defined structuring of the surface of the uncoated cold-rolled steel sheet with a deterministically designed surface structure, the surface of the steel sheet having a roughness Ra between 1.5 and 6.0 μm and a peak number RPc between 30 and 150 1/ cm, a positive effect can be had on the subsequent manufacturing processes. In particular, the roughness Ra can be adjusted to at least 1.8 μm, preferably at least 2.0 μm. In particular, the roughness Ra can be adjusted to a maximum of 5.5 μm, preferably to a maximum of 5.0 μm. In particular, the number of peaks RPc can be set to at least 35 l/cm, preferably to at least 40 l/cm. In particular, the number of peaks RPc can be set to a maximum of 120 l/cm, preferably to a maximum of 90 l/cm.
Die Rauheit Ra in µm und die Spitzenzahl RPc in 1/cm lassen sich entlang einer definierten Messtrecke ermitteln, vgl.
Unter Stahlblech ist u. a. ein Stahlflachprodukt als Band oder Blech bzw. Platine zu verstehen. Das Stahlblech weist eine Längserstreckung (Länge), eine Querstreckung (Breite) sowie eine Höhenerstreckung (Dicke) auf. Die Oberfläche des Stahlblechs wird mittels einer oder mehreren Walzen definiert strukturiert, beispielsweise im letzten Walzgerüst in einer Kaltwalzstraße oder separat in einem (Nach-)Walzgerüst. Die deterministische Oberflächenstruktur auf der Oberfläche des Stahlblechs (Negativabdruck) findet sich im Wesentlichen auf der oder den Walzen als Positivabdruck wieder, wobei ein Talbereich auf der Oberfläche des Substrats einem Bergbereich auf der Oberfläche der Walze entspricht. Die Einstellung der Rauheit Ra und der Spitzenzahl RPc auf der Oberfläche des Stahlblechs hängt zum einen von der Rauheit Ra und der Spitzenzahl RPc der Oberfläche der Walze und zum anderen von der Übertragungsrate, welche abhängig von dem Walzgrad und/oder von der Walzkraft ist, ab und kann daher gezielt gesteuert werden.Under sheet steel is u. to understand a steel flat product as strip or sheet metal or plate. The steel sheet has a longitudinal extent (length), a transverse extent (width) and a vertical extent (thickness). The surface of the steel sheet is structured in a defined manner by means of one or more rolls, for example in the last rolling stand in a cold rolling train or separately in a (post) rolling stand. The deterministic surface structure on the surface of the steel sheet (negative impression) is essentially found on the roller or rollers as a positive impression, with a valley area on the surface of the substrate corresponding to a peak area on the surface of the roller. The setting of the roughness Ra and the peak number RPc on the surface of the steel sheet depends on the one hand on the roughness Ra and the peak number RPc of the surface of the roll and on the other hand on the transfer rate, which depends on the degree of rolling and/or the rolling force and can therefore be specifically controlled.
Die Dicke des unbeschichteten kaltgewalzten Stahlblechs beträgt beispielsweise 0,5 bis 4,0 mm, insbesondere 0,6 bis 3,0 mm, vorzugsweise 0,7 bis 2,5 mm.The thickness of the uncoated cold-rolled steel sheet is, for example, 0.5 to 4.0 mm, in particular 0.6 to 3.0 mm, preferably 0.7 to 2.5 mm.
Unter deterministischer Oberflächenstruktur sind wiederkehrende Oberflächenstrukturen zu verstehen, welche eine definierte Form und/oder Ausgestaltung aufweisen, vgl.
Gemäß einer Ausführung weist die deterministische Oberflächenstruktur des Stahlblechs eine Strukturtiefe Rt zwischen 1 und 25 µm, insbesondere zwischen 5 und 25 µm, vorzugsweise zwischen 9 und 21 µm auf. Die Strukturtiefe Rt in µm ist der maximale Abstand zwischen der höchsten Spitze in einem Bergbereich und des tiefsten Tals in einem Talbereich der Oberflächenstruktur des Stahlblechs entlang einer definierten Messstrecke, vgl.
Gemäß einer Ausführung weist das Stahlblech eine Oberfläche mit einem Sdr-Wert von mindestens 2,8 %, insbesondere von mindestens 3,2 %, vorzugsweise von mindestens 5 %, bevorzugt von mindestens 10 % auf. Der Sdr-Wert wird auch als entwickeltes Grenzflächenverhältnis bezeichnet bzw. ist als Vergrößerung der Oberfläche in Relation zur „Projektionsfläche“ zu sehen. Dies bedeutet, dass eine oder mehrere definierte Bereiche betrachtet werden, beispielsweise Aufnahmen mittels konfokalem Weißlichtmikroskop, und die ermittelte oder gemessene Ist-Oberfläche in Relation zur Projektionsoberfläche (plane oder ebene Oberfläche) in dem oder den definierten Bereichen gesetzt wird. Die Vergrößerung der Oberfläche ist abhängig von der Form, Ausgestaltung und/oder Dimensionierung der Oberflächenstruktur sowie abhängig von der Anzahl respektive Verteilung der Struktur, wobei der Sdr-Wert beispielsweise bis zu 100 %, insbesondere bis zu 50 %, vorzugsweise bis zu 20 % betragen kann.According to one embodiment, the steel sheet has a surface with an Sdr value of at least 2.8%, in particular at least 3.2%, preferably at least 5%, preferably at least 10%. The Sdr value is also referred to as the developed interface ratio or can be seen as the increase in surface area in relation to the "projection area". This means that one or more defined areas are viewed, for example recordings using a confocal white light microscope, and the determined or measured actual surface is set in relation to the projection surface (plane or flat surface) in the defined area or areas. The enlargement of the surface depends on the shape, configuration and/or dimensions of the surface structure and on the number or distribution of the structure, with the Sdr value being up to 100%, in particular up to 50%, preferably up to 20% can.
Gemäß einer Ausführung weist der härtbare Stahlwerkstoff die folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% auf:
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.remainder Fe and unavoidable impurities.
Kohlenstoff (C) übernimmt mehrere wichtige Funktionen. In erster Linie ist C ein Martensitbildner und damit essentiell für die Einstellung einer gewünschten Härte im warmumgeformten Stahlblechbauteil, so dass mindestens ein Gehalt von 0,05 Gew.-%, insbesondere mindestens ein Gehalt von 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens ein Gehalt von 0,15 Gew.-% vorhanden ist. Weiterhin trägt C in großem Maße zu einem höheren CEV-Wert (CEV=Kohlenstoffäquivalent) bei, wodurch die Schweißeignung negativ beeinflusst wird, so dass ein Gehalt bis maximal 0,5 Gew.-%, zur Verringerung der Neigung zu Einrissen insbesondere bis maximal 0,45 Gew.-%, vorzugsweise bis maximal 0,4 Gew.-% eingestellt wird. Des Weiteren können durch die angegebene Obergrenze negative Einflüsse in Bezug auf die Zähigkeitseigenschaften, die Umformeigenschaften und die Schweißeignung vermieden werden. Je nach erforderlicher Umformbarkeit und Zähigkeit kann der C-Gehalt innerhalb der angegebenen Spannen individuell eingestellt werden.Carbon (C) performs several important functions. First and foremost, C is a martensite former and is therefore essential for setting a desired hardness in the hot-formed sheet steel component, so that at least a content of 0.05% by weight, in particular at least a content of 0.1% by weight, preferably wise at least a content of 0.15 wt .-% is present. Furthermore, C contributes to a large extent to a higher CEV value (CEV = carbon equivalent), which negatively affects weldability, so that a content of up to a maximum of 0.5% by weight, to reduce the tendency to cracks, in particular up to a maximum of 0 45% by weight, preferably up to a maximum of 0.4% by weight. Furthermore, negative influences with regard to the toughness properties, the forming properties and the suitability for welding can be avoided by the specified upper limit. Depending on the required formability and toughness, the C content can be set individually within the specified ranges.
Mangan (Mn) ist ein Legierungselement, das zur Härtbarkeit beiträgt. Gleichzeitig verringert Mn die Neigung zur unerwünschten Bildung von Perlit während der Abkühlung und setzt die kritische Abkühlgeschwindigkeit herab, wodurch die Härtbarkeit erhöht wird. Zudem kann Mn zur Abbindung von S, um zu verhindern, dass die Warmwalzbarkeit durch ein FeS Eutektikum zu sehr beeinträchtigt wird, und/oder Verringerung des Perlitanteils verwendet werden, so dass insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,5 Gew.-% vorhanden ist. Eine zu hohe Mn-Konzentration wirkt sich dagegen negativ auf die Schweißeignung aus, so dass Mn auf maximal 3,0 Gew.-% begrenzt ist. Zur Gewährleistung der gewünschten Umformbarkeit wird der Gehalt insbesondere auf maximal 2,7 Gew.-%, zur Verbesserung der Zähigkeitseigenschaften, vorzugsweise auf maximal 2,5 Gew.-% beschränkt. Zur Einstellung der angestrebten Festigkeitseigenschaften wird insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,8 Gew.-% zulegiert.Manganese (Mn) is an alloying element that contributes to hardenability. At the same time, Mn reduces the tendency to undesirably form pearlite during cooling and lowers the critical cooling rate, thereby increasing hardenability. In addition, Mn can be used to bind S in order to prevent the hot-rollability from being impaired too much by an FeS eutectic and/or to reduce the proportion of pearlite, so that in particular a content of at least 0.5% by weight is present. On the other hand, an excessively high Mn concentration has a negative effect on weldability, so that Mn is limited to a maximum of 3.0% by weight. To ensure the desired formability, the content is limited in particular to a maximum of 2.7% by weight, to improve the toughness properties, preferably to a maximum of 2.5% by weight. In order to set the desired strength properties, a content of at least 0.8% by weight is alloyed in particular.
Silizium (Si) ist ein Legierungselement, das zur Desoxidation beiträgt. Zur Sicherstellung der Wirksamkeit wird ein Gehalt von mindestens 0,05 Gew.-% verwendet. Allerdings kann Si auch zur Festigkeitssteigerung beitragen, so dass vorzugsweise ein Gehalt von mindestens 0,1 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,2 Gew.-% zulegiert wird. Wird dem Stahl zu viel Si zulegiert, kann dies einen negativen Einfluss auf die Zähigkeitseigenschaften, die Umformbarkeit und die Schweißeignung haben. Daher ist der Gehalt auf maximal 1,7 Gew.-%, zur Verbesserung der Oberflächenqualität, insbesondere auf maximal 0,9 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,7 Gew.-% begrenzt.Silicon (Si) is an alloying element that contributes to deoxidation. A level of at least 0.05% by weight is used to ensure effectiveness. However, Si can also contribute to an increase in strength, so that a content of at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight, is alloyed in. If too much Si is added to the steel, this can have a negative impact on the toughness properties, formability and weldability. The content is therefore limited to a maximum of 1.7% by weight, to improve the surface quality, in particular to a maximum of 0.9% by weight, preferably to a maximum of 0.7% by weight.
Phosphor (P) ist ein Legierungselement, das zur Verzögerung der Zementitbildung in Gehalten bis zu 0,1 Gew.-% eingestellt werden kann. Zur Sicherstellung der gewünschten Verzögerung und Stabilisierung werden Gehalte von insbesondere mindestens 0,002 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,004 Gew.-% eingestellt. Allerdings wirkt sich P stark zähigkeitsmindernd und dadurch ungünstig auf die Umformbarkeit aus. P kann zudem aufgrund seiner geringen Diffusionsgeschwindigkeit beim Erstarren der Schmelze zu starken Seigerungen führen. Negative Einflüsse auf die Umformbarkeit und/oder Schweißbarkeit können sicher ausgeschlossen werden, wenn der Gehalt insbesondere auf maximal 0,05 Gew.-%, zur zusätzlichen Verringerung der Seigerungseffekte vorzugsweise auf maximal 0,05 Gew.-% begrenzt wird.Phosphorus (P) is an alloying element that can be adjusted to retard cementite formation in amounts up to 0.1% by weight. To ensure the desired delay and stabilization, levels of in particular at least 0.002% by weight, preferably at least 0.004% by weight, are set. However, P has a strong impact on toughness and thus has an unfavorable effect on formability. Due to its low diffusion rate, P can also lead to severe segregation when the melt solidifies. Negative influences on formability and/or weldability can be ruled out with certainty if the content is limited in particular to a maximum of 0.05% by weight, and preferably to a maximum of 0.05% by weight to additionally reduce the segregation effects.
Schwefel (S) ist ein Legierungselement, das in Gehalten bis zu 0,1 Gew.-% vorhanden sein kann. Da S im Stahl eine starke Neigung zur Seigerung aufweisen und die Umformbarkeit respektive Zähigkeit in Folge der übermäßigen Bildung von FeS, MnS bzw. (Mn, Fe)S negativ beeinträchtigen kann, wird der Gehalt daher insbesondere auf maximal 0,05 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,05 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,01 Gew.-% begrenzt.Sulfur (S) is an alloying element that can be present in amounts up to 0.1% by weight. Since S in steel has a strong tendency to segregate and can adversely affect formability or toughness as a result of the excessive formation of FeS, MnS or (Mn,Fe)S, the content is therefore limited to a maximum of 0.05% by weight. , preferably limited to a maximum of 0.05% by weight, preferably to a maximum of 0.01% by weight.
Stickstoff (N) kann als Legierungselement in Gehalten bis zu 0,1 Gew.-% zur Nitridbildung und/oder Verbesserung der Härtbarkeit eingestellt werden. Grundsätzlich lässt sich N bei der Stahlherstellung durch die N-haltige Erdatmosphäre nicht vollständig vermeiden, kann jedoch, abhängig von weiteren Legierungselementen, sehr vorteilhaft sein. N kann genauso wie C zur Steigerung der Martensithärte eingesetzt werden, schwächt aber im Vergleich zu C die Korngrenzen weniger. Um diese Wirkung zu erzielen, können insbesondere Gehalte von mindestens 0,0005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,001 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,002 Gew.-% eingestellt werden. Allerdings führt N insbesondere in Verbindung mit AI und/oder Ti zur Bildung von groben Nitriden, die sich negativ auf die Umformbarkeit auswirken können. Der Gehalt ist daher insbesondere auf maximal 0,015 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,01 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,007 Gew.-% begrenzt. Falls Ti vorhanden ist, sollte im Falle von Ti-Gehalten > 0,01 Gew.-% der N-Gehalt besonders bevorzugt zwischen 0,001% < N <= 0,004 % eingestellt werden.Nitrogen (N) can be used as an alloying element in amounts of up to 0.1% by weight to form nitrides and/or improve hardenability. In principle, N cannot be completely avoided in steel production due to the N-containing earth's atmosphere, but it can be very advantageous, depending on other alloying elements. N can be used just like C to increase the martensite hardness, but weakens the grain boundaries less than C. In order to achieve this effect, in particular contents of at least 0.0005% by weight, preferably at least 0.001% by weight, preferably at least 0.002% by weight, can be set. However, N, especially in combination with Al and/or Ti, leads to the formation of coarse nitrides, which can have a negative impact on formability. The content is therefore limited in particular to a maximum of 0.015% by weight, preferably to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.007% by weight. If Ti is present, the N content should particularly preferably be set to between 0.001%<N<=0.004% in the case of Ti contents>0.01% by weight.
Das Stahlblech kann optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Al, Ti, V, Nb, B, Cr, Mo, Cu, Ni, Ca) enthalten.The steel sheet can optionally contain one or more alloying elements from the group (Al, Ti, V, Nb, B, Cr, Mo, Cu, Ni, Ca).
Aluminium (Al) kann als optionales Legierungselement bis zu maximal 1,0 Gew.-% zulegiert werden. Insbesondere kann AI zum Abbinden von gegebenenfalls vorhandenem Stickstoff verwendet werden, so dass optional zulegiertes Bor seine festigkeitssteigernde Wirkung entfalten kann. Daher wird insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,01 Gew.-% zulegiert. Zur Vermeidung gießtechnischer Probleme wird der Gehalt insbesondere auf maximal 0,5 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,2 Gew.-%, begrenzt.Aluminum (Al) can be added as an optional alloying element up to a maximum of 1.0% by weight. In particular, Al can be used to bind any nitrogen that may be present, so that optionally added boron can unfold its strength-enhancing effect. Therefore, in particular alloyed with a content of at least 0.005% by weight, preferably at least 0.01% by weight. To avoid technical casting problems, the content is limited in particular to a maximum of 0.5% by weight, preferably to a maximum of 0.2% by weight.
Titan (Ti) kann als optionales Legierungselement die Festigkeit durch Bildung von Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden steigern und als Mikroseigerungselement wirken. Des Weiteren kann die Bildung von grobem Austenitgefüge unterdrückt werden. Auch kann Ti zur Kornfeinung und/oder Stickstoffabbindung und, falls Bor vorhanden ist, die Wirksamkeit von Bor erhöhen. Da es zudem zur Verstärkung der Wirksamkeit von Cr beitragen kann, kann es optional mit einem Gehalt bis zu 0,2 Gew.-% zulegiert werden. Aus Kostengründen wird der Gehalt insbesondere auf maximal 0,15 Gew.-%, zur sicheren Vermeidung der Bildung zu großer Titannitride vorzugsweise auf maximal 0,1 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,05 Gew.-% beschränkt. Zur Sicherstellung der Wirksamkeit kann ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,005 Gew.-% zulegiert werden. Zur Ausnutzung der festigkeitssteigernden Wirkung können vorzugsweise Gehalte von mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,015 Gew.-% verwendet werden.Titanium (Ti), as an optional alloying element, can increase strength through the formation of carbides, nitrides and/or carbonitrides and act as a microsegregation element. Furthermore, formation of coarse austenite structure can be suppressed. Also, Ti can be used for grain refinement and/or nitrogen fixation and, if boron is present, can increase the effectiveness of boron. Since it can also contribute to increasing the effectiveness of Cr, it can optionally be alloyed with a content of up to 0.2% by weight. For reasons of cost, the content is limited in particular to a maximum of 0.15% by weight, and to reliably avoid the formation of excessively large titanium nitrides, preferably to a maximum of 0.1% by weight, preferably to a maximum of 0.05% by weight. To ensure effectiveness, a content of at least 0.005% by weight can be alloyed in. Contents of at least 0.01% by weight, preferably at least 0.015% by weight, can preferably be used to utilize the strength-increasing effect.
Vanadium (V) und/oder Niob (Nb) können als optionale Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung und/oder zur Verzögerung der wasserstoffinduzierten Rissbildung zulegiert werden. Diese optionalen Legierungselemente können wie Ti als Mikrolegierungselemente eingesetzt werden, um festigkeitssteigernde Carbide, Nitride und/oder Carbonitride zu bilden. Zur Gewährleistung ihrer Wirksamkeit können V und/oder Nb insbesondere mit Gehalten von (jeweils) mindestens 0,005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,015 Gew.-%, eingesetzt werden. Für Nb und V liegt der Mindestgehalt einzeln oder in Summe besonders bevorzugt bei mindestens 0,02 Gew.-%. Die optionalen Legierungselemente sind (jeweils) auf maximal 0,5 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,2 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,1 Gew.-% begrenzt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere sich negativ auf die Zähigkeitseigenschaften des Stahls auswirken können.Vanadium (V) and/or niobium (Nb) can be added as optional alloying elements individually or in combination for grain refinement and/or to delay hydrogen-induced cracking. Like Ti, these optional alloying elements can be used as micro-alloying elements to form strength-enhancing carbides, nitrides and/or carbonitrides. To ensure their effectiveness, V and/or Nb can be used in particular in amounts of (in each case) at least 0.005% by weight, preferably at least 0.01% by weight, preferably at least 0.015% by weight. The minimum content for Nb and V, individually or in total, is particularly preferably at least 0.02% by weight. The optional alloying elements are (each) limited to a maximum of 0.5% by weight, in particular a maximum of 0.2% by weight, preferably a maximum of 0.1% by weight, since higher contents have a disadvantageous effect on the material properties, in particular can have a negative effect on the toughness properties of the steel.
Bor (B) kann als optionales Legierungselement auf den Phasengrenzen segregieren und deren Bewegung verhindern. Dies kann zu einem feinkörnigen Gefüge führen, was sich vorteilhaft auf die mechanischen Eigenschaften auswirken kann. Um die Wirksamkeit dieser Effekte zu gewährleisten und die Härtbarkeit zu erhöhen, kann ein Gehalt bis zu 0,01 Gew.-%, insbesondere aus Kostengründen bis maximal 0,005 Gew.-%, und zur sicheren Vermeidung einer Versprödung an Korngrenzen bevorzugt bis maximal 0,004 Gew.-%, sowie insbesondere zur Gewährleistung der sicheren Wirksamkeit auch bei Vorhandensein von N, beispielsweise in Form von technisch unvermeidbaren Verunreinigungen der Stahlschmelze mit N, insbesondere von mindestens 0,0005 Gew.-%, zur Erhöhung der Feinkörnigkeit, vorzugsweise von mindestens 0,0010 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,0015 Gew.-%, zulegiert werden. Beim optionalen Zulegieren von B sollte zudem ausreichend Ti für die Abbindung von N zulegiert sein.Boron (B), as an optional alloying element, can segregate on the phase boundaries and prevent their movement. This can lead to a fine-grain structure, which can have a beneficial effect on the mechanical properties. In order to ensure the effectiveness of these effects and to increase hardenability, a content of up to 0.01% by weight, in particular for cost reasons up to a maximum of 0.005% by weight, and to reliably avoid embrittlement at grain boundaries, preferably up to a maximum of 0.004% by weight %, and in particular to ensure reliable effectiveness even in the presence of N, for example in the form of technically unavoidable impurities in the steel melt with N, in particular of at least 0.0005% by weight, to increase the fine grain size, preferably of at least 0, 0010% by weight, preferably at least 0.0015% by weight, are added. With the optional alloying of B, sufficient Ti should also be alloyed for binding N.
Chrom (Cr) kann als optionales Legierungselement zur Einstellung der Härte und der Festigkeit insbesondere mit einem Gehalt von mindestens 0,01 Gew.-% zulegiert werden, da es wie C die Umwandlung in Austenit unterstützen kann. Aus Kostengründen ist die Obergrenze mit 1,0 Gew.-% definiert. Bei zu hohem Gehalt kann die Schweißeignung und/oder die Zähigkeit negativ beeinflusst werden, so dass der Gehalt insbesondere auf maximal 0,75 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,45 Gew.-% begrenzt wird. Um die Kohlenstoffdiffusion herabzusetzen und so eine gleichgewichtsferne Umwandlung zu begünstigen, können insbesondere Gehalte von mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,1 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,15 Gew.-% zulegiert werden. Chromium (Cr) can be added as an optional alloying element to adjust the hardness and strength, in particular with a content of at least 0.01% by weight, since like C it can support the transformation into austenite. For reasons of cost, the upper limit is defined as 1.0% by weight. If the content is too high, the suitability for welding and/or the toughness can be adversely affected, so that the content is limited in particular to a maximum of 0.75% by weight, preferably to a maximum of 0.45% by weight. In order to reduce carbon diffusion and thus promote a conversion far from equilibrium, in particular contents of at least 0.01% by weight, preferably at least 0.1% by weight, preferably at least 0.15% by weight, can be alloyed in.
Molybdän (Mo) kann als optionales Legierungselement die Festigkeit und die Härte erhöhen. Da es zur Verstärkung der Wirksamkeit von Cr beitragen bzw. den Einsatz dieses Legierungselements ersetzen kann, kann es optional mit einem Gehalt bis zu 1,0 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,01 und 0,8 Gew.-%, zur Erzielung einer möglichst großen Härte und zur Verringerung der Kohlenstoffdiffusion vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 Gew.-% zulegiert werden.As an optional alloying element, molybdenum (Mo) can increase strength and hardness. Since it can contribute to increasing the effectiveness of Cr or can replace the use of this alloying element, it can optionally be added with a content of up to 1.0% by weight, in particular between 0.01 and 0.8% by weight the greatest possible hardness and to reduce carbon diffusion, preferably between 0.1 and 0.5% by weight.
Werden beispielsweise die optionalen Legierungselemente Cr und Mo zusammen zulegiert, so sind ihre Gehalte in Summe auf maximal 1,0 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,8 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,6 Gew.-% begrenzt.If, for example, the optional alloying elements Cr and Mo are alloyed together, their contents are limited to a maximum of 1.0% by weight, in particular to a maximum of 0.8% by weight, preferably to a maximum of 0.6% by weight.
Kupfer (Cu) kann als optionales Legierungselement zur Verbesserung der Härtbarkeit mit einem Gehalt bis zu 1,0 Gew.-% zulegiert werden. Um diese Wirkung zu gewährleisten, können Gehalte insbesondere von mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,05 Gew.-% zulegiert werden. Der Gehalt wird insbesondere auf maximal 0,5 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,2 Gew.-% begrenzt, um negative Einflüsse auf die Schweißeignung und die Zähigkeitseigenschaften in der Wärmeeinflusszone einer am Stahlblechbauteil möglichen vorgenommenen Schweißung zu vermeiden.Copper (Cu) can be added as an optional alloying element to improve hardenability with a content of up to 1.0% by weight. In order to ensure this effect, contents in particular of at least 0.01% by weight, preferably of at least 0.05% by weight, can be alloyed in. In particular, the content is limited to a maximum of 0.5% by weight, preferably to a maximum of 0.2% by weight, in order to avoid negative To avoid influences on the suitability for welding and the toughness properties in the heat-affected zone of a weld made on the steel sheet component.
Nickel (Ni) kann als optionales Legierungselement die Härtbarkeit verbessern. Zur Sicherstellung der Wirksamkeit kann ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,01 Gew.-% zulegiert werden. Zur Erhöhung der Zähigkeit können vorzugsweise Gehalte von mindestens 0,02 Gew.-% zulegiert werden. Zur Verbesserung der Schweißbarkeit wird der Gehalt auf maximal 1,0 Gew.-%, aus Kostengründen insbesondere auf maximal 0,5 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,2 Gew.-% beschränkt.Nickel (Ni), as an optional alloying element, can improve hardenability. To ensure effectiveness, a content of at least 0.01% by weight can be alloyed in. Contents of at least 0.02% by weight can preferably be alloyed in to increase toughness. To improve the weldability, the content is limited to a maximum of 1.0% by weight, for cost reasons in particular to a maximum of 0.5% by weight, preferably to a maximum of 0.2% by weight.
Calcium (Ca) kann als optionales Legierungselement der Schmelze als Entschwefelungsmittel und zur gezielten Sulfidbeeinflussung in Gehalten bis zu 0,1 Gew.-%, insbesondere bis maximal 0,05 Gew.-%, vorzugsweise bis maximal 0,01 Gew.-%, bevorzugt bis maximal 0,005 Gew.-% zulegiert werden, was zu einer veränderten Plastizität der Sulfide bei der Warmwalzung führen kann. Die beschriebenen Effekte können ab einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,0005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,001 Gew.-% wirksam sein. Calcium (Ca) can be used as an optional alloying element in the melt as a desulfurizing agent and for the targeted influencing of sulfides in contents of up to 0.1% by weight, in particular up to a maximum of 0.05% by weight, preferably up to a maximum of 0.01% by weight. preferably up to a maximum of 0.005% by weight, which can lead to a change in the plasticity of the sulfides during hot rolling. The effects described can be effective from a content of in particular at least 0.0005% by weight, preferably at least 0.001% by weight.
Die als optional angegebenen Legierungselemente können alternativ auch als Verunreinigungen in Gehalten unterhalb der angegebenen Mindestgrenzen toleriert werden, ohne die Eigenschaften des Stahlwerkstoffs zu beeinflussen, vorzugsweise nicht zu verschlechtern. Auch können P, S und/oder N, wenn sie nicht gezielt zulegiert werden, als Verunreinigung toleriert werden.The alloying elements specified as optional can alternatively also be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits, without influencing the properties of the steel material, preferably not worsening them. P, S and/or N can also be tolerated as impurities if they are not specifically alloyed.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlblechbauteils, wobei das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Stahlblechs, welches mit einem aluminiumbasierten Überzug beschichtet worden ist; Austenitisieren des Stahlblechs bei einer Temperatur von mindestens Ac1; Warmumformen und Abkühlen des austenitisierten Stahlblechs auf eine Temperatur zwischen 20°C und Ms.According to a second aspect, the invention relates to a method for producing a hot-formed sheet steel component, the method according to the invention comprising the following steps: providing a steel sheet according to the invention which has been coated with an aluminium-based coating; austenitizing the steel sheet at a temperature of at least Ac1; Hot forming and cooling of the austenitized sheet steel to a temperature between 20°C and Ms.
Nach dem Einbringen/-prägen der deterministischen Oberflächenstruktur mittels Walzen wird das Stahlblech, einseitig oder vorzugsweise beidseitig, mit einem aluminiumbasierten Überzug in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage beschichtet.After the introduction/embossing of the deterministic surface structure by means of rollers, the steel sheet is coated on one side or preferably on both sides with an aluminum-based coating in a hot-dip coating system.
Das mit einem aluminiumbasierten Überzug beschichtete Stahlblech wird auf eine Temperatur von mindestens Ac1 oder darüber, insbesondere auf mindestens Ac3 oder darüber, zur Bildung von Austenit im Stahlblech erwärmt bzw. austenitisiert, vorzugsweise in einem Zeitraum, welcher ausreichend ist, um, insbesondere abhängig von der Dicke und/oder Zusammensetzung des verwendeten Stahlwerkstoffs, das Stahlblech vollständig durchzuwärmen. Bei teilweiser Austenitisierung zwischen Ac1 und Ac3 ist der Austenitgehalt sowie der Kohlenstoffgehalt im Austenit abhängig von der Austenitisierungsdauer, so dass eine vollständige Austenitisierung > Ac3 bevorzugt ist.The steel sheet coated with an aluminium-based coating is heated or austenitized to a temperature of at least Ac1 or above, in particular at least Ac3 or above, to form austenite in the steel sheet, preferably in a period of time which is sufficient, in particular depending on the Thickness and/or composition of the steel material used to fully heat the steel sheet. In the case of partial austenitization between Ac1 and Ac3, the austenite content and the carbon content in the austenite depend on the austenitization period, so that complete austenitization > Ac3 is preferred.
Infolge der deterministischen Oberflächenstruktur liegen unterschiedlich, insbesondere nichtlineare Diffusionswege des Eisens aus dem Stahlblech in den Überzug während des Austenitisierens vor, so dass überraschend festgestellt werden konnte, dass die Anhaftungsneigung des Überzugs auf den Ofenrollen vermindert werden konnte.As a result of the deterministic surface structure, there are different, in particular non-linear, diffusion paths of the iron from the steel sheet into the coating during austenitizing, so that it was surprisingly found that the tendency of the coating to adhere to the furnace rollers could be reduced.
Im Sinne der Erfindung soll neben der vollständigen auch nur eine partielle Erwärmung des Stahlblechs verstanden werden, falls ein Stahlblechbauteil mit partiell unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden soll.In the context of the invention, in addition to complete heating of the steel sheet, only partial heating is to be understood if a sheet steel component is to be produced with partially different properties.
Unter „Warmumformen und Abkühlen“ ist zu verstehen, dass das Stahlblech infolge der gezielten Austenitisierung ein Warmumformen als indirekte oder direkte Warmumformung kombiniert mit einem Abkühlen in einem Werkzeug (Presshärten) oder in einem Medium (Härten) umfasst. Erfolgt eine Abkühlung des austenitisierten Stahlblechs auf eine Temperatur unterhalb von Ms, kann sichergestellt werden, dass die Ausbildung eines harten Gefüges von Austenit in Martensit erzwungen wird, insbesondere durch geeignete Abkühlgeschwindigkeiten. Die durchschnittliche bzw. kritische Abkühlgeschwindigkeit beträgt insbesondere mindestens 20K/s, vorzugsweise mindestens 30K/s, bevorzugt mindestens 40K/s. Abgeschlossen ist die Umwandlung vollständig in Martensit bei Erreichen bzw. Unterschreiten der Mf - Temperatur, wobei eine Abkühlung bis zu einer Temperatur von 20 °C, insbesondere bis zu einer Temperatur von 50 °C, vorzugsweise bis zu einer Temperatur von 80 °C, bevorzugt bis zu einer Temperatur von 100 °C, weiter bevorzugt bis zu einer Temperatur von 200 °C erfolgen kann."Hot forming and cooling" means that the steel sheet, as a result of targeted austenitization, includes hot forming as indirect or direct hot forming combined with cooling in a tool (press hardening) or in a medium (hardening). If the austenitized sheet steel is cooled to a temperature below Ms, it can be ensured that the formation of a hard structure from austenite to martensite is forced, in particular by suitable cooling rates. The average or critical cooling rate is in particular at least 20K/s, preferably at least 30K/s, preferably at least 40K/s. The conversion to martensite is complete when the Mf temperature is reached or fallen below, cooling to a temperature of 20° C., in particular to a temperature of 50° C., preferably to a temperature of 80° C., being preferred up to a temperature of 100 °C, more preferably up to a temperature of 200 °C.
Kenngrößen wie Ac1, Ac3, Ms, Mf, (kritische) Abkühlgeschwindigkeiten etc. sind abhängig von der Zusammensetzung des verwendeten Stahlwerkstoffs und lassen sich aus sogenannten ZTU- bzw. ZTA-Diagrammen ableiten.Parameters such as Ac1, Ac3, Ms, Mf, (critical) cooling rates, etc. depend on the composition of the steel material used and can be derived from so-called ZTU or ZTA diagrams.
Erfolgt das Warmumformen in einem Warmumformwerkzeug und das Abkühlen in einem Abkühlwerkzeug oder Warmumformen und Abkühlen in einem Werkzeug, so entsprechen Abkühlwerkzeug und Werkzeug einem Presshärtewerkzeug, welches den Vorteil hat, dass ein besonders maßhaltiges warmumgeformtes Stahlblechbauteil hergestellt wird, da das austenitisierte Stahlblech in Kontakt mit einer formgebenden Kontur des Presshärtewerkzeugs gelangt. Bei der indirekten Warmumformung bewirkt das Presshärtewerkzeug nur eine geringfügige Formgebung (=Warmumformen) im Rahmen einer Kalibrierung und/oder Korrektur auf Sollmaß oder Endgeometrie des herzustellenden warmumgeformten Stahlblechbauteils. Bevorzugt ist das Presshärtewerkzeug aktiv gekühlt und stellt entsprechende (kritische) Abkühlgeschwindigkeiten bereit, um ein hartes Gefüge in dem warmumgeformten Stahlblechbauteil einstellen zu können. Als Stahlblech mit dem aluminiumbasierten Überzug kann gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens bei der indirekten Warmumformung ein vorgeformtes Teil bereitgestellt werden, welches im Wesentlichen eine endabmessungsnahe Geometrie aufweist.If hot forming takes place in a hot forming tool and cooling in a cooling tool or hot forming and cooling in one tool, the cooling tool and tool correspond to a press-hardening tool, which has the advantage that a particularly dimensionally accurate hot-formed sheet steel component is produced, since the austenitized sheet steel is in contact with a shaping contour of the press-hardening tool. In the case of indirect hot forming, the press-hardening tool causes only minor shaping (= hot forming) as part of a calibration and/or correction to the target size or final geometry of the hot-formed sheet steel component to be produced. The press-hardening tool is preferably actively cooled and provides corresponding (critical) cooling speeds in order to be able to set a hard structure in the hot-formed sheet steel component. According to one embodiment of the method in indirect hot forming, a preformed part can be provided as the steel sheet with the aluminum-based coating, which part essentially has a geometry close to the final dimensions.
Alternativ und bevorzugt wird bei der direkten Warmumformung das Stahlblech mit dem aluminiumbasierten Überzug als ebene Platine bereitgestellt, welche nach der Austenitisierung in mindestens einem Warmumformwerkzeug warm umgeformt wird. Das Warmumformen kann je nach Komplexität des herzustellenden Stahlblechbauteils und/oder abhängig von der Taktzeit auch in zwei oder mehreren Warmumformwerkzeugen warm umgeformt werden. Das eine oder das bei mehreren Werkzeugen in dem Prozess in der letzten Stufe befindliche Warmumformwerkzeug ist gleichzeitig auch zum Abkühlen ausgelegt, so dass das eine oder das letzte in der Prozesskette angeordnete Warmumformwerkzeug als Presshärtewerkzeug ausgebildet ist, welches aktiv gekühlt ist und entsprechende (kritische) Abkühlgeschwindigkeiten bereitstellt, um ein hartes Gefüge in dem warmumgeformten Stahlblechbauteil einstellen zu können. Bei mehreren Warmumformwerkzeugen kann das erste Warmumformwerkzeug in der Prozesskette auch für ein teilweises Abkühlen, insbesondere mittels Kontaktabkühlung, ausgelegt sein.Alternatively and preferably, in the case of direct hot-forming, the steel sheet with the aluminium-based coating is provided as a flat blank which, after austenitization, is hot-formed in at least one hot-forming tool. Depending on the complexity of the sheet steel component to be produced and/or depending on the cycle time, hot forming can also be performed in two or more hot forming tools. The one hot forming tool or the hot forming tool in the last stage of several tools in the process is also designed for cooling at the same time, so that the one hot forming tool or the last hot forming tool arranged in the process chain is designed as a press-hardening tool, which is actively cooled and has corresponding (critical) cooling speeds provides in order to be able to set a hard structure in the hot-formed sheet steel component. If there are several hot-forming tools, the first hot-forming tool in the process chain can also be designed for partial cooling, in particular by means of contact cooling.
Im Sinne der Erfindung soll neben der vollständigen auch nur eine partielle Abkühlung des verstanden werden, falls ein Stahlblechbauteil mit partiell unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden soll.In the context of the invention, in addition to complete cooling, only partial cooling should be understood if a sheet steel component is to be produced with partially different properties.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Austenitisieren in einem Ofen bei einer Temperatur von mindestens Ac3 für eine Dauer zwischen 50 und 900 s, insbesondere zwischen 80 und 600 s, vorzugsweise zwischen 100 und 400 s, bevorzugt zwischen 180 und 360 s, durchgeführt. Die Temperatur zur Austenitisierung beträgt maximal 980 °C, insbesondere maximal 940 °C. Abhängig von der Temperatur im Ofen und von der Dicke des verwendeten Stahlblechs kann neben der Umwandlung des Stahlwerkstücks vollständig in Austenit auch ein im Wesentlichen vollständige Durchlegierung des Überzugs in den vorgegebenen Zeitspannen sichergestellt werden. Unter „Durchlegierung“ ist zu verstehen, dass > 50 Gew.-% Fe im Überzug vorliegt, bzw. in allen Phasen Al < 70 Gew.-% vorliegt.According to one embodiment of the method, the austenitizing is carried out in a furnace at a temperature of at least Ac3 for a period of between 50 and 900 s, in particular between 80 and 600 s, preferably between 100 and 400 s, preferably between 180 and 360 s. The temperature for austenitization is a maximum of 980°C, in particular a maximum of 940°C. Depending on the temperature in the furnace and the thickness of the steel sheet used, in addition to the transformation of the steel workpiece completely into austenite, essentially complete alloying of the coating can be ensured within the specified time periods. “Through alloying” means that > 50% by weight Fe is present in the coating, or < 70% by weight Al is present in all phases.
Der aluminiumbasierte Überzug kann mit mindestens 30 Gew.-% Fe zulegiert werden, indem nach dem Schmelztauchbeschichten das beschichtete Stahlblech einer (weiteren) Wärmebehandlung zugeführt wird, bei welcher durch Diffusionsprozesse der aluminiumbasierte Überzug mit Eisen aus dem Stahlblech angereichert werden kann. Durch eine vor der Warmformung vorgeschaltete Wärmebehandlung kann ein gezieltes „Vorlegieren“ abhängig von Temperaturen (< Ac1) und Dauer (bis ca. 600s) durchgeführt werden, um beispielsweise eine Verkürzung der Dauer bis zum Durchlegieren des Überzugs während der Austenitisierung bei der Warmumformung zu ermöglichen, vgl. beispielsweise
Der aluminiumbasierte Überzug weist folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% auf: optional eines oder mehrerer Legierungselemente aus der Gruppe (Si, Fe, Mg, Zn):
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen. In dem aluminiumbasierten Überzug können neben Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen zusätzliche Elemente wie Silizium mit einem Gehalt bis zu 15,0 Gew.-% und/oder Eisen mit einem Gehalt bis zu 5,0 Gew.-% und/oder Magnesium mit einem Gehalt bis zu 5,0 Gew.-% und/oder Zink mit einem Gehalt bis zu 30,0 Gew.-% in dem Überzug enthalten sein. Si kann insbesondere mit mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mit mindestens 2,0 Gew.-%, bevorzugt mit mindestens 4,0 Gew.-% vorhanden sein, wobei der Gehalt insbesondere auf maximal 12,0 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 11,0 Gew.-% begrenzt werden kann. Si kann im Überzug zu einer verbesserten Verarbeitbarkeit beim Schmelztauchbeschichten beitragen. Alternativ oder zusätzlich kann Fe insbesondere mit mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mit mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mit mindestens 1,0 Gew.-% vorhanden sein, wobei der Gehalt insbesondere auf maximal 4,0 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 5,5 Gew.-% begrenzt werden kann. Fe kann im Überzug die Schmelztemperatur des Überzugs erhöhen, was beim Austenitisieren von Vorteil sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann Mg insbesondere mit mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mit mindestens 0,2 Gew.-% vorhanden sein, wobei der Gehalt insbesondere auf maximal 3,0 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 1,5 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,8 Gew.-% begrenzt werden kann. Mg kann im Überzug zu einer Verringerung der Aufnahme von diffusiblem Wasserstoff in das Substrat beitragen. Alternativ oder zusätzlich kann Zn insbesondere mit mindestens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise mit mindestens 0,2 Gew.-% vorhanden sein, wobei der Gehalt insbesondere auf maximal 20,0 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 10,0 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 5,0 Gew.-% begrenzt werden kann. Zn kann im Überzug zu Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit beitragen.remainder Al and unavoidable impurities. In the aluminium-based coating, in addition to aluminum and unavoidable impurities, additional elements such as silicon with a content of up to up to 15.0% by weight and/or iron with a content of up to 5.0% by weight and/or magnesium with a content of up to 5.0% by weight and/or zinc with a content of up to 30 .0% by weight in the coating. Si can be present in particular with at least 0.1% by weight, preferably with at least 2.0% by weight, preferably with at least 4.0% by weight, with the content being limited in particular to a maximum of 12.0% by weight. , preferably can be limited to a maximum of 11.0% by weight. Si in the coating can contribute to improved processability in hot dip coating. Alternatively or additionally, Fe can be present in particular at least 0.1% by weight, preferably at least 0.5% by weight, preferably at least 1.0% by weight, with the content being limited in particular to a maximum of 4.0% by weight .-%, preferably to a maximum of 5.5 wt .-% can be limited. Fe in the plating can increase the melting temperature of the plating, which can be beneficial in austenitizing. Alternatively or additionally, Mg can be present in particular with at least 0.1% by weight, preferably with at least 0.2% by weight, with the content being limited in particular to a maximum of 3.0% by weight, preferably to a maximum of 1.5% by weight .-%, preferably to a maximum of 0.8 wt .-% can be limited. Mg in the coating can contribute to a reduction in the uptake of diffusible hydrogen into the substrate. Alternatively or additionally, Zn can be present in an amount of at least 0.1% by weight, preferably at least 0.2% by weight, with the content in particular being limited to a maximum of 20.0% by weight, preferably a maximum of 10.0% by weight .-%, preferably to a maximum of 5.0 wt .-% can be limited. Zn can contribute to the improvement of corrosion resistance in the coating.
Die Dicke des aluminiumbasierten Überzugs beträgt beispielsweise 5 bis 40 µm vor der Warmumformung, insbesondere 10 bis 40 µm, vorzugsweise 11 bis 35 µm, bevorzugt 12 bis 30 µm, weiter bevorzugt 13 bis 27 µm, wobei die Dicke der gemittelten Dicke entspricht. Aufgrund der deterministischen Oberflächenstruktur mit der in Längs- und Quererstreckung des Stahlblechs variierenden Dicke des Überzugs, ist die Dicke des Überzugs des Stahlblechs nicht durchgehend konstant, so dass eine gemittelte Dicke angegeben wird. Der aluminiumbasierte Überzug auf dem Stahlblech ist hingegen an seiner (freien) Oberfläche im Wesentlichen eben respektive plan ausgebildet.The thickness of the aluminum-based coating is, for example, 5 to 40 μm before hot forming, in particular 10 to 40 μm, preferably 11 to 35 μm, preferably 12 to 30 μm, more preferably 13 to 27 μm, the thickness corresponding to the average thickness. Due to the deterministic surface structure with the thickness of the coating varying in the longitudinal and transverse extent of the steel sheet, the thickness of the coating on the steel sheet is not constant throughout, so that an average thickness is given. The aluminium-based coating on the steel sheet, on the other hand, is essentially level or planar on its (free) surface.
Die dritte Lehre der Erfindung betrifft ein warmumgeformtes Stahlblechbauteil umfassend ein Stahlblech mit einem mit Fe durchlegierten aluminiumbasierten Überzug, wobei das Stahlblech eine deterministische Oberflächenstruktur aufweist, die Oberfläche des Überzugs eine Rauheit Ra zwischen 2,0 und 10,0 µm und eine Spitzenzahl RPc zwischen 40 und 170 1/cm aufweist.The third teaching of the invention relates to a hot-formed sheet steel component comprising a steel sheet with an aluminum-based coating alloyed with Fe, the steel sheet having a deterministic surface structure, the surface of the coating having a roughness Ra between 2.0 and 10.0 μm and a peak number RPc between 40 and 170 1/cm.
Durch die gezielte Einstellung der Rauheit Ra und Spitzenzahl RPc am unbeschichteten kaltgewalzten Stahlblech mit einer definierte Rauheit Ra zwischen 1,5 und 6,0 µm und einer definierte Spitzenzahl RPc zwischen 30 und 150 1/cm, und insbesondere eine Strukturtiefe Rt zwischen 1 und 25 µm, stellt sich prozessbedingt eine Rauheit Ra zwischen 2,0 und 10,0 µm und eine Spitzenzahl RPc zwischen 40 und 170 1/cm an der Oberfläche des Überzugs (20) am warmumgeformten Stahlblechbauteil (10) ein, so dass eine Oberflächenbeschaffenheit bereitgestellt wird, welche sich hervorragend und prozesssicher Widerstandspunktschweißen lässt.Through the targeted adjustment of the roughness Ra and peak number RPc on the uncoated cold-rolled sheet steel with a defined roughness Ra between 1.5 and 6.0 µm and a defined peak number RPc between 30 and 150 1/cm, and in particular a structure depth Rt between 1 and 25 µm, the process results in a roughness Ra between 2.0 and 10.0 µm and a peak number RPc between 40 and 170 1/cm on the surface of the coating (20) on the hot-formed sheet steel component (10), so that a surface finish is provided , which can be excellently and reliably resistance spot welded.
Insbesondere kann die Rauheit Ra mindestens 2,1 µm, vorzugsweise mindestens 2,2 µm betragen. Insbesondere kann die Rauheit Ra maximal 9,0 µm, vorzugsweise maximal 8,0 µm betragen.In particular, the roughness Ra can be at least 2.1 μm, preferably at least 2.2 μm. In particular, the roughness Ra can be a maximum of 9.0 μm, preferably a maximum of 8.0 μm.
Insbesondere kann die Strukturtiefe Rt mindestens 6 µm, vorzugsweise mindestens 7 µm betragen. Insbesondere kann die Strukturtiefe Rt maximal 21 µm, vorzugsweise maximal 20 µm betragen.In particular, the structure depth Rt can be at least 6 μm, preferably at least 7 μm. In particular, the structural depth Rt can be a maximum of 21 μm, preferably a maximum of 20 μm.
Insbesondere kann die Spitzenzahl RPc mindestens 45 1/cm, vorzugsweise mindestens 50 1/cm betragen. Insbesondere kann die Spitzenzahl RPc maximal 160 1/cm, vorzugsweise maximal 155 1/cm betragen.In particular, the number of peaks RPc can be at least 45 l/cm, preferably at least 50 l/cm. In particular, the number of peaks RPc can be a maximum of 160 l/cm, preferably a maximum of 155 l/cm.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen des erfindungsgemäßen Stahlblechs und Verfahrens Bezug genommen.In order to avoid repetition, reference is made to the explanations of the steel sheet and method according to the invention.
Das warmumgeformte Stahlblechbauteil (das entsprechende wärmehandelte und abgekühlte Stahlblech) weist ein Gefüge aus Martensit mit mindestens 50 Flächen-%, insbesondere mindestens 60 Flächen-%, vorzugsweise mindestens 70 Flächen-%, bevorzugt mindestens 80 Flächen-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Flächen-% auf, wobei andere bzw. verbleibende Gefügebestandteile in Form von Bainit, Austenit, Restaustenit, Zementit, Perlit und/oder Ferrit vorhanden sein können. Insbesondere besteht der verbleibende nicht martensitische Gefügeanteil zum größten Teil aus Bainit, wobei vorzugsweise Perlit und/oder Ferrit mit bis zu 10 Flächen-%, bevorzugt mit bis zu 5 Flächen-% vorliegen können. Vorzugsweise besteht das Gefüge zu 100 Flächen-% aus Martensit, wodurch die höchstmögliche Härte, insbesondere in Verbindung mit den entsprechend eingesetzten Legierungselementen, bereitgestellt werden kann. Das Gefüge kann optional bis maximal 2 Flächen-% herstellungsbedingte, unvermeidbare Gefügebestandteile, wie Zementit oder andere Ausscheidungen wie Carbide, Nitride und/oder Oxide sowie deren Mischformen aufweisen.The hot-formed sheet steel component (the corresponding heat-treated and cooled sheet steel) has a structure of martensite with at least 50% by area, in particular at least 60% by area, preferably at least 70% by area, preferably at least 80% by area, particularly preferably at least 90% by area %, with other or remaining structural components in the form of bainite, austenite, retained austenite, cementite, pearlite and/or ferrite being present. In particular, the remaining non-martensitic structural component consists for the most part of bainite, with pearlite and/or ferrite preferably being present with up to 10% by area, preferably with up to 5% by area. Preferably, the structure consists of 100% by area of martensite, whereby the highest possible hardness, especially in connection with the according to alloying elements used, can be provided. The microstructure can optionally have up to a maximum of 2% by area of production-related, unavoidable microstructure components such as cementite or other precipitations such as carbides, nitrides and/or oxides and mixed forms thereof.
Die oben genannten Gefügebestandteile können vollständig im Stahlblechbauteil vorhanden sein oder partiell, falls ein Stahlblechbauteil mit partiell unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden soll.The structural components mentioned above can be present entirely in the sheet steel component or partially if a sheet steel component is to be produced with partially different properties.
Der aluminiumbasierte Überzug des warmumgeformten Stahlblechbauteils ist im Wesentlichen mit Eisen durchlegiert (> 50 Gew.-% Fe bezogen auf den gesamten Überzug) und weist eine Mischform auf, welche u. a. von der chemischen Zusammensetzung des Überzugs abhängig ist.The aluminium-based coating of the hot-formed sheet steel component is essentially through-alloyed with iron (> 50% by weight Fe based on the entire coating) and has a mixed form, which includes depends on the chemical composition of the coating.
Alle Angaben zu Gehalten der in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Legierungselemente sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Alle Gehalte sind daher als Angaben in Gew.-% zu verstehen. Die angegebenen Gefügebestandteile werden durch ein geeignetes Auswerteverfahren, z. B Auswertung licht- oder elektronenmikroskopischer Untersuchungen insbesondere an einem oder mehreren Schliffbildern bestimmt und sind daher als Flächenanteile in Flächen-% zu verstehen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Eine Ausnahme hiervon bildet der Gefügebestandteil Austenit bzw. Restaustenit, welcher als Volumenanteil in Vol.-% angegeben wird, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt.All information on the contents of the alloying elements specified in the present application are based on the weight, unless expressly stated otherwise. All contents are therefore to be understood as percentages by weight. The structural components specified are determined using a suitable evaluation method, e.g. B Evaluation of light or electron microscopic examinations, in particular on one or more micrographs, and are therefore to be understood as area percentages in area %, unless expressly stated otherwise. An exception to this is the structural component austenite or residual austenite, which is given as a volume percentage in % by volume, unless expressly stated otherwise.
Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind.Specific configurations of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing and accompanying description of the resulting features are not to be read as limiting to the respective configurations, but serve to illustrate exemplary configurations. Furthermore, the respective features can be used with each other as well as with features of the above description for possible further developments and improvements of the invention, especially in additional configurations that are not shown.
Die Zeichnung zeigt in
-
1a, b ) eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines unbeschichteten kaltgewalzten Stahlblechs mit einer deterministischen Oberflächenstruktur a) und ein Schliffbild entlang der Linie I-I b), -
2 ) ein Schliffbild eines Teilabschnitts an einem mit einem aluminiumbasierten Überzug beschichteten Stahlblech und -
3 ) ein Schliffbild eines Teilabschnitts nach dem Warmumformen und Abkühlen eines warmumgeformten Stahlblechbauteils.
-
1a, b ) a top view of a portion of an uncoated cold-rolled steel sheet with a deterministic surface structure a) and a micrograph along line II b), -
2 ) a micrograph of a section of a steel sheet coated with an aluminium-based coating and -
3 ) a micrograph of a section after hot forming and cooling of a hot-formed sheet steel component.
Das unbeschichtete kaltgewalzte Stahlblech (1) mit der erfindungsgemäßen deterministischen Oberflächenstruktur (1.1) wird in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage mit einem aluminiumbasierten Überzug (2) beschichtet, wobei der aluminiumbasierte Überzug (2) neben AI und unvermeidbare Verunreinigungen optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Si, Fe, Mg, Zn): mit Si bis 15,0 Gew.-%; Fe bis 5,0 Gew.-%; Mg bis 5,0 Gew.-%; Zn bis 30,0 Gew.-% enthalten kann. Ein entsprechend beschichtetes Stahlblech (1) ist in einem Schliffbild in einem Teilabschnitt in
Ein mit einem aluminiumbasierten Überzug (2) beschichtetes Stahlblech (1) wird bei einer Temperatur von mindestens Ac1 austenitisiert und anschließend warmumgeformt und auf eine Temperatur zwischen 20 °C und Ms abgekühlt.
In einer Untersuchungsreihe wurden 5 warmumgeformte Stahlblechbauteile (Referenz: 1* bis 5*) konventionell und 5 warmumgeformte Stahlblechbauteile (Erfindung: 6 bis 10) gemäß der Erfindung hergestellt. Als Stahlwerkstoff kam ein härtbarer Stahl der Güte 22MnB5 zum Einsatz, welcher für alle Untersuchungen auf eine Dicke von 1,5 mm kaltgewalzt wurde, welcher jeweils mit einem aluminiumbasierten Überzug mit 10,7 Gew.-% Si, 2,6 Gew.-% Fe, Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage mit einer (gemittelten) Dicke von 25 µm beidseitig beschichtet wurde. Im letzten Walzgerüst der Kaltwalzstraße kamen Walzenpaare zum Einsatz, welche eine mittels EDT texturierte Oberflächentextur aufwiesen, so dass bei der Referenz 1* bis 5* die Oberfläche des unbeschichteten Stahlblechs mit einer stochastischen Oberflächenstruktur strukturiert worden ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung 6 und 7 ist die Oberfläche des unbeschichteten Stahlblechs mit einem mittels Laser texturierten Walzenpaars mit einer deterministischen Oberflächenstruktur in Form einer geschlossenen Rechteckstruktur, vgl.
Gut zu erkennen ist, dass eine gezielte Strukturierung einer Oberfläche eines unbeschichteten Stahlblechs mit einer deterministischen Oberflächenstruktur neben einer Erhöhung der Rauheit Ra und der Strukturtiefe Rt, auch zu einer Vergrößerung der Oberfläche Sdr-Wert wie auch zu einer Erhöhung der Spitzenzahl RPc führt. Die Oberfläche des aluminiumbasierten Überzugs ist in allen Fällen vor dem Austenitisieren im Wesentlichen identisch und die Beschaffenheit der beschichteten Oberfläche des Stahlblechs scheint zunächst keine Relevanz zu haben. Der Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit in Form der deterministischen Oberflächenstruktur macht sich wiederrum erst nach dem Warmumformen und Abkühlen bemerkbar, dass sich eine für das Widerstandpunktschweißen (WPS) günstige Oberfläche ausbildet. Die Ausführungen 1* bis 5* zeigen mit jeweils 0 ein mittelmäßiges Schweißergebnis, wobei sich mit geringerer Spitzenzahl RPc und höherer Rauheit Ra im Vergleich zum Standard ein prozesssichereres Schweißergebnis ergab, mit * gut und ** sehr gut.It is easy to see that targeted structuring of the surface of an uncoated steel sheet with a deterministic surface structure leads not only to an increase in roughness Ra and structure depth Rt, but also to an increase in the surface Sdr value and an increase in the number of peaks RPc. The surface of the aluminium-based coating is essentially identical in all cases before austenitizing and the nature of the coated surface of the steel sheet does not appear to be relevant at first. The influence of the surface quality in the form of the deterministic surface structure only becomes noticeable after hot forming and cooling, so that a surface suitable for resistance spot welding (WPS) is formed. Versions 1* to 5* each show a mediocre welding result with 0, with a lower number of peaks RPc and higher roughness Ra compared to the standard, resulting in a more reliable welding result, with * good and ** very good.
Für die Schliffbilder wurden aus den jeweiligen Stahlblechen Proben entnommen und im Querschliff nach Ätzen mit 3%ger HNO3 präpariert.For the micrographs, samples were taken from the respective steel sheets and prepared in the cross-section after etching with 3% HNO3.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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