DE112006003169B4

DE112006003169B4 - Stahlbleche zum Warmpressformen mit ausgezeichneten Wärmebehandlungs- und Schlageigenschaften, daraus hergestellte Warmpressteile und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE112006003169B4
Application number: DE112006003169T
Authority: DE
Inventors: Jin-keun Oh; Dae-Chul Bae; Seong-Ju Kim; Kwang-Geun Chin; Jae-Ryung Lee; Young-Jun Park
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2026-12-02
Also published as: SK288275B6; WO2007064172A9; WO2007064172A1; US20080286603A1; SK50612008A3; DE112006003169T5

Abstract

Stahlblech zur Warmpressformung, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken des Stahlblechs, enthaltend 0,1 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,01 bis 1,0 Gew.-% Silicium (Si), 0,5 bis 4,0 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 Gew.-% oder weniger Phosphor (P), 0,03 Gew.-% oder weniger Schwefel (S), 0,1 Gew.-% oder weniger lösliches Aluminium (Al), 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff (N), 0,001 bis 0,3 Gew.-% Wolfram (W) und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidliche Verunreinigungen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlblech zum Warmpressformen, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken des Stahlblechs, das hauptsächlich bei der Herstellung von Bauteilen und Verstärkungen für Kraftfahrzeugkarosserien verwendet wird, ein Verfahren zur Herstellung des Stahlblechs, ein aus dem Stahlblech hergestelltes Warmpressteil und ein Verfahren zur Herstellung des Warmpressteils. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein Stahlblech zum Warmpressen, das eine ultrahohe Festigkeit nach Warmpressformen, durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken und eine erhöhte Formänderungsfestigkeit nach dem Farbbeschichten aufweist, ein Verfahren zur Herstellung des Stahlblechs, ein aus dem Stahlblech hergestelltes Warmpressteil und ein Verfahren zur Herstellung des Warmpressteils.
Technischer Hintergrund
In den letzten Jahren sind die das Leben und die Sicherheit von Kraftfahrzeuginsassen betreffenden Bestimmungen zunehmend strenger geworden. Unter diesen Umständen werden nun aktiv Studien durchgeführt, um das Gewicht von Kraftfahrzeugkarosserien zu reduzieren und Stahlbleche mit sehr hoher Festigkeit für leichtgewichtige Kraftfahrzeugkarosserien zu entwickeln, damit die Aufprallbeständigkeit der Kraftfahrzeugkarosserien verbessert wird. Jedoch führt die Verbesserung der Festigkeit der bei Kraftfahrzeugen verwendeten Stahlbleche zu einer erheblichen Verschlechterung ihrer Formbarkeit.
Bei Versuchen zur Lösung dieses Problems sind einige Vorschläge gemacht worden. Zum Beispiel schlägt die koreanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2005-062194 ein Verfahren zur Herstellung von höchst formbaren, hochfesten Stahlblechen vor. Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Stahlblech ist ein Stahlblech mit umwandlungsinduzierter Plastizität (TRIP), bei dem die martensitische Umwandlung restlichen Austenits verwendet wird und das eine Zerreißfestigkeit in der Größenordnung von 980 MPa hat.
Es ist jedoch der Zusatz eines Elements wie C oder Mn erforderlich, um eine Zerreißfestigkeit von mehr als 980 MPa zu erzielen, was eine Steigerung der Produktionskosten verursacht. Zusätzlich treten während des Pressformens eines ultrahochfesten Stahlblechs aufgrund der großen Festigkeit des Stahlblechs einige Probleme auf, so zum Beispiel minderwertiges Formbeibehaltungsvermögen der oder Schaden an den Pressformen.
Zur Verbesserung dieser Probleme sind bisher verschiedene Vorschläge hinsichtlich der für das Warmpressformen verwendeten Herstellungsverfahren gemacht worden. Zum Beispiel schlägt die koreanische Patent-Offenlegungsschrift 2003-049731 ein Verfahren unter Ausnutzung der geringen Festigkeit und hohen Bearbeitbarkeit des Stahlblechs vor der Wärmebehandlung zur Herstellung eines Endprodukts aus kaltgewalztem Stahlblech durch Wärmebehandlung und Pressformen eines Stahlblechs in einem Austenit-Einphasenbereich, gefolgt von raschem Abkühlen in einer Form vor. Ferner offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-126733 die Herstellung eines Stahlblechs mit überlegener Hochtemperaturbearbeitbarkeit zum Warmpressen, das durch den Zusatz von Mo, Nb oder einer Kombination davon gekennzeichnet ist.
Die Verfahren aus dem Stand der Technik betonen die Bedeutung der verbesserten Zerreißfestigkeit der Stahlbleche nach dem Warmpressformen, haben aber technische Begrenzungen beim Erzielen ausgezeichneter Schlageigenschaften der Stahlbleche aufgrund von deren verringerter Formänderungsfestigkeit nach dem Farbbeschichten.
Mittlerweile schlägt die ungeprüfte japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 2003-034854 ein Warmpressteil mit einem auf Fe-Al basierenden Beschichtungsfilm vor, der Cr und Mn in einer Menge von mehr als 0,1% bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsfilms enthält. Mn oder Cr wirken durch Herbeiführen einer Veränderung in der Struktur des auf Fe-Al basierenden Beschichtungsfilms, was zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit führt. Der Zusatz von Cr zur Bildung des Beschichtungsfilms erhöht jedoch die Viskosität der Oberfläche einer Beschichtungslösung und gestaltet es schwierig, die Konzentration der Beschichtungslösung auf einem gleich bleibenden Spiegel zu steuern, was das Problem verursacht, dass ein üblicher Beschichtungsvorgang nicht bei einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Technische Problemstellung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Stahlblech zum Warmpressformen, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken des Stahlblechs, bereit, das durch rasches Abkühlen nach Wärmebehandlung eine hohe Zerreißfestigkeit aufweist und nach Wärmebehandlung zum Farbauftragen einen hohen Zuwachs an Formänderungsfestigkeit erzielt. Basierend auf diesen Vorteilen werden ausgezeichnete Schlageigenschaften des erfindungsgemäßen Stahlblechs erlangt. Zusätzlich weist das erfindungsgemäße Stahlblech gute Anhaftung an einer Beschichtungsschicht auf. Ferner sind weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Stahlblechs eine gute Oberflächenerscheinung und überlegene Korrosionsbeständigkeit nach Farbbeschichten.
Technische Lösung
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorangehenden Probleme nach dem Stand der Technik gemacht und daher ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Stahlblechs, das eine Zusammensetzung enthaltend 0,1 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,01 bis 1,0 Gew.-% Silicium (Si), 0,5 bis 4,0 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 Gew.-% oder weniger Phosphor (P), 0,03 Gew.-% oder weniger Schwefel (S), 0,1 Gew.-% lösliches Aluminium (Al), 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff (N), 0,001 bis 0,3 Gew.-% Wolfram, und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidliche Verunreinigungen hat.
Das erfindungsgemäße Stahlblech kann ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein Stahlblech sein, das eine Aluminium-Beschichtungsschicht, eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform hat das Stahlblech eine Si enthaltende Aluminium-Beschichtungsschicht mit einem Beschichtungsgewicht von 40 bis 80 g/m² pro Seite.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Stahlblech eine auf der Oberfläche gebildete Verzinkungsschicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht haben und kann 1,0 bis 4,0 Gew.-% Mn enthalten.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Zusammensetzung des Stahlblechs ferner mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus a) mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%, b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-% ausgewähltes Element enthalten.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines zinkbeschichteten (verzinkten) Stahlblechs enthaltend: Wiedererwärmen einer der oben definierten Stahlzusammensetzung genügenden Stahlbramme auf 1100°C bis 1300°C, Unterziehen der wiedererwärmten Stahlbramme einem Warmglattwalzen bei einer Temperatur, die nicht unter dem Ar₃-Umwandlungspunkt, aber nicht höher als 1100°C ist, und Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs bei 500°C bis 750°C, Beizen des aufgewickelten warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des gebeizten warmgewalzten Stahlblechs und Feuerverzinken des kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 450°C bis 500°C für 10 s oder weniger. Das Verfahren kann ferner Legieren des verzinkten kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 440°C bis 580°C für 30 s oder weniger nach dem Verzinken umfassen. Das Verfahren kann ferner das kontinuierliche Glühen des kaltgewalzten Stahlblechs bei einer Temperatur von 750°C bis 900°C vor dem Feuerverzinken umfassen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt ist die Bereitstellung eines Warmpressteils, das eine aus 80% oder mehr einer martensitischen Struktur bestehende Stahlmikrostruktur und die oben definierte Stahlzusammensetzung hat.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Warmpressteil eine Aluminium-Beschichtungsschicht, eine verzinkte oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht haben.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Aluminiumbeschichtungsschicht 4,5 bis 8,4% Si, 39 bis 55% Fe und als Rest Al.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform hat das Warmpressteil vor und nach dem Farbbeschichten eine Abweichung der Formänderungsfestigkeit (ΔFF) von 100 MPa oder mehr und vorzugsweise 120 MPa oder mehr.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Warmpressteils durch Warmpressformen, durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken, eines der oben definierten Stahlzusammensetzung genügenden Stahlblechs und rasches Abkühlen des warmgepressten Stahlblechs in einer Rate von 10°C/s bis 500°C/s, um zu ermöglichen, dass das Stahlblech einen Anteil an martensitischer Struktur von 80% oder mehr hat.
Das Stahlblech kann ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech sein. Das Warmpressformen wird vorzugsweise durch Erwärmen des Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 800°C bis 1000°C in einer Rate von 1°C/s bis 100°C/s und Formen des warmen Stahlblechs durchgeführt, während der Temperaturbereich für 10 bis 1000 s aufrechterhalten wird.
Das aluminiumbeschichtete Stahlblech hat eine Si enthaltende Aluminium-Beschichtungsschicht mit einem Beschichtungsgewicht von 40 bis 80 g/m² pro Seite.
Das Stahlblech kann ein verzinktes Stahlblech oder ein mit einer nach dem Verzinken wärmebehandelten Schicht beschichtetes Stahlblech sein. Zu dieser Zeit enthält das Stahlblech vorzugsweise 1,0% bis 4,0% Mn. Das Warmpressformen wird durch Erwärmen des Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 700°C bis 950°C in einer Rate von 1°C/s bis 100°C/s und Formen des Stahlblechs durchgeführt, während der Temperaturbereich für 10 bis 1000 s aufrechterhalten wird. Das Zinkbeschichten wird durch Feuerverzinken des kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 450°C bis 500°C für 10 s oder weniger durchgeführt. Der nach dem Verzinken wärmebehandelte Stahl wird durch Feuerverzinken des kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 450°C bis 500°C für 10 s oder weniger und Legieren des verzinkten kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 440°C bis 580°C für 30 s oder weniger durchgeführt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Stahlblech durch Wiedererwärmen einer Stahlbramme auf 1100°C bis 1300°C, Unterziehen der wiedererwärmten Stahlbramme einem Warmglattwalzen bei einer Temperatur, die nicht niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt, aber nicht höher als 1000°C ist, Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs bei 500°C bis 750°C, Beizen des aufgewickelten warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des gebeizten warmgewalzten Stahlblechs hergestellt. Das kaltgewalzte Stahlblech kann bei 700°C bis 900°C kontinuierlich geglüht werden.
Vorteilhafte Auswirkungen
Das erfindungsgemäße Stahlblech hat eine ultrahohe Festigkeit und ein verstärkte Formänderungsfestigkeit nach dem Farbbeschichten. Zusätzlich weist das erfindungsgemäße Stahlblech verbesserte Oberflächenbehandlungseigenschaften auf. Deshalb kann das erfindungsgemäße Stahlblech bei der Herstellung von Bauteilen und Verstärkungen von Kraftfahrzeugen verwendet werden, wodurch das Gewicht von Kraftfahrzeugkarosserien reduziert und stark verbesserte Schlageigenschaften erzielt werden.
Beste Ausführungsweise der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail beschrieben.
Der erfindungsgemäße Stahl weist die Charakteristika von durch Wärmebehandlung härtbaren Stählen auf. Der Begriff „durch Wärmebehandlung härtbar” bedeutet, dass ein Stahlblech eine Niedertemperatur-Umwandlungsphase zur Zeit der Abkühlung während der Wärmebehandlung hat, wodurch das Stahlblech gefestigt wird. Das erfindungsgemäße Stahlblech zum Warmpressformen, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken des Stahlblechs, kann auf dem Gebiet der durch Wärmebehandlung härtbaren Stähle verwendet werden, weil ein repräsentatives Beispiel von durch Wärmebehandlung härtbaren Stählen ein hochfester Stahl zum Warmpressformen ist, der durch Formen von Stahl in einer Warmpresse und rasches Abkühlen des warmgepressten Stahls hergestellt wird. Der Begriff „Warmpressteil”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein durch Formen eines Stahlblechs in die gewünschte Form, gefolgt von Wärmebehandlung hergestelltes hochfestes Teil. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein durch Formen eines Stahlblechs in einer Warmpresse und rasches Abkühlen des warmgepressten Stahls hergestelltes, hochfestes Warmpressteil bereitgestellt. Es versteht sich, dass das Warmpressteil hochfeste Teile einschließt, die durch Formen des erfindungsgemäßen Stahlblechs in die gewünschte Form in einer Warmpresse oder bei Raumtemperatur, gefolgt von Wärmebehandlung, hergestellt wurden. Das Warmpressteil kann bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel bei Bauteilen und Verstärkungen von Kraftfahrzeugen, die sich die physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls zunutze machen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Verlauf der Forschung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und Oberflächencharakteristika von Stählen für das Warmpressformen, durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken eines Stahlblechs fertig gestellt.
1) Mechanische Eigenschaften
Das erfindungsgemäße Stahlblech ist dadurch gekennzeichnet, dass Wolfram (W) als ein Element zur Gewährleistung überlegener Härtbarkeit durch Wärmebehandlung des Stahlblechs zum Erzielen eines Stahlblechs mit ultrahoher Festigkeit verwendet wird. Zusätzlich wurde die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Tatsache ausgeführt, dass, wenn ein Stahl mit Wolfram(W)-Zusatz so entwickelt wird, dass er ein System mit einem hohen Stickstoffanteil hat, die Formänderungsfestigkeit des Stahls nach dem Farbbeschichten in drastischer Weise erhöht ist und als Ergebnis davon eine überlegene Schlagbeständigkeit des Stahl erzielt wird.
2) Oberflächencharakteristika
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Stahl ein warmgewalztes Stahlblech oder ein kaltgewalztes Stahlblech sein, das ggf. beschichtet sein kann. Die Beschichtung kann durch Zinkbeschichtung (Verzinken) durchgeführt werden, was hauptsächlich bei der Herstellung von Kraftfahrzeugmaterialien angewendet wird, durch Verzinken und anschließende Wärmebehandlung von Stahl oder durch Aluminiumbeschichtung, was hauptsächlich bei der Herstellung von Stahlblechen für Warmpressformen angewendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Stahlblech verzinkt und zur Verbesserung der Anhaftung an eine Beschichtungsschicht Warmpressformen bei relativ niedrigen Temperaturen unterzogen. Die Haftfestigkeit des Stahlblechs wird mit zunehmender Temperatur während des Warmpressformens verschlechtert, was zu schlechter Korrosionsbeständigkeit führt. Entsprechend führt eine niedrige Temperatur während des Warmpressformens zu einer Verbesserung bei der Anhaftung des Stahlblechs an die Beschichtungsschicht. Daher ist es wichtig, es dem Stahlblech zu ermöglichen, eine ausreichende Festigkeit zu haben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Stahlblech eine verbesserte Anhaftung an eine Beschichtungsschicht und eine ausreichend hohe Festigkeit durch Verzinken des Stahlblechs und durch Senken der zum Warmpressformen des verzinkten Stahlblechs erforderlichen Temperatur haben.
Zusätzlich kann der erfindungsgemäße durch Wärmebehandlung härtbare Stahl mit Aluminium beschichtet sein. Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Oberflächencharakteristika eines Stahls mit W-Zusatz, der ein System mit hohem Stickstoffanteil hat, durch Steuerung des Gehalts von Si in der Oberfläche eines Beschichtungsfilms auf Al-Si-Fe-Grundlage verbessert. Das heißt, wenn ein Beschichtungsfilm auf dem Stahlblech unter Verwendung einer Si enthaltenden Aluminiumbeschichtungslösung gebildet wird, sind die Oberflächencharakteristika des Stahlblechs aufgrund des Si-Gehalts in der Oberfläche des Beschichtungsfilms sogar ohne Zusatz irgendeines Legierungselements verbessert.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls wird erklärt. Wie hierin verwendet, sind Prozentsätze (%) der Bestandteile der Zusammensetzung Gewichtsprozente.
Kohlenstoff (C) liegt vorzugsweise in einer Menge 0,1% bis 0,5% vor.
C ist ein zur Steigerung der Festigkeit des Stahlblechs wesentliches Element. C wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1% oder mehr zur Bildung einer harten Phase wie Austenit oder Martensit und zum Erzielen von ultrahoher Festigkeit zugegeben. Wenn der C-Gehalt unter 0,1% liegt, wird die gewünschte Festigkeit des Stahlblechs trotz Wärmebehandlung in einem Austenit-Einphasenbereich nicht erreicht. Indessen ist es, wenn der C-Gehalt 0,5% übersteigt, gut möglich, dass die Zähigkeit und Schweißbarkeit des Stahlblechs verschlechtert sein werden. Darüber hinaus macht ein 0,5% übersteigender C-Gehalt das Schweißen des Stahlblechs während des Beizens eines warmgewalzten Stahlblechs und während des Walzens schwierig und verursacht unerwünschte Probleme insofern, als die Festigkeit des Stahlblechs während des Glühens und Beschichtens in erheblichem Maße erhöht wird und die Durchführung des Gewindeschneidens bei dem Stahlblech verschlechtert ist.
Silicium (Si) liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,01% bis 1,0% vor.
Si ist ein eine feste Lösung stärkendes Element und trägt zu einer Zunahme der Festigkeit des Stahlblechs bei. Für den Fall, dass der Si-Gehalt geringer als 0,01% ist, gibt es eine Erschwernis bei der Entfernung von Schuppen auf der Oberfläche eines warmgewalzten Stahlblechs. Indessen können, wenn der Si-Gehalt höher als 1,0% ist, die Produktionskosten eines Stahlblechs erhöht sein. Ein bevorzugterer Si-Gehalt liegt im Bereich von 0,051% bis 0,5%, ohne auf diesen Bereich beschränkt zu sein.
Mangan (Mn) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5% bis 4,0% zugegeben.
Mn, das ein eine feste Lösung stärkendes Element ist, trägt in hohem Maße zu der Festigkeit des Stahlblechs bei und spielt auch eine wichtige Rolle bei der Verzögerung der Umwandlung von Austenit zu Ferrit. Wenn der Mn-Gehalt niedriger als 0,5% ist, ist eine hohe Temperatur für die Wärmebehandlung des Stahlblechs in einem Austenit-Einphasenbereich erforderlich. Diese hohe Temperatur beschleunigt die Oxidation des Stahlblechs, was sich trotz der Beschichtung nachteilig auf die Korrosionsbeständigkeit des Stahlblechs auswirkt. Zusätzlich ist es schwierig, eine beabsichtigte ultrahohe Festigkeit des Stahlblechs durch Wärmebehandlung des Stahlblechs in einem Ferrit-Austenit-Zweiphasenbereich zu erhalten. Indessen besteht, wenn der Mn-Gehalt mehr als 4,0% beträgt, die Gefahr, dass das Stahlblech an schlechten Schweißbarkeits- und Warmwalzcharakteristika leidet. Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Mn-Gehalt vorzugsweise auf den Bereich von 1,0% bis 4,0% und bevorzugter auf den Bereich von 2,0% bis 4,0% beschränkt, wenn das Verzinken des Stahlblechs und die Senkung der zum Warmpressformen des verzinkten Stahlblechs erforderlichen Temperatur beabsichtigt sind. Mn ist ein zur Senkung der Ar₃-Temperatur nützliches Element. Ein höherer Mn-Gehalt ist zur Senkung der zum Warmpressformen erforderlichen Temperatur vorteilhaft.
Phosphor (P) liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,1% oder weniger vor.
P ist ein wirksames Element zur Verstärkung des Stahls, kann aber die Bearbeitbarkeit des Stahls verschlechtern, wenn es in einer Überschussmenge zugegeben wird. Entsprechend wird der P-Gehalt vorzugsweise auf 0,1% oder weniger beschränkt.
Schwefel (S) liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,03% oder weniger vor. S ist als Verunreinigungselement in Stahl enthalten, der S-Gehalt ist vorzugsweise auf 0,03% oder weniger beschränkt.
Lösliches Aluminium (Al) liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,1% oder weniger vor.
Lösliches Aluminium wird zur Reduktion des Stahls zugegeben. Zu diesem Zweck wird der Al-Gehalt auf 0,1% oder weniger eingestellt. Wenn der Al-Gehalt 0,1% übersteigt, werden im Überschuss Einschlüsse wie Aluminiumoxid zur Bildung von AlN gebildet, was zur Abnahme der Menge gelösten Stickstoffs (N) führt. Deshalb gibt es eine leichte Erhöhung der Formänderungsfestigkeit des Stahlblechs.
Stickstoff (N) liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,01% bis 0,1% vor.
N ist ein sehr wichtiger Bestandteil des erfindungsgemäßen Stahlblechs. N ist ein eine feste Lösung stärkendes Element und bindet an Nitrid-bildende Elemente zur Erhöhung der Formänderungsfestigkeit des Stahlblechs. N wird in einer Menge zugegeben, die zur Verbesserung der Wärmebehandlungseigenschaften und zur Erhöhung der Formänderungsfestigkeit nach dem Farbbeschichten ausreicht. Eine ausreichende Menge an N verbleibt in Form von gelöstem N innerhalb von Kristallkörnern vor dem Farbbeschichten und es behindert nach dem Farbbeschichten zur Erhöhung der Streckgrenze Verschiebungsbewegungen in dem Stahlblech, was eine Hauptursache für einen raschen Anstieg der Formänderungsfestigkeit in dem Stahlblech ist. Solche Auswirkungen sind nicht zu erwarten, wenn der N-Gehalt geringer als 0,01% ist. Andererseits macht ein 0,1% übersteigender N-Gehalt das Auflösen und Gießen des Stahlblechs schwierig und verursacht in nicht wünschenswerter Weise eine Verschlechterung der Bearbeitbarkeit des Stahlblechs und das Auftreten von Randblasen während des Schweißens. Der N-Gehalt wird vorzugsweise auf den Bereich von 0,011% bis 0,1% und bevorzugter auf den Bereich von 0,02% bis 0,1% beschränkt.
Wolfram (W) liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,3% oder weniger vor.
Wolfram ist ein Element zur Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlblechs nach Wärmebehandlung und ist ein sehr wichtiges Element, weil W-haltige Präzipitate sich in vorteilhafter Weise auf die Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit des Stahlblechs auswirken. Solche Auswirkungen sind sättigend und es werden erhebliche Produktionskosten verursacht, falls der W-Gehalt 0,3% übersteigt. Entsprechend ist der W-Gehalt auf 0,001% bis 0,3% und höchst bevorzugt auf 0,001% bis 0,1% beschränkt.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahlblechs kann ferner mindestens ein aus Mo, Cr, Ti, Nb, V, Cu, Ni und B ausgewähltes Element enthalten.
Mo und Cr sind Elemente zur Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlblechs. Ti, Nb und V sind Elemente zur Steigerung der Bildung von Präzipitaten in dem Stahlblech. Cu und Ni sind Elemente zur Steigerung der Festigkeit des Stahlblechs. B ist ebenfalls ein Element zur Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlblechs. Eine detaillierte Erklärung dieser Elemente wird unten bereitgestellt.
Mindestens ein aus Mo und Cr ausgewähltes Element liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,01% bis 2,0% vor.
Mo und Cr dienen der Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlblechs und der Erhöhung der Zähigkeit beim wärmebehandelten Stahlblech-Typ. Entsprechend ist der Zusatz von mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element zu dem durch hohe Absorption von Aufprallenergie gekennzeichneten Stahlblech sehr wirksam. Zusätzlich macht eine Verbesserung der Härtbarkeit aufgrund der Zugabe von mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element es möglich, die Verschlechterung der Festigkeit in den Bereichen des Stahlblechs zu verhindern, die während des Hochtemperaturformens nicht in direktem Kontakt mit einer Form sind. Zu diesem Zweck werden Mo oder Cr vorzugsweise in einer Menge von 0,01% oder mehr zugegeben. Die Härtbarkeit des Stahlblechs wird trotz der Zugabe einer erhöhten Menge an Mo oder Cr nicht zufrieden stellend verbessert, was eine unnötige Erhöhung der Produktionskosten des Stahlblechs bewirkt. Entsprechend wird die Menge an zugesetztem Mo oder Cr vorzugsweise auf 2,0% oder weniger beschränkt. Ein bevorzugterer Gehalt an Mo oder Cr liegt vorzugsweise zwischen 0,01% und 2,0% und bevorzugter zwischen 0,01% und 0,5%.
Mindestens ein aus Ti, Nb und V ausgewähltes Element liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,001% bis 0,1% vor.
Ti, Nb und V sind Elemente, die zur Erhöhung der Festigkeit des Stahlblechs, zur Verringerung des Durchmessers der im Stahl vorliegenden Partikel und zur Verbesserung der Wärmebehandlungseigenschaften des Stahlblechs zugegeben werden. Solche Wirkungen zeigen sich nicht in ausreichendem Maße, wenn der Gehalt von mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element geringer als 0,001% ist. Indessen werden erhebliche Produktionskosten verursacht und die gewünschte Festigkeit und Formänderungsfestigkeit aufgrund der Bildung von Presskohle und Nitriden nicht erreicht, wenn der Gehalt des Elements 0,1% übersteigt.
Mindestens ein aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewähltes Element liegt vorzugsweise in dem Stahlblech vor.
Cu ist ein Element, das die Bildung feiner Cu-Präzipitate zur Verbesserung der Festigkeit des Stahlblechs bewirkt. Ein Cu-Gehalt von weniger als 0,005% führt zu ungenügender Festigkeit des Stahlblechs. Ein Cu-Gehalt von mehr als 1,0% führt zu einer Verschlechterung der Bearbeitbarkeit des Stahlblechs.
Ni ist ein Element zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verbesserung der Wärmebehandlungseigenschaften des Stahlblechs. Zu diesem Zweck wird der Ni-Gehalt vorzugsweise auf 0,005% oder weniger beschränkt. Falls der Ni-Gehalt 2,0% übersteigt, sind die Produktionskosten des Stahlblechs erhöht und die Bearbeitbarkeit des Stahlblechs in unerwünschter Weise verschlechtert.
B liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,0001% bis 0,01% vor.
B ist ein in hohem Maße härtbares Element. Eine große Festigkeit des wärmebehandelten Stahlblechs kann gewährleistet werden, obwohl B in einer geringen Menge vorliegt. Wenn der B-Gehalt nicht geringer als 0,0001% ist, kann eine ausreichende Härtbarkeit des Stahlblechs erlangt werden. Trotz Zugabe einer erhöhten Menge an B kann die Wärmebearbeitbarkeit des Stahlblechs in unerwünschter Weise, ohne eine bedeutende Verbesserung der Härtbarkeit des Stahlblechs, verschlechtert werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das erfindungsgemäße Stahlblech zum Warmpressformen, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken des Stahlblechs, eine Zusammensetzung umfassend die in den jeweiligen, oben definierten Mengen vorliegenden Bestandteile und das Rest-Eisen sowie weitere unvermeidliche Verunreinigungen. Falls nötig, können weitere Legierungselemente zu der Zusammensetzung des Stahlblechs gegeben werden. Obwohl bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen nicht erwähnt, versteht es sich, dass weitere Legierungselemente aus der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahlblechs nicht ausgeschlossen sind.
Falls erforderlich, kann das erfindungsgemäße Stahlblech verschiedene Formen haben. Verschiedene Beschichtungsschichten können auf das erfindungsgemäße Stahlblech aufgetragen werden. Zum Beispiel kann das erfindungsgemäße Stahlblech ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder kaltgewalztes, geglühtes Stahlblech sein. Ebenfalls kann das erfindungsgemäße Stahlblech ein verzinktes Stahlblech, ein nach dem Verzinken wärmebehandeltes Stahlblech oder ein mit Aluminium beschichtetes Stahlblech sein.
Als beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsformen werden entsprechende Verfahren zur Herstellung des warmgewalzten, kaltgewalzten und des beschichteten Stahlblechs unten erklärt.
Warmwalzen
Zuerst wird eine Stahlbramme vorzugsweise auf 1100°C bis 1300°C wiedererwärmt. Bei einer Wiedererwärmungstemperatur von unter 1100°C wird die Mikrostruktur des Stahls uneinheitlich und die Wiederauflösung mindestens eines der aus den Legierungselementen ausgewählten Elemente wie Ti und Nb ist ungenügend. Indessen tendiert die Mikrostruktur des Stahls bei einer Wiedererwärmungstemperatur von höher als 1300°C dazu, grobkörnig zu sein und es ist gut möglich, dass Probleme während der Herstellung des Stahlblechs auftreten können.
Dann wird die wiedererwärmte Stahlbramme einem Warmglattwalzen bei einer Temperatur, die nicht niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt, aber nicht höher als 1000°C ist, unterzogen, da es gut möglich ist, dass der Widerstand gegenüber der Warmverformung steil ansteigt. Indessen ist, falls das Warmglattwalzen bei einer Temperatur von höher als 1000°C durchgeführt wird, dies für die Bildung zu dicker Oxidschuppen verantwortlich und das Stahlblech wird tendenziell grobkörnig.
Anschließend wird das warmgewalzte Stahlblech vorzugsweise bei 500°C bis 750°C aufgewickelt. Ein Überschuss an Martensit oder Bainit wird bei einer Aufwickeltemperatur von niedriger als 500°C gebildet, was zu einem übermäßigen Anstieg der Festigkeit des warmgewalzten Stahlblechs führt. Eine übermäßig erhöhte Festigkeit bewirkt einen Lastdruck während des nachfolgenden Kaltwalzens bei der Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs, was zu Problemen wie einem schlechten Erscheinungsbild führt. Indessen kann eine Überschussmenge an Präzipitaten bei einer Aufwickeltemperatur von höher als 750°C grobkörnig werden.
Falls erforderlich, kann das warmgewalzte Stahlblech zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs dem Kaltwalzen unterzogen werden.
Kaltwalzen
Das aufgewickelte warmgewalzte Stahlblech wird gebeizt und kaltgewalzt. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Kaltwalzen vorzugsweise in einer Rate der Querschnittsminderung von 30% bis 80% durchgeführt. Wenn das Ausmaß der Querschnittsminderung beim Kaltwalzen niedriger als 30% ist, ist es schwierig eine gewünschte Dicke zu erlangen und die Form des Stahlblechs zu korrigieren. Indessen ist es gut möglich, dass Risse an den Rändern des Stahlblechs auftreten und während des Kaltwalzens ein Lastdruck induziert wird, wenn das Ausmaß der Querschnittsminderung beim Kaltwalzen höher als 80% ist.
Falls erforderlich, kann das kaltgewalzte Stahlblech dem Glühen unterzogen werden.
Glühen
Das kaltgewalzte Stahlblech wird kontinuierlich bei einer Temperatur von 750°C bis 900°C geglüht. Eine Glühtemperatur von unter 750°C erlaubt keine ausreichende Bearbeitbarkeit des kaltgewalzten Stahlblechs. Indessen erhöht eine Glühtemperatur von höher als 900°C die Möglichkeit einer Produktionskostenzunahme und die Oberflächenqualität kann vermindert sein.
Beschichten
Das warmgewalzte, kaltgewalzte oder das geglühte, kaltgewalzte Stahlblech (hierin nachfolgend einfach als ein „Stahlblech” bezeichnet) kann, wenn erforderlich, beschichtet werden. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Stahlblech ein verzinktes Stahlblech, ein nach Verzinken wärmebehandeltes Stahlblech oder ein mit Aluminium beschichtetes Stahlblech sein. Verfahren für die Beschichtung sind nicht besonders beschränkt und Beispiele dafür beinhalten Schmelztauchen, Elektroplattieren, Vakuumverdampfung und Ummantelung. Schmelztauchen ist hinsichtlich der Produktivität bevorzugt. Das am meisten bevorzugte Beschichtungsverfahren wird nun erklärt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt.
Zinkbeschichten (Verzinken)
Das Stahlblech wird feuerverzinkt. Es ist bevorzugt, dass das Verzinken bei einer Temperatur von 450°C bis 500°C für 10 s durchgeführt wird. Wenn das Schmelztauchen bei einer Temperatur von unter 450°C durchgeführt wird, kann mit eine kleine Zinkmenge aufgetragen werden. Wenn indessen das Schmelztauchen bei einer Temperatur von über 500°C durchgeführt wird, kann eine übermäßig große Zinkmenge aufgetragen werden. Wenn das Schmelztauchen für einer Zeit von länger als 10 s durchgeführt wird, kann eine übermäßig große Zinkmenge aufgetragen werden.
Danach kann das verzinkte kaltgewalzte Stahlblech zur Herstellung eines verzinkten Stahlblechs auf Raumtemperatur abgekühlt werden und ggf. kann das verzinkte Stahlblech einer Wärmebehandlung zur Legierung zur Herstellung eines nach Verzinken wärmebehandelten Stahlblechs unterzogen werden. Das nach Verzinken wärmebehandelte Stahlblech kann einer Wärmebehandlung zur Legierung im Temperaturbereich von 440°C bis 580°C, und vorzugsweise 480°C bis 540°C für 30 s oder weniger unterzogen werden. Die Wärmebehandlung der Legierung wird durchgeführt, um die während des Schmelztauchverzinkens feuerverzinkte Schicht zu legieren. Wenn die Legierungs-Wärmebehandlung der bei einer Temperatur von unter 440°C ausgeführt wird, kann das verzinkte Stahlblech unlegiert bleiben. Indessen kann es, wenn die Temperatur höher als 580°C ist, zu stark legiert werden.
Aluminiumbeschichtung
Die Aluminiumbeschichtung wird allgemein unter Verwendung einer Si enthaltenden Al-Beschichtungslösung durchgeführt. Der Si-Gehalt der Al-Beschichtungslösung liegt im Bereich von etwa 7% bis etwa 12%. Die Al-Beschichtungslösung enthält unvermeidbare Verunreinigungen wie Fe.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das aluminiumbeschichtete Stahlblech eine Aluminium-Beschichtungsschicht mit einem Beschichtungsgewicht von 40 g/m² bis 80 g/m² auf jeder Seite und enthält Si. Wegen des Vorliegens der Aluminiumbeschichtungsschicht werden bessere Oberflächencharakteristika nach dem Warmpressformen erhalten. Der Si-Gehalt der Aluminiumbeschichtungsschicht variiert in Abhängigkeit von Bearbeitungsfaktoren wie zum Beispiel der Dicke der Beschichtungsschicht. Zum Beispiel ist der Si-Gehalt der Beschichtungsschicht im Bereich von etwa 5% bis etwa 12%, wenn die Aluminiumbeschichtung in einer 7% bis 12% Si enthaltenden Al-Beschichtungslösung ausgeführt wird und die Al-Beschichtungsschicht ein Beschichtungsgewicht von 40 g/m² bis 80 g/m² pro Seite hat. Bedeutsamerweise ist, wenn die Aluminiumbeschichtungsschicht ein Beschichtungsgewicht von 40 g/m² bis 80 g/m² hat und Si enthält, der Gehalt an Si in einem durch nachfolgendes Warmpressformen gebildeten Al-Si-Fe-Beschichtungsfilm zwischen etwa 4,5% und etwa 8,4%, wobei bessere Oberflächencharakteristika erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Warmpressteil bereit. Das erfindungsgemäße Warmpressteil wird hergestellt durch Warmpressformen des warmgewalzten Stahlblechs, des kaltgewalzten Stahlblechs oder des beschichteten Stahlblechs, gefolgt von raschem Abkühlen. Das erfindungsgemäße, durch Wärmebehandlung härtbare Stahlblech wird dem Warmpressformen unterzogen und ggf. zur Herstellung eines Teils von ultrahoher Festigkeit wärmebehandelt. Hinsichtlich des Warmpressformens und der Wärmebehandlung gibt es keine besonderen Einschränkungen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Fraktion mit einer martensitischen Struktur in dem Warmpressteil vorzugsweise 80% oder größer, wobei ultrahohe Festigkeit des Warmpressteils erzielt wird. Eine martensitische Einphasenstruktur ist ebenfalls bevorzugt. Zum Beispiel hat die Mikrostruktur des Warmpressteils eine martensitische Fraktion von 80% oder mehr und die verbleibende Fraktion mindestens eine aus Ferrit und Bainit ausgewählte Struktur. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Warmpressteil lackiert und gehärtet, um so eine erhöhte Formänderungsfestigkeit von 100 Mpa oder mehr und vorzugsweise 120 MPa oder mehr zu haben.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Warmpressteil dem Warmpressformen, durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken, unterzogen. Vorzugsweise hat das Warmpressteil eine mit Aluminium beschichtete, Si enthaltende Schicht mit einem Beschichtungsgewicht von 40 g/m² bis 80 g/m² pro Seite. Als Ergebnis wird eine Si-Fe-Al-Beschichtungsschicht auf der Oberfläche des Warmpressteils gebildet. Wenn das Stahlblech mit einem Al-Si-Beschichtungsfilm dem Warmpressformen unterzogen wird, wird das im Stahlblech enthaltene Fe in den Beschichtungsfilm der Beschichtungsschicht diffundiert. An den Eisenbasis/Beschichtungsschicht-Grenzflächen vorliegendes Si ist in den Beschichtungsfilm der Beschichtungsschicht diffundiert. Die Oberfläche des Beschichtungssfilms enthält vorzugsweise 4,5% bis 8,4% Si, 39% bis 55% Fe und die verbleibende Gewichtsprozente an Al und weiteren unvermeidbaren Verunreinigungen. Die Bildung des Beschichtungsfilms führt zu einer Verbesserung der Oberflächencharakteristika. Die Flächenausdehnung des Beschichtungsfilms liegt innerhalb von etwa 5 μm.
Eine Erklärung des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Warmpressteils wird unten angegeben.
Das warmgewalzte Stahlblech, das kaltgewalzte Stahlblech oder das beschichtete Stahlblech wird dem Warmpressformen unterzogen, gefolgt von raschem Abkühlen, damit dem Stahlblech ermöglicht wird, eine martensitische Struktur von mehr als 80% oder mehr zu haben. Das rasche Abkühlen wird vorzugsweise in einer Rate von etwa 10°C/s bis etwa 500°C/s durchgeführt. Wenn das Abkühlen in einer Rate von weniger als 10°C/s durchgeführt wird, ist es schwierig, eine aus Martensit als Hauptphase bestehende Mikrostruktur zu erhalten, was es schwierig macht, die gewünschte Festigkeit zu erlangen. Indessen ist übermäßiges Investieren in die Herstellungsausrüstung erforderlich, was eine Erhöhung der Herstellungskosten verursacht, wenn das Abkühlen in einer Rate von mehr als 500°C/s durchgeführt wird, und die Festigkeit wird wie erwartet nicht in hohem Maße erhöht. Entsprechend wird das Abkühlungsausmaß vorzugsweise auf den Bereich von 10°C/s bis 500°C/s beschränkt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Warmpressformen durch Erwärmen des Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 800°C bis 1000°C in einer Rate von 1°C/s bis 100°C/s und das Formen des warmen Stahlblechs in einer Form durchgeführt werden, während der Temperaturbereich für 10 s bis 1000 s aufrechterhalten wird. Wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von niedriger als 800°C ausgeführt wird, wird keine ausreichende Menge an Austenit gebildet und als Resultat wird nach dem Warmpressformen Martensit nicht ausreichend gebildet, was es schwierig macht, die gewünschte Festigkeit zu erlangen. Indessen werden die Herstellungskosten erhöht, wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von höher als 1000°C durchgeführt wird und es ist gut möglich, dass das Austenit grobkörnig sein kann. Wenn die Temperatur in einer Rate von weniger als 1°C/s erhöht wird, nimmt die Herstellungseffizienz tendenziell ab. Indessen wird zusätzliche Herstellungsausrüstung benötigt, wenn die Temperatur in einer Rate von mehr als 100°C/s erhöht wird. Wenn die Wärmebehandlung für eine Zeit von kürzer als 10 s ausgeführt wird, ist die Umwandlung von Austenit nicht ausreichend. Indessen werden die Herstellungskosten erhöht, wenn die Wärmebehandlung für eine Zeit von länger als 1000 s ausgeführt wird und das Austenit wird tendenziell grobkörnig.
Andererseits wird ein mit einer verzinkten oder einer nach dem Verzinken wärmebehandelten Schicht beschichtetes Stahlblech vorzugsweise einem Warmpressformen bei einer Temperatur von etwa 700°C bis etwa 950°C, vorzugsweise etwa 750°C bis etwa 950°C und bevorzugter etwa 750°C bis etwa 850°C unterzogen. Es kann jeder Temperaturbereich für das Warmpressformen ausgewählt werden, so lange Austenit in ausreichendem Maße gebildet werden kann und die Anhaftung an die Beschichtungsschicht nicht beeinträchtigt wird.
Ausführungsweise der Erfindung
Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, werden die beispielhaftesten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den nachfolgenden Beispielen veranschaulicht. Diese Beispiele sind jedoch nicht als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend auszulegen.
BEISPIELE
Beispiel 1
Zuerst wurden Stahlbrammen mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt. Die Stahlbrammen wurden für 1 h auf eine Temperatur von 1150°C bis 1250°C wiedererwärmt, warmgewalzt und aufgewickelt. Das Warmwalzen wurde bei einer Temperatur von 850°C bis 950°C beendet und das Aufwickeln bei 650°C durchgeführt. Teile der warmgewalzten Stahlbleche wurden gebeizt und mit einer Rate der Querschnittsminderung von 50% zur Herstellung von kaltgewalzten Stahlblechen kaltgewalzt.
Die warmgewalzten und kaltgewalzten Stahlbleche wurden mit dem folgenden Verfahren verzinkt. Die Stahlbleche wurden bei 800°C geglüht, langsam in einer Rate von 3°C/s auf 650°C abgekühlt, auf 550°C in einer Rate von 7°C/s abgekühlt und bei einer Overaging-Temperatur von 460°C kontinuierlich geglüht. Danach wurden die geglühten Stahlbleche zur Herstellung von feuerverzinkten Stahlblechen für 5 s feuerverzinkt.
Andererseits wurden warmgewalzte Stahlbleche und kaltgewalzte Stahlbleche mit dem folgenden Verfahren mit Aluminium beschichtet. Die kaltgewalzten Stahlbleche wurden entfettet, vorbehandelt, in einem nicht oxidierenden Hochofen bei 700°C vorerwärmt und in einer reduzierenden Atmosphäre von Stickstoff und Wasserstoff wärmebehandelt. Zu dieser Zeit wurde die Wärmebehandlung bei einer maximalen Temperatur von 820°C ausgeführt. Die wärmebehandelten Stahlbleche wurden abgekühlt und bei 680°C in eine Beschichtungslösung eingetaucht. Die Beschichtungslösung war aus 8,5% Si, 2,4% Fe und dem Rest Aluminium zusammengesetzt. Zur Bildung einer Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 25 μm bis 30 μm pro Seite wurden die beschichteten Stahlbleche im Gasstrom abgestreift. Danach wurde eine Einrichtung zur Beseitigung der Ausblühungen in Betrieb gesetzt, um die Oberflächenausblühungen der Al-beschichteten Stahlbleche auf Null einzustellen.
Teile der warmgewalzten Stahlbleche, der kaltgewalzten Stahlbleche und der beschichteten Stahlbleche wurden einem Formen bei Raumtemperatur und einer Nachwärmebehandlung zur Herstellung der entsprechenden Kraftfahrzeugteile unterzogen. Die verbleibenden Teile der Stahlbleche wurden einem Warmpressformen zur Herstellung der entsprechenden Kraftfahrzeugteile unterzogen.
Das Formen bei Raumtemperatur und die Nachwärmebehandlung wurden durch Winkelbiegeformen der Stahlbleche bei Raumtemperatur, Erhöhung der Temperatur der geformten Stahlbleche auf 800°C bis 950°C in einer Rate von 10°C/s, Erwärmen der Stahlbleche für 5 min und rasches Abkühlen der warmen Stahlbleche in einer Rate von 80°C/s durchgeführt. Nach der Wärmebehandlung wurden die wärmebehandelten Stahlbleche zu JIS#5 Zugversuchsstücken verarbeitet. Die Zugversuchsstücke wurden in einem Öl bei 170°C für 20 min gekocht, um die Qualität von unter Verwendung der Versuchsstücke hergestellten lackierten Bauteilen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen zu simulieren. Danach wurde ein Zugversuch an den Versuchsstücken unter Verwendung einer universellen Maschine für Zugversuche durchgeführt.
Das Warmpressformen wurde unter Erwärmung der Stahlbleche auf 800°C bis 950°C in einer Rate von 10°C/s, Erwärmen der Stahlbleche in dem Temperaturbereich für 5 min, Überführen des erwärmten Stahlblechs in eine Form und Bearbeiten des erwärmten Stahlblechs in der Form durchgeführt. Unmittelbar nach Abschluss der Bearbeitung wurden die resultierenden Stahlbleche rasch in einer Rate von 80°C/s abgekühlt. Dann wurden die wärmebehandelten Stahlbleche in JIS#5 Zugversuchsstücke geschnitten. Die Versuchsstücke wurden in einem Öl bei 170°C für 20 min gekocht, um die Qualität von unter Verwendung der Versuchsstücke hergestellten lackierten Bauteilen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen zu simulieren.
Die Mikrostrukturen der unter Verwendung der entsprechenden erfinderischen Stähle hergestellten Endprodukte und Vergleichsstähle sind in Tabelle 2 gezeigt. Die physikalischen Eigenschaften der Endprodukte sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Wie aus den Ergebnissen der Tabellen 1 bis 3 ersichtlich ist, zeigten die Endprodukte, die unter Verwendung der jeweiligen warmgewalzten Stahlbleche, kaltgewalzten Stahlbleche und beschichteten Stahlbleche hergestellt wurden, die unter Verwendung der die in der vorliegenden Erfindung definierten Stahlzusammensetzungen erfüllenden erfinderischen Stähle A1–E1 durch Formen und Nachwärmebehandlung oder Warmpressformen hergestellt wurden, eine ultrahohe Zerreißfestigkeit von höher als 1180 MPa. Ferner waren die Abweichungen bei der Formänderungsfestigkeit der Endprodukte vor und nach der Lackiersimulation bei 170°C für 20 min größer als 100 MPa, was zeigt, dass die Endprodukte als Bauteile und Verstärkungen für Kraftfahrzeugkarosserien mit ausgezeichneten Schlageigenschaften verwendet werden können.
Im Gegensatz dazu erlangten die entsprechenden, unter Verwendung der Vergleichsstähle F–H herstellten Endprodukte, die außerhalb der für die vorliegende Erfindung definierten Stahlzusammensetzung liegen, keine Zerreißfestigkeit, die größer als 1180 MPa war oder eine Formänderungsfestigkeit von größer als 100 MPa. Insbesondere erlangte das unter Verwendung von Vergleichsstahl F, dessen C- und N-Gehalte außerhalb der entsprechenden, in der vorliegenden Erfindung definierten Bereiche lagen, hergestellte Endprodukt nicht die gewünschte Fraktion an Martensit und zeigte eine leichte Erhöhung bei der Zerreißfestigkeit und der Formänderungsfestigkeit. Diese Probleme wurden ebenfalls bei dem unter Verwendung des Vergleichsstahls G, dessen C-, N- und W-Gehalte außerhalb der jeweiligen, in der vorliegenden Erfindung definierten Bereiche lagen, herstellten Endprodukt beobachtet. Ferner zeigte das unter Verwendung von Vergleichsstahl H, dessen N- und W-Gehalte außerhalb der in der vorliegenden Erfindung definierten Bereiche lagen, hergestellte Endprodukt eine leichte Erhöhung bei der Formänderungsfestigkeit.
Beispiel 2
Zuerst wurden Stahlbrammen mit den in Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen hergestellt. Die Stahlbrammen wurden unter Vakuum gelöst und in einem Hochofen bei einer Temperatur von 1150°C bis 1250°C für 1 h wiedererwärmt, warmgewalzt und aufgewickelt. Das Warmwalzen wurde bei einer Temperatur von 850°C bis 950°C beendet und das Aufwickeln bei 650°C ausgeführt. Die warmgewalzten Stahlbleche wurden gebeizt und mit einer Rate der Querschnittsminderung von 50% kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Stahlbleche wurden bei 800°C geglüht und kontinuierlich bei einer Overaging-Temperatur von 400°C geglüht.
Danach wurden die geglühten Stahlbleche auf 460°C erwärmt, für 5 s feuerverzinkt, für 10 s bei 500°C zur Legierung der Beschichtungsschicht legiert und zur Herstellung eines legierten, feuerverzinkten Stahlblechs auf Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wurden die beschichteten Stahlbleche auf die entsprechenden, in Tabelle 5 gezeigten Temperaturen in einer Rate von 10°C/s erwärmt, weiter für 5 min in dem Temperaturbereich erwärmt, in eine Form überführt und in der Form bearbeitet. Sofort nach Abschluss der Bearbeitung wurden die resultierenden Stahlbleche rasch in einer Rate von 80°C/s abgekühlt.
Dann wurden die warmgewalzten Stahlbleche in JIS#5 Zugversuchsstücke geschnitten. Die Anhaftung an die Beschichtungsschicht wurde durch Beobachtung des Grads der Anhaftung zwischen der Verzinkungsschicht und jedem der Stahlbleche an einer durch 90°-Winkelbiegen und Warmpressformen bearbeiteten Stelle unter einem optischen Mikroskop bestimmt. Die Versuchsstücke wurden lackiert und in einem Öl bei 170°C für 20 min gekocht, um die Qualität von unter Verwendung der Versuchsstücke hergestellten lackierten Bauteilen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen zu simulieren.
Die Mikrostrukturen und die physikalischen Eigenschaften der unter Verwendung der entsprechenden erfinderischen Stähle gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsstähle durch Warmpressformen hergestellten Endprodukte sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 4
Tabelle 5
Wie aus den in den Tabellen 4 und 5 gezeigten Ergebnissen zu sehen ist, zeigten die erfinderischen Materialien 1 bis 6, die der erfindungsgemäßen Stahlzusammensetzung genügten und die unter den in der vorliegenden Erfindung definierten Bedingungen hergestellt wurden, eine ultrahohe Zerreißfestigkeit von größer als 1470 MPa. Ferner waren die Abweichungen bei der Formänderungsfestigkeit vor und nach der Lackiersimulation bei 170°C für 20 min höher als 100 MPa, was zeigt, dass die Endprodukte als Bauteile und Verstärkungen von Kraftfahrzeugkarosserien mit ausgezeichneten Schlageigenschaften verwendet werden können. Darüber hinaus zeigten die Endprodukte gute Anhaftung an die entsprechenden Beschichtungsschichten.
Im Gegensatz dazu zeigten die Vergleichsmaterialien 1 bis 3, 5 und 7, die den in der vorliegenden Erfindung definierten Wärmebehandlungsbedingungen für das Warmpressformen nicht genügten und die durch Warmpressformen bei einer hohen Temperatur hergestellt waren, schlechte Anhaftung an die entsprechenden Beschichtungsschichten.
Insbesondere erlangte das unter Verwendung von Vergleichsstahl D, dessen Mn- und N-Gehalte außerhalb der entsprechenden, in der vorliegenden Erfindungen definierten Bereiche lagen, hergestellte Vergleichsmaterial 4 nicht die gewünschte Martensit-Fraktion und zeigte eine leichte Erhöhung der Zerreißfestigkeit und der Formänderungsfestigkeit. Das unter Verwendung von Vergleichsstahl D2 durch Hochtemperaturbehandlung hergestellte Vergleichsmaterial 5 erlangte die gewünschte Festigkeit und zeigte schlechte Anhaftung an die Beschichtungsschicht.
Da ferner die unter Verwendung von Vergleichstahl E2, dessen C- und N-Gehalte außerhalb der entsprechenden in der vorliegenden Erfindung definierten Bereiche lagen, hergestellten Vergleichsmaterialien 6 und 7 nach Wärmebehandlung und Bearbeitung in der Form aufgrund ihres niedrigen Kohlstoffgehalts eine ausreichende martensitische Struktur nicht erreichten, zeigten diese keine hohe Zerreißfestigkeit. Darüber hinaus zeigten die Vergleichsmaterialien 6 und 7 aufgrund ihres geringen Stickstoffgehalts eine leichte Erhöhung der Formänderungsfestigkeit.
Beispiel 3
Zuerst wurden Stahlbrammen mit den in Tabelle 6 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt. Die Stahlbrammen wurden unter Vakuum gelöst und in einem Hochofen bei einer Temperatur von 1150°C bis 1250°C für 1 h wiedererwärmt, warmgewalzt und aufgewickelt. Das Warmwalzen wurde bei einer Temperatur von 850°C bis 950°C beendet und das Aufwickeln bei 650°C durchgeführt. Die warmgewalzten Stahlbleche wurden gebeizt und in einem Reduktionsausmaß von 50% kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Stahlbleche wurden bei 800°C geglüht und kontinuierlich bei einer Overaging-Temperatur von 400°C geglüht.
Die kaltgewalzten Stahlbleche wurden nach dem folgenden Verfahren Al-beschichtet. Die kaltgewalzten Stahlbleche wurden entfettet, vorbehandelt, in einem nicht oxidierenden Hochofen bei 700°C vorerwärmt und in einer reduzierenden Atmosphäre von Stickstoff und Wasserstoff wärmebehandelt. Zu dieser Zeit wurde die Wärmebehandlung bei einer maximalen Temperatur von 820°C durchgeführt.
Die wärmebehandelten Stahlbleche wurden abgekühlt und bei 680°C in eine Beschichtungslösung eingetaucht. Die Beschichtungslösung war aus 8,5% Si, 2,4% Fe und dem Rest Al zusammengesetzt. Zur Bildung einer Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 25 μm bis 30 μm pro Seite wurden die beschichteten Stahlbleche im Gasstrom abgestreift. Danach wurde eine Einrichtung zur Beseitigung der Ausblühungen in Betrieb gesetzt, um die Oberflächenausblühungen der Albeschichteten Stahlbleche auf Null einzustellen.
Die beschichteten kaltgewalzten Stahlbleche wurden bei einer hohen Temperatur durch Erwärmen der Stahlbleche auf 800°C bis 950°C in einer Rate von 10°C/s, weiteres Erwärmen der Stahlbleche in dem Temperaturbereich für 5 min, Überführen der warmen Stahlbleche in eine Form und Bearbeiten der warmen Stahlbleche in der Form wärmebehandelt. Unmittelbar nach Abschluss der Bearbeitung wurden die resultierenden Stahlbleche rasch in einer Rate von –80°C/s abgekühlt. Dann wurden die wärmebehandelten Stahlbleche in JIS#5 Zugversuchsstücke geschnitten. Die Versuchsstücke wurden zum Simulieren der Qualität unter Verwendung der Versuchsstücke herstellter lackierter Bauteile zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen bei 170°C für 20 min gekocht. Danach wurde an den lackierten Testteilen ein Zugversuch unter Verwendung einer universellen Maschine für Zugversuche durchgeführt.
Zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit der hochtemperaturbehandelten Versuchsstücke nach dem Farbbeschichten wurden die Al-beschichteten Stahlbleche für 5 min auf 800°C bis 900°C erwärmt und mit Wasser gekühlt. Phosphatbehandlung und Lackierung durch kationische galvanische Ablagerung wurden durchgeführt und danach die lackierten Stahlbleche in einer vorbestimmten Breite abgeschnitten. Nachdem eine Kombination aus einem Salzsprühtest und einem zyklischen Korrosionstest, der pro Zyklus 8 h erforderte, durchgeführt worden war, wurde die Breite der in den lackierten Stahlblechen gebildeten Blasen zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit der lackierten Stahlbleche gemessen. Tabelle 6
Tabelle 7
Die Ergebnisse der Tabelle 7 zeigen, dass unter Verwendung der der in der vorliegenden Erfindung definierten Stahlzusammensetzung genügenden erfinderischen Stähle A3–H3 hergestellte Warmpressteile eine ultrahohe Zerreißfestigkeit von größer als 1470 MPa zeigen. Ferner können ebenfalls Produkte mit einer komplizierten Form bearbeitet werden, da die Stahlbleche in einem erwärmten Zustand bearbeitet werden. Ferner waren die Abweichungen bei der Formänderungsfestigkeit der Warmpressteile vor und nach der Lackiersimulation bei 170°C für 20 min höher als 120 MPa, was zeigt, dass die Warmpressteile als Bauteile und Verstärkungen von Kraftfahrzeugkarosserien mit ausgezeichneten Schlageigenschaften verwendet werden können.
Im Gegensatz dazu zeigten, da die unter Verwendung der entsprechenden Vergleichsstähle I3–J3 hergestellten Warmpressteile aufgrund ihres geringen Kohlenstoffgehalts keine ausreichende martensitische Struktur nach Wärmebehandlung und Pressen in der Form erlangten, diese keine hohe Zerreißfestigkeit und eine leichte Erhöhung der Formänderungsfestigkeit nach dem Farbbeschichten. Darüber hinaus erlangten die unter Verwendung von Vergleichsstahl K3 hergestellten Warmpressteile eine ausreichend hohe Zerreißfestigkeit, zeigten aber eine leichte Erhöhung der Formänderungsfestigkeit. Tabelle 8
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 8 offensichtlich ist, wurden die Stahlkristalle nach der Phosphatbehandlung verschwommen, wenn der erfinderische Stahl A3–H3 mit einer Menge von 40 g/m² oder weniger beschichtet war, und die Korrosionsbeständigkeit war aufgrund des hohen Si-Gehalts der entsprechenden Oberflächenschichten verschlechtert. Außerdem hatten, wenn die erfinderischen Stähle A3–H3 mit einer Menge von 80 g/m² oder mehr beschichtet waren, diese ein gutes Oberflächenerscheinungsbild, zeigen aber schlechte Anhaftung an die entsprechenden Beschichtungsschichten und aufgrund des niedrigen Si-Gehalts der entsprechenden Oberflächenschichten schlechte Korrosionsbeständigkeit nach dem Farbbeschichten.
Die vorliegende Erfindung ist hierin unter Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungsformen beschrieben worden. Diese Ausführungsformen dienen nicht der Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Alle Modifikationen, die im wesentlichen dieselbe Beschaffenheit, dieselben Arbeitsabläufe und Auswirkungen wie der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung haben, wie in den anhängenden Patentansprüchen offenbart, sind als unter Schutzumfang der Erfindung fallend zu verstehen.

Claims

Stahlblech zur Warmpressformung, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken des Stahlblechs, enthaltend 0,1 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,01 bis 1,0 Gew.-% Silicium (Si), 0,5 bis 4,0 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 Gew.-% oder weniger Phosphor (P), 0,03 Gew.-% oder weniger Schwefel (S), 0,1 Gew.-% oder weniger lösliches Aluminium (Al), 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff (N), 0,001 bis 0,3 Gew.-% Wolfram (W) und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidliche Verunreinigungen.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 1, wobei das Stahlblech ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein beschichtetes Stahlblech ist, das eine Aluminium-Beschichtungsschicht, eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 2, wobei die Aluminium-Beschichtungsschicht mit einem Beschichtungsgewicht von 40 bis 80 g/m² pro Seite gebildet ist und Si enthält.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 1, wobei das Stahlblech eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat und 1,0 bis 4,0 Gew.-% Mn enthält.
Stahlblech zur Warmpressformung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner nthaltend mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) mindestens einem aus Mo and Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%; b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%; c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element; und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs zur Warmpressformung, hergestellt durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken, enthaltend: Wiedererwärmen einer Stahlbramme, die 0,1 bis 0,5 Gew.-% C, 0,01 bis 1,0 Gew.-% Si, 1,0 bis 4,0 Gew.-% Mn, 0,1 Gew.-% oder weniger P, 0,03 Gew.-% oder weniger S, 0,1 Gew.-% oder weniger lösliches Aluminium, 0,01 bis 0,1 Gew.-% N, 0,001 bis 0,3 Gew.-% W und als Rest Eisen und weitere unvermeidliche Verunreinigungen enthält, auf 1100°C bis 1300°C; Unterziehen der wiedererwärmten Stahlbramme einem Warmglattwalzen bei einer Temperatur, die nicht niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt, aber nicht höher als 1000°C ist, und Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs bei 500°C bis 750°C; und Beizen des aufgewickelten, warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des gebeizten, warmgewalzten Stahlblechs.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs zur Warmpressformung nach Anspruch 6, ferner enthaltend das Beschichten des kaltgewalzten Stahlblechs mit Aluminium, das 5 bis 12 Gew.-% Si enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs zur Warmpressformung nach Anspruch 6, ferner enthaltend das Feuerverzinken des kaltgewalzten Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 450°C bis 500°C während 10 s oder weniger.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs zur Warmpressformung nach Anspruch 8, ferner enthaltend das Wärmebehandeln nach dem Verzinken des verzinkten kaltgewalzten Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 440°C bis 580°C während 30 s oder weniger nach dem Verzinken.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs zur Warmpressformung nach Anspruch 8, ferner enthaltend kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Stahlblechs bei einer Temperatur von 750°C bis 900°C vor dem Feuerverzinken.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechs zur Warmpressformung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welchem die Stahlbramme ferner mindestens ein Element enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001% bis 0,1 Gew.-%, c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,0005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element; und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.
Warmpressformteil, hergestellt durch Pressformung des in Anspruch 1 definierten Stahlblechs unter Austenitisierungstemperatur und Abschrecken des geformten Stahlblechs, welches Warmpressformteil eine Stahlmikrostruktur aufweist, die aus 80% oder mehr einer martensitischen Struktur besteht.
Warmpressformteil nach Anspruch 12, bei welchem das Warmpressformteil eine Aluminium-Beschichtungsschicht, eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat.
Warmpressformteil nach Anspruch 13, bei welchem die Aluminium-Beschichtungsschicht 4,5% bis 8,4% Si, 39% bis 55% Fe und als Rest Al enthält.
Warmpressformteil nach Anspruch 12, bei welchem die Formänderungsfestigkeit des Warmpressformteils nach dem Lackieren erhöht ist.
Warmpressformteil nach Anspruch 15, bei welchem die Veränderung der Formänderungsfestigkeit (ΔFF) nach dem Lackieren 100 MPa oder mehr beträgt.
Warmpressformteil nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei welchem das Warmpressformteil ferner mindestens ein Element enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%, b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element; und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.
Verfahren zur Herstellung einer Warmpressformteils, welches Verfahren enthält: Warmpressformen des Stahlblechs nach Anspruch 1; und Abschrecken des warm geformten Stahlblechs in einem Ausmaß von 10°C/s bis 500°C/s, um dem Stahlblech zu ermöglichen, eine Fraktion von martensitischer Struktur von 80% oder mehr zu haben.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem das Stahlblech ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein aluminiumbeschichtetes Stahlblech ist und das Warmpressformen durch Erwärmen des Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 800°C bis 1000°C in einem Ausmaß von 1°C/s bis 100°C/s und Formen des erwärmten Stahlblechs durchgeführt wird, wobei der Temperaturbereich während 10 bis 1000 s aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem das aluminiumbeschichtete Stahlblech eine Beschichtungsschicht mit Si mit einem Beschichtungsgewicht von 40 bis 80 g/m² pro Seite hat.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem das Stahlblech eine Schicht hat, die mit einer auf der Oberfläche gebildeten verzinkten Schicht oder einer nach Verzinken wärmebehandelten Schicht beschichtet ist und 1,0 bis 4,0 Gew.-% Mn enthält; und das Warmpressformen durch Erwärmen des Stahlblechs in dem Temperaturbereich von 700°C bis 850°C in einem Ausmaß von 1°C/s bis 100°C/s und Formen des erwärmten Stahlblechs durchgeführt wird, während der Temperaturbereich während 10 bis 1000 s aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem die Zinkbeschichtung durch Feuerverzinken des kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 450°C bis 500°C während 10 s oder weniger durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem die nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht durch Feuerverzinken des kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 450°C bis 500°C während 10 s oder weniger und Legieren des verzinkten kaltgewalzten Stahlblechs im Temperaturbereich von 440°C bis 580°C während 30 s oder weniger gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem das Stahlblech hergestellt wird durch Wiedererwärmen einer Stahlbramme auf 1100°C bis 1300°C, Unterziehen der wiedererwärmten Stahlbramme einem Warmglattwalzen bei einer Temperatur, die nicht niedriger als der Ar₃-Umwandlungspunkt, aber nicht höher als 1000°C ist, und Aufwickeln des warmgewalzten Stahlblechs bei 500°C bis 750°C; und Beizen des aufgewickelten warmgewalzten Stahlblechs und Kaltwalzen des gebeizten warmgewalzten Stahlblechs.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner enthaltend kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Stahlblechs bei 700°C bis 900°C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, bei welchem das Stahlblech ferner mindestens ein Element enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element; und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.
Stahlblech zur Warmpressformung, enthaltend 0,1 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,01 bis 1,0 Gew.-% Silicium (Si), 0,5 bis 4,0 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 Gew.-% oder weniger Phosphor (P), 0,03 Gew.-% oder weniger Schwefel (S), 0,1 Gew.-% oder weniger lösliches Aluminium (Al), 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff (N), 0,001 bis 0,3 Gew.-% Wolfram (W) und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidliche Verunreinigungen, wobei eine Zugfestigkeit des Stahlblechs nach dem Warmpressformen des Stahlblechs erhöht ist und eine Formänderungsfestigkeit des Stahlblechs nach dem Lackieren des Stahlblechs erhöht ist.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 27, bei welchem eine Änderung der Formänderungsfestigkeit (ΔFF) nach dem Lackieren 100 MPa oder mehr beträgt.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 27, bei welchem das Stahlblech ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein beschichtetes Stahlblech ist, das eine Aluminium-Beschichtungsschicht, eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 29, bei welchem das aluminiumbeschichtete Stahlblech eine Beschichtungsschicht mit Si mit einem Beschichtungsgewicht von 40 bis 80 g/m² pro Seite hat.
Stahlblech zur Warmpressformung nach Anspruch 27, bei welchem das Stahlblech eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat und 1,0 bis 4,0 Gew.-% Mn enthält.
Stahlblech zur Warmpressformung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, ferner enthaltend mindestens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element; und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.
Verwendung eines 0,1 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,01 bis 1,0 Gew.-% Silicium (Si), 0,5 bis 4,0 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 Gew.-% oder weniger Phosphor (P), 0,03 Gew.-% oder weniger Schwefel (S), 0,1 Gew.-% oder weniger lösliches Aluminium (Al), 0,01 bis 0,1 Gew.-% Stickstoff (N), 0,001 bis 0,3 Gew.-% Wolfram (W) und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidliche Verunreinigungen enthaltenden Stahlblechs zur Herstellung von Warmpressformteilen durch Erwärmen, Pressformen und Abschrecken.
Verwendung eines Stahlblechs nach Anspruch 33, wobei das Stahlblech ein warmgewalztes Stahlblech, ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein beschichtetes Stahlblech ist, das eine Aluminium-Beschichtungsschicht, eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat.
Verwendung eines Stahlblechs zur Warmpressformung nach Anspruch 34, wobei die Aluminium-Beschichtungsschicht mit einem Beschichtungsgewicht von 40 bis 80 g/m² pro Seite gebildet ist und Si enthält.
Verwendung eines Stahlblechs nach Anspruch 33, wobei das Stahlblech eine verzinkte Schicht oder eine nach dem Verzinken wärmebehandelte Schicht hat und 1,0 bis 4,0 Gew.-% Mn enthält.
Verwendung eines Stahlblechs nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei das Stahlblech ferner mindestens ein Element enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) mindestens einem aus Mo und Cr ausgewählten Element in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% b) mindestens einem aus Ti, Nb und V ausgewählten Element in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, c) mindestens einem aus Cu in einer Menge von 0,005 bis 1,0 Gew.-% und Ni in einer Menge von 0,005 bis 2,0 Gew.-% ausgewählten Element; und d) B in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 Gew.-%.