DE112019007272T5 - Warmpress-Teil und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Abstract

Warmpress-Teil und Herstellungsverfahren dafür, wobei das Warmpress-Teil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Basisschicht einen Stahl aufweist, welcher aufweist: 0,28-0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1-0,4 Gew.-% von Silizium (Si), 1,2-2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1-0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015-0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025-0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei die Mikrostruktur der Basisschicht vollständig martensitisch ist.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Warmpress-Teil und ein Verfahren zum Herstellen desselben, und insbesondere ein Warmpress-Teil, welches eine exzellente Schweißbarkeit, einen hohen Verzögerter-Bruch-Widerstand und eine hohe Zugfestigkeit hat, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • [Stand der Technik]
  • In der derzeitigen Automobilindustrie werden Umweltvorschriften und Kraftstoffeffizienzvorschriften sowie Sicherheitsstandards strenger. Dementsprechend steigt die Anwendungsrate von ultrahochfestem Stahl und Warmpress-Stahl stetig. Insbesondere in dem Fall von Warmpress-Stahl, einschließlich konventionellem 1.5G-Warmpress-Stahl, wurden Forschung und Entwicklung betrieben, um Zähigkeit und Festigkeit zu erhöhen. Ein Warmpress-Prozess besteht im Allgemeinen aus Erwärmen, Formgeben, Abkühlen und Zuschneiden, und ein Phasenübergang und eine mikrostrukturelle Änderung des Materials werden während des Prozesses genutzt.
  • Zu den Technologien, welche sich darauf beziehen, gehört die koreanische Patent-Anmeldung-Publikation Nr. 10-2018-0095757 (mit dem Titel „Verfahren zum Herstellen von Warmpress-Teilen“).
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, bereitzustellen: ein Warmpress-Teil, welches eine exzellente Schweißbarkeit, einen hohen Verzögerter-Bruch-Widerstand und eine hohe Zugfestigkeit hat, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • [Technische Lösung]
  • Ein Warmpress-Teil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist zum Erreichen des obigen Ziels als einen Basisschicht ein Stahlmaterial auf, welches eine Zusammensetzung hat, welche 0,28 bis 0,38 Gewichtsprozent (Gew.-%) Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, wobei die Mikrostruktur der Basisschicht vollständig martensitisch ist.
  • Das Warmpress-Teil kann ferner eine Al-Si-basierte Beschichtung-Schicht an der Basisschicht aufweisen, bei welcher der Anteil einer Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht weniger als 40% sein kann.
  • Bei dem Warmpress-Teil kann das Stahlmaterial eine Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr, eine Streckgrenze (YS) von 1.200 MPa oder mehr, und eine Dehnbarkeit (El) von 6% oder mehr haben.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist zum Erreichen des obigen Ziels folgende Schritte auf:
    1. (a) Herstellen eines Rohlings, welcher 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, (b) Erwärmen des Rohlings, (c) Formen eines Formkörpers mittels Warmpressens des erwärmten Rohlings in einer Pressform, und (d) Bilden eines Warmpress-Teils mittels Abkühlens des Formkörpers.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils, kann Schritt (b) aufweisen: wenn die Dicke des Rohlings 1,2 mm beträgt, Erwärmen des Rohlings in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert sind, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (175 Sekunden, 880°C), II (210 Sekunden, 820°C), III (745 Sekunden, 820°C) und IV (455 Sekunden, 880°C) als Ecken hat; wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm abnimmt, Erwärmen des Rohlings für eine Zeitdauer, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer verringert ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist; und, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm zunimmt, Erwärmen des Rohlings für eine Zeitdauer, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer erhöht ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils kann eine Erwärmen-Bedingung zum Erwärmen des Rohlings auf 6,0×105 [°C·s/mm] oder weniger pro Dicke des Rohlings festgelegt sein.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils kann das Abkühlen des Formkörpers in Schritt (d) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10°C/Sekunde durchgeführt werden.
  • [Vorteilhafte Effekte]
  • Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann bereitgestellt werden: ein Warmpress-Teil, welches eine exzellente Schweißbarkeit, einen hohen Verzögerter-Bruch-Widerstand und eine hohe Zugfestigkeit hat, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben. Es soll verstanden werden, dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf diesen Effekt beschränkt ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Prozess-Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 2 ist ein Prozess-Flussdiagramm, welches einen Schritt des Herstellens eines Rohlings für das Warmpressen in dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, welche in 1 gezeigt ist, darstellt.
    • 3 ist eine Ansicht, welche die Zeitdauer und Temperatur des Erwärmens eines Rohlings in dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 4 ist ein zeitabhängiges Temperaturdiagramm, welches Schritte des Erwärmens eines Rohlings, des Formens eines Formkörpers mittels Warmpressens des erwärmten Rohlings in einer Pressform, und des Abkühlens des Formkörpers in dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 5a und 5b sind Schnitt-Fotoaufnahmen von Proben, welche verwendet werden, um den Anteil von einer Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in einer Beschichtung-Schicht in experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung zu vergleichen.
    • 6a und 6b sind Fotoaufnahmen, welche die visuelle Beobachtung von finalen Teilen zeigen, welche durch einen Warmpress-Prozess gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung erlangt werden.
    • 7a und 7b sind Fotoaufnahmen von den Mikrostrukturen von finalen Teilen, welche durch einen Warmpress-Prozess gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung erlangt werden.
  • [Erfindung-Art-und-Weise]
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlmaterials für ein Leitungsrohr gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben. Die Begriffe, welche hierin verwendet werden, sind Begriffe, welche unter Berücksichtigung der Funktionen in der vorliegenden Offenbarung passend ausgewählt wurden. Dementsprechend soll die Definition der Begriffe basierend auf den Inhalten durch die vorliegende Spezifikation hindurch erfolgen.
  • Stahlmaterial
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Warmpress-Teil gerichtet, welches ein Stahlmaterial ist, welches durch einen Warmpress-Prozess erlangt wird. In einer Ausführungsform weist ein Warmpress-Teil gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf: 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Die Funktion und der Gehalt von jeder Komponente, welche in dem Stahlmaterial gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, werden nun beschrieben.
  • Kohlenstoff (C)
  • Kohlenstoff (C) ist ein Hauptbestandteil, welcher die Festigkeit und Härte des Stahlmaterials bestimmt, und wird für den Zweck des Sicherstellens der Zugfestigkeit des Stahlmaterials nach einem Warmpress-Prozess (oder Heißpress-Prozess) hinzugefügt. In einer Ausführungsform wird Kohlenstoff (C) vorzugsweise in einer Menge von 0,28 bis 0,38 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials hinzugefügt. Wenn Kohlenstoff (C) in einer Menge von weniger als 0,28 Gew.-% hinzugefügt wird, kann es schwierig sein, die mechanische Festigkeit der vorliegenden Offenbarung zu erreichen, und wenn Kohlenstoff (C) in einer Menge von mehr als 0,38 Gew.-% hinzugefügt wird, kann die Zähigkeit des Stahlmaterials reduziert sein, und es kann schwierig sein, die Sprödigkeit des Stahlmaterials zu steuern.
  • Silizium (Si)
  • Silizium (Si) wird für den Zweck des Sicherstellens einer weichen Niedertemperaturphase während der Wärmebehandlung hinzugefügt. Silizium (Si) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 0,4 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials der vorliegenden Offenbarung hinzugefügt. Wenn Silizium (Si) in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% hinzugefügt wird, kann es schwierig sein, die weiche Niedertemperaturphase während der Wärmebehandlung sicherzustellen, und wenn Silizium (Si) in einer Menge von mehr als 0,4 Gew.-% hinzugefügt wird, kann ein Problem dahingehend auftreten, dass sich die Beschichtungseigenschaft des Stahlmaterials verschlechtert.
  • Mangan (Mn)
  • Mangan (Mn) wird für den Zweck des Erhöhens der Härtbarkeit und Festigkeit während der Wärmebehandlung hinzugefügt. Mangan (Mn) wird vorzugsweise in einer Menge von 1,2 bis 2,0 Gew.-% hinzugefügt basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wenn Mangan (Mn) in einer Menge von weniger als 1,2 Gew.-% hinzugefügt wird, kann der Kornfeinung-Effekt davon unzureichend sein. Andererseits können, wenn Mangan (Mn) in einer Menge von mehr als 2,0 Gew.-% hinzugefügt wird, Probleme dahingehend auftreten, dass sich die Zähigkeit des Stahlmaterials verschlechtert aufgrund des Auftretens von zentraler Manganabscheidung und es einen Nachteil hinsichtlich der Kosten gibt.
  • Phosphor (P)
  • Phosphor (P) ist ein Element, welches dazu neigt, sich abzuscheiden und die Zähigkeit des Stahls zu verschlechtern. Phosphor (P) wird vorzugsweise in einer Menge von mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials der vorliegenden Offenbarung hinzugefügt. Wenn Phosphor in einer Menge innerhalb des obenstehenden Bereichs hinzugefügt wird, ist es möglich, die Zähigkeit-Verschlechterung des Stahlmaterials zu verhindern. Wenn Phosphor in einer Menge von mehr als 0,020 Gew.-% hinzugefügt wird, kann die Martensit-Korngrenze gebrochen werden, Rissbildung kann während des Prozesses auftreten und Eisenphosphid-Verbindungen können gebildet werden, was in der Zähigkeit-Verschlechterung des Stahlmaterials resultiert.
  • Schwefel (S)
  • Schwefel (S) ist ein Element, welches die Bearbeitbarkeit und physikalischen Eigenschaften verschlechtert. Schwefel (S) wird vorzugsweise in einer Menge von mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% hinzugefügt basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wenn Schwefel in einer Menge von mehr als 0,003 Gew.-% hinzugefügt wird, kann die Martensit-Korngrenze gebrochen werden, Warm-Bearbeitbarkeit kann verschlechtert werden und Oberflächendefekte, wie beispielsweise Risse können aufgrund von der Bildung von Makro-Einschlüssen auftreten.
  • Chrom (Cr)
  • Chrom (Cr) wird zu dem Zweck des Verbesserns der Härtbarkeit und Festigkeit des Stahlmaterials hinzugefügt. Chrom (Cr) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gew.-% hinzugefügt basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wenn Chrom (Cr) in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% hinzugefügt wird, kann der Effekt des Verbesserns der Härtbarkeit und Festigkeit unzureichend sein. Andererseits kann, wenn Chrom (Cr) in einer Menge von mehr als 0,5 Gew.-% hinzugefügt wird, ein Problem dahingehend auftreten, dass sich die Zähigkeit des Stahlmaterials verschlechtert.
  • Bor (B)
  • Bor (B) wird für den Zweck des Sicherstellens von Weicher-Martensit-Härtbarkeit und des Verfeinerns von Körnern hinzugefügt. Bor(B) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% hinzugefügt basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wenn Bor (B) in einer Menge von weniger als 0,0015 Gew.-% hinzugefügt wird, kann der Effekt des Verbesserns der Härtbarkeit unzureichend sein. Andererseits kann, wenn Bor (B) in einer Menge von mehr als 0,0040 Gew.-% hinzugefügt wird, ein Problem dahingehend auftreten, dass sich das Sprödigkeit-Risiko und das Risiko des Verschlechterns der Dehnbarkeit erhöhen.
  • Titan (Ti)
  • Titan (Ti) wird hinzugefügt für den Zweck des Verbesserns der Härtbarkeit und Verbesserns der Materialeigenschaften durch Ausscheidung-Bildung nach der Warmpress-Wärmebehandlung, und es wird hinzugefügt für den Zweck des Erhöhens der Festigkeit und Zähigkeit mittels Verringerns der Martensitpaketgröße. Titan (Ti) wird vorzugsweise in einer Menge von 0,0025 bis 0,05 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung hinzugefügt. Wenn Titan (Ti) in einer Menge von weniger als 0,0025 Gew.-% hinzugefügt wird, kann die Ausscheidung-Bildung insignifikant sein und der Effekt des Verfeinerns von Körnern kann unzureichend sein. Andererseits, wenn Titan (Ti) in einer Menge von mehr als 0,05 Gew.-% hinzugefügt wird, kann sich das Risiko des Verschlechterns der Dehnbarkeit erhöhen und die Zähigkeit des Stahlmaterials kann sich verschlechtern.
  • Das Warmpress-Teil weist als eine Basisschicht das Stahlmaterial auf, welches die obenstehend beschriebene Zusammensetzung hat, und die Mikrostruktur der Basisschicht ist vollständig martensitisch aufgebaut. Das Stahlmaterial in dem Warmpress-Teil kann eine Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr, eine Streckgrenze (YS) von 1.200 MPa oder mehr, und eine Dehnbarkeit (El) von 6% oder mehr haben. Das Warmpress-Teil kann ferner eine Al-Si-basierte Beschichtung-Schicht an der Basisschicht aufweisen, bei welcher der Anteil einer Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht weniger als 40% sein kann.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils, welches das obenstehend beschriebene Stahlmaterial der vorliegenden Offenbarung verwendet, detailliert beschrieben.
  • Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils unter Verwenden des Stahlmaterials, welches die obenstehend beschriebene Zusammensetzung hat, gerichtet.
  • 1 ist ein Prozess-Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 2 ist ein Prozess-Flussdiagramm, welches einen Schritt des Herstellens eines Rohlings für das Warmpressen in dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, welche in 1 gezeigt ist, darstellt.
  • Bezugnehmend auf 1 weist ein Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Schritte auf von: (a) Herstellen eines Rohlings für das Warmpressen als ein Stahlmaterial, welches die obenstehend beschriebene Zusammensetzung hat (S110), (b) Erwärmen des Rohlings (S120), (c) Formen eines Formkörpers mittels Warmpressens des erwärmten Rohlings in einer Pressform (S130), und (d) Bilden eines Warmpress-Teils mittels Abkühlens des Formkörpers (S140).
  • Schritt (S110) zum Herstellen eines Rohlings für das Warmpressen
  • Der Schritt (S110) zum Herstellen des Rohlings für das Warmpressen ist ein Schritt zum Bilden des Rohlings mittels Schneidens eines Blechs zum Formen des Warmpress-Teils in eine gewünschte Gestalt gemäß dem beabsichtigten Gebrauch.
  • Wie in 2 gezeigt, kann der Prozess des Bildens des Rohlings aufweisen: einen Warmwalz-Schritt (S210), einen Abkühl-/Aufwickel-Schritt (S220), einen Kaltwalz-Schritt (S230) und einen Wärmebehandlung-Schritt (S240).
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen des Warmpress-Teils gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Halbzeug-Brammenblech, welches dem Prozess des Bildens des Rohlings unterzogen werden soll, auf: 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Für das Warmwalzen wird ein Schritt des Wiedererwärmens des Brammenblechs ausgeführt. In dem Bramme-Wiedererwärmen-Schritt wird das Brammenblech, welches durch einen Stranggießprozess erlangt wird, auf eine Bramme-Wiedererwärmen-Temperatur (SRT) innerhalb eines vorbestimmten ersten Temperaturbereichs wiedererwärmt, so dass Komponenten, welche während des Gießprozesses abgeschieden wurden, wiederaufgelöst werden. Wenn die Bramme-Wiedererwärmen-Temperatur (SRT) kleiner als die untere Grenze des vorbestimmten ersten Temperaturbereichs ist, können Probleme dahingehend auftreten, dass Komponenten, welche sich während des Gießprozesses abgeschieden haben, nicht ausreichend wiederaufgelöst werden, was es schwierig macht, einen signifikanten Effekt des Homogenisierens der Legierungselemente und einen signifikanten Effekt des Auflösens des Titans (Ti) zu erzielen. Eine höhere Bramme-Wiedererwärmen-Temperatur (SRT) ist für die Homogenisierung vorteilhafter. Jedoch, wenn die Bramme-Wiedererwärmen-Temperatur (SRT) höher als die obere Grenze des vorbestimmten ersten Temperaturbereichs ist, kann sich die Austenit-Korngröße vergrößern, was es schwierig macht, eine Festigkeit sicherzustellen, können auch eine Einbrennhärtbarkeit und Alterungsbeständigkeit abnehmen und die Produktionskosten des Stahlblechs können sich aufgrund von einem übermäßigen Erwärmen-Prozess erhöhen.
  • Bei dem Warmwalz-Schritt (S210) wird das wiedererwärmte Brammenblech bei einer Endbearbeitung-Bereitstellung-Temperatur (FDT) innerhalb eines vorbestimmten zweiten Temperaturbereichs fertigstellend warmgewalzt. In diesem Fall können, wenn die Endbearbeitung-Bereitstellung-Temperatur (FDT) geringer als die untere Grenze des vorbestimmten zweiten Temperaturbereichs ist, Probleme dahingehend auftreten, dass: es schwierig ist, die Bearbeitbarkeit des Stahlblechs sicherzustellen aufgrund des Auftretens von gemischten Kornstrukturen, welche durch Zwei-Phasen-Bereich-Walzen verursacht werden, sich die Bearbeitbarkeit verschlechtert aufgrund von mikrostruktureller Uneinheitlichkeit, und sich die Durchgangseigenschaft des Blechs während des Warmwalzens verschlechtert aufgrund von schnellen Phasenänderungen. Eine höhere Endbearbeitung-Bereitstellung-Temperatur (FDT), wie beispielsweise die SRT, ist vorteilhafter für eine Homogenisierung, und die Endbearbeitung-Bereitstellung-Temperatur (FDT) wird gemäß der SRT und der Durchgangsanzahl ermittelt. Jedoch können, wenn die Endbearbeitung-Bereitstellung-Temperatur (FDT) höher als die obere Grenze des vorbestimmten zweiten Temperaturbereichs ist, Austenit-Körner vergröbert werden, was in Reduktionen hinsichtlich der Einbrennhärtbarkeit und der Alterungsbeständigkeit resultiert.
  • Bei dem Abkühl-/Aufwickel-Schritt (S220) wird das warmgewalzte Blech auf eine Aufwickeltemperatur (CT) innerhalb eines vorbestimmten dritten Temperaturbereichs abgekühlt und bei dieser aufgewickelt. Die Aufwickeltemperatur beeinflusst die Wiederverteilung des Kohlenstoffs (C). Wenn die Aufwickeltemperatur geringer als die untere Grenze des vorbestimmten dritten Temperaturbereichs ist, können Probleme dahingehend auftreten, dass sich der Niedertemperaturphase-Anteil aufgrund von Unterkühlung erhöht, was in einer Zunahme der Festigkeit und einer signifikanten Zunahme der Walzlast während des Kaltwalzens resultiert, und sich die Duktilität rapide verschlechtert. Andererseits kann, wenn die Aufwickeltemperatur höher als die obere Grenze des vorbestimmten dritten Temperaturbereichs ist, ein Problem dahingehend auftreten, dass eine Verschlechterung der Formbarkeit und Festigkeit auftritt aufgrund von Zwei-Phasen-Kornwachstum oder übermäßigem Kornwachstum.
  • Bei dem Kaltwalz-Schritt (S230) wird das aufgewickelte Blech abgewickelt, gebeizt und dann kaltgewalzt. In diesem Fall wird das Beizen ausgeführt für den Zweck des Entzunderns des aufgewickelten Blechs, das heißt, der warmgewalzten Rolle, welche durch den Warmwalz-Prozess hergestellt wird.
  • Der Wärmebehandlung-Schritt (S240) ist ein Schritt des Wärmebehandelns des kaltgewalzten Blechs. In einer Ausführungsform weist das Wärmebehandeln einen Schritt auf von: Erwärmen des kaltgewalzten Blechs und Abkühlen des erwärmten kaltgewalzten Bleches mit einer vorbestimmten Abkühlgeschwindigkeit.
  • Indes wird bei dem Warmpress-Schritt (S130) aus 1, welcher später beschrieben wird, der Rohling, welcher geformt werden soll, mittels Erwärmens bei hoher Temperatur erweicht, gepresst und dann abgekühlt. Daher kann, weil das Stahlmaterial mittels Erwärmens bei einer hohen Temperatur erweicht wird, es einfach gepresst werden, und die mechanische Festigkeit des Stahlmaterials wird erhöht mittels Abschreckens mit Kühlmittel nach dem Formen. Jedoch werden, weil das Stahlmaterial bei einer hohen Temperatur von 800°C oder höher erhitzt wird, Oxide (Zunder) mittels Oxidation von Eisen (Fe) an der Oberfläche des Stahlmaterials erzeugt. Daher kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine vorbestimmte Beschichtung an dem kaltgewalzten Stahlblech nach dem Wärmebehandeln gebildet werden. Insbesondere kann eine aluminiumbasierte (Al-basierte) Metallbeschichtung, zum Beispiel eine aluminium-silizium-basierte (Al-Si-basierte) Beschichtung, gebildet werden, welche einen höheren Schmelzpunkt als eine organische Beschichtung oder eine zinkbasierte (Zn-basierte) Beschichtung hat. Das aluminium-silizium-beschichtete (Al-Si-beschichtete) kaltgewalzte Stahlblech kann vor Korrosion bewahrt werden und die Bildung von Zunder an der Oberfläche des heißen Stahlblechs während des Transportes zu der Presse kann verhindert werden. Insbesondere wird ein Mangan-Bor-Stahl-Blech verwendet, welches 100 bis 180 g/m2 von einer Al-Si-Beschichtung an beiden Flächen davon hat. Wie obenstehend beschrieben, besteht die Zusammensetzung der Basisschicht aus: 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe).
  • Schritt (S120) des Erwärmens des Rohlings
  • 3 ist eine Ansicht, welche die Zeitdauer und Temperatur des Erwärmens des Rohlings in dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Bezugnehmend auf 3 wird, wenn die Dicke des Rohlings 1,2 mm beträgt, der Rohling in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur erwärmt, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert sind, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (175 Sekunden, 880°C), II (210 Sekunden, 820°C), III (745 Sekunden, 820°C) und IV (455 Sekunden, 880°C) als Ecken hat. Das bedeutet, die Zeitdauer und Temperatur des Erwärmens des Rohlings weisen die Zeitdauer und Temperatur auf, welche mit dem inneren Bereich und der Grenzlinie des I-II-III-IV-Schaubilds korrespondieren. Indes wird, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm abnimmt, der Rohling für eine Zeitdauer erwärmt, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer verringert ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist. Dementsprechend kann sich das Schaubild, welches die Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten als Ecken hat, in der Richtung eines ersten Pfeils 310 bewegen. Des Weiteren wird, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm zunimmt, der Rohling für eine Zeitdauer erwärmt, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer erhöht ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist. Dementsprechend kann sich das Schaubild, welches die Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten als Ecken hat, in der Richtung eines zweiten Pfeils 330 bewegen.
  • 4 ist ein zeitabhängiges Temperatur-Diagramm, welches Schritte zeigt von: Erwärmen eines Rohlings, Formen eines Formkörpers mittels Warmpressens des erwärmten Rohlings in einer Pressform und Abkühlen des Formkörpers bei dem Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. „① Erwärmen“ korrespondiert mit einem Schritt des Erwärmens des Rohlings vor dem Warmpressen, und „② Abkühlen“ korrespondiert mit einem Schritt des Formens des erwärmten Formkörpers durch Warmpressen und des Abkühlens des Formkörpers.
  • Bezugnehmend auf 4 kann eine Erwärmen-Bedingung zum Erwärmen des Rohlings festgelegt sein auf 6,0×105[℃·s/mm] oder weniger pro Dicke des Rohlings. Das heißt, obwohl es keine Beschränkung bezüglich des Erwärmungsverfahrens und der Erwärmungsgeschwindigkeit des Rohlings gibt, ist das Verhältnis der Fläche pro Rohlingdicke unter der Erwärmungskurve aus 4 auf 6.0×105[℃·s/mm] oder weniger beschränkt. Wenn der Rohling mehr als nötig mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit, welche höher als dieser Wert ist, erwärmt wird, können eine wünschenswerte Schweißbarkeit und Wasserstoff-Versprödung-Beständigkeit nicht erzielt werden, wenn der Rohling bei einem Fahrzeugkörperteil verwendet wird.
  • Warmpress-Schritt (S130) und Abkühlschritt (S140)
  • Der Rohling, welcher unter der obenstehend beschriebenen Bedingung erwärmt wird, wird in eine Pressform hinein übergeben. Nachdem der Rohling in eine Finales-Teil-Gestalt in der Pressform für Warmpressen geformt worden ist, wird der resultierende Formkörper abgekühlt, um ein finales Produkt zu bilden. Die Pressform kann darin einen Kühlkanal aufweisen, durch welchen ein Kühlmittel zirkuliert. Der erwärmte Rohling kann durch die Zirkulation des Kühlmittels, welches durch den Kühlkanal zugeführt wird, schnell abgekühlt werden. In diesem Fall kann, um eine gewünschte Gestalt während des Verhinderns des Rückfeder-Phänomens des Stahlmaterials aufrechtzuerhalten, schnelles Abkühlen durchgeführt werden während des Pressens der Pressform in einem Zustand, in welchem die Pressform geschlossen ist. In dem Prozess des Formens und des Abkühlens des erwärmten Materials, kann das erwärmte Material auf die Martensit-Endtemperatur mit einer durchschnittlichen Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 10°C/Sekunde abgekühlt werden. Wenn die Abkühlgeschwindigkeit geringer als die obenstehend beschriebene Abkühlgeschwindigkeit ist, können Ferrit oder Bainit gebildet werden, und daher können mechanische Eigenschaften, zum Beispiel eine Zugfestigkeit von 1.700 MPa oder mehr, nicht erfüllt werden.
  • Die Anwendung der obenstehend beschriebenen Zusammensetzung und Prozess-Bedingungen macht es möglich, ein Warmpress-Teil (Bauteil) zu erlangen, welches eine exzellente Schweißbarkeit und einen exzellenten Verzögerter-Bruch-Widerstand hat. Die Mikrostruktur der Basisschicht des Warmpress-Teils hat eine vollständig martensitische Struktur und erfüllt eine Zugfestigkeit von 1.700 MPa oder mehr und eine Dehnbarkeit von 6% oder mehr.
  • In der derzeitigen Automobilindustrie werden die Umweltvorschriften und Kraftstoffeffizienzvorschriften sowie Sicherheitsstandards strenger. Dementsprechend ist die Anwendungsrate von ultrahochfestem Stahl und Warmpress-Stahl stetig gestiegen. Insbesondere in dem Fall von Warmpress-Stahl, einschließlich konventionellem 1.5G-Warmpress-Stahl, werden Forschung und Entwicklung betrieben, um Zähigkeit und Festigkeit zu erhöhen. Ein Warmpress-Prozess besteht im Allgemeinen aus Erwärmen, Formen, Abkühlen und Zuschneiden, und Phasenumwandlung und mikrostrukturelle Änderungen des Materials werden während des Prozesses genutzt.
  • Die vorliegende Offenbarung ist dafür gedacht, gewünschte Eigenschaften mittels Anwendens eines Warmpress-Prozesses sicherzustellen, welcher für die geänderte Materialzusammensetzung geeignet ist, um die Festigkeit eines konventionellen Warmpress-Stahls zu erhöhen. Jedoch, wenn konventionelle 1.5G-Warmpress-Prozess-Bedingungen auf die Warmpress-Teil-Stahlsorte (1.8G-Warmpress-Stahlsorte) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie obenstehend beschrieben, angewendet werden, treten verschiedene Probleme aufgrund von übermäßigem Erwärmen auf. Das heißt, Probleme treten dahingehend auf, dass die Austenit-Korngröße (AGS) vergröbert und ungleichmäßig wird, was in einer Mechanische-Eigenschaften-Verschlechterung resultiert, und auch dahingehend, dass die Erscheinungsfarbe sich ändert und die Schweiß-Eigenschaft verschlechtert wird, und auch dahingehend, dass sich die Wasserstoff-Versprödung-Empfindlichkeit erhöht aufgrund von einer Erhöhung der Menge des eingebrachten Wasserstoffs.
  • In dieser Hinsicht weisen die konventionellen 1.5G-Warmpress-Prozess-Bedingungen folgende Schritte auf:
    • ① Erwärmen eines Rohlings zwischen 20 und 700°C bei einer durchschnittlichen Erwärmungsgeschwindigkeit von 4 bis 12°C/s, ② wenn die Dicke des Stahlblechs 0,7 bis 1,5 mm beträgt, Erwärmen des Rohlings in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur, welche mittels des AB-C-D-Schaubilds definiert werden, welches die Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von A (3 Minuten, 930°C), B (6 Minuten, 930°C), C (13 Minuten, 880°C) und D (4,5 Minuten, 880°C) als Ecken hat, und wenn die Dicke des Stahlblechs 1,5 bis 3,0 mm beträgt, Erwärmen des Rohlings in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur, welche mittels des E-F-G-H-Schaubilds definiert werden, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von E (4 Minuten, 940°C), F (8 Minuten, 940°C), G (13 Minuten, 900°C) und H (6,5 Minuten, 900°C) als Ecken hat, und ③ Abkühlen des Rohlings auf 400°C mit einer durchschnittlichen Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 30°C/s.
  • Andererseits ist, wenn die Warmpress-Teil-Zusammensetzung und die Prozess-Bedingungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden, es möglich zu verwirklichen: ein Warmpress-Teil, welches eine exzellente Schweißbarkeit und einen exzellenten Verzögerter-Bruch-Widerstand hat und eine hohe Zugfestigkeit hat, sowie ein Herstellungsverfahren davon.
  • Zum Beispiel hat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das finale Teil, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, eine durchschnittliche Vor-Austenit-Korngröße (PAGS) von 25 µm oder weniger, um einen Verzögerter-Bruch-Widerstand sicherzustellen, und weist mechanische Eigenschaften auf, welche aufweisen: eine Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr, eine Streckgrenze (YS) von 1.200 MPa oder mehr, und eine Dehnbarkeit (El) von 6% oder mehr. Daher kann das finale Teil das Problem überwinden, dass sich die mechanischen Eigenschaften verschlechtern aufgrund von der Vergröberung und Uneinheitlichkeit der Austenit-Korngröße (AGS).
  • Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die visuell beobachtete Farbe des finalen Teils, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, nicht rötlich. Dies indiziert, dass das Eisen (Fe) in der Basisschicht daran gehindert wird, aufgrund von unnötigem Erwärmen übermäßig in die Beschichtung-Schicht hinein zu diffundieren. Darüber hinaus kann die Schweißbarkeit des finalen Teils sichergestellt werden mittels Einstellens des Anteils der Fe-AL-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht auf weniger als 40%. Daher kann das finale Teil die Probleme überwinden, dass sich die Erscheinungsfarbe davon verändert und sich die Schweißeigenschaft verschlechtert.
  • Darüber hinaus wurde gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bestätigt, dass kein Bruch innerhalb von 100 Stunden auftritt, wenn der Verzögerter-Bruch-Widerstand des finalen Teils, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, mittels eines 4-Punkt-Biegeversuchs bewertet wird. Daher kann das finale Teil das Problem überwinden, dass sich die Wasserstoff-Versprödung-Empfindlichkeit davon aufgrund von einer Zunahme der Menge des eingebrachten Wasserstoffs erhöht.
  • Experimentelle Beispiele
  • Nachfolgend werden die Konfiguration und der Effekt der vorliegenden Offenbarung detaillierter mit Bezug auf experimentelle Beispiele beschrieben. Jedoch sind diese experimentellen Beispiele als bevorzugte Beispiele der vorliegenden Offenbarung präsentiert und sollen nicht aufgefasst werden, als dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränken. Darüber hinaus wird, weil die Inhalte, welche hierin nicht beschrieben sind, von dem Fachmann ausreichend und in technischer Weise geschlussfolgert werden können, die Beschreibung davon weggelassen. [Tabelle 1]
    Komponente (Gew.-%)
    C Si Mn P S Cr Ni Ti Nb B Mo
    Komponentensystem 1 0,3 0,2 1.4 0,01 0,001 0,2 - 0,03 - 0,002 -
    Komponentensystem 2 0,3 0,5 0, 6 0,01 0,001 0,3 0,4 0,015 0,05 0,002 0,2
    [Tabelle 2]
    Material Warmpressen-Erwärmen-Bedingungen
    Zusammensetzung Dicke (mm) Erwärmen-Temperatur (°C) Erwärmen-Zeitdauer (Sekunden)
    Beispiel 1 Komponentensystem 1 1,2 830 240
    Beispiel 2 Komponentensystem 1 1,2 830 600
    Beispiel 3 Komponentensystem 1 1,2 850 300
    Beispiel 4 Komponentensystem 1 1,2 870 180
    Beispiel 5 Komponentensystem 1 1,2 870 360
    Vergleichsbeispiel 1 Komponentensystem 1 1,2 850 180
    Vergleichsbeispiel 2 Komponentensystem 1 1,2 800 600
    Vergleichsbeispiel 3 Komponentensystem 1 1,2 900 480
    Vergleichsbeispiel 4 Komponentensystem 1 1,2 850 1.200
    Beispiel 6 Komponentensystem 1 1,0 850 360
    Beispiel 7 Komponentensystem 1 1, 8 850 300
    Vergleichsbeispiel 5 Komponentensystem 2 1,2 850 180
    Vergleichsbeispiel 6 Komponentensystem 2 1,2 900 300
    Vergleichsbeispiel 7 Komponentensystem 2 1,2 930 600
  • Tabelle 1, siehe oben, zeigt Komponentensystem-Zusammensetzungen gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung. Bezugnehmend auf die obenstehende Tabelle 1 erfüllt Komponentensystem 1 eine Zusammensetzung, welche aufweist: 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe). Andererseits erfüllt Komponentensystem 2 nicht eine Zusammensetzung, welche 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si) und 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn) aufweist, und weist ferner, im Gegensatz zu Komponentensystem 1, Nickel (Ni), Niob (Nb) und Molybdän (Mo) auf.
  • Tabelle 2, siehe oben, zeigt die Stahlmaterialzusammensetzung von Warmpress-Teilen und Warmpressen-Erwärmen-Bedingungen gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezugnehmend auf die obenstehende Tabelle 2 und 3 hat jedes der Beispiele 1 bis 7 die Zusammensetzung des Komponentensystems 1, welches eine Zusammensetzung erfüllt, welche aufweist: 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% v Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe). Zusätzlich korrespondiert jedes der Beispiele 1 bis 5 mit dem Fall, in welchem die Dicke eines Rohlings als eine Warmpressen-Erwärmen-Bedingungen 1,2 mm beträgt. In den Beispielen 1 bis 5 wird der Rohling in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur erwärmt, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert sind, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (175 Sekunden, 880°C), II (210 Sekunden, 820°C), III (745 Sekunden, 820°C) und IV (455 Sekunden, 880°C) als Ecken hat.
  • Beispiel 6 korrespondiert mit dem Fall, in welchem als eine Warmpressen-Erwärmen-Bedingung die Dicke des Rohlings 1,0 mm beträgt. In Beispiel 6 wird, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm abnimmt, der Rohling für eine Zeitdauer erwärmt, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer reduziert ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist. Das heißt, die Warmpressen-Erwärmen-Bedingungen werden mittels des Schaubilds ermittelt, welches die Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (151 Sekunden, 880°C), II (186 Sekunden, 820°C), III (721 Sekunden, 820°C) und IV (431 Sekunden, 880°C) als Ecken hat. Beispiel 7 korrespondiert mit dem Fall, in welchem die Dicke des Rohlings 1,8 mm beträgt. In Beispiel 7 wird, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm zunimmt, der Rohling für eine Zeitdauer erwärmt, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer erhöht ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist. Das heißt, die Warmpressen-Erwärmen-Bedingungen werden mittels des Schaubilds ermittelt, welches die Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von 1(247 Sekunden, 880°C), II (282 Sekunden, 820°C), III (817 Sekunden, 820°C) und IV (527 Sekunden, 880°C) als Ecken hat.
  • Im Gegensatz zu diesen Beispielen wird bei jedem der Vergleichsbeispiele 1 bis 4, wenn als eine Warmpressen-Erwärmen-Bedingung die Dicke eines Rohlings 1,2 mm beträgt, der Rohling nicht in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur erwärmt, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert sind, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (175 Sekunden, 880°C), II (210 Sekunden, 820°C), III (745 Sekunden, 820°C) und IV (455 Sekunden, 880°C) als Ecken hat.
  • Jede von den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 5 bis 7 erfüllt eine Zusammensetzung nicht, welche 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si) und 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn) aufweist, und weist ferner, im Gegensatz zu Komponentensystem 1, Nickel (Ni), Niob (Nb) und Molybdän (Mo) auf. Wenn als eine Warmpressen-Erwärmen-Bedingung die Dicke eines Rohlings 1,2 mm beträgt, erfüllt jedes der Vergleichsbeispiele 5 bis 7 nicht die Bedingungen, unter welchen der Rohling in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur erwärmt wird, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert sind, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (175 Sekunden, 880°C), II (210 Sekunden, 820°C), III (745 Sekunden, 820°C) und IV (455 Sekunden, 880°C) als Ecken hat. [Tabelle 3]
    Mechanische Eigenschaften und Mikrostruktur Anwendungseigenschaften
    Streckgrenze (MPa) Zugfestigkeit (MPa) Dehnbarkeit (%) Mikrostruktur PAGS (µm) Ergebnisse des Verzögerter-Bruch-Versuchs Anteil (%) von Fe-Al-Sibasierter Intermetallische-Verbindung-Schicht in Beschichtung-Schicht
    Beispiel 1 1.271 1.797 6,3 Vollmartensit 10,4 Nichtgebrochen ungefähr 11
    Beispiel 2 1.293 1.841 6,2 Vollmartensit 12,2 Nichtgebrochen ungefähr 13
    Beispiel 3 1.288 1.823 6,4 Vollmartensit 11,0 Nichtgebrochen ungefähr 21
    Beispiel 4 1.263 1.811 6,4 Vollmartensit 17,3 Nichtgebrochen ungefähr 15
    Beispiel 5 1.313 1.896 6,1 Vollmartensit 19,3 Nichtgebrochen ungefähr 28
    Vergleichsbeispiel 1 1.092 1.689 6,1 Ferrit + Martensit - - -
    Vergleichsbeispiel 2 1.108 1.502 4,4 Ferrit + Martensit - - -
    Vergleichsbeispiel 3 1.297 1.839 6,7 Vollmartensit 26,2 Gebrochen ungefähr 42
    Vergleichsbeispiel 4 1.301 1.813 6,2 Vollmartensit 13,8 Gebrochen ungefähr 48
    Beispiel 6 1.267 1.855 6,3 Vollmartensit 13,6 Nichtgebrochen ungefähr 17
    Beispiel 7 1.249 1.836 6,5 Vollmartensit 12, 3 Nichtgebrochen ungefähr 12
    Vergleichsbeispiel 5 747 1.469 7,9 Ferrit + Martensit - - -
    Vergleichsbeispiel 6 1.274 1.766 6,5 Vollmartensit 10,8 Nichtgebrochen ungefähr 41
    Vergleichsbeispiel 7 1.287 1.788 6,3 Vollmartensit 13,1 Nichtgebrochen ungefähr 51
  • Tabelle 3, siehe oben, zeigt mechanische Eigenschaften, Mikrostrukturen und Anwendungseigenschaften der Warmpress-Teile gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezugnehmend auf 3 kann bestätigt werden, dass: jedes der Beispiele 1 bis 7 alle mechanischen Eigenschaften, inklusive einer Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr, einer Streckgrenze (YS) von 1.200 MPa oder mehr, und einer Dehnbarkeit (El) von 6% oder mehr, erfüllt, die Mikrostruktur davon vollständig martensitisch ist, die finalen Teile, welche durch den Warmpress-Prozess erlangt werden, eine durchschnittliche Vor-Austenit-Korngröße (PAGS) von 25 µm oder weniger haben, um die Verzögerter-Bruch-Festigkeit sicherzustellen, kein Bruch bei dem Verzögerter-Bruch-Versuch auftritt, und der Anteil der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht weniger als 40% beträgt.
  • Andererseits kann bestätigt werden, dass jedes der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 die mechanischen Eigenschaften, inklusive einer Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr und einer Streckgrenze (YS) von 1.200 MPa oder mehr, nicht erfüllt, und die Mikrostruktur davon nicht vollständig martensitisch ist, sondern aus Ferrit und Martensit besteht. Es kann bestätigt werden, dass Vergleichsbeispiel 2 die mechanischen Eigenschaften, inklusive einer Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr, einer Streckgrenze (YS) von 1.200 MPa oder mehr, und einer Dehnbarkeit (El) von 6% oder mehr, nicht erfüllt, und die Mikrostruktur davon nicht vollständig martensitisch ist, sondern aus Ferrit und Martensit besteht. Es kann bestätigt werden, dass bei Vergleichsbeispiel 3 das finale Teil, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, eine durchschnittliche Vor-Austenit-Korngröße (PAGS) von mehr 25 µm hat, ein Bruch bei dem Verzögerter-Bruch-Versuch auftritt, und der Anteil der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht mehr als 40% beträgt. Es kann bestätigt werden, dass bei Vergleichsbeispiel 4 ein Bruch bei dem Verzögerter-Bruch-Versuch auftritt und der Anteil der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht mehr als 40% beträgt. Es kann bestätigt werden, dass bei Vergleichsbeispielen 6 und 7 der Anteil der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht mehr als 40% beträgt.
  • 5 zeigt Querschnitt-Fotoaufnahmen von Proben, welche verwendet werden, um den Anteil der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht bei den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung zu vergleichen. 5(a) ist eine Querschnitt-Fotoaufnahme einer Probe, welche mit Beispiel 3 aus Tabelle 3 korrespondiert, und 5(b) ist eine Querschnitt-Fotoaufnahme einer Probe, welche mit Vergleichsbeispiel 3 aus Tabelle 3 korrespondiert.
  • Wie in 5(a) gezeigt, soll der Querschnitt der Beschichtung-Schicht des finalen Teils, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, einen Fe-Al-Si-Basierte-Intermetallische-Verbindung-Schicht-Anteil haben, welcher mit weniger als 40% des Gesamtanteils der Beschichtung-Schicht korrespondiert, um die erwünschte Schweißbarkeit sicherzustellen. Es kann bestätigt werden, dass, wenn das Komponentensystem 1 in Tabelle 1 und die Prozess-Bedingungen in Tabelle 2 erfüllt sind, der obenstehend beschriebene Anteilsbereich erfüllt sein kann. Andererseits, bezugnehmend auf 5(b), erhöht sich, wenn die Fe-Al-Si-basierte Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Dicke zunimmt und einen Anteil von 40% übersteigt, der Schweißwiderstand davon, sodass sich die Wahrscheinlichkeit des Entwickelns von Schlackenwurf oder Eisenstacheln erhöht, was in einer Verschlechterung der Schweißbarkeit resultiert.
  • 6 zeigt Fotoaufnahmen, welche eine visuelle Beobachtung der finalen Teile zeigen, welche durch den Warmpress-Prozess gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung erlangt sind. 6(a) ist eine Querschnitt-Fotoaufnahme einer Probe, welche mit Beispiel 2 aus Tabelle 3 korrespondiert, und 6(b) ist eine Querschnitt-Fotoaufnahme einer Probe, welche mit Vergleichsbeispiel 6 aus Tabelle 3 korrespondiert.
  • Wie in 6(a) gezeigt, soll die visuell beobachtete Farbe des finalen Teils, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, nicht rötlich sein. Es kann bestätigt werden, dass, wenn das Komponentensystem 1 in Tabelle 1 und die Prozess-Bedingungen in Tabelle 2 erfüllt sind, die visuell beobachtete Farbe nicht rötlich ist. Das heißt, in 6(a) ist die Erscheinungsfarbe bläulich. Andererseits kann bei 6(b) bestätigt werden, dass die visuell beobachtete Farbe rötlich ist. Obwohl die Erscheinungsfarbe nicht direkt mit der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht zusammenhängt, kann verstanden werden, dass Fe in der Basisschicht ausreichend in die Beschichtung-Schicht hinein diffundiert ist aufgrund von unnötigem Erwärmen, wie in 6(b) gezeigt. In diesem Fall, wenn sich der Anteil der Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht auf 40% oder mehr erhöht, verschlechtert sich die Schweißbarkeit.
  • 7 zeigt Fotoaufnahmen von Mikrostrukturen der finalen Teile, welche durch das Warmpress-Teil erlangt werden, gemäß den experimentellen Beispielen der vorliegenden Offenbarung. 7(a) ist eine Fotoaufnahme der Mikrostruktur einer Probe (durchschnittliche PAGS = 12,2 µm), welche mit Beispiel 2 aus Tabelle 3 korrespondiert, und 7(b) ist eine Fotoaufnahme der Mikrostruktur einer Probe (durchschnittliche PAGS = 26,2 µm), welche mit Vergleichsbeispiel 3 aus Tabelle 3 korrespondiert.
  • Wie in 7(a) gezeigt, soll das finale Teil, welches durch den Warmpress-Prozess erlangt wird, eine durchschnittliche PAGS von 25 µm oder weniger haben, um einen Verzögerter-Bruch-Widerstand sicherzustellen. Es kann bestätigt werden, dass, wenn das Komponentensystem 1 in Tabelle 1 und die Prozess-Bedingungen in Tabelle 2 erfüllt sind, der oben beschriebene PAGS-Bereich erfüllt werden kann. Andererseits kann bezogen auf 7(b) bestätigt werden, dass, wenn zusätzliches Erwärmen, nachdem die Austenit-Phase-Transformation abgeschlossen ist, während des Erwärmen-Prozesses ausgeführt wird, Austenit-Korn-Wachstum auftritt, und sich daher die Austenit-Körner sukzessive vergröbern und ungleichmäßig werden. Wenn die Austenit-Korngröße vergröbert und ungleichmäßig ist, nimmt der Verzögerter-Bruch-Widerstand des Teils nach Vollendigung der Martensit-Transformation ab, welche durch den Abkühlvorgang verursacht wird. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es eines der Hauptziele der vorliegenden Offenbarung, die korrespondierenden Eigenschaften durch einen bevorzugten Warmpress-Vorgang zu erlangen, ohne allzu arg von Elementen für Kornfeinung, wie beispielsweise Nb, Mo und V, abhängig zu sein.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung obenstehend mit Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, können verschiedene Änderungen oder Modifikationen vom Fachmann vorgenommen werden. Solche Änderungen und Modifikationen können angesehen werden, als dass sie in den Bereich der vorliegenden Offenbarung fallen, solange sie nicht von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen. Daher soll der Umfang der vorliegenden Offenbarung mittels der nachfolgend beschriebenen Ansprüche bestimmt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020180095757 [0003]

Claims (7)

  1. Warmpress-Teil, welches als eine Basisschicht ein Stahlmaterial aufweist, welches eine Zusammensetzung hat, welche aufweist: 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei eine Mikrostruktur der Basisschicht vollständig martensitisch ist.
  2. Warmpress-Teil gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine Al-Si-Beschichtung-Schicht an der Basisschicht, wobei ein Anteil einer Fe-Al-Si-basierten Intermetallische-Verbindung-Schicht in der Beschichtung-Schicht weniger als 40% ist.
  3. Warmpress-Teil gemäß Anspruch 1, wobei das Stahlmaterial eine Zugfestigkeit (TS) von 1.700 MPa oder mehr, eine Streckgrenze (YS) von 1.200 MPA oder mehr, und eine Dehnbarkeit (El) von 6% oder mehr hat.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Warmpress-Teils, wobei das Verfahren aufweist: (a) Herstellen eines Rohlings (S110), welcher 0,28 bis 0,38 Gew.-% Kohlenstoff (C), 0,1 bis 0,4 Gew.-% Silizium (Si), 1,2 bis 2,0 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,020 Gew.-% Phosphor (P), mehr als 0 aber nicht mehr als 0,003 Gew.-% Schwefel (S), 0,1 bis 0,5 Gew.-% Chrom (Cr), 0,0015 bis 0,0040 Gew.-% Bor (B), 0,025 bis 0,05 Gew.-% Titan (Ti) und als Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, (b) Erwärmen des Rohlings (S120), (c) Formen eines Formkörpers mittels Warmpressens des erwärmten Rohlings in einer Pressform (S130), und (d) Bilden eines Warmpress-Teils mittels Abkühlens des Formkörpers (S140).
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei Schritt (b) aufweist: Wenn die Dicke des Rohlings 1,2 mm beträgt, Erwärmen des Rohlings in einem vorgeheizten Ofen für eine Zeitdauer und bei einer Temperatur, welche mittels des Schaubilds I-II-III-IV definiert sind, welches Erwärmen-Zeitdauer-Temperatur-Koordinaten von I (175 Sekunden, 880°C), II (210 Sekunden, 820°C), III (745 Sekunden, 820°C) und IV (455 Sekunden, 880°C) als Ecken hat, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm abnimmt, Erwärmen des Rohlings für eine Zeitdauer, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer verringert ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist, und, wenn die Dicke des Rohlings um 0,1 mm von 1,2 mm zunimmt, Erwärmen des Rohlings für eine Zeitdauer, welche um 12 Sekunden von der Zeitdauer erhöht ist, welche mittels des I-II-III-IV-Schaubilds definiert ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Erwärmen-Bedingung zum Erwärmen des Rohlings auf 6,0×105 [°C·s/mm] oder weniger pro Dicke des Rohlings festgelegt ist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Abkühlen des Formkörpers in Schritt (d) (S140) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10°C/Sekunde durchgeführt wird.
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