DE112020004666T5 - Stahlblech, welches hohe festigkeit und hohe umformbarkeit hat, und verfahren zum herstellen desselben - Google Patents

Stahlblech, welches hohe festigkeit und hohe umformbarkeit hat, und verfahren zum herstellen desselben Download PDF

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Abstract

Ein Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf, in Gew.-%, 0,05-0,15% Kohlenstoff (C), größer als 0 und 0,4% oder weniger Silizium (Si), 4,0-9,0% Mangan (Mn), mehr als 0 und 0,3% oder weniger Aluminium (Al), 0,02% oder weniger Phosphor (P), 0,005% oder weniger Schwefel (S), 0,006% oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen als Rest. Das Stahlblech hat eine Mikrostruktur, welche aus Ferrit und Restaustenit besteht. Die Korngröße der Mikrostruktur ist 3µm oder weniger. Das Stahlblech hat eine Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder mehr, eine Zugfestigkeit (TS) von 980 MPa oder mehr, eine Dehnbarkeit (EL) von 25% oder mehr, und eine Loch-Aufweitung (HER) von 20% oder mehr.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlblech und ein Verfahren zum Herstellen desselben, und insbesondere ein Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • [Stand der Technik]
  • In den letzten Jahren hat, vom Standpunkt der Sicherheit und Gewichtsreduktion von Fahrzeugen aus, das Hochfestigen von Fahrzeug-Stahlblechen schneller Fortschritte gemacht. Um die Insassen-Sicherheit sicherzustellen, müssen Stahlbleche, welche für Fahrzeug-Struktur-Elemente verwendet werden, ausreichend Kerbschlagzähigkeit mittels Erhöhens der Festigkeit oder Dicke davon haben. Zusätzlich müssen diese Stahlbleche ausreichend Umformbarkeit haben, welche erforderlich ist, um bei Fahrzeugteilen zum Einsatz zu kommen, und es ist entscheidend, um das Gewicht der Karosserie zu verringern, um die Treibstoff-Effizienz des Fahrzeugs zu verbessern. Deshalb sind kontinuierlich Studien durchgeführt worden, um das Fahrzeug-Stahlblech erheblich zu verfestigen, und um die Umformbarkeit davon zu erhöhen.
  • Derzeit sind, als hochfeste Stahlbleche für Fahrzeuge, welche die oben-beschreibenden Eigenschaften haben, ein Dualphasenstahl, welcher die Festigkeit und Dehnbarkeit hat, welche mittels zwei Phasen, Ferrit- und Martensit-Phasen, sichergestellt werden, und ein TRIP-Stahl (umwandlungsinduziert-Plastizität-Stahl), welcher die Festigkeit und Dehnbarkeit hat, welche mittels Phasenumwandlung von Restaustenit in der Endstruktur während plastischer Deformation sicherstellt wird, vorgeschlagen worden.
  • Zu den Technologien, welche sich darauf beziehen, gehört die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2016-0077463 (mit dem Titel „Ultrahochfestes, hochduktiles Stahlblech, welches eine exzellente Streckgrenze hat, und Verfahrung zum Herstellen desselben“).
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Ein Problem, welches mittels der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, ist ein Stahlblech, welches hohe Umformbarkeit und hohe Festigkeit hat, und ein Verfahren zum Herstellen desselben bereitzustellen.
  • [Technische Lösung]
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stahlblech bereitgestellt, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, welches in Gewichts-% ein Quantum von 0,05 bis 0,15% Kohlenstoff (C), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,4% Silizium (Si), ein Quantum von 4,0 bis 9,0% Mangan (Mn), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,3% Aluminium (Al), ein Quantum von 0,02% oder weniger Phosphor (P), ein Quantum von 0,005% oder weniger Schwefel (S), ein Quantum von 0,006% oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen. Das Stahlblech hat eine Mikrostruktur, welche aus Ferrit und Restaustenit besteht. Die Mikrostruktur hat eine Korngröße von 3µm oder weniger. Das Stahlblech hat eine Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit (TS) von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit (EL) von 25% oder größer, und eine Lochaufweitung (HER) von 20% oder größer.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Stahlblech ferner eines oder mehrere von Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) aufweisen, von denen jedes in einer Menge von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% aufgewiesen werden kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Stahlblech ferner mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,001 Gew.-% Bor (B) aufweisen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Volumenanteil des Restaustenits in der Mikrostruktur 10 bis 30 Vol.-% sein.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechs bereitgestellt, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, welches aufweist die Schritte: (a) Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs aus einer Stahlbramme, welche in Gewichts-% aufweist ein Quantum von 0,05 bis 0,15% Kohlenstoff (C), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,4% Silizium (Si), ein Quantum von 4,0 bis 9,0% Mangan (Mn), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,3% Aluminium (Al), ein Quantum von 0,02% oder weniger Phosphor (P), ein Quantum von 0,005% oder weniger Schwefel (S), ein Quantum von 0,006% oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen; (b) Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs mittels Kaltwalzens des warmgewalzten Stahlblechs; (c) Unterziehen des kaltgewalzten Stahlblechs einer ersten Wärmebehandlung bei einer Temperatur von AC3 bis (AC3 + 15)°C; und (d) Unterziehen des kaltgewalzten Stahlblechs, welches der ersten Wärmebehandlung unterzogen worden ist, einer zweiten Wärmebehandlung bei einer interkritischen Temperatur. Das kaltgewalzte Stahlblech nach Schritt (d) hat eine Mikrostruktur, welche aus Ferrit und Restaustenit besteht.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Stahlbramme ferner eines oder mehrere von Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) aufweisen, von denen jedes in einer Menge größer als 0 und weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% aufgewiesen werden kann.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Stahlbramme ferner ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,001 Gew.-% Bor (B) aufweisen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann Schritt (c) einen Schritt des Abkühlens des wärmebehandelten, kaltgewalzten Stahlblechs auf eine Temperatur von 350 bis 450°C mit einer Abkühlrate von 4 bis 10°C/s aufweisen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann Schritt (d) einen Schritt des Abkühlens des wärmebehandelten, kaltgewalzten Stahlblechs auf eine Temperatur von 350 bis 450°C mit 4 bis 10°C/s aufweisen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann Schritt (a) Schritte aufweisen von: (a1) Wiedererwärmen der Stahlbramme auf eine Temperatur von 1150 bis 1250°C; (a2) Warmwalzen der wiedererwärmten Stahlbramme auf eine End-Förder-Temperatur von 925 bis 975°C; und (a3) Abkühlen des warmgewalzten Stahlblechs auf eine Temperatur von 700°C bis 800°C bei einer Abkühlrate von 10 bis 30°C/s, gefolgt von Aufwickeln.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren ferner zwischen den Schritten (a) und (b) einen Schritt des Unterziehens des warmgewalzten Stahlblechs einer Weichmach-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 550°C bis 650°C aufweisen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann das kaltgewalzte Stahlblech nach Schritt (d) eine Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit (EL) von 25% oder größer, und eine Lochaufweitung (HER) von 20% oder größer haben.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann das kaltgewalzte Stahlblech nach Schritt (d) eine Korngröße von 3µm oder weniger haben.
  • [Vorteilhafte Effekte]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Stahlblech herzustellen, welches eine Mikrostruktur hat, welche aus ultrafeinem körnigem Ferrit und Restaustenit besteht, durch Komponenten-System-Steuern und Prozess-Bedingung-Steuern. Aufgrund des fein-gekörnten Ferrits kann das Stahlblech eine hohe Festigkeit haben, und aufgrund des Restaustenits, welcher in einer Menge von 10 bis 30 Vol.-% (Volumenprozent) in der Mikrostruktur vorhanden ist, kann das Stahlblech hohe Festigkeit und Dehnbarkeit haben. Zusätzlich kann das Stahlblech eine hohe Lochaufweitung (HER) als ein Ergebnis des Steuerns der Form der Mikrostruktur haben. Als ein Ergebnis ist es möglich effektiv ein Stahlblech zu erhalten, welches hohe Umformbarkeit und hohe Festigkeit hat.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Flussdiagramm, welches schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechs, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 zeigt die Ergebnisse einer Hochtemperatur-Zug-Prüfung für einen Vergleich-Komponenten-System-Prüfling der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt die Ergebnisse einer Hochtemperatur-Zug-Prüfung für einen Ausführung-Komponenten-System-Prüfling der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Fotographie, welche die Mikrostruktur eines hochfesten Stahlblechs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • [Beste Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genau beschrieben, sodass sie von den Fachmännern, welche die vorliegende Erfindung betrifft, in einfacher Weise ausgeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung kann in einer Vielzahl an verschiedenen Formen ausgeführt werden, und ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Gleiche Bezugszeichen werden durchgehend durch die vorliegende Beschreibung an die gleichen oder ähnliche Komponenten vergeben. Zusätzlich werden genaue Beschreibungen von bekannten Funktionen und Konfigurationen weggelassen, wenn es den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unnötig verschleiern kann.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, eine finale Mikrostruktur haben, welche aus feinkörnigem Ferrit und einem Restaustenit, welcher in einer Menge von 10 bis 30 Vol.-% (Volumenprozent) vorhanden ist, besteht. Dadurch kann das Stahlblech eine hohe Festigkeit, hohe Dehnbarkeit und hohe Lochaufweitung (HER) haben.
  • Erstens, damit das Stahlblech eine hohe Dehnbarkeit hat, enthält das Stahlblech ausreichend Restaustenit in einem Ausmaß von 10 bis 30 Vol.-%. Der Restaustenit kann die Dehnbarkeit des Stahlblechs im Wesentlichen auf die gleiche Weise verbessern wie in konventionellem TRIP-Stahl (umwandlungsbewirkt-Plastizität-Stahl). Um den Anteil des Restaustenits sicherzustellen, kann ein Austenit-Stabilisier-Element zweckmäßigerweise dem Stahlblech beigemengt werden wie später beschrieben wird. Zusätzlich kann, wie später beschrieben, die erste und zweite Annealing-Wärme-Behandlung kontinuierlich durchgeführt werden, und die zweite Annealing-Wärme-Behandlung kann bei einer interkritischen Temperatur durchgeführt werden.
  • Als nächstes, damit das Stahlblech eine hohe Lochaufweitung (HER) hat, ist die Phasengrenze zwischen einer harten Phase und einer weichen Phase, welche als eine Rissbildungsstelle im Stahlblech wirken kann, reduziert. Zu diesem Zweck könnte das Stahlblech harte Phasen, wie zum Beispiel Martensit und Bainit, in der finalen Mikrostruktur davon nicht enthalten. Zusätzlich, damit das Stahlblech eine hohe Lochaufweitung hat, werden die Zwischenflächen zwischen Ausscheidungen und Körnern reduziert. Zu diesem Zweck können die Gehalte von Ausscheidung-Bildung-Elementen, wie zum Beispiel Titan, Niob und Vanadium, und Ausscheidung-Wachstum-Inhibier-Elementen wie zum Beispiel Molybdän gesteuert werden. Zusätzlich kann, damit das Stahlblech eine hohe Lochaufweitung hat, der Anteil von Großwinkelkorngrenzen (HAGB) in der finalen Struktur erhöht werden. Als ein Beispiel können die Großwinkelkorngrenzen sich auf Korngrenzen beziehen, bei welchen der Winkel zwischen benachbarten Körnern 15° oder größer ist. Zusätzlich kann die Form der Mikrostruktur gesteuert werden, sodass das Stahlblech eine hohe Lochaufweitung hat. Um den Anteil der Großwinkelkorngrenzen zu erhöhen und die Form der Mikrostruktur zu steuern, kann, wie später beschrieben wird, Annealing-Wärme-Behandlung in zwei Schritten, welche aus erster Wärmebehandlung und zweiter Wärmebehandlung besteht, durchgeführt werden.
  • Als nächstes, damit das Stahlblech hohe Festigkeit hat, werden die Körner der finalen Mikrostruktur verfeinert. Durch die oben-beschriebene Annealing-Wärme-Behandlung, welche in zwei Schritten durchgeführt wird, können die Korngrößen von Ferrit und Restaustenit gesteuert werden, um 3 µm oder weniger zu sein. Zusätzlich kann die erste Annealing-Wärme-Behandlung bei einer Temperatur von AC3 bis (AC3 + 15) °C durchgeführt werden.
  • Im Folgenden wird das Stahlblech, welches hohe Umformbarkeit und hohe Festigkeit hat, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die oben-beschriebenen Eigenschaften hat, genauer beschrieben.
  • Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat
  • Ein hochfestes Stahlblech gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, in Gew.-%, auf ein Quantum von 0,05 bis 0,15 % Kohlenstoff (C), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,4 % Silizium (Si), ein Quantum von 4,0 bis 9,0 % Mangan (Mn), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,3 % Aluminium (Al), ein Quantum von 0,02 % oder weniger Phosphor (P), ein Quantum von 0,005 % oder weniger Schwefel (S), ein Quantum von 0,006 % oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidbare Verunreinigung. Zusätzlich. Das hochfeste Stahlblech weist ferner eines oder mehrere von Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V), und Molybdän (Mo) auf, von welchen jedes in einer Menge von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% aufgewiesen werden kann. Zusätzlich kann das hochfeste Stahlblech ferner mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,001 Gew.-% Bor (B) aufweisen.
  • Im Folgenden wird die Rolle und der Gehalt jeder Komponente, welche im hochfesten kaltgewalzten Stahlblech aufgewiesen wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genau beschrieben (der Gehalt von jeder Komponente wird in Gew.-% angegeben basierend auf dem Gesamtgewicht des Stahlblechs und wird im Folgenden in % ausgedrückt).
  • Kohlenstoff (C): 0,05 % bis 0,15 %
  • Kohlenstoff (C) ist das wichtigste Legierungselement in der Stahlerzeugung, und wird zum Hauptzweck des Bereitstellens von Grundfestigkeit und des Stabilisierens von Austenit in der vorliegenden Erfindung verwendet. Hohe Kohlenstoff(C)-Konzentration in Austenit verbessert die Austenit-Stabilität, wodurch es einfach gemacht wird, richtigen Austenit zur Material-Eigenschaft-Verbesserung sicherzustellen. Jedoch kann ein übermäßig hoher Kohlenstoff(C)-Gehalt in einer Verringerung der Schweißbarkeit resultieren wegen eines Anstiegs an Kohlenstoff-Äquivalent, und eine große Zahl von ausgeschiedenen Zementit-Strukturen wie zum Beispiel Perlit kann während des Abkühlens gebildet werden. Aus diesem Grund wird Kohlenstoff (C) bevorzugt in einer Menge von 0,05 bis 0,15 % des Gesamtgewichts des Stahlblechs hinzugegeben. Falls der Kohlenstoff-Gehalt weniger als 0,05 % ist, kann es schwierig sein, die Festigkeit des Stahlblechs sicherzustellen, und wenn der Kohlenstoff-Gehalt mehr als 0,15 % ist, kann sich die Zähigkeit und Duktilität des Stahlblechs verschlechtern.
  • Silizium (Si): Mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,4 %
  • Silizium (Si) ist ein Element, welches Carbid-Bildung in Ferrit unterdrückt und die Diffusionsrate von Austenit mittels Erhöhens der Aktivität von Kohlenstoff (C) erhöht. Silizium (Si) ist auch gut bekannt als ein Ferrit-Stabilisier-Element, welches Duktilität mittels Erhöhens des Ferrit-Anteils während des Abkühlens erhöht. Zusätzlich hat Silizium eine sehr große Fähigkeit die Bildung von Carbiden zu unterdrücken, und folglich ist es ein notwendiges Element zum Sicherstellen des TRIP-Effekts mittels Erhöhens der Kohlenstoff-Konzentration in Restaustenit während der Bainit-Bildung. Jedoch kann, falls Silizium (Si) in einer Menge größer als 0,4 % zugegeben wird, es Siliziumoxid (SiO2) auf der Oberfläche des Stahlblechs während des Prozesses bilden, die Walzlast während des Warmwalzens erhöhen, und eine große Menge an Rotzunder erzeugen. Folglich wird Silizium (Si) bevorzugt in einer Menge von 0,4 % oder weniger des Gesamtgewichts des Stahlblechs zugegeben.
  • Mangan (Mn): 4,0 % bis 9,0 %
  • Mangan (Mn) ist ein Austenit-Stabilisier-Element. Wenn Mangan (Mn) zugegeben wird, wird Ms, welche eine Martensit-Bildung-Start-Temperatur ist, allmählich verringert, wodurch der Effekt des Erhöhens des Anteils von Restaustenit nach Wärmebehandlung gezeigt wird.
  • Mangan wird in einer Menge von 4,0 bis 9,0 % des Gesamtgewichts des Stahlblechs aufgewiesen. Falls Mangan in einer Menge weniger als 4,0 % zugegeben wird, kann der oben-beschriebene Effekt nicht ausreichend sichergestellt werden. Andererseits, falls Mangan in einer Menge größer als 9,0 % zugegeben wird, kann die Schweißbarkeit wegen einer Erhöhung der Kohlenstoff-Äquivalente verringern sein, und Manganoxid (MnO) kann auf der Oberfläche des Stahlblechs während des Prozesses gebildet werden, resultierend in einer Verringerung der Plattierbarkeit wegen einer Verringerung der Benetzbarkeit des korrespondierenden Abschnitts.
  • Aluminium (Al): Mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,3 %
  • Aluminium (Al) ist als ein Element bekannt, welches Ferrit stabilisiert und die Bildung von Carbiden inhibiert, wie Silizium (Si). Zusätzlich hat Aluminium den Effekt des Erhöhens der Gleichgewichtstemperatur, und folglich, wenn Aluminium (Al) zugegeben wird, gibt es einen Vorteil darin, dass ein geeigneter Wärme-Behandlung-Temperatur-Bereich vergrößert wird. Jedoch kann, falls Aluminium übermäßig in einer Menge größer als 0,3 % zugegeben wird, ein Problem beim Stranggießen wegen AlN Ausscheidung auftreten. Dementsprechend kann Aluminium in einer Menge von mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,3 % des Gesamtgewichts des Stahlblechs zugegeben werden.
  • Zumindest eines von Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo): Mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,2 % für jedes
  • Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) können optional im Stahl aufgewiesen werden. Erstens sind Niob (Nb), Titan (Ti) und Vanadium (V) Elemente, welche in Stahl in der Form von Carbiden ausgeschieden werden, und werden zugegeben, um Festigkeit durch Carbid-Ausscheidung sicherzustellen. Titan (Ti) kann wirken, um die Bildung von Rissen während des Stranggießens mittels Unterdrückens der Bildung von AlN zu unterdrücken. Jedoch, falls Niob (Nb), Titan (Ti) und Vanadium (V) jeweils in einer Menge größer als 0,2 % zugegeben werden, können sie grobe Ausscheidungen bilden, welche Nachteile darin verursachen, dass die Menge von Kohlenstoff im Stahl verringert wird und die Materialeigenschaften davon verschlechtert werden, und die Herstellungskosten wegen des Zusatzes von Niob (Nb), Titan (Ti) und Vanadium (V) ansteigen. Zusätzlich kann, falls Titan übermäßig zugegeben wird, dieses während des Stranggießens Düsenverstopfung verursachen. Dementsprechend kann, wenn zumindest eines von Niob (Nb), Titan (Ti) und Vanadium (V) zugegeben wird, jedes von Niob (Nb), Titan (Ti) und Vanadium (V) in einer Menge größer als 0 und weniger als oder gleich 0,2 % des Gesamtgewichts des Stahlblechs zugesetzt werden.
  • Zusätzlich kann Molybdän (Mo) dazu dienen, um die Größe von Carbiden mittels Unterdrückens des Wachstums der Carbide zu steuern. Jedoch gibt es, falls Molybdän in einer Menge größer als 0,2 % zugegeben wird, Nachteile darin, dass der obige Effekt gesättigt wird und die Herstellungskosten ansteigen.
  • Bor (B)
  • Bor (B) kann optional zu dem Stahlblech zugegeben werden, und kann als ein Korngrenzen-Verfestigung-Element wirken. Bor kann in einer Menge größer als 0 und weniger als oder gleich 0,001 % des Gesamtgewichts des Stahlblechs zugegeben werden. Falls Bor in einer Menge von mehr als 0,001 % zugegeben wird, kann es die Hochtemperatur-Duktilität des Stahlblechs mittels Bildens eines Nitrits wie zum Beispiel BN verringern.
  • Weitere Elemente
  • Phosphor (P), Schwefel (S) und Stickstoff (N) können unvermeidlicherweise dem Stahl während des Stahl-Erzeugung-Prozess zugegeben sein. Das heißt, es ist bevorzugt, dass diese Elemente idealerweise nicht aufgewiesen werden, aber sie können in bestimmten Mengen aufgewiesen werden, weil es hinsichtlich der Prozess-Technologie schwierig ist, diese Elemente vollständig zu entfernen.
  • Phosphor (P) kann eine Rolle ähnlich zu Silizium im Stahl spielen. Jedoch, falls Phosphor in einer Menge größer als 0,02 % des Gesamtgewichts des Stahlblechs zugegeben wird, kann es die Schweißbarkeit des Stahlblechs reduzieren und die Sprödigkeit davon erhöhen, wodurch Material-Eigenschaft-Verschlechterung verursacht wird. Dementsprechend kann die Menge des zugegebenen Phosphors gesteuert werden, um 0,02 % oder weniger des Gesamtgewichts des Stahlblechs zu sein.
  • Schwefel (S) kann die Zähigkeit und Schweißbarkeit des Stahls inhibieren, und deshalb kann der Gehalt davon gesteuert werden, um 0,005 % oder weniger des Gesamtgewichts des Stahlblechs zu sein.
  • Falls Stickstoff (N) im Stahl übermäßig vorhanden ist, kann eine große Menge von Nitriden ausgeschieden werden, resultierend in Verschlechterung der Duktilität des Stahlblechs. Dementsprechend kann der Gehalt von Stickstoff (N) gesteuert werden, um 0,006 % oder weniger des Gesamtgewichts des Stahlblechs zu sein.
  • Das hochfeste Stahlblech der vorliegenden Erfindung, welches die oben-beschriebenen Legierungsbestandteile hat, hat eine Mikrostruktur, welche aus Ferrit und Restaustenit besteht. In diesem Fall kann der Volumenanteil des Restaustenits in der Mikrostruktur 10 bis 30 Vol.-% sein. Die Körner des hochfesten Stahlblechs können feine Körner sein, welche eine Größe von 3 µm oder weniger haben. Der Anteil der Großwinkelkorngrenzen unter den Körnern kann 70 % oder größer sein.
  • Das hochfeste Stahlblech kann Materialeigenschaften, einschließlich einer Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit (TS) von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit (EL) von 25 % oder größer, und eine Lochaufweitung (HER) von 20 % oder größer haben.
  • Dementsprechend kann das hochfeste Stahlblech gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bereichen angewendet werden, welche hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit erfordern.
  • Das oben-beschriebene hochfeste Stahlblech gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels eines Verfahrens einer beispielhaften Ausführungsform wie folgt hergestellt werden. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, ein Stahlblech bereitzustellen, welches exzellente Dehnbarkeit, Lochaufweitung und Festigkeit hat, als ein Ergebnis des Verwendens von Legierungskomponenten, welche geeignet-gesteuerte Zusammensetzungsverhältnisse haben, und des Durchführens von zweistufiger Annealing-Wärme-Behandlung nach dem Durchführen eines Warmwalz-Prozesses und eines Kaltwalz-Prozesses, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
  • Verfahren zum Herstellen von Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat
  • 1 ist ein Flussdiagramm, welches schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechs, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bezugnehmend auf 1 weist das Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechs auf: die Schritte: (S110) Wiedererwärmen einer Stahlbramme; (S120) Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs mittels Warmwalzens der Stahlbramme; (S130) Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlblechs; und (S140) Unterziehen des kaltgewalzten Stahlblechs einer Annealing-Wärme-Behandlung.
  • Erstens, der Schritt (S110) des Wiedererwärmens einer Stahlbramme ist ein Schritt des Vorbereitens einer Stahlbramme, welche, in Gew.-%, aufweist ein Quantum von 0,05-0,15 % Kohlenstoff (C), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,4 % Silizium (Si), ein Quantum von 4,0 bis 9,0 % Mangan (Mn), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,3 % Aluminium (Al), ein Quantum von 0,02 oder weniger Phosphor (P), ein Quantum von 0,005 % oder weniger Schwefel (S), ein Quantum von 0,006 % oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und weitere unvermeidbare Verunreinigungen, und des Wiedererwärmens der Stahlbramme, um die während des Gießens getrennten Komponenten neu aufzulösen und Komponenten im Gusszustand zu homogenisieren. Indessen kann die Stahlbramme ferner eines oder mehrere von Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) aufweisen, wobei jedes davon in einer Menge von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% aufgewiesen werden kann. Zusätzlich kann die Stahlbramme ferner mehr als 0 und weniger als oder gleich 0,001 Gew.-% Bor (B) aufweisen.
  • Die Stahlbramme-Wiedererwärm-Temperatur ist bevorzugt um 1150 bis 1250 °C, sodass eine normale Warm-Förder-Temperatur sichergestellt ist. Falls die Wiederwärm-Temperatur weniger als 1150 °C ist, kann ein Problem darin auftreten, dass die Warmwalz-Last schnell ansteigt, und falls die Wiedererwärm-Temperatur größer als 1250 °C ist, kann es schwierig sein, die Festigkeit des final-hergestellten Stahlblechs wegen des Vergrößerns von Anfang-Austenit-Körnern sicherzustellen.
  • Als nächstes wird nach dem Stahlbramme-Wiedererwärmen ein Warmwalz-Schritt (S120) durchgeführt, und ist ein Schritt des Ausbildens eines warmgewalzten Stahlblechs mittels Durchführens von Warmwalzens mittels eines konventionellen Verfahrens und Durchführen von End-Walzen bei einer Temperatur von 925 bis 975 °C. Unter Berücksichtigung, dass die Stahlbramme der vorliegenden Erfindung hohe Gehalte von Legierungselementen wie zum Beispiel Mangan hat, kann das End-Walzen bei einer hohen Temperatur von 925 bis 975 °C durchgeführt werden. Nach dem End-Walzen wird das warmgewalzte Stahlblech auf eine Temperatur von 700 bis 800 °C mit einer Abkühlrate von 10 bis 30 °C/s abgekühlt und dann aufgewickelt. Das Abkühlverfahren kann unter Verwendung eines wasserfreien Abkühlverfahrens durchgeführt werden. Das warmgewalzte Stahlblech kann nach dem Abkühlen eine vollständige martensitische Struktur haben.
  • Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen kann, bevor das warmgewalzte Stahlblech, welches eine vollständig martensitische Struktur hat, kaltgewalzt wird, eine Weichmach-Wärme-Behandlung durchgeführt werden, um die Walz-Last während des Kaltwalzens zu reduzieren. Die Weichmach-Wärme-Behandlung kann bei einer Temperatur von 550 bis 650 °C durchgeführt werden. Falls die Temperatur der Weichmach-Wärme-Behandlung weniger als 550 °C ist, kann Rekristallisation des Martinsits, welcher nach dem Warmwalzen produziert wurde, nicht stattfinden, und nur das Tempern kann ablaufen, und folglich kann übersättigter Kohlenstoff in der Struktur in Form von Zementit gebildet werden und GKZ-geglüht werden. In diesem Fall kann, weil die Sprödheit des Martensits wiedergegeben werden kann, ein Reißen des Stahlblechs während des Kaltwalzens auftreten. Andererseits kann, falls die Temperatur der Weichmach-Wärme-Behandlung größer als 650 °C ist, übermäßig Austenit gebildet werden, und Martensit kann aus dem Austenit während des Abkühlens gebildet werden, sodass der Effekt der Weichmach-Wärme-Behandlung nicht wirksam sein kann. Mittels der Weichmach-Wärme-Behandlung, welche in dem obigen Temperaturbereich durchgeführt wird, kann die martensitische Struktur nach dem Warmwalzen in eine Komposit-Struktur aus Ferrit und Restaustenit umgewandelt werden.
  • Als nächstes ist der Kaltwalz-Schritt (S 130) ein Schritt des Kaltwalzens des warmgewalzten Stahlblechs nach Beizen. Das Kaltwalzen kann unter einer Bedingung durchgeführt werden, wo das warmgewalzte Stahlblech bei einem Reduktionsverhältnis von 40 bis 60 % kaltgewalzt wird. Mittels des Kaltwalzens kann die Komposit-Struktur aus Ferrit und Restaustenit nach der Weichmach-Wärme-Behandlung in eine Komposit-Struktur aus Ferrit und Martensit umgewandelt werden.
  • Als nächstes kann der Annealing-Wärme-Behandlung-Schritt (S140) einen Schritt des Unterziehens des kaltgewalzten Stahlblechs einer ersten Wärmebehandlung bei einer Temperatur von AC3 bis (AC3 + 15)°C, und einen Schritt des Unterziehens des kaltgewalzten Stahlblechs, welches der ersten Wärmebehandlung unterzogen worden ist, einer zweiten Wärmebehandlung bei einer interkritischen Temperatur aufweisen. Die Temperatur von AC3 bis (AC3 + 15)°C bei dem ersten Wärme-Behandlung-Schritt kann zum Beispiel eine Temperatur von 735 bis 750°C sein. Die interkritische Temperatur bei dem zweiten Wärme-Behandlung-Schritt kann zum Beispiel eine Temperatur von 640 bis 660°C sein.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann die erste Wärmebehandlung eine Kompositstruktur aus Ferrit und Martensit im Stahlblech nach Kaltwalzen in eine martensitische Struktur umwandeln. Bei der ersten Wärmebehandlung wird die Wärmebehandlung mittels Erwärmens des kaltgewalzten Stahlblechs auf eine Zieltemperatur von 735 bis 750°C bei einer Heizrate von 1 bis 3 °C/s und Haltens des kaltgewalzten Stahlblechs bei der Zieltemperatur für 40 bis 120 Sekunden durchgeführt.
  • Falls die Wärme-Behandlung-Temperatur niedriger als 735°C ist, ist es nicht möglich, Austenit-Körner, welche eine ausreichende Größe bei der Zieltemperatur haben, sicherzustellen, und eine Kompositstruktur aus Martensit und Ferrit kann nach der Wärmebehandlung gebildet werden, und folglich kann sich die Festigkeit und Duktilität der finalen Struktur nach der Annealing-Wärme-Behandlung verringern. Andererseits kann sich, falls die Wärme-Behandlung-Temperatur höher als 750°C ist, die Größe der Austenit-Körner bei der Zieltemperatur übermäßig vergrößern, was unvorteilhaft ist beim Sicherstellen der Stabilisierung von Austenit in der finalen Struktur nach der Annealing-Wärme-Behandlung, sodass das Stahlblech eine geringere Festigkeit haben kann.
  • Zusätzlich kann, falls die Heizrate weniger ist als 1°C/s, die Verweilzeit bei der Zieltemperatur von 735 bis 750°C länger als die Obergrenze des Bereichs von 40 bis 120 Sekunden sein, sodass sich die Austenit-Korn-Größe bei der Zieltemperatur übermäßig vergrößern kann. Andererseits kann, falls die Heizrate größer ist als 3°C/s, die Verweilzeit bei der Zieltemperatur von 735 bis 750°C kürzer als die Untergrenze des Bereichs von 40 bis 120 Sekunden sein, sodass es unmöglich ist, Austenit-Körner sicherzustellen, welche eine ausreichende Größe bei der Zieltemperatur haben.
  • Dann wird das wärmebehandelte, kaltgewalzte Stahlblech auf eine Temperatur von 350 bis 450°C bei einer Abkühlrate von 4 bis 10°C/s abgekühlt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das kaltgewalzte Stahlblech, welches zu der obigen Temperatur abgekühlt worden ist, für 120 bis 330 Sekunden gealtert werden.
  • Das kaltgewalzte Stahlblech, welches der ersten Wärmebehandlung unterzogen worden ist, kann kontinuierlich einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird, bei der zweiten Wärmebehandlung, Wärmebehandlung mittels Erwärmens des kaltgewalzten Stahlblechs auf eine Zieltemperatur von 640 bis 660°C bei einer Heizrate von 1 bis 3°C/s und Haltens des kaltgewalzten Stahlblechs bei einer Zieltemperatur von 40 bis 120 Sekunden durchgeführt. Da die zweite Wärmebehandlung bei einer interkritischen Temperatur korrespondierend zum Zieltemperatur-Bereich durchgeführt wird, kann die martensitische Struktur nach der ersten Wärmebehandlung in eine Struktur umgewandelt werden, welche aus Ferrit und Restaustenit besteht. In diesem Fall kann der Volumenanteil von Restaustenit 10 bis 30 Vol.-% sein.
  • Falls die zweite Wärme-Behandlung-Temperatur weniger ist als 640°C ist, können übermäßig wenige Austenitstrukturen bei der Zieltemperatur gebildet werden und die Austenitstabilität kann sich erhöhen, und aus diesem Grund könnte das Austenit in der Mikrostruktur nach dem Abkühlen keinen Phasenübergang während plastischer Deformation zeigen, und folglich kann sich die Festigkeit und Duktilität des Stahlblechs verringern. Andererseits können sich, falls die zweite Wärme-Behandlung-Temperatur höher als 660°C ist, übermäßig viele Austenitstrukturen bei der Zieltemperatur bilden und die Austenitstabilität kann verringert werden, und aus diesem Grund kann Martensit in der Mikrostruktur nach dem Abkühlen gebildet werden, resultierend in einer Verringerung der Duktilität und der Lochaufweitung des Stahlblechs.
  • Falls die Heizrate geringer als 1°C/s ist, kann unnötiger Zementit oder GKZ-Glühen gebildet werden bevor das kaltgewalzte Blechmaterial den oben-beschriebenen interkritischen Temperaturbereich erreicht, resultierend in Verschlechterung der Materialeigenschaften des Stahlblechs. Falls die Heizrate größer als 3°C/s ist, kann das Stahlblech nicht für 40 bis 120 Sekunden im Zieltemperaturbereich gehalten werden, sodass es nicht möglich ist, einen ausreichenden Anteil von Restaustenit in der finalen Struktur sicherzustellen.
  • Dann wird das wärmebehandelte kaltgewalzte Stahlblech auf eine Temperatur von 350 bis 450°C bei einer Abkühlrate von 4 bis 10°C/s abgekühlt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das kaltgewalzte Stahlblech, welches auf die obige Temperatur abgekühlt worden ist, für 120 bis 330 Sekunden gealtert werden.
  • Durch das oben-beschriebene Verfahren kann ein Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
  • Das Stahlblech der vorliegenden Erfindung, welches mittels des oben beschriebenen Prozesses hergestellt worden ist, kann eine Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit (TS) von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit (EL) von 25 % oder größer, und eine Lochaufweitung (HER) von 20 % oder größer, haben.
  • Wie oben beschrieben können im Herstellungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Austenit-Stabilisier-Elemente der Stahlbramme in vorbestimmten Mengen wie oben beschrieben zugegeben werden. Zusätzlich kann, weil die erste und zweite Annealing-Wärme-Behandlung kontinuierlich durchgeführt werden, das Stahlblech eine finale Mikrostruktur als eine Kompositstruktur haben, welche aus feinkörnigem Ferrit und 10 bis 30 Vol.-% Restaustenit besteht. Weil das Stahlblech einen ausreichenden Anteil an Restaustenit hat, kann es eine hohe Dehnbarkeit von 25% oder mehr aufgrund von umwandlungsinduzierter Plastizitätseigenschaften davon haben.
  • Zusätzlich kann die Phasengrenze zwischen einer harten Phase und einer weichen Phase mittels Steuerns reduziert werden, sodass harte Phasen wie zum Beispiel Martensit und Bainit wie oben beschrieben nicht in der finalen Mikrostruktur enthalten sind. Zusätzlich können die Zwischenflächen zwischen Ausscheidungen und Körnern mittels Steuerns des Gehalts von Ausscheidung-bildenden-Elementen wie zum Beispiel Titan, Niob und Vanadium und von Ausscheidung-Wachstum-Inhibition-Elementen wie zum Beispiel Molybdän im Komponenten-System der Stahlbramme reduziert werden. Ferner ist es möglich, den Anteil an Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) in der finalen Struktur mittels Durchführens von Annealing-Wärme-Behandlung in zwei getrennten Schritten, welche aus einem ersten und einem zweiten Wärme-Behandlung-Schritt bestehen, in vorbestimmten Temperaturbereichen zu erhöhen. Bei der ersten Wärmebehandlung kann aufgrund der hohen Versetzungsdichte, welche in dem Martensit vorhanden ist, gebildet mittels des Kaltwalz-Prozesses, Rekristallisation aktiv auftreten bevor der Martensit reversibel in Austenit umgewandelt wird. Bei der zweiten Wärmebehandlung wird der Martensit, welcher durch die erste Wärmebehandlung gebildet wird, wärmebehandelt, und folglich wird Rekristallisation relativ unterdrückt bevor der Martensit reversibel in Austenit umgewandelt wird, wodurch sich der Anteil an Großwinkelkorngrenzen in der finalen Mikrostruktur auf 70% oder größer der Körner erhöhen kann. Als ein Ergebnis kann das Stahlblech eine große Lochaufweitung von 20% oder größer haben.
  • Als nächstes können die Körner der finalen Mikrostruktur verfeinert werden, damit das Stahlblech eine hohe Festigkeit hat. Insbesondere ist es möglich, die Korngrößen des anfänglichen Austenit mittels Durchführens der ersten Wärmebehandlung bei einer Temperatur von AC3 bis (AC3 + 15)°C zu optimieren. Zusätzlich können die Korngrenzen von Ferrit und Restaustenit in der finalen Mikrostruktur durch die zweite Wärmebehandlung in dem interkritischen Temperaturbereich gesteuert werden, um 3 µm oder weniger zu sein.
  • [Modus zur Erfindung]
  • Im Folgenden werden die Konfiguration und Effekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben. Jedoch werden die folgenden Beispiele bereitgestellt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht auf die folgenden Beispiele begrenzt.
  • Beispiel 1
  • Stahlbrammen, welche das Vergleich-Komponenten-System und das Ausführung-Komponenten-System, welche unten in Tabelle 1 gezeigt sind, haben, wurden durch einen Stranggieß-Prozess produziert. Ein Prüfling ist aus jeder der Stahlbrammen angefertigt worden und einer Hochtemperatur-Zug-Prüfung unterzogen worden. Im Fall des Vergleich-Komponenten-Systems waren die Gehalte von Silizium und Aluminium größer als die Obergrenzen der Bereiche der Gehalte von Silizium und Aluminium gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. [Tabelle 1]
    Komponenten-System (Gew.-%)
    C Si Mn Al P S N
    Vergleich-Komponenten-System 0,09 0,78 6,01 0,521 0,006 0,002 0,004
    Ausführung-Komponenten-System 0,0772 0,081 6,385 0,266 0,0066 0,0008 0,004
  • 2 zeigt die Ergebnisse einer Hochtemperatur-Zug-Prüfung für einen Vergleich-Komponenten-System-Prüfling der vorliegenden Erfindung, und 3 zeigt die Ergebnisse einer Hochtemperatur-Zug-Prüfung für das Ausführung-Komponenten-System der vorliegenden Erfindung. Insbesondere sind die Ergebnisse der Hochtemperatur-Zug-Prüfungen die Ergebnisse, welche erhalten wurden mittels Erwärmens von jedem von dem Vergleich-Komponenten-System-Prüfling und dem Ausführung-Komponenten-System-Prüfling auf Temperaturen von 700°C, 750°C, 800°C, 850°C, 900°C, 950°C, 1000°C, und 1100°C, und dann Unterziehen jedes Prüflings einer Zugprüfung bei den obigen Temperaturen. Hinsichtlich der Hochtemperatur-Zug-Prüfung zeigt 3 einen Graphen 201, welcher mittels Erwärmens des Prüflings auf eine Temperatur höher als 1100°C und dann Abkühlens des Prüflings auf jede der Zug-Prüfung-Temperaturen bei einer Abkühlrate von -1 °C/s erhalten worden ist, zusammen mit einem Graphen 202, welcher mittels Abkühlens des Prüflings auf jede der Zug-Prüfung-Temperaturen mit einer Abkühlrate von -20°C/s erhalten worden ist. Im Allgemeinen kann, wenn die Fläche-Reduktion-Rate bei einer vorbestimmten Temperatur 50% oder größer ist, es bestimmt werden, dass die Duktilität bei der vorbestimmten Temperatur sichergestellt ist.
  • Bezugnehmend auf 2 war im Fall des Vergleich-Komponenten-System-Prüflings die Flächen-Reduktion-Rate 55% bei 1100°C, war die Flächen-Reduktion-Rate im Temperatur-Bereich von 700 bis 800°C 50%, und die Flächen-Reduktion-Rate im Temperatur-Bereich von 800 bis 1050°C war weniger als 50%, welches der Ziel-Wert ist. Andererseits übertraf, bezugnehmend auf 3, die Flächen-Reduktion-Rate im Temperatur-Bereich von 800 bis 1100°C 50%, welches der Ziel-Wert ist.
  • Bezugnehmend auf die 2 und 3 ist, im Fall des Vergleich-Komponenten-System-Prüflings, im Unterschied zum Ausführung-Komponenten-System-Prüfling der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Hochtemperatur-Duktilität im Temperatur-Bereich gleich zu oder höher als 800°C, in welchem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Stranggießen durchgeführt wird, nicht sichergestellt, und folglich können Risse während des Stranggießens auftreten, welche es unmöglich machen, eine gute Bramme sicherzustellen.
  • Tabelle 2 unten zeigt die Walzkraft für jeden Durchgang, welche mittels Simulierens des Warmwalzens berechnet worden ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für jeden von dem Vergleich-Komponenten-System-Prüfling und dem Ausführung-Komponenten-System-Prüfling. [Tabelle 2]
    Walz-Durchgang
    Nr. 1 Nr.2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5 Nr. 6 Nr. 7
    Reduktion-Verhältnis 35,6% 34,5% 26,3% 30% 39,8% 50,8% 51,7%
    Vergleich-Komponenten-System Walzkraft (Tonne) 158,8 177,6 146,7 193,1 282,1 387,8 419,9
    Ausführung-Komponenten-System Walzkraft (Tonne) 92,6 147,6 128,0 166,7 235,8 320,8 334,6
  • Bezugnehmend auf Tabelle 2 oben kann es erkannt werden, dass eine größere Walzkraft auf den Vergleich-Komponenten-System-Prüfling angewendet werden muss verglichen mit jener, welche auf den Ausführung-Komponenten-System-Prüfling angewendet wird, um das gleiche Reduktion-Verhältnis für jeden Walz-Durchgang zu erzeugen. Das heißt, es kann bestätigt werden, dass eine relativ hohe Last auf ein Walzwerk während Warmwalzens des Vergleich-Komponenten-System-Prüflings angewendet wird.
  • Beispiel 2
  • Der Prüfling, welcher aus dem Ausführung-Komponenten-System, welches in Tabelle 1 oben gezeigt ist, angefertigt worden ist, wurde jedem vom ersten und zweiten Annealing-Wärme-Behandlung-Prozess gemäß Tabelle 3 unten unterzogen. Im Fall der Vergleichsbeispiele 1 und 3 war die zweite Annealing-Temperatur niedriger als 640°C, welches die Untergrenze der zweiten Annealing-Temperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Im Fall der Vergleichsbeispiele 2 und 4 war die zweite Annealing-Temperatur höher als 660°C, welches die Obergrenze der zweiten Annealing-Temperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Im Fall der Vergleichsbeispiele 5 bis 7 war die erste Annealing-Temperatur höher als 750°C, welches die Obergrenze der ersten Annealing-Temperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Zusätzlich war im Fall des Vergleichsbeispiels 7 die zweite Annealing-Temperatur höher als 660°C, welches die Obergrenze der zweiten Annealing-Temperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Im Fall der Vergleichsbeispiele 8 bis 11 wurde die erste Annealing-Wärme-Behandlung nicht durchgeführt, und nur die zweite Annealing-Wärme-Behandlung wurde durchgeführt. Zusätzlich war im Fall des Vergleichsbeispiels 11 die zweite Annealing-Temperatur höher als 660°C, welches die Obergrenze der zweiten Annealing-Temperatur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. [Tabelle 3]
    Erstes Annealing Zweites Annealing
    Annealing-Temperatur (°C) Abkühlrate (°C/s) Abkühl-EndTemperatur (°C) Annealing-Temperatur (°C) Abkühlrate (°C/s) Abkühl-EndTemperatur (°C)
    Vergleichsbeispiel 1 735 6 400 630 6 400
    Beispiel 1 735 6 400 640 6 400
    Beispiel 2 735 6 400 650 6 400
    Beispiel 3 735 6 400 660 6 400
    Vergleichsbeispiel 2 735 6 400 670 6 400
    Vergleichsbeispiel 3 750 6 400 630 6 400
    Beispiel 4 750 6 400 640 6 400
    Beispiel 5 750 6 400 650 6 400
    Beispiel 6 750 6 400 660 6 400
    Vergleichsbeispiel 4 750 6 400 670 6 400
    Vergleichsbeispiel 5 850 6 400 650 6 400
    Vergleichsbeispiel 6 850 6 400 660 6 400
    Vergleichsbeispiel 7 850 6 400 670 6 400
    Vergleichsbeispiel 8 - - - 640 6 400
    Vergleichsbeispiel 9 - - - 650 6 400
    Vergleichsbeispiel 10 - - - 660 6 400
    Vergleichsbeispiel 11 - - - 670 6 400
  • Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse des Untersuchens der Materialeigenschaften der Prüflinge der Vergleichsbeispiele 1 bis 11 und Beispiele 1 bis 6, welche Annealing-Wärme-Behandlung gemäß Tabelle 3 unterzogen worden sind. [Tabelle 4]
    Materialeigenschaften
    Streckgrenze (MPa) Zugfestigkeit (MPa) Dehnbarkeit (%) Zugfestigkeit x Dehnbarkeit (MPa·%) Restaustenit (%) Mittlere Korngröße (µm) Anteil (%) von HAGBs Lochäufweitung (%) Ob Materialeigenschaften verwirklicht worden sind
    800 oder größer 980 oder größer 25 oder größer - 10 bis 30 2 oder weniger 70 oder größer 20 oder großer
    Vergleichsbeispiel 1 915 988 23 22724 17 2 oder weniger 65 21 Nicht verwirklicht
    Beispiel 1 882 1003 25 25075 21 2 oder weniger 72 28 Verwirklicht
    Beispiel 2 871 1031 26 26806 24 2 oder weniger 77 27 Verwirklicht
    Beispiel 3 823 1027 25 25675 20 1 oder weniger 70 23 Verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 2 808 1071 21 22491 18 1 oder weniger 71 22 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 3 911 946 24 22704 15 2 oder weniger 62 22 Nicht verwirklicht
    Beispiel 4 921 990 26 25740 23 2 oder weniger 75 27 Verwirklicht
    Beispiel 5 883 1007 25 25175 22 3 oder weniger 73 30 Verwirklicht
    Beispiel 6 851 1022 25 25550 21 2 oder weniger 69 22 Verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 4 801 1071 21 22491 17 3 oder weniger 68 21 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 5 813 882 23 20286 20 6 oder weniger 65 22 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 6 793 906 24 21744 21 7 oder weniger 61 21 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 7 732 942 21 19782 14 7 oder weniger 62 19 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 8 828 969 20 19380 14 2 oder weniger 45 21 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 9 1045 1019 24 24456 22 2 oder weniger 51 16 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 10 997 1050 23 24150 20 1 oder weniger 47 15 Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 11 976 1115 18 20070 18 2 oder weniger 48 14 Nicht verwirklicht
  • Die Zielwerte der Materialeigenschaften des hochfesten Stahlblechs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine Streckgrenze von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit von 25% oder größer, ein Restaustenit-Volumen-Anteil von 10 bis 30%, ein Großwinkelkorngrenzen (HAGB)-Anteil von 70% oder größer, und eine Lochaufweitung von 20% oder größer. Die Prüflinge der Beispiele 1 bis 6 erfüllen alle der obigen Zielwerte. Im Fall des Vergleichsbeispiels 1 waren die Dehnbarkeit und der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) unter den Zielwerten. Im Fall des Vergleichsbeispiels 2 war die Dehnbarkeit unter dem Zielwert. Im Fall des Vergleichsbeispiels 3 waren die Zugfestigkeit, die Dehnbarkeit und der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) unter den Zielwerten. Im Fall des Vergleichsbeispiels 4 waren die Dehnbarkeit, die Zugfestigkeit x Dehnbarkeit, die mittlere Korngröße und der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) unter den Zielwerten. Im Fall des Vergleichsbeispiels 5 waren die Zugfestigkeit, die Dehnbarkeit, die mittlere Korngröße und der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) unter den Zielwerten. Im Fall der Vergleichsbeispiele 6 und 7 waren die Streckgrenze, die Zugfestigkeit, die Dehnbarkeit, die mittlere Korngröße und der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) unter den Zielwerten. Im Fall des Vergleichsbeispiels 8 waren die Zugfestigkeit, die Dehnbarkeit und der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) unter den Zielwerten. Im Fall der Vergleichsbeispiele 9 bis 11 waren die Dehnbarkeit, der Anteil der Großwinkelkorngrenzen (HAGBs) und die Lochaufweitung unter den Zielwerten.
  • 4 ist eine Fotographie, welche die Mikrostruktur des hochfesten Stahlblechs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere ist 4 eine Mikrostruktur-Fotographie des Prüflings des Beispiels 1. Bezugnehmend auf Tabelle 4 und 4 wurden im Prüfling des Beispiels 1 Restaustenit, welcher einen Volumenanteil von 17% hat, und als Rest Ferrit beobachtet.
  • [Beispiel 3]
  • Der Prüfling, welcher aus dem Ausführung-Komponenten-System angefertigt worden ist, welches in Tabelle 1 oben gezeigt ist, wurde einem ersten und einem zweiten Annealing-Wärme-Behandlung-Prozess gemäß Tabelle 5 unten unterzogen. [Tabelle 5]
    Erstes Annealing Zweites Annealing
    Heizrate (°C/ s) Annealing-Temperatur (°C) Halte-Zeit (s) Abkühlrate (°C/s) Abkühl-End-Temperatur (°C) Annealing-Temperatur (°C) Abkühlrate (°C/s) Abkühl-End-Temperatur (°C)
    Vergleichsbeispiel 12 4,0 750 31 13 400 660 6 400
    Beispiel 7 3,0 750 43 10 400 660 6 400
    Beispiel 8 2,0 750 59 7 400 660 6 400
    Beispiel 9 1,5 750 80 6 400 660 6 400
    Beispiel 10 1,0 750 118 4 400 660 6 400
    Vergleichsbeispiel 13 0,5 750 236 2 400 660 6 400
    Vergleichsbeispiel 14 0,03 750 3600 - - 660 6 400
  • Bezugnehmend auf Tabelle 5 oben war im Fall des Vergleichsbeispiels 12 die Heizrate während der ersten Annealing-Wärme-Behandlung größer als 3°C/s, welches die Obergrenze der Heizrate während der ersten Annealing-Wärme-Behandlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die erste Annealing-Halte-Zeit erfüllte nicht 40 Sekunden oder mehr. Im Fall des Vergleichsbeispiels 13 war die Heizrate während der ersten Annealing-Wärme-Behandlung weniger als 1°C/s, welches die Untergrenze der Heizrate während der ersten Annealing-Wärme-Behandlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die erste Annealing-Halte-Zeit war größer als 120 Sekunden, welches die Obergrenze ist. Im Fall des Vergleichsbeispiels 14 war die Heizrate während der ersten Annealing-Wärme-Behandlung weniger als 1°C/s, welches die Untergrenze der Heizrate während der ersten Annealing-Wärme-Behandlung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die erste Annealing-Halte-Zeit ist größer als 120 Sekunden, welches die Obergrenze ist. Zusätzlich war die Abkühlrate weniger als 4°C/s, welches die Untergrenze ist. Beispiele 7 bis 10 erfüllen sowohl die erste als auch die zweite Annealing-Wärme-Behandlung-Bedingung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Tabelle 6 unten zeigt die Ergebnisse des Untersuchens von Materialeigenschaften der Prüflinge der Vergleichsbeispiele 12 bis 14 und der Beispiele 7 bis 10, welche der Annealing-Wärme-Behandlung gemäß Tabelle 5 oben unterzogen worden sind. [Tabelle 6]
    Materialeigenschaften
    Streckgrenze (MPa) Zugfestigkeit (MPa) Dehnbarkeit (%) Zugfestigkeit x Dehnbarkeit (MPa·%) Mittlere Korngröße (µm) Ob Materialeigenschaften verwirklicht worden sind
    800 oder größer 980 oder größer 25 oder größer - 2 oder weniger
    Vergleichsbeispiel 12 881 932 23 21436 2 oder weniger Nicht verwirklicht
    Beispiel 7 899 982 25 24550 2 oder weniger Verwirklicht
    Beispiel 8 874 1011 25 25275 2 oder weniger Verwirklicht
    Beispiel 9 849 1003 26 26078 2 oder weniger Verwirklicht
    Beispiel 10 865 993 26 25818 3 oder weniger Verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 13 888 955 24 22920 4 oder weniger Nicht verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 14 755 888 21 18648 10 oder weniger Nicht verwirklicht
  • Bezugnehmend auf Tabelle 6 oben wurden im Fall des Vergleichsbeispiels 12 die Zielwerte der Zugfestigkeit und Dehnbarkeit nicht verwirklicht. Im Fall des Vergleichsbeispiels 13 wurden die Zielwerte der Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und mittleren Korngröße nicht verwirklicht. Im Fall des Vergleichsbeispiels 14 wurden die Zielwerte der Streckgrenze, der Zugfestigkeit, der Dehnbarkeit und der mittleren Korngröße nicht verwirklicht. Beispiele 7 bis 10 verwirklichen alle Zielwerte der Materialeigenschaften gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beispiel 4
  • Der Prüfling, welcher aus dem Ausführung-Komponenten-System, welches in Tabelle 1 oben gezeigt ist, angefertigt worden ist, wurde sowohl einem ersten als auch einem zweiten Annealing-Wärme-Behandlung-Prozess unterzogen. [Tabelle 7]
    Erstes Annealing Zweites Annealing
    Annealing-Temperatur (°C) Abkühlrate (°C/s) Abkühl-End-Temperatur (°C) Heizrate (°C/s) Annealing-Temperatur (°C) Halte-Zeit (s) Abkühlrate (°C/s) Abkühl-End-Temperatur (°C)
    Vergleichsbeispiel 15 735 6 400 4,0 660 31 13 400
    Beispiel 11 735 6 400 3,0 660 43 10 400
    Beispiel 12 735 6 400 2,0 660 59 7 400
    Beispiel 13 735 6 400 1,5 660 80 6 400
    Beispiel 14 735 6 400 1,0 660 118 4 400
    Vergleichsbeispiel 16 735 6 400 0,5 660 236 2 400
  • Bezugnehmend auf Tabelle 7 oben war im Fall des Vergleichsbeispiels 15 die Heizrate während der zweiten Annealing-Wärme-Behandlung größer als 3°C/s, welches die Obergrenze der Heizrate während des zweiten Annealings gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die zweite Annealing-Halte-Zeit hat nicht 40 Sekunden oder mehr erfüllt. Im Fall des Vergleichsbeispiels 16 war die Heizrate während des zweiten Annealings geringer als 1°C/s, welches die Untergrenze der Heizrate während des zweiten Annealings gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und die zweite Annealing-Halte-Zeit war größer als 120 Sekunden, welches die Obergrenze ist. Die Beispiele 11 bis 14 erfüllten sowohl die erste als auch die zweite Annealing-Wärme-Behandlung-Bedingung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Tabelle 8 unten zeigt die Ergebnisse des Untersuchens der Materialeigenschaften der Prüflinge der Vergleichsbeispiele 15 und 16 und der Beispiele 11 bis 14, welche einer Annealing-Wärme-Behandlung gemäß Tabelle 7 unterzogen worden sind. [Tabelle 8]
    Materialeigenschaften
    Streckgrenze (MPa) Zugfestigkeit (MPa) Dehnbarkeit (%) Zugfestigkeit x Dehnbarkeit (MPa·%) Mittlere Korngröße (µm) Ob Materialeigenschaften verwirklicht worden sind
    800 oder größer 980 oder größer 25 oder größer - 2 oder weniger
    Vergleichsbeispiel 15 895 972 24 23328 2 oder weniger Nicht verwirklicht
    Beispiel 11 881 1030 25 25750 1 oder weniger Verwirklicht
    Beispiel 12 900 1028 25 25700 2 oder weniger Verwirklicht
    Beispiel 13 928 1039 25 25975 1 oder weniger Verwirklicht
    Beispiel 14 915 1016 26 26416 2 oder weniger Verwirklicht
    Vergleichsbeispiel 16 876 1001 24 24024 2 oder weniger Nicht verwirklicht
  • Bezugnehmend auf Tabelle 8 wurden im Fall des Vergleichsbeispiels 15 die Ziel-Werte der Zugfestigkeit und Dehnbarkeit nicht verwirklicht. Im Fall des Vergleichsbeispiels 16 wurde der Zielwert der Dehnbarkeit nicht verwirklicht. Die Beispiele 11 bis 14 erfüllten alle Ziel-Werte der Materialeigenschaften gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Obwohl die obige Beschreibung unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, können diverse Änderungen oder Modifikationen durch die Fachmänner durchgeführt werden. Diese Änderungen und Modifikationen können so betrachtet werden, als würden sie unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, sofern sie sich nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung entfernen. Dementsprechend soll der Umfang der vorliegenden Erfindung mittels der beigelegten Ansprüche bestimmt werden.
  • Einfache Modifikationen oder Veränderungen der vorliegenden Erfindung können von den Fachmännern leicht ausgeführt werden, und diese Modifikationen oder Veränderungen können betrachtet werden, als wären sie im Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020160077463 [0004]

Claims (14)

  1. Stahlblech, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, aufweisend, in Gewichts-%, ein Quantum von 0,05 bis 0,15% Kohlenstoff (C), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,4% Silizium (Si), ein Quantum von 4,0 bis 9,0% Mangan (Mn), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,3% Aluminium (Al), ein Quantum von 0,02% oder weniger Phosphor (P), ein Quantum von 0,005% oder weniger Schwefel (S), ein Quantum von 0,006% oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das Stahlblech eine Mikrostruktur aufweist, welche aus Ferrit und Restaustenit besteht, wobei die Mikrostruktur eine Korngröße von 3µm oder weniger hat, und das Stahlblech eine Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit (TS) von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit (EL) von 25% oder größer, und eine Lochaufweitung (HER) von 20% oder größer hat.
  2. Stahlblech nach Anspruch 1, welches eine oder mehr Komponenten aus Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) aufweist, von denen jedes in einer Menge größer als 0 und weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% aufgewiesen wird.
  3. Stahlblech nach Anspruch 1, welches ferner ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,001 Gew.-% Bor (B) aufweist.
  4. Stahlblech nach Anspruch 1, wobei ein Volumenanteil des Restaustenits in der Mikrostruktur 10 bis 30 Vol.-% ist.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechs, welches hohe Festigkeit und hohe Umformbarkeit hat, wobei das Verfahren aufweist die Schritte: (a) Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs aus einer Stahlbramme, welche aufweist: in Gewichts-%, ein Quantum von 0,05 bis 0,15% Kohlenstoff (C), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,4% Silizium (Si), ein Quantum von 4,0 bis 9,0% Mangan (Mn), ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,3% Aluminium (Al), ein Quantum von 0,02% oder weniger Phosphor (P), ein Quantum von 0,005% oder weniger Schwefel (S), ein Quantum von 0,006% oder weniger Stickstoff (N), und als Rest Eisen (Fe) und andere unvermeidbare Verunreinigungen (S110, S120); (b) Herstellen eines kaltgewalzten Stahlblechs mittels Kaltwalzens des warmgewalzten Stahlblechs (S130); (c) Unterziehen des kaltgewalzten Stahlblechs einer ersten Wärmebehandlung bei einer Temperatur von AC3 bis (AC3 + 15) °C (S140); und (d) Unterziehen des kaltgewalzten Stahlblechs, welches der ersten Wärmebehandlung unterzogen worden ist, einer zweiten Wärmebehandlung bei einer interkritischen Temperatur (S140), wobei das kaltgewalzte Stahlblech nach Schritt (d) eine Mikrostruktur hat, welche aus Ferrit und Austenit besteht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Stahlbramme eines oder mehrere von Niob (Nb), Titan (Ti), Vanadium (V) und Molybdän (Mo) aufweist, von denen jedes in einer Menge größer als 0 und weniger als oder gleich 0,02 Gew.-% aufgewiesen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Stahlbramme ferner ein Quantum von größer als 0 und weniger als oder gleich 0,001 Gew.-% Bor (B) aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Volumenanteil des Restaustenits in der Mikrostruktur 10 bis 30 Vol.-% ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (c) einen Schritt des Abkühlens des kaltgewalzten Stahlblechs, welches der Wärmebehandlung unterzogen worden ist, auf eine Temperatur von 350 bis 450°C bei einer Abkühlrate von 4 bis 10°C/s aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt (d) einen Schritt des Abkühlens des kaltgewalzten Stahlblechs, welches der Wärmebehandlung unterzogen worden ist, auf eine Temperatur von 350 bis 450°C bei einer Abkühlrate von 4 bis 10°C/s aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (a) aufweist die Schritte: (a1) Wiedererwärmen der Stahlbramme auf eine Temperatur von 1150 bis 1250°C (S110); (a2) Warmwalzen der wiedererwärmten Stahlbramme auf eine End-Liefer-Temperatur von 925 bis 975°C (S120); und (a3) Abkühlen des warmgewalzten Stahlblechs auf eine Temperatur von 700°C bis 800°C bei einer Abkühlrate von 10 bis 30°C/s, gefolgt von Aufwickeln (S120).
  12. Verfahren nach Anspruch 5, ferner aufweisend, zwischen den Schritten (a) und (b), einen Schritt des Unterziehens des warmgewalzten Stahlblechs einer Weichmach-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 550°C bis 650°C aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das kaltgewalzte Stahlblech nach Schritt (d) eine Streckgrenze (YS) von 800 MPa oder größer, eine Zugfestigkeit (TS) von 980 MPa oder größer, eine Dehnbarkeit (EL) von 25% oder größer, und eine Lochaufweitung (HER) von 20% oder größer hat.
  14. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das kaltgewalzte Stahlblech nach Schritt (d) eine Korngröße von 3 µm oder weniger hat.
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