DE1942523B1 - Verwendung eines vakuumbehandelten stahles fuer mit aluminium kalt walzplattierte stahlbaender - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Schwefel, 0,008% Silizium, 0,002% lösliches AIu-

vakuumbehandelten Stahles zur Herstellung von mit minium und 0,005% Sauerstoff aufweist. Die Va-

Aluminium kalt walzplattierten Stahlbändern. kuumbehandlung wird dabei zur Herabsetzung des

Von einem einseitig oder beidseitig mit Aluminium Sauerstoffgehaltes auf einen extrem niedrigen Wert plattierten Stahlband wird häufig verlangt, daß es 5 durchgeführt. In gleicher Weise dient bei dem besieh kalt umformen, z. B. tiefziehen, streckziehen, kannten Verfahren auch der erhöhte Mangangehalt bördeln oder profilieren läßt. Das setzt bestimmte der Verringerung des Sauerstoffgehaltes des Stahles, mechanische Eigenschaften des umzuformenden plat- Wegen des geringen Sauerstoffgehaltes, der bei vertierten Stahls voraus. Die Forderung nach chemischer hältnismäßig niedrigen Glühtemperaturen zu Alitie-Beständigkeit und metallisch blankem Aussehen der io rangen führt, ist der bekannte Stahl für eine WaIz-Oberfläche machen eine unverletzte und festhaftende plattierung mit Aluminium nicht zu verwenden,
metallische Aluminiumschicht notwendig, die keine Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anteile der matt und dunkler erscheinenden inter- Stahl als Einsatzwerkstoff für das Walzplattieren im metallischen Verbindung Fe₂Al₅ an der Oberfläche kalten Zustand mit Aluminium anzugeben, der nach aufweist (»Aluminium-Taschenbuch«, 12. Auflage, 15 einem hohen Verformungsgrad bei höheren Tempe-1963, S. 709, 712). raturen als bei den nach dem Stand der Technik

Die Weiterverarbeitbarkeit und Umformeignung bekannten rekristallisierend geglüht werden kann,

des durch das Aluminiumaufwalzen gleichzeitig kalt- ohne matte dunkle Oberflächenfehler durch Fe₂Al₅-

verformten Bandes wird durch eine Weichglühung Bildung zu zeigen.

nach der Walzplattierung erzielt. Für das Aluminium ao Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst

ist es bekannt (»Aluminium-Taschenbuch«, 12. Auf- durch die Verwendung eines vakuumbehandelten

lage, 1963, S. 350), daß das Weichglühen nach einer Stahls, bestehend aus

Kaltverformung je nach der Zusammensetzung des , .. , _{n Λ}_ _ „, _T, ,, »

Werkstoffes bei Temperaturen zwischen 300 und höchstens 0,015% Kohlenstoff,

500⁰C vorgenommen werden muß. Vielfach muß ₂₅ höchstens 0,50% Mangan,

zur Erzielung möglichst geringer Streckgrenzen- und höchstens 0,050% Phosphor,

Festigkeitswerte und hoher Dehnungen eine Zwischen- höchstens 0,050 % Schwefel,

glühung eingelegt werden. Für kaltverformten Stahl höchstens 0,01 % Silizium,

muß die Temperatur beim Rekristallisationsglühen ^,ntf S'?Ö ο ^UnUn"2ⁿ'

in bekannter Weise mindestens 600⁰C betragen 30 0,020 bis 0,150% Sauerstoff,

(»Werkstoff-Handbuch Stahl und Eisen«, 4. Auflage, ^{Rest blSQn}>

1965, T 3-4). Bei mit Aluminium plattiertem Stahl- für Stahlbänder, welche bis zu einer Gesamtverforband dürfen diese Rekristallisations- und Weich- mung von 95% ohne Zwischenglühung mit Aluglühungen zur Vermeidung der Bildung von inter- minium kalt walzplattiert, oberhalb von 540⁰C metallischen Phasen (z. B. 17-Phase ^ Fe₂Al₅) an der 35 rekristallisierend geglüht und anschließend zu Teilen Phasengrenze Eisen/Aluminium dagegen Tempera- kalt verarbeitet werden, bei denen es auf chemische türen von 540⁰C nicht überschreiten, wenn nicht, Beständigkeit und ein metallisch blankes Aussehen -wie bereits vorgeschlagen (vgl. deutsche Patent- der Oberfläche ankommt. Mit Vorteil wird die Reschriften 603 748 und 1187 454), Stähle mit einem kristallisationsglühung bei einer Temperatur von Sauerstoffgehalt von 0,03 bis 0,15% verwendet 40 580° C durchgeführt.

werden. Der hohe Sauerstoffgehalt ist dabei erfor- in bevorzugter Ausführungsform wird ein vakuum-

derlich, um während der Glühung mit dem Alu- behandelter Stahl verwendet, bestehend aus
minium an der Phasengrenze Aluminium/Eisen einen

Al₂O₃-FiIm auszubilden, der sich hemmend auf die 0,005 bis 0,010 % Kohlenstoff,

Entstehung der intermetallischen Verbindung Fe₂Al₅ 45 0,25 bis 0,35% Mangan,

auswirkt. bis 0,025% Phosphor,

Das Auftreten von Flecken und Streifen auf der bis 0,025 °/₀ Schwefel,

Oberfläche durch die Bildung von Fe₂Al₅ kann 0,080 bis 0,120% Sauerstoff,

bekanntlich bei Stählen, die mit 0,01 bis 1,0% Alu- Rest Eisen,
minium beruhigt sind, in beschränktem Umfang 50

durch eine Oxydation der Stahloberfläche vor dem Durch die erfindungsgemäße Verwendung des

Walzplattieren (vgl. deutsche Patentschrift 1187 454) Stahles mit einem geringen Gehalt von Begleitele-

oder durch Doppelplattierung vermieden werden. menten wird erreicht, daß die für die Weiterver-

Eine häufig geübte Methode ist auch das Glühen arbeitung der plattierten Bänder und Bleche not-

bei etwa 480°C/5h lang vor der rekristallisierenden 55 wendige Kaltumformbarkeit durch eine Rekristalli-

Glühung bei etwa 540⁰C, die wegen der relativ sation und ein Kornwachstum begünstigt wird, die

niedrigen Temperatur insgesamt etwa 15 bis 20 Stun- hinsichtlich der Temperatur und Zeit vor dem Beginn

den dauern muß. Hinzu kommt, daß bei dieser der Alitierung (Bildung von Fe₂Al₅) ablaufen.

Glühung und den bisher verwendeten unberuhigten Dadurch, daß dieser Stahl ohne Zugabe von

Stählen ein sehr feines Korn ausgebildet wird, das 60 Silizium, Aluminium oder anderen bekannten Des-

die mechanischen Kennwerte des gefertigten Bandes Oxydationsmitteln, wie z. B. Bor, Titan usw., her-

oder Bleches ungünstig beeinflußt. gestellt und durch Vakuumentgasung beruhigt wird,

Bekannt ist schließlich auch ein Verfahren zur wird eine bessere Homogenität als bei einem unbe-

Herstellung eines nicht alternden Tiefziehstahles (USA.- ruhigten Stahl durch das Fehlen der sogenannten

Patentschrift 3178 318), der nach einer Vakuum- 65 »Speckschicht« erreicht.

behandlung, Warm- und Kaltwalzen sowie einem Die Verwendung des Stahles nach der Erfindung

rekristallisierenden Entkohlungsglühen 0,003% Koh- ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbei-

lenstoff, 0,32% Mangan, 0,014% Phosphor, 0,015 % Spieles näher erläutert.

Einmal wurde eine herkömmliche unberuhigte Tiefziehgüte (Stahl A) warmgewalzt und nach dem Beizen kalt mit einer Aluminiumfolie bei einer Gesamtverformung von 93 % walzplattiert. Zum anderen wurde ein speziell für eine Aluminiumplattierung vorgesehener Stahl (B) im flüssigen Zustand vakuumbehandelt, vergossen und bei einer Gesamtverformung von 92% ohne Zwisehenglühung walzplattiert. Die chemische Zusammensetzung der Stähle A und B zeigt Tabelle 1.

	C	Si	Tabelle 1	Mn	P	S	N	Cu	Al	O
	0,06 0,01	<0,01 <0,01	0,31 0,22	0,029 0,018	0,010 0,011	0,005 0,011	0,01 0,04	<0,003 <0,003	0,020 0,095
Stahl A. 7„
Stahl B3 °/0

Nach dem Walzplattieren betrug die Schichtdicke des Aluminiums bei Stahl A 15,0 ± 1,5μΐη und bei Stahl B 17,0 ± 1,5μηι bei einer Banddicke von 0,2 mm. Zur Prüfung der ??-Phasenbildung in Abhängigkeit von der Glühdauer und -temperatur wurden Proben beider Stähle verschiedenen Glühbehandlungen unterworfen.

In den F i g. 1 bis 4 sind die alitierten Oberflächenanteile der Stähle A und B in Abhängigkeit von verschiedenen Glühbehandlungen dargestellt, wobei jeweils auf der Abszisse die Glühtemperatur in ⁰C (F i g. 1 bis 3) bzw. die Glühzeit in Stunden bei einer definierten Temperatur (F i g. 4) und auf der Ordinate die alitierten Oberflächenanteile in % der Gesamtoberfläche aufgetragen sind.

Wie aus den F i g. 1 bis 3 hervorgeht, ist unabhängig von der Glüh- bzw. Wärmebehandlung die Oberfläche des Stahles A bei einer Temperatur von etwa 58O⁰C bei den Wärmebehandlungen nach F i g. 1 und 2 bereits zu 100% und bei der Kurzzeitbehandlung nach Fig. 3 zu etwa 10% alitiert.

Bei der Wärmebehandlung der Stähle nach F i g. 1, bei der beide Stähle einer Sstündigen Erholungsglühung bei 45O⁰C und einer anschließenden Rekristallisationsglühung 17 Stunden bei 520 bis 600⁰C unterworfen wurden, zeigt der Stahl A bereits bei 560⁰C eine alitierte Oberfläche, die bei 58O⁰C 100% der Oberfläche ausmacht, während demgegenüber der Stahl B bei 58O⁰C noch keine alitierte Oberfläche zeigt.

Werden beide Stähle ohne Erholungsglühung 17 Stunden rekristallisierend geglüht (F i g. 2), so treten bei Stahl A bereits bei 540° C alitierte Oberflächenanteile auf, die bei 580° C 100% der Oberfläche bedecken. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl B bei 580° C noch keine Alitierung zu bemerken. Ähnliche Verhältnisse treten bei einer Glühzeit von 30 Minuten auf (s. F i g. 3), wobei die Stähle A und B in einen auf die Glühtemperatur vorgewärmten Luftumwälzofen eingesetzt wurden.

Noch deutlicher tritt schließlich die vorteilhafte Unabhängigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahles B von der Glühdauer bei einer Temperatur von 580°C aus den in Fig. 4 dargestellten Kurven auf. Während der Stahl A bereits nach einer Glühzeit von etwa 3 Stunden zu etwa 50% alitiert ist, ist bei dem erfindungsgemäßen Stahl nach einer Glühzeit von 15 Stunden noch keine alitierte Oberfläche feststellbar.

Die mechanischen Eigenschaften der nach den vorstehend beschriebenen Glühbedingungen geglühten Stähle zeigt in Gegenüberstellung Tabelle 2.

Tabelle

Temperatur

Glühzeit
(Std.)

Zugfestigkeit
B A

Streckgrenze
B I A

Dehnung
5 (/)

Tiefung
(nach E r i c h s e n)

(mm)
B I A

500° C
520° C
540⁰C
580° C
580° C
580°C
580° C
58O⁰C

39,2
36,1
36,3
36,4

34,2
35,5
34,5
28,5

32,5
31,8
31,8
31,9

31,5
30,8
29,0

22,5

32,7
40,0
42,3
41,0

42,0
36,0
36,0
33,2

8,7
9,3
9,0
9,3
9,0
9,0
9,4
9,7

8,4
9,1
8,8
7,9
8,6
7,2
8,1
8,2

Aus der vorgenannten Tabelle geht hervor, daß z. B. durch die 17stündige Glühbehandlung des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahles B bei 58O⁰C dieser Stahl ausgezeichnete mechanische Eigenschaften erhält, so daß er für eine Weiterverarbeitung der eingangs erwähnten Art, z. B. Tiefziehen, Streckziehen usw., gut geeignet ist. Braucht der Stahl B nicht so hohen Anforderungen an seine mechanischen Eigenschaften zu genügen, so werden bei dem erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl in vorteilhafter Weise bereits nach erheblich verkürzter Glühzeit die geforderten mechanischen Eigenschaften erreicht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verwendung eines vakuumbehandelten Stahles, bestehend aus

höchstens 0,015% Kohlenstoff, höchstens 0,50% Mangan, höchstens 0,050% Phosphor, höchstens 0,050% Schwefel, höchstens 0,01% Silizium,

höchstens 0,003 % Aluminium, 0,020 bis 0,150% Sauerstoff, Rest Eisen,

für Stahlbänder, welche bis zu einer Gesamtverformung von 95% ohne Zwischenglühung mit Aluminium kalt walzplattiert, oberhalb von 540⁰C rekristallisierend geglüht und anschließend zu Teilen kalt verarbeitet werden, bei denen es auf chemische Beständigkeit und ein metallisch blankes Aussehen der Oberfläche ankommt.

2. Verwendung eines vakuumbehandelten Stahles, bestehend aus

0,005 bis 0,010% Kohlenstoff,
0,25 bis 0,35% Mangan,

bis 0,025% Phosphor,

bis 0,025% Schwefel,
0,080 bis 0,120% Sauerstoff,
Rest Eisen,

für den Zweck nach Anspruch,· 1.

3. Verwendung eines Stahles nach Anspruch 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß die Rekristallisationsglühung bei einer Temperatur von 580⁰C erfolgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen