DE19727759A1 - Leichtbaustahl und seine Verwendung - Google Patents

Leichtbaustahl und seine Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft einen Leichtbaustahl und seine Verwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gut kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, ultrahochfesten Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 MPa zu schaffen, der mit preiswerten Elementen legiert und daher kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen austenitischen Stahl gelöst, der gekennzeichnet ist durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
0,5 bis 12% (Al + Si),
10 bis 30% Mn,
Rest Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente (C, P, S, O, N).
Bevorzugt enthält dieser Leichtbaustahl 0,5 bis 6% Si, 1 bis 8% Al, 15 bis 30% Mn, und weiter bevorzugt je 2 bis 4% Si und Al sowie 24 bis 26% Mn, Rest im wesentlichen Eisen.
Diese Stähle zeichnen sich durch höhere Fließspannungen von 400 MPa aus, die infolge der hohen Verfestigungsrate Zugfestigkeitswerte bis 1100 MPa aufweisen und Gleichmaßdehnungswerte bis 70% sowie maximale Dehnungen bis 90% erzielen.
Ein Stahl innerhalb des erfindungsgemäßen Legierungsbereichs mit jeweils 3% Si und Al und 25% Mn, Rest Fe, der austenitisches Gefüge und TRIP- (Transformation Induced Plasticity) und TWIP-(Twinning Induced Plasticity) Eigenschaften hat, erreichte bei Temperaturen unter - 150°C Dehnungswerte bis 65% bei nahezu konstant gebliebener Energieverzehrrate von 0,5 J.mm3 gegenüber 0,2 J.mm-3 bekannter höherfester Tiefziehgüten. Die hohen Werte der Energieabsorption - dissipative Energie - von 0,5 J.mm-3 beruhen auf der verformungsinduzierten martensitischen Phasentransformation und der intensiven Zwillingsbildung in der Austenitphase. Diese und die mechanischen Eigenschaften bleiben auch bei extrem hohen Umformgeschwindigkeiten bis 103 s-1 erhalten. Die ausgezeichnete Plastizität der erfindungsgemäßen TRIP- und TWIP-Stähle bleibt bis zu tiefen Temperaturen erhalten.
Darüberhinaus erreicht der erfindungsgemäße Stahl aufgrund der Legierungselemente Al, Si und Mn eine bis auf 7 g/cm3 abgesenkte Dichte.
Aufgrund des geschilderten Eigenschaftsspektrums eignen sich erfindungsgemäße Stähle als warm- und gegebenenfalls kaltgewalzte Bleche mit Vorteil für crashstabile Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen, aber auch für die Cryogentechnik als Behälter- und Rohrleitungswerkstoff.

Claims (6)

1. Gut kaltumformbarer, insbesondere gut tiefziehfähiger, ultrahochfester austenitischer Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 Mpa, gekennzeichnet durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
0,5 bis 12% (Al + Si),
10 bis 30% Mn,
Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente (C, P, S, O, N).
2. Stahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
0,5 bis 6% Si,
1 bis 8% Al,
15 bis 30% Mn,
Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente (C, P, S, O, N).
3. Stahl nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
2,0 bis 4,0% Si,
2,0 bis 4,0% Al,
24 bis 26% Mn,
Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente (C, P, S, O, N) und mit TRIP- und TWIP-Eigenschaften.
4. Stahl nach Anspruch 3 mit (in Masse-%) je 3% Al und Si sowie 25% Mn, Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente (C, P, S, O, N).
5. Verwendung eines Stahls der chemischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Werkstoff für Karosserieblechteile und versteifende Strukturkomponenten.
6. Verwendung eines Stahls der chemischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Werkstoff für warm- und gegebenenfalls kaltgewalzte Bleche für Cryogen-Behälter oder Rohrleitungen.
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