DE2247690B2

DE2247690B2 - Feinblech in tiefziehguete

Info

Publication number: DE2247690B2
Application number: DE19722247690
Authority: DE
Inventors: Yoshio; Nakazawa Masatoshi; Ohashi Nobuo; Ho Yo; Chiba Nakazato (Japan)
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1971-09-30
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1976-01-22
Also published as: CA964897A; AU451910B2; AU4691472A; GB1384331A; JPS5144486B2; DE2247690A1; JPS4840622A; DE2247690C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines speziell zusammengesetzten und auf spezielle Weise verformungstechnisch behandelten, lediglich warmgewalzten Stahls als Tiefziehstahl.

Feinbleche, die für Tiefziehzwecke Verwendung finden sollen, müssen bestimmte Eigenschaften aufweisen. So müssen sie insbesondere gut kaltverformbar, frei von Streckgrenzendehnung bzw. Reckspannungen und frei von latenten Feinknicken sein, die beim Auf- und Abhaspeln von Bandstahl entstehen. Diese Feinknicke können zwar durch ein oberflächliches Walzen mit geringem Druck, dem sogenannten Dressieren, vorübergehend beseitigt werden, treten aber als Oberflächenungleichmäßigkeiten in Wellenform nach dem Veroressen des Bandstahls wieder in Erscheinung.

Die Kaltverformbarkeit und insbesondere die Preßverformbarkeit eines Bandstahls werden unmittelbar durch die Korngröße des Materials bestimmt. Es ist bekannt, daß die zum Verpressen günstigste Größe des Ferritkorns ungefähr bei Nummer 8 gemäß der japanischen Industrienorm G 05 52 liegt. Gemäß dieser Norm ist die Ferritkorngröße N durch die Gleichung2^iv'-¹ = n bestimmt, wobei η die Anzahl der Körner in einem Quadrat von 25 mm Seitenlänge auf einem Gefügebild mit lOOfacher Vergrößerung angibt. Eine geeignete Korngrößeneinstellung ist jedoch bei warmgewalztem Bandstahl ohne besondere Wärmebehandlungen nicht erzielbar. Bei kaltgewalztem Bandstahl ist es bekannt, Reckspannungen dadurch zu beseitigen, daß noch vor dem Auftreten einer Alterung nach dem Dressieren eine Preßverformung vorgenommen wird, wobei das Hinzufügen von stickstoffixierenden Elementen, wie Zirkonium, Titan, Aluminium, Tantal, Vanadium, Bor usw., den Stahl nicht alternd macht und das Auftreten von Reckspannungen verhindert. Dem Auftreten von Feinknicken beim Auf- und Abhaspeln des Bandstahls kann dadurch begegnet werden, daß der warmgewalzte Bandstahl vor dem Aufhaspeln auf eine geeignete Temperatur abgekühlt wird.

Da 2S bisher nicht möglich war, Feinbleche in Tiefziehgüte in wirtschaftlich vertretbarer Weise lediglich durch Warmwalzen herzustellen, werden Tiefziehbleche in ulier Regel unter Verwendung einer sich an das Warmwalzen anschließenden Kaltwalzung erzeugt.

Ein Stahl, der in der erwähnten Weise unter Anwendung von Warm- und Kaltwalzungen zu Tiefziehblechen verarbeitet wird, ist beispielsweise aus der GB-PS 10 04155 bekannt. Bei der Herstellung dieses bekannten Stahls wird von einem schmelzflüssigen Stahl ausgegangen, der nicht weniger als 0,02% Kohlenstoff und nicht mehr als 0,2% Mangan enthält. Zum Abbinden des das Altern des Werkstoffes hervorrufenden Stickstoffes, der in dem Ausgangsmaterial des bekannten Stahles in Mengen von 0,0015 bis 0,0007% vorliegt, werden der Schmelze Nitridbildner in Form von 0,02 bis 0,08 % Aluminium oder 0,003 bis 0,02 % Bor oder 0,02 bis 0,05 % Vanadium zugesetzt. Diese mit Nitridbildnern versetzte Schmelze wird sodann zu Blöcken vergossen und in der Wärme zu Vormaterial vorgewalzt. Zur Vermeidung der Warmbrüchigkeit, die bei dem bekannten Stahl in einem Temperaturbereich von 930 bis 1050⁰C auftritt, wird das Warmwalzen bei Temperaturen von mehr als 1050° C eingeleitet, jedoch erst dann abgeschlossen, wenn die Temperatur des Walzgutes unter 930° C abgesunken ist. Das derart erzeugte Vormaterial wird sodann in Wasser abgekühlt und in der Kälte auf die Endabmessung ausgewalzt. Das erhaltene Kaltband wird schließlich einer speziellen Wärmebehandlung unterzogen, bei welcher sich der im Werkstoff enthaltene Stickstoff mit den Nitridbildnern zu stabilen Nitriden verbindet.

Dieser bekannte Stahl hat jedoch den Nachteil, daß er erst nach Abschluß der Kaltwalzungen als Tiefziehstahl verwendbar ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff anzugeben, der unter Verzicht auf eine abschließende Kaltwalzung als Tiefziehstahl geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines mit einer Einlauftemperatur von mehr als 950° C in das letzte Walzgerüst und einer über der A₃-Umwandlungstemperatur liegenden End-

walztemperalur gewalzten und bei 550 bis 73O⁰C gehaspelten Warmbandes, das aus einem Stahl mit maximal 0,12% Kohlenstoff, maximal 0,01% Stickstoff, maximal 0,01% Bor, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen besteht, wobei das Verhältnis (% Bor):(% Stickstoff) nicht unter 0,3 liegt, und die Fcrritkorngroße Λ' zwischen 7 und 9 liegt, wobei N durch die Gleichung 2-^^--¹=/! (« = die Anzahl der Körner in einem Quadrat von 25 mm Seitenlänge auf einem Gefügebild mit lOOfacher Vergrößerung) bestimmt ist, als Tiefziehblech.

Dir mit Hilfe der Erfindung erzielbare Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß es nunmehr möglich geworden ist, niedriggekohltes Bandmaterial mit der verlangten Korngröße lediglich durch Warmwalzung, d. h. unter Vermeidung der im Stand der Technik gebräuchlichen Kaltwalzungen und Wärmebehandlungen zu erzeugen. Der durch die Verwendung des oben bezeichneten Stahls möglich gewordene Wegfall von Gliihbehandlungen und Kaltwalzvorgängen beinhaltet eine beträchtliche Bereicherung der Technik und bietet unschätzbare wirtschaftliche Vorteile.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1A und 1B Schaubilder, welche die Beziehung zwischen der Ferritkorngröße von Bandstahl und seiner bleibenden Dehnung nach der Dressierwalzung bei Walzgraden von 0,7 bis 1,4% und von 1,5 bis 3,0% darstellen,

F i g. 2 ein Schaubild, welches das Verhältnis zwischen der Haspeltemperatur des warmgewalzten Bandstahls und der Ferritkorngröße nach dem Aufhaspeln darstellt,

F i g. 3 ein Schaubild, welches das Verhältnis zwischen der Ferritkorngröße und der Temperatur beim Eintritt in das letzte Walzgerüst darstellt,

F i g. 4A und 4 B photographische Gefügeabbildungen, wek-he die ferritische Struktur eines erfindungsgemäß verwendeten warmgewalzten Bandstahls bzw. eines mit Al beruhigten Bandstahls darstellen,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung einer Probe für den Seitenbiegeversuch und

Fig. 6A und 6B photographische Gefügebilder, welche die Karbidstruktur eines erfindungsgemäß verwendeten warmgewalzten Bandstahls bzw. eines aluminiumberuhigten Bandstahls darstellen.

Die F i g. 1A und 1B stellen das Verhältnis zwischen der eingangs definierten Ferritkorngrößenzahl N und der Streckgrenzendehnung in % von 2,3 mm starkem Bandstahl nach dem Dressierwalzen dar. Wie sich aus den Figuren ergibt, läßt sich bei Bandstahl mit sehr feinem Korn, d. h. mit einer Ferritkorngrößenzahl N von mehr als 9, die Streckgrenzendehnung nicht durch den gewöhnlich benutzten Walzgrad beim Dressieren von ungefähr 1 % entfernen.

Um die Korngrößeneinstellung in der gewünschten Weise zu beeinflussen, kann die Haspeltemperatur des warmgewalzten Bandmaterials entsprechend eingestellt werden. Wie F i g. 2 zu entnehmen, nehmen mit steigender Haspeltemperatur die Ferritkorngri β η zu. Diese Neigung zur Erzielung größerer Korngrößen bei höheren Haspeltemperaturen liegt bei nicht beruhigtem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auf der Hand, da dieser kein stickstoffixierendes Element enthält. Bei beruhigten Stählen, die stickstoffixierende Elemente, wie Aluminium oder Titan, enthalten, verursachen die ausgeschiedenen Nitride jedoch eine Störung des angestrebten Kornwachstums. Darau ergibt sich, daß es im allgemeinen schwierig ist, Warm band mit einer Ferritkorngrößenzahl ./V von etwa i lediglich durch Steigerung der Haspeltemperatur zi erzeugen, ohne daß besondere Walzbehandlungen vor genommen werden. Höhere Haspeltemperaturen habei außerdem den Nachteil, daß abgeschiedene Karbid körner wachsen, was wiederum einer guten Verform barkeit beim Preßvorgang des Bandmaterials ent

ίο gegensteht. Ein weiterer Nachteil zu hoher Haspel temperaturen ist darin zu sehen, daß dadurch die Aus bildung von Feinknicken der eingangs erläuterten Ar gesteigert wird.

Es ist jedoch gefunden worden, daß sich ein niedrig gekohlter Stahl dann zur Verwendung als Tiefzieh material eignet, wenn neben speziellen Warmbehand· lungsschritten, die im folgenden noch näher erläuter werden, speziell auf den Stickstoffgehalt des Stahls abgestellte Borgehalte im Material vorhanden sind.

Um einen maximal 0,01 % Stickstoff und maxima 0,01 % Bor enthaltenden Stahl für den angestrebter Verwendungszweck geeignet zu machen, muß der Borgehalt so auf den Stickstoffgehalt abgestimmt sein, daß das Verhältnis (% Bor): (% Stickstoff) nichl weniger als 0,3 beträgt. Die Verwendung von Bor ah Legierungselement in Stählen erfolgt üblicherweise zu dem Zweck, die Härtbarkeit des Stahls zu verbessern, indem Stickstoff durch Borgehalte abgebunden wird. Soll der Stahl jedoch dem Zweck der Erfindung genügen, so muß der Borgehalt so bemessen sein, daß die Ferritkorngrößenzahl N des warmgewalzten Bandstahls auf den angestrebten Wert von 7 bis 9 eingestellt ist. Dabei ist jedoch gefunden worden, daß die Verwendbarkeit des Bandmaterials als Tiefziehstahl noch dadurch gefördert werden kann, daß die Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte in einem bestimmten Verhältnis zum Borgehalt stehen. Da der auf die Ferritkorngrößenzahl N gerichtete Effekt des Bors sich nur dann entfaltet, wenn bestimmte Temperatur- und Zeitbedingungen bei der Warmwalzung eingehalten werden, ist die erfindungsgemäße Verwendung des eingangs näher bezeichneten Stahles auf solche Stähle beschränkt, die in der gebotenen Weise behandelt worden sind.

Die Festlegung des Kohlcnstoffgehaltes auf maximal 0,12% und des Stickstoffes auf maximal 0,01 % ergibt sich in erster Linie aus der Tatsache, daß Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff, die die genannten Höchstmengen überschreiten, den erwähnten Effekt des Bors beeinträchtigen.

Soll ein Stahl mit maximal 0,12% Kohlenstoff und maximal 0,01% Stickstoff als Tiefziehstahl geeignet sein, so darf der Borgehalt maximal 0,01 % betragen und muß das Prozentverhältnis von Bor zu Stickstoff im Stahl wenigstens 0,3 betragen. Sind diese Bedingungen hinsichtlich des Borgehaltes nicht erfüllt, so ist der Stahl nicht zur Verwendung als Tiefziehstahl geeignet.

Ferner wurde gefunden, daß sich auch kohlenstoffarme Stähle mit Gehalten an Elementen, welche eine größere Affinität zu Stickstoff als zu Bor besitzen, als Tiefziehstähle bzw. -bleche verwenden lassen, wenn die Gehalte derartiger Elemente innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden, die später noch näher angegeben werden. Wie bekannt, führen derartige EIemente zu einer Verringerung der Ferritkorngröße. So besitzt z. B. aluminiumberuhigter Stahl eine kleinere Korngröße als ein unberuhigter Stahl und wiederum titanberuhißter Stahl eine noch kleinere Korngröße,

wie aus F i g. 2 ersichtlich. Soll ein Element mit größerer Affinität zu Stickstoff als zu Bor enthaltender Stahl für Tiefziehzwecke verwendet werden, so müssen die Gehalte an diesen Elementen entsprechend eingestellt werden, da bei einem zu großen Anteil derartiger Elemente selbst bei entsprechendem Borzusatz nicht die angestrebte Korngröße erzielbar ist.

Weiterhin wurde gefunden, daß ein Stahl nur dann zur Verwendung als Tiefziehstahl geeignet ist, wenn beim Warmwalzen die Einlauftemperatur in das letzte Walzgerüst über der A₃-Temperatur, aber unter der maximalen Haspeltemperatur gehalten worden ist. Diese Temperaturverhältnisse sind erforderlich, um die Ausbildung der Feinknicke zu verhindern.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, geht die angestrebte Wirkung des Bors vollständig verloren, wenn die Einlauftemperatur in das letzte Walzgerüst unter 950⁰C liegt.

Im erfindungsgemäß zu verwendenden Stahl kann Mangan enthalten sein, welches die Warmbrüchigkeit infolge des Vorliegens von Schwefel verhindert. Zu diesem Zweck muß das Verhältnis von Mangan zu Schwefel größer oder gleich 10 sein. Bei Warmband aus Weichstahl sollte der Mangangehalt nicht mehr als 1,2% betragen. Es sind auch Siliciumgehalte bis zu 0,5%, Aluminiumgehalte bis zu 0,1 %, Titangehalte bis zu 0,05% und Zirkoniumgehalte von 0,05% als die Verformbarkeit des Stahles nicht beeinträchtigende Elemente zulässig. Niob und Vanadium, welche die Alterungsbeständigkeit des Stahls durch Abbinden des Stickstoffs begünstigen, sind nur unter Vorbehalt zulässig, da sie durch Ausbildung harter Karbide die Verformbarkeit des Materials herabsetzen. Die Gehalte an Phosphor und Schwefel sollten im zu verwendenden Stahl möglichst gering sein, um eine gute Verpreßbarkeit zu gewährleisten, wobei für Phosphor und Schwefel jeweils eine obere Grenze von 0,03% einzuhalten ist.

Mit Rücksicht auf die geringen zulässigen Stickstoffgehalte im Stahl sollten vorzugsweise solche Stähle zur Verwendung als Tiefziehmaterial Verwendung finden, die in einem Konverter oder Tiegel erschmolzen worden sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Stähle der Tafel 1 zu entnehmender Zusammensetzung wurden nach dem Sauerstoffaufblasverfahren unter Zusatz von 0,005 Gewichtsprozent Bor erschmolzen. Auf diese Weise wurden fünf Gußproben A-I bis A-5 hergestellt.

Die Gußproben A-I bis A-5 wurden getrennt voneinander in 230 mm dicken Brammen ausgewalzt und in einem Warmwalzwerk zu 2,3 mm dickem Bandstahl ausgewalzt, wobei folgende Bedingungen eingehalten wurden, nämlich eine Brammentemperatur von 128O⁰C, eine Einlauftemperatur in das letzte WaIzgerüst von 1070 bis 980⁰C und eine Austrittstemperatur aus dem letzten Gerüst von 870 bis 845⁰C.

Der Bandstahl wurde zu einem Bund mit einem inneren Durchmesser von 762 mm aufgehaspelt, wobei die Haspeltemperatur in einem Bereich von 550 bis

ao 730° C gehalten wurde.

Die Beziehung zwischen der Haspeltemperatur und der dadurch bestimmten Ferritkorngröße ist in F i g. 2 dargestellt. F i g. 2 zeigt auch ähnliche Ergebnisse für die Vergleichsstähle der Tafel 1, nämlich aluminiumberuhigte Stahlproben (A-6 bis A-9) und aluminiumtitanberuhigte Stahlproben (A-10 bis A-Il), die durch Hinzufügerj von 0,02 Gewichtsprozent Titan am Gußwerkzeug hergestellt wurden, ebenso wie für typische unberuhigte Stahlproben mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (B-] bis B-7) der Tafel 2. Die Bezugsstahlproben A-6 bis A-Il und die unberuhigten Stahlproben B-I bis B-7 mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wurden in Warmwalzwerken gewalzt, und zwar in derselben Weise wie die Stahlstreifenproben A-I bis A-5.

Jedes der warmgewalzten Bunde wurde einer Dressierwalzung unteiworfen, während teilweise der Grad des Walzens von 0,7 bis 2,7% variiert wurde. Die Fig. IA und 1B zeigen die Beziehung zwischen dem Walzgrad, der Ferritkorngröße und der bleibenden prozentualen Dehnung.

Die Oberflächen der Proben A-I bis A-Il wurden im planen Zustand poliert und zu hinteren Stoßstangen für große Automobile gepreßt bzw. gestanzt. Die Ausschußquote und das Aussehen der so gepreßten bzw. gestanzten Proben ist in Tafel 1 gezeigt.

Tafel 1 (a)

Probe Nr.

Zusammensetzung in der Gießpfanne (%) Mangan

Kohlenstoff Phosphor Schwefel Alumini- Bor*) (B)
um

Stickstoff*) stoff(N)

B/N

Titan»)

0,037 0,25 0,008 0,013 0,051

Erfindung

Aluminiumberuhigter
Vergleichsstahl

Aluminiumtitanberuhigter
Vergleichsstahl

0,0046	0,0051	0,90	—
0,0051	0,0046	1,1	—
0,0048	0,0053	0,91	—
0,0047	0,0050	0,94	—
0,0046	0,0042	1,10	—
	0,0046
—	0,0049	—	—
	0,0051	—	—
—	0,0058	—	—
	0,0052		0,017
	0,0047	—	0,020

Tafel 1 (b)

Probe Nr.

Haspeltempe- JIS, Mikro-	korngröße	Drcsritrsrad	Dehnung*·)	Ergebnis des	Pressens	bei der	) Reck	Knick
ratur				Herstellung von Automobil	span	stelle·*)
				stoßstangen	nung**¹
				Preßbruch (⁺	A	A
	Nr.				A	A
CC)	8,8	(%)	(%)		A	A
550	8,5	0,9 bis 1,2	0 0	0/442	A	B
620	8,2	1,5 bis 1,8	0 0	0/428	A	B
650	8,2	1,8 bis 2,0	0 0	0/438
690	7,7	1,1 bis 1,3	0 0	0/414	C	A
730	10,4	0,7 bis 0,8	0 0	0/420	B	B
580	10,0	2,3 bis 2,7	1,9 3,1	8/8	B	C
640	9,8	0,9 bis 1,3	4,3 5,1	3/46	B	A
680	9,5	1,8 bis 2,0	0,9 1,2	31/266	—	—
720	10,3	1,1 bis 1,3	1,5 1,9	7/106
640	10,0	1,8 bis 2,0	1,2 1,6	11/16
690	1,0 bis 1,3	2,1 2,9	—

Erfindung

Aluminiumberuhigter Vergleichsstahl

A-10 ί Aluminiumtitan- ^q A-H I beruhigter

{ Vergleichsstahl

*) Bor, Stickstoff und Titan wurden in der Kokille hinzugefügt, und ihr Gehalt wurde an Hand einer Probe aus der Kokille bestimmt.
**) Die Proben wurden an zwei Stellen je Bund entnommen, und die Dehnung wurde unter Verwendung einer quergerichteten

Probe gemessen. ***) A: Nicht aufgefunden.

B: Konnte nach erneutem Probieren wieder verwendet werden.
C: Nicht verwendbar.

(⁺) Die hinter dem Schrägstrich stehende Ziffer bezeichnet die Gesamtanzahl von untersuchten Probekörpern, während die vor dem Schrägstrich stehende Ziffer die Anzahl von Probekörpern wiedergibt, die nach dem Pressen Risse zeigt.

Tafel 2

Zusammensetzung in der Gießpfanne (%)
Kohlenstoff Mangan Phosphor Schwefel

Haspeltemperatur

(⁰C)

Mikrokorngröße

Nr.

B-I B-2 B-3 B-4 B-5 B-6 B-7

0,066

0,34

Vergleich 0,006

0,021

550	10,3
570	10,4
630	9,7
650	9,4
660	9,0
690	8,4
710	7,5

Wie aus den Ergebnissen des Beispiels 1 zu ersehen ist, hat das erfindungsgemäß zu verwendende Material mit niedrigem Kohlenstoffgehalt eine bessere Preßverformbarkeit, und die Oberflächenbedingungen und das Aussehen der gepreßten Gegenstände sind vorzüglich. Dieser Stahl ist frei von Feinknicken, hat eine Ferritkorngrößenzahl unter 9, und die Dehnung ist durch gewöhnliches Dressieren zu beseitigen.

Beispiel 2

Stähle mit den Bestandteilen der Proben C bis H nach Tafel 3 wurden nach dem Sauerstoffaufblas-Verfahren erschmolzen und warm zu 2,3 mm dickem Bandstahl ausgewalzt. Die Eintauftemperatur in das letzte Walzgerüst betrug 1055 bis 935° C und die Haspeltemperatur 625 bis 590³C. Tafel 3 und F i g. 3 zeigen das Verhältnis zwischen der Ferritkorngröße und der Einlauftemperatur in das letzte Walzgerüst bei Warmband mit zulässigen chemischen Bestandteilen.

Die Ferritstruktur eines typischen erfindungsgemäß zu verwendenden Warmbandes, d. h. der Probe C-2, ist in Fig. 4A dargestellt. Zum Vergleich zeigt Fig. 4B ähnliche Ferritstrukturen eines aluminiumberuhigten Stahls (Probe A-7).

Die Ausbildung von kugeligem Karbid im Gefüge wird durch die geeignete Auswahl der Menge an Kohlenstoff und über das (% B):(% C)-Verhältnis erreicht. Die Ziehfähigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden Warmbandes kann ohne Schaden für die oben angeführte Preßverformbarkeit durch Ausbilden von kugeligen Karbiden im Stahl verbessert werden, während die Mikrokorngröße des eingelagerten Ferrits innerhalb der Nummern 7 bis 9 gehalten wird.

509584/368

ίο

Tafel 3 (a)

Probe	Nr.	Erfindung	Zusammensetzung in der Gießpfanne (%)	Mangan	Phosphor	Schwefel Aluminium	0,046 0,046 0,046 0,046
		> Vergleichsstahl	Kohlenstoff	0,29 0,29 0,29 0,29	0,007 0,007 0,007 0,007	0,015 0,015 0,015 0,015	0,046 0,046 0,046
C-I C-2 C-3 C-4		I Erfindung	0,051 0,051 0,051 0,051	0,29 0,29 0,29	0,007 0,007 0,007	0,015 0,015 0,015	0,0<6 0,0<6
C-5 C-6 C-7	I Vergleichsstahl	0,051 0,051 0,051	0,29 0,29	0,007 0,007	0,015 0,015	0,046 0,058
C-8 C-9		0,051 0,051	0,29 0,25	0,007 0,006	0,015 0,012	0,058 0,058 0,004 0.010) 0,025) 0,020
C-IO D-L	Erfindung	0,051 0,044	0,25 0,25 0,36 0,36 0,36 0,33	0,006 0,006 0,008 0,008 0,008 0,007	0,012 0,012 0,018 0,018 0,018 0,021	0,020 0,020 0,029
D-2 D-3 E-I E-2 E-3 F-I	> Vergleichsstahl	0,044 0,044 0,081 0,081 0,081 0,049	0,33 0,33 0,90	0,007 0,007 0,012	0,021 0,021 0,017	0,052
F-2 F-3 G	} Erfindung	0,049 0,049 0,14	0,31	0,009	0,016
H	3 (b)	0,110				Einlauftempe- Mikro ratur in das korn letzte Walzgerüst größe
Tafel	Nr.		Zusammensetzung in der Gießpfanne ("'„) Bor*) Stickstoff») B/N		(⁰C) Nr.
Probe

C-10
D-I

D-2
D-3
E-I
E-2
E-3
F-I

Erfindung

Vergleichsstahl

Erfindung

Vergleichsstahl

Erfindung

Vergleichsstahl

Erfindung

0,0039 0,0037 0,0040 0,0041

0,0036 0,0038 0,0038

0,0071***) 0,0092***)

0,0110***)t) 0,008

0,0015 0,0023 0,0038 0,0037 0,0041 0,0031

0,0025 0,0037 0,0036

0,0049

0,0048 0,0049 0,0052 0,0052

0,0048 0,0048 0,0053

0,0045 0,0046

0,0044 0,0040

0,0047 0,0048 0,0045 0,0049 0,0051 0,0088****)

0,0090****)

0,0113****)t)

0,0054

0,0053

0,81
0,76
0,77
0,79

0,75
0,79
0,72

1,58
2,00

2,50
0,20t)

0,32
0,48
0,84
0,76
0,80
0,35

0,28t)

0,32

0,67

0,92

1055

1025

1010

970

945t)
935t)
940t)

1000
1035

990
1030

990
990
995
1010
955
980

1020
1025
1010

1000

7,9 7,6 8,0 7,9 8,8 8,1

*) Analyse der Proben aus der Gießform. *·) In die Kokille wurde Aluminium gegeben. ♦**) In die Kokille wurde Bor gegeben. ·***) In die Kokille wurde Mangannitrid gegeben, t) Außerhalb des Erfindungsbereichs.

Um das Streckumbördeln von Metallplatten abzuschätzen, ist weder der konventionelle Streckversuch, bei dem Testproben mit bearbeiteten Rändern verwertet werden, noch ein konventioneller Biegeversuch, bei dem die Widerstandsfähigkeit gegen das Auftreten von Brüchen in der Plattenoberfläche geprüft wird, wirksam, weil die Bedingungen für diese konventionellen Versuche nicht die tatsächlichen Preß- bzw. Stanzbedingungen beim Streckumbördeln wiedergeben. Hier wurde eine Prüfmethode angewendet, die als »Seitenbiegeversuch« bezeichnet wird und genau die tatsächlichen Streckumbördelungsbedingungen widerspiegelt, wie in F i g. 5 gezeigt. Hierbei wird eine längliche, rechtwinklige Probe (40 mm breit, 170 mm lang) um einen Zapfen, der sich parallel zur Breitenrichtung des Teststücks erstreckt, gebogen, und die Dehnung des Außenrandes des so gebogenen Teils des Versuchsstücks wird gemessen. In F i g. 5 ist die Entfernung d zwischen zwei markierten Punkten des Versuchsstücks 50 mm, und die Verlängerung dieses Abstandes el wird als »prozentuale Seitenbiegedehnung« bezeichnet.

Wie aus dem nachfolgenden Beispiel zu ersehen ist, bringt der »Seitenbiegeversuch« eine gute Abschätzung der Wirkung verschiedener Karbidformen auf die Streckumbördelfähigkeit. Die Ergebnisse eines solchen Versuchs ergeben eine gute Wiedergabe der Ergebnisse der tatsächlichen Preßbearbeitung.

Der nach der Erfindung zu verwendende Stahl enthält Bor, um die Mikrokorngrößenzahl N des Ferrits in einen Bereich von Nr. 7 bis 9 zu bringen. Das dabei zugefügte Bor ist auch wirksam bei der Einformung und Dispergierung der ausgefällten Karbide, dahingehend, daß das Karbid beim Verpressen keinen Schaden mehr anrichtet.

Zum Zwecke der Einformung und Dispergierung des Karbid> ist der Kohlenstoffgehalt im Warmband auf höchstens 0,10% begrenzt, während der obengenannte Stickstoffgehalt bis zu 0,01% gehalten wird.

Der Grund für die Begrenzung ist die Tatsache, daß der Gehalt des Kohlenstoffs und des Stickstoffs, der über diesen Bereich hinausgeht, die Einformung und Dispergierung der Karbidkörner nicht sicherste'lt. Aus demselben Grund sollte das (% B):(% C)-Verhältnis nicht größer als 0,04 sein, um die gewünschte Gestalt und Dispersion des Karbids zu erreichen.

Wenn das Warmwalzen bei einer Temperatur in einem Bereich, in der die Ferritphase vorliegt, ausgeführt wird, entstehen Korngrößen, die zu einer rauhen Oberfläche führen können. Um dies zu verhindern, sollte die Temperatur des Bandstahls beim Austritt aus dem letzten Walzgerüst über der A₃-Temperatur liegen. Hohe Haspeltemperaturen führen im allgemeinen zur Ausbildung von groben Karbiden, was die Verformbarkeit und Bearbeitbarkeit des Warmbandes herabsetzt. Wie vorstehend erläutert, kann jedoch die Karbidvergröberung bei hohen Haspeltemperaturen verhindert werden, indem die Ferritkorngröße über die Haspeltemperatur in einer für die Verwendung des Warmbands als Tiefziehblech geeigneten Weise beeinflußt wird.

Die Tafel 4 zeigt den Einfluß der Maßnahmen, die die Eignung des Materials als Tiefziehblech begründen, auf die Ausbildung und Dispersion der Karbide nach Ätzen mit 5% Picrinsäurealkohol und die Ergebnisse des »Seitenbiegeversuchs« bei den obengenannten Proben A-2, A-7, B-4, C-2, D-2, E-3 und E-4.

Die Fig. 6A und 6B sind unter dem Mikroskop ermittelte Abbildungen der Karbidstrukturen der Probe C-2 und der Vergleichsprobe A-7.

Wie aus der Tafel 4 und Fig. 6 A und 6 B zu ersehen ist, besitzt das erfindungsgemäß zu verwendende Warmband eine Ferritkorngröße der Nummern 7 bis 9 und im Gefüge verteilte kugelige Karbide. Die Ergebnisse des Seitenbiegeversuchs zeigen, daß das erfindungsgemäß zu verwendende borhaltige Warmband beträchtlich verbesserte Dehnungseigenschaften aufweist.

Tafel 4

Probe Nr.	Zusammensetzung in der Gießpfanne	(%) Mikro-	Form und Verteilung	Dehnung (%)
		korn-	des Karbids
	Kohlen- Stick	größe
	stoff stoff Bor B/C	Nr.		L C

A-2 Erfindung

Aluminiumberuhigter
Vergleichsstahl
Unberuhigter
Vergleichsstahl

Erfindung

0,037 0,0046 0,0051 0,138 8,5

0,037 0,0049 — — 10,0

0,066 0,0018 — — 9,4

0,051 0,0049 0,0037 0,073 7,4

0,044 0,0047 0,0015 0,034*) 7,9

0,081 0,0051 0,0041 0,051 8,8

0,110*) 0,0053 0,0049 0,045 8,8

Dispergiertes fein	72	68
kugeliges Karbid
	60	48
Eingelagertes
grobes Karbid	58	35
Dispergiertes fein	71	70
kugeliges Karbid
Eingelagertes	63	38
grobes Karbid
Dispergiertes fein	67	65
kugeliges Karbid
Mischung von	60	45
grobem und feinem
Karbid

·) Außerhalb der Zusammensetzung für erfindungsgemäBes feines Karbid.

2

Durch Begrenzung des Kohlenstoffgehalts auf eine sehr geringe Höhe von bis zu 0,03 % kann die Wirkung des Bors im Stahl noch verbessert werden.

Um den Kohlenstoffgehalt auf bis zu 0,03 % abzusenken, ohne andere Unreinheiten zu vergrößern, die der Preßverformbarkeit entgegenstehen, ist eine Entkohlung im Vakuum unerläßlich. Ein solch niedriger Kohlenstoffgehau ist nicht nur zur Verbesserung der Preßverformbarkeit im allgemeinen notwendig, sondern auch für die Steuerung der Ferritkorngröße und weiterhin zur Verbesserung der Einformung und Dispersion der Karbidkörper. Der Gehalt von Stickstoff bzw. Bor sollte nicht größer sein als 0,01 %. Die Verhältnisse von (%B):(%C) und (%B):(%N) sollten nicht kleiner als 0,04 bzw. 0,3 sein.

Bei einem solchen Bor enthaltenden Warmband mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt kann die Austrittstemperatur aus dem letzten Walzgerüst ungefähr um 20⁰C verringert werden, solange der A₃-Um wandlungspunkt nicht unterschritten wird, ohne daß irgendwelche übermäßig große Kristallkörner verursacht werden, wie der Vergleich mit entsprechenden Temperaturen zeigt, die bei den Vergleichsmaterialien erforderlich sind, wie aus nachfolgendem Beispiel zu ersehen. Dies ist wegen der sorgfältigen Kontrolle und Einstellung der Temperatur am Austrittsende des letzten Walzgerüstes im Fall des herkömmlichen borfreien Stahlstreifens sehr niedrigen Kohlenstoffgehalts wichtig. Der A₃-Umwandlungspur.kt des sehr niedriggekohlten Stahls steigt mit sinkendem Kohlenstoffgehalt, weswegen die Walztemperatur dementsprechend erhöht werden muß.

Was die Erfinder gefunden haben, ist die Tatsache, daß Bor auch bei der Unterdrückung eines übermäßigen Kornwachstums während des Warmwalzens wirksam ist, und dieses ist besonders wichtig, weil hierdurch die Steuerung der Endwalztemperatur am letzten Walzgerüst wesentlich vereinfacht wird.

Beispiel 3

Gewöhnlicher niedriggekohlter Stahl wurde im Sauerstoff-Aufblasverfahren erschmolzen, und Kohlenstoff wurde aus der Schmelze durch Vakuumbehandlung entfernt, um so die Zusammensetzungen in der Gießpfanne zu erreichen, wie sie in Tafel 5 gezeigt sind. Fünf Gußproben I-l bis 1-5 mit einem BorgehaJt von 0,005 % wurden durch Hinzufügen von Ferro-Bor erzeugt. Unabhängig davon wurden fünf Schmelzproben 1-6 und 1-7 ohne Hinzufügen von Bor hergestellt. Jene Proben wurden getrennt zu 230 mm dicken Brammen verwalzt und dann weiterhin zu 2,3 mm dickem Warrnband in einem Warmbandwalzwerk unter den Bedingungen, wie sie in Tafel 5 gezeigt sind, ausgewalzt. Dann wurden die Proben einer Dressierwalzung mit einer Reduktion von 1 % unterzogen.

Tabelle 5 (a)

Probe Nr.	Erfindung	Zusammensetzung in der Gießpfanne vor der Vakuumentgasung (%)	Phosphor Schwefel Stickstoff Alu- Bor minium	Phosphor Schwefel Stickstoff) AIu- Bor) minium
		Kohlenstoff Mangan	0,008 0,011 0,0019 — —
I-l 1-2 1-3 1-4 1-5	Aluminiumberuhigter Vergleichsstahl	0,031 0,31
1-6
1-7 1-8 1-9	Vergleichsstahl
1-10

			Zusammensetzung in der Gießpfanne nach der Vakuumentgasung (%)
	Kohlenstoff Mangan

A-2t)
TaH 5 Cb)
P.obe Nr.

0,002 Erfindung	0,34 0,010	0,010	0,0061 0,0064 0,0064 0,0066 0,0067	0,040 0,0049 0,0047 0,0052 0,0047 0,0050
			0,0059	—
Aluminiumberuhigter Vergleichsstahl			0,0063 0,0058 0,0060 0,0061	—
Vergleichsstahl 0,037	0,25 0,008	0,013	0.0046	0.051 00051

/ο

15

Aus Bunden werden Proben entnommen, um Zugversuche, Seitenbiegeversuche, hydraulische Beulver- >uche und eine Untersuchung der Orangenhaut durchzuführen. Die Resultate sind in Tafel 5 zusammengestellt 16

Wie aus Tafel 5 zu ersehen ist, hat das erfindungsgemäß zu verwendende Warmband eine große Preßverformbarkeit und eine geringe Neigung zur Bildung von Orangenhaut, verglichen mit herkömmlichem aluminiumberuhigtem niedriggekohltem Stahl.

Tafel	5(c)	Erfindung	B/C	B/N	Einlaufstemperatur	AustrittstemperatUk"	Haspei-
Probe	Nr.				ins letzte Walz	aus dem letzten	tempe-
					gerüst	Walzgerüst	ratur
					(⁰C)	(⁰C)	(⁰C)
		Aluminiumberuhigter Vergleichsstahl	2,5	0,81	1000	870	620
1-1			2,4	0,74	990	865	620
1-2			2,6	0,81	1010	855	620
1-3		2,4	0,71	1060	890	620
1-4		2,5	0,75	1020	875	620
1-5		^		1030	860	620
1-6		—	—	1005 1050 1030	870 880 885	620 620 620
1-7 1-8 1-9				1050	900	620
1-10

A-2t) Vergleichsstahl

1,38

1020

860

620

Tabelle 5 (d)

Probe Nr. Mikrokorn- Streckgrenze Zugfestig Gesamt
korngröße·*) keit dehnung

Nr. (kp/mm^!) (kp/mm²) (%)

Seitenbiegedehnung

Bildung von

Orangenhaut*··)

1-6 1-7 1-8 1-9 1-10

Erfindung

Aluminiumberuhigter Vergleichsstahl

7,4	17,8	31,9	49	81	79	A
7,8	20,0	32,1	49	78	78	A
7,7	20,7	32,5	48	80	76	A
7,2	17,5	32,0	49	76	77	A
7,5	19,9	32,9	50	79	75	A
9,6	25,0	34,1	46	62	57	C
9,7	27,3	34,9	45	66	60	C
9,3	26,5	33,6	46	65	59	B
9,4	25,4	33,2	47	66	61	A
9,0	24,4	33,0	47	68	63	A

A-2t) Vergleichsstahl 8,5

*) Bestimmt durch Probe aus der Gießform.

23,1

**) Ferritkorngröße im mittleren Bereich der Streifendicke. ***) A: Keine Orangenhaut erzeugt. B: Etwas Orangenhaut erzeugt. C: Viel Orangenhaut erzeugt.

t) Außerhalb des Erfindungsbereichs. 33,3

47

72

68

Wie in der vorangegangenen Beschreibung aufge- 55 glatte Oberfläche nach der Verformung sicherstellt,

zeigt, wird erfindungsgemäß ein Warmband verwen- Deshalb ist dieses Material besonders als Tiefzieh-

det, das eine hohe Preßverformbarkeit aufweist, kaum blech geeignet. Reckspannung und Feinknicke aufweist und so eine

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines mit einer Einlauftemperatur von mehr als 950⁰C in das letzte Walzgerüst und bei einer über der A_a-Temperatur liegenden Endwalztemperatur gewalzten und bei 550 bis 730° C gehaspelten Warmbandes, das aus einem Stahl mit maximal 0,12% Kohlenstoff, maximal 0,01% Stickstoff, maximal 0,01% Bor, Rest Eisen und xo herstellungsbedingte Verunreinigungen besteht, wobei das Verhältnis (% Bor):(% Stickstoff) nicht unter 0,3 liegt und die Ferritkorngröße N zwischen

7 und 9 liegt, wobei N durch die Gleichung 2^I/~¹=n (« = die Anzahl der Körner in einem Quadrat von 25 mm Seitenlänge auf einem Gefügebild mit lOOfacher Vergrößerung) bestimmt ist, als Tiefziehblech.

2. Verwendung eines Warmbandes nach Anspruch 1, bei dem der Kohlenstoffgehalt maximal ao 0,1 % und das Verhältnis (% Bor): (% Kohlenstoff) nicht weniger als 0,04 beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung eines Warmbandes nach Anspruch 2, welches einen Kohlenstoffgehalt bis zu 0,03% besitzt und vorzugsweise im Schmelzfluß vakuumentkohlt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung eines Warmbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Mangangehalt maximal 1,2% und der Schwefelgehalt maximal 0,03 % beträgt und bei welchem das Verhältnis (%Mn):(%S) größer oder gleich 10 ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung eines Warmbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der maximale Schwefelgehalt und der maximale Phosphorgehalt jeweils 0,03% betragen, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung eines Warmbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Desoxydation mit maximal 0,5% Silicium, maximal 0,1% Aluminium, maximal 0,05 % Titan und/oder 0,05 % Zirkon vorgenommen wurde, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung eines Warmbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Tiefziehblech für Stoßstangen und Karosserieteile.