DE2330123A1

DE2330123A1 - Verfahren zur herstellung kaltgewalzter, hochfester stahlbleche

Info

Publication number: DE2330123A1
Application number: DE2330123A
Authority: DE
Inventors: Masayasu Kojima; Takashi Matsuoka
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-06-13
Publication date: 1974-01-10
Also published as: US3830669A; GB1438385A; IT985451B; FR2187922A1; CA999221A; FR2187922B1; DE2330123B2

Description

SUMITOjMO METAL INDUSTRIES LTD. ,
Osaka, Japan

" Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter, hochfester Stahlbleche " ·

Priorität: 13. Juni 1972, Japan, Nr. 58 11Λ/12 . 29. Dezember 1972, Japan, Nr. 1 006/73

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter, hochfester Stahlbleche mit einer Zugfestigkeit von

50 bis 100 kg/mm , die eine hohe Oberflächengüte und Stärkenmaßhaltigkeit besitzen und insbesondere für die Herstellung von Rraftfahrzeugkarosserien geeignet sind.

Die in der Regel zur Herstellung von Personenkraftwagenkarosserien verwendeten Stahlbleche sind im allgemeinen höchstens 3»0 und insbesondere höchstens 2,3 mm stark.

Das ständig stärker werdende gesellschaftliche Bedürfnis,die Sicherheit von Kraftfahrzeugen zu verbessern, verpflichtet die Kraftfahrzeughersteller dazu, die Festigkeit der Fahrzeugkarosserien zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann man dickere Stahlbleche oder eine grö'ßere Zahl von Konstruktionselementen ver- _j

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γ ^η

wenden, jedoch führen alle diese Maßnahmen zwangsläufig zu einer Erhöhung des Karosseriegewichts, und stehen daher im Gegensatz zu dem im Kraftfahrzeugbau allgemein anerkannten Konstruktionsprinzip, die Karosserien möglichst leicht zu bauen.

Um die Sicherheit unter Verwendung von Stahlblechen mit einer unter den vorstehend angegebenen Grenzwerten liegenden Stärke verbessern zu können, müssen Stahlbleche verwendet werden, deren Festigkeit ausreicht, um einen hinlänglichen Unfallschutz zu gewährleisten. Es besteht daher ein dringender Bedarf an derartigen hochfesten Stahlblechen.

Es ist zwar bekannt, daß man hochfeste Stahlbleche durch Warmwalzen herstellen kann, jedoch bereitet die Herstellung dünnerer Bleche Schv/ierigkeiten im Hinblick auf die Walzwerkskapazität und die Form der zu walzenden Stahlbleche. Insbesondere macht die Herstellung besonders hochfester Stahlbleche durch Warnwalzen Schwierigkeiten. Aus diesen Gründen ist die Stärke hochfester Stahlbleche, die derzeit

großtechnisch durch Warmwalzen hergestellt werden können, nach unten begrenzt, wobei die Mindeststärke von der gewünschten Zugfestigkeit abhängt. Sie beträgt beispielsweise 1,6 mm bei einer Zugfestigkeit von 50 kg/mm , 2,3 mm bei einer Zugfestigkeit von 60 kg/mm und 3,2 mm bei einer Zugfestigkeit

. ρ
von 80 kg/mm .

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Γ "I

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochfester Stahlbleche zu schaffen, das Zugfestigkeit swer te über den in herkömmlichen Verfahren mit Stahlblechen begrenzter Dicke erreichbaren Werten ermöglicht. Die in einem Kaltwalzverfahren hergestellten hochfesten Stahlbleche

2 sollen eine Zugfestigkeit von 50 bis 100 kg/mm bei einer Stärke von 3 mm und insbesondere weniger als 2,3 mm besitzen und außerdem gute Oberflächenbeschaffenheit und gleichmäßige Dicke aufweisen.

Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Stahl aus 0,03 bis 0,2 Prozent C, 1,6 bis 3,0 Prozent Mn, 0,03 bis 0,6 Prozent Si und, abgesehen von herstellungsbedingten Verunreinigungen und restlichen Desoxida- * tionselementen, als Rest Eisen, sowie gegegebenenfalls 0,01 Ms 0,25 Prozent Nb, 0,01 bis 0,2 Prozent Ti oder 0,01 bis 0,3 Prozent ITb und Ti zu einem Band warmgewalzt, das warmgewalzte Band zu einem höchstens 3,2 mm starken Stahlblech kaltgewalzt und das kaltgewalzte Stahlblech bei einer Glühtemperatur zwischen 620°C und dem A-z-Umwandlungspunkt geglüht wird, mit der Maßgabe, daß Stahlbleche, die weder Nb noch Ti in den vorstehend angegebenen Mindestmengen enthalten, bei mindestens 710°C geglüht werden.

Weise

Auf diese .!.arm man Stahlbleche erhalten, die eine Zugfestigkeit von 50 bis 100 kg/mm besitzen, obwohl sie höchstens 3 mm stark sind.

L -J

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Die vorstehend angegebenen Grenzwerte bezüglich der Zusammensetzung des als Ausgangsmaterial verwendeten Stahls sind ans folgenden Gründon einzuhalten:

Ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,03 Prozent ergibt keine Zugfestigkeit von 50 kg/mm" oder darüber, während durch einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,20 Prozent die Zähigkeit und Schweißbarkeit des Stahls beeinträchtigt wird. Ein Mangangehalt von weniger als 1,6 Prozent ergibt keine Zugfestigkeit von mindestens 50 kg/Wn ", während ein Fiangangehalt von über 3,0 Prozent die Stahlherstellung beträchtlich erschwert. Der Gehalt an Silicium, das als Desoxidationsmittel verwendet wird, läßt sich nur schwer auf weniger als 0,03 Prozent verringern, während ein Siliciumgehalt von mehr als 0,6 Prozent den Stahl versprödet und außerdem seine Schweißbarkeit beeinträchtigt.

Niob und Titan verbessern die Zugfestigkeit des Stahls, wenn er bei einer Temperatur von 620 C bis zum Ä^-Umwandlungspunkt geglüht wird. Ein Niobgehalt von weniger als 0,01 Prozent ergibt diesen Effekt jedoch nicht, während ein Niobgehalt von mehr als 0,25 Prozent keine weitere Verbesserung bewirkt. Auch ein Titangehalt von weniger als 0,01 Prozent führt nicht zu dem gewünschten Effekt, während ein Titangehalt von über 0,2 Prozent die Barren- bzw. Knüppelherstellung erschwert.

Niob und Titan können auch in Kombination zulegiert werden, wobei es erforderlich ist, den Gesamtgehalt an Niob und Titan in einem Bereich von 0,01 bis 0,3 Prozent zu halten.

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γ ϊ

Für die Zwecke der Erfindung verwendbare Stähle können in der Regel bis zu 0,03 Prozent Phosphor und höchstens 0,03 Prozent Schwefel als tolerierbare Verunreinigungen, sowie bis zu 0,3 Prozent Kupfer, bis zu 0,3 Prozent Nickel, bis zu 0,5 Prozent Chrom, bis zu 0,5 Prozent Molybdän und bis zu 0,01 Prozent Bor enthalten. Die vorstehend genannten Elemente beeinträchtigen die Zugfestigkeit in Mengen bis zu den genannten Höchstwerten nicht.

Beim Verfahren der Erfindung wird eine Stahlschmelze mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt und in herkömmlicher V/eise zu Barren vergossen, worauf der Stahl vorzugsweise mit Aluminium beruhigt wird. Der Barren wird dann durch Vorstrecken und Warmwalzen in herkömmlicher Weise zu einem v/armgewalzten Band verarbeitet, Das Warmwalzen wird zweckmäßig bei einer Endtemperatur von mindestens 800⁰C durchgeführt. Das warmgewalzte Band wird dann abgebeizt und danach in herkömmlicher Weise zu einem Stahlblech der'gewünschten Dicke kaltgewalzt, wobei das Stärkeverminderungsverhältnis vorzugsweise mindestens 30 Prozent betragen sollte.

Erfindungsgemäß wird das wie vorstehend angegeben hergestellte Stahlblech bei einer gleichbleibenden Temperatur geglüht. Diese Glühtemperatur ist in Abhängigkeit davon unterschiedlich zu wählen, ob der Stahl Niob und/oder Titan enthält oder nicht.

Das heißt, daß ein nur C, Mn und Si enthaltender Stahl bei einer Temperatur zwischen 710°C und dem Λ-,-Uinwandlungßpunkt, ein Stahl ,der zusätzlich Niob und/oder Titan enthält dagegen bei einer

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Temperatur zwischen 62O°C und dem A^-UmwuudlimgspunV.t geglüht werden soll.

Die Anwendung einer Glühtemperatui· unter 710 C im erstgenanntem Fall führt zu einer Rekristalljcation und Erweichung övs Stahls während des Glühens und zu einer feinen Verteilung der Carbide?, wodurch es schwierig wird, die gewünschte Festigkeit zu erreichen.

Stahlbleche der letztgenannten Art, die Niob und/oder Titan enthalten, können auf Grund der Wirkung von Niob oder Titan bei einer Temperatur im Bereich von 620 bis 710^JC geglüht werden, ohne dafi dies zu einer starken Erweichung führt, se daß man die gewünschte Festigkeit erzielen kann.

Wenn man bei einer Temperatur zwischen 710 ^?C und deia A^-

'teilweise an lungspunkt glüht, bildet sich bei beiden genannten Stahlsorten / der Korngrenze eine Austenit phase, die sich b^im Abkühlei des Stahlblechs nicht nur in Perlit sondern auch in Ilartensit und Bainit umwandelt. Dadurch kann die Festigkeit des Stahl- . blechs beträchtlich erhöht und somit ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer hohen Festigkeit von 50 kg/ram¹" oder rcehr erhalten werden.

Martens.it und Bainit können durch Anwendung besonders kleiner Abkühlungsgeschwindigkeiton erzeugt werden, wie sie beim satz weisen Glühen bzw. Einsatzglühen der kaltgewalzt,-.·:-! Stahlbl che auftreten.

30 988?/ IGT*!

«AD ORfOWAL

Es ist bekannt, daß Stählen der vorstehend angegebenen Zusammensetzung durch Normal glühon eine Martens.it- und Bainitphasenenthaltende struktur verliehen v/erden kann. Das Verfahren der Erfindung 1st jedoch dadurch gekennzeichnet, daß man

die gewünschte Martr.nsit- und Bainitphase durch Glühen statt durch Normalisieren des kaltgev/alzten Stahlbleches erzeugen kann. Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellter.'.

. heit Stahlbleche weisen außerdem gute Oberflächenbeschaffen/

bzw. befriedigende Oberflächengüte, eine hohe ,Stärkeninaßhaltig·- kfcit sov.'ie eine beträchtlich Verbesserte Festigkeit auf.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

FIs werden Stähle mit der nachstehend in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzung hergestellt. Davon entsprechen die Stähle A, B Und C der Erfindung, während die Stähle D und E zum Vergleich dienen.

Tabelle I

Stahl -Chemische Zusammensetzung, Gewichtsprozent

CJ Si Mn PS

A	Ο4Ο9	0,03	2,05	0,003	0,006
B	ÖjO8	0,03	2,51-	0,003	0,006
C	0,12	0^10	2^19	0,003	0,006
D	0,14	0,39	1,40	0^005	0,006
E	0,17	0,45	1,50	0,005	0,006

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Die Stahl/ werden jeweils mit Aluminium beruhigt und zu Barren vergossen, die dann jeweils zu einem 2 mn starken Band warmgewalzt werden. Die Ei'idtemi>eratur beil;! Warmwalzen beträgt
850°C. Die warmgeva] zton Str.;!.!bänder werden jeweils abgebeizt und dann zu einew 0,8 mm starken Stahlblech kaltgewalzt.

Die kaltgewalzten Stahlbleche- werden jeweils 6 Stunden im Bereich von 670 bis 750⁰C erhitzt und anschließend langsam Kit einer Geschwindigkeit von 25°C/Stunde abgekühlt.

Die dabei erhaltenen Stahlbleche werden in Probestücke für Zugversuche zerschnitten. Die Ergebnisse dieser Versuche sind aus der Tabelle II zu ersehen. Außerdem sind, die Ergebnisse dieser Versuche in Figur 1 graphisch dargestellt.

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	E	Glüh- temp., C	- 9 Tabelle	II	2330123	Bruch dehnung,
Stahl		670	'Streck grenze·,	'Zugfestig keit, ρ	Streckgrenze- Zugfestig keit Bverhäl t- nin	35,0
		690	34.2	44,2	0,774	34,0
		710	20,5	46,3 '	■ 0,443	32,5
A	730	21,6	50,1	0,431	33.0 I
	750	28,2	52,1	0,445	30,0
	670	36,0	54,0	0,667	34,5
	690	23,9	45,8	0,522	33^0 I
	710	20,8	47,4	0^439	28,0
B	730	24,1	^: 55,6	0,433	26,5
	750	27,5	65,7	0,419	25,0
	670	32,3	68,9	0,469	31,0
	690	34,1	50,2	0,679	28,5
	710	21,0	56,8	0,370	20,5 ■
C	730	29,8	73,0	0,408	18_r5
	750	33,3	88,1	0,378	17,0
	670	44_Λ8	95_rl	0,471	25,5
	690	38,1	53,0	0,706	-
	. 710	-	-	—	28,0
D	730	38,2	49,2	0,776	-
	750	¹ —	-	-	30,5
	670	37,5	47.J 7	0,790	23,8
	690	39,3	54,5	0,722	—
*	710	-		-	27,5
730	39,2	49 _Tl	0,798	-
750	-	-	—	29,0
38,3	48,7 ^J	0,787

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Aus dor Tabelle II ist klar zu ersehen, daß die erfΐΓκΗ<Π£7;gemäß zu verwendenden und behandelten Stahle Λ, B und C nach dem Glühen bei einer Temperatur· zwischen 710⁰C und dein A_v~U!a./and" lungspunkt jeweils eine verbesserte Zugfestjgke.lt von über 50 kg/mm" aufweisen. Insbesondere v/eict der Stahl A in bui 730⁰C geglühtem Zustand eine Zugfestigkeit von über 50 kg/mra^ und darüber auf. Die .Stähle B und C weisen bei 71O⁰C geblüht Zugfestigkeiten von über 50 kg/mm auf» wobei insbesondere die Zugfestigkeit des Stahles C einen Wert von fast 100 k-g/r-rn'" erreicht.

Weiterhin wurde gefunden, daß die vorstehenden unlegierten Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,03 bis 0,20 Prozent außerdem bis zu 0,3 Prozent Kupfer, bis zu 0,3 Prozent Nickel, bis zu 0,5 Prozent Chrom, bis zu 0,5 Prozent Molybdän und/od'-r bis zu 0,01 Prozent Bor enthalten und dennoch ähnlich verbesserte Zugfestigkeiten infolge der Glühung aufweisen können.

Beispiel 2

Es v/erden Stähle mit der aus der Tabelle III zu ersehenden Zusammensetzung unter Verwendung eines Hochfrequenzinduktionsofens hergestellt, wobei die Stähle F bis I der Erfindung entsprechen und die Stuhle K bis N zum Vergleich dienen.

^L BAD ORIGINAL.

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Stahl C Si Mn P S_ Nb Ti

' P 0,07 0,,IO 2,61 0,006 0,012 0_;U

_Erfin G 0,07 0,12 2,52 0_S008 0,007 0,19

H 0 09 0,10 2,83 0,003 0,008 - 0,09

J 0,09 0,09 2,77 0,006 0,009 - 0,19

I 0,07 0,08 2,14 0,005 0,008 0,05 0^04

K 0,06 0,05 1,98 0,012 0,015 . gleich

^Ver" L 0,17 0,45 1,50 0,005 0,006

M 0.₍17 0,10 1,45 0,013 0,013 0,03

Aus den vorstehend aufgeführten Stählen werden jeweils analog

0,8

Beispiel 1 , min starke kaltgewalzte Stahlbleche hergestellt. Jedes der so erhaltenen Stahlbleche wird auf die aus der Tabelle IV zu ersehenden Glühteinperaturen erhitzt, 2 Stunden auf· der betreffenden Temperatur gehalten und dann im Ofen mit einer Geschwindigkeit von 75°C/Stunde abgekühlt.

Die so wärmebahandelten Stahlbleche werden dann jeweils in Teststreifen gemäß JIS Nr. 5 zerschnitten, die auf die Zugfestigkeit in Walzrichtung geprüft werden. Die in Tabelle IV zusammengestellten Ergebnisse zeigen, d[aß durch Glühen bei einer unter 71O°C liegenden Temperatur keine Zugfestigkeit über 50 kg/mm erreicht werden kann und die Zugfestigkeit in-Abhängigkeit von der Glühtemperatur erheblich schwankt. Die der Erfindung entsprechenden Stähle erreichen dagegen durch Glühen bei einer in einem Temperaturbereich von einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur bis zum A_-Umwandlungspunkt durchweg eine Zugfestigkeit von über

2
50 kg/mm", deren Viert nicht stark schwankt.

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Stahl	H	<Glüh- temp.,°C	Zugfestig keit, ρ k g/mm"	¹ Streck- ' gren?;i,, kg/mm	Bruch dehnung j
E I		650	61_F5	43,5	22,0
		700	64,0	36,6	22,0
	I	750	67,7	38_T5	22,5
I P		650	76,5	64,2	12,5
	J	700	68,5	41,6	17,5 -
Erfindung q.	K Vergleich ^	950 650	65,5 72,7	36,5 53,4	'21,Ό 18,0
—	M	700	70,4	42,3	21,5
		750	72,4	37,3	20,5
650	90,0	76,7	12,5
700	81,8	55,0	14,0
750	8OjO	43,3	16,0
700	51,3	24,3	30,0
750	52.6	22,3	29.0
700	39,2	'20,2	37,5
700 710	49,1 49,2	39,2 41,0	27; 5 29,0
650	42,8	38,0.	36,0
700	49,6	21,2	32,,5

L J

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter, hochfester Stahlbleche,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahl aus 0,03 bis 0,2 Prozent C, 1,6 bis 3,0 Prozent Mn, 0,03 bis 0,6 Prozent Si und, abgesehen von herstellungsbedingten Verunreinigungen und restlichen Desoxidationseleraenten, als Rest Eisen, sowie gegebenenfalls 0,01 bis 0,25 Prozent Nb,- 0,01 bis 0,2 Prozent Ti oder 0,01 bis 0,3 Prozent Nb und Ti zu einem Band warmgewalzt, das wantigev/alzte Band zu einem höchstens 3,2 mm starken Stahlblech kaltgewalzt und das kaltgewalzte Stahlblech bei einer Glühtemperatur zwischen 620⁰C und dem A,-Umwandlungspunkt geglüht wird, mit. der Maßgabe, daß Stahlbleche, die weder Nb noch Ti in den vorstehend angegebenen Mindestmengen enthalten, bei mindestens 710⁰C geglüht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glühzeit von mindestens 2 Stunden angewandt und das Stahlblech danach langsam abgekühlt wird.

3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlblech nach dem Glühen mit einer Geschwindigkeit von weniger als 100°C/Stunde abgekühlt wird.

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