DE3024303A1

DE3024303A1 - Verfahren zur herstellung von kaltgewalztem bandstahl

Info

Publication number: DE3024303A1
Application number: DE19803024303
Authority: DE
Inventors: Atsuki Okamoto; Masashi Takahashi
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1981-01-15
Also published as: US4313770A; FR2461011B1; GB2057009B; DE3024303C2; FR2461011A1; GB2057009A; IT1128820B; IT8068004A0

Description

Infolge der jüngsten Entwicklung zur Verminderung des Gewichts von Automobilen als Versuch zur Verbesserung der Fahrleistung verlangt die AutomobilIndustrie die Herstellung der Außen- und Innenbleche aus einem Bandstahl, der so dünn wie möglich ist. Wenn die Außenbleche aus einem dünnen Bandstahl gefertigt werden, muß dieser eine erhöhte Festigkeit gegen Einbeulungen aufweisen, d.h. eine Festigkeit gegen bleibende Verformungen, die auftreten, wenn mit einem Finger gegen das Außenblech gedrückt wird, oder wenn es von einem aufprallenden Kieselstein getroffen wird. Je höher die Streckgrenze des Bandes ist, desto höher ist seine Festigkeit gegen Einbeulungen.

Da diese Art von Bandstahl einen hohen Grad von Preßverformung erleidet, muß er bekanntermaßen ausreichende Preßbarkeit (Preßformbarkeit) aufweisen, um die Entstehung von Falten und Rissen beim Preßformen zu verhindern. Der Bandstahl soll ausgezeichnete Form-Fixierbarkeit aufweisen, d.h. der Bandrohling soll sich gut an die Preßformen anpassen und nach der der Abnahme von den Formen nicht zurückspringen. Die Preßbarkeit und Form-Fixierbarkeit werden in Form eines hohen r-Wertes (Lankford-Wert) und einer niedrigen Streckgrenze bewertet. Ein kaltgewalzter Bandstahl soll zum Einsatz für diesen Zweck deshalb einen hohen r-Wert und eine niedrige Streckgrenze vor der Preßverformung aufweisen und er soll nach der Preßverformung und dem Einbrennen der Farbe eine hohe Streckgrenze besitzen.

Die Streckgrenze kann bis zu einem gewissen Ausmaß durch das Preßformen des Bandstahls erhöhb werden, da dabei Spannungen entstehen. Die auf diese Weise erzeugten Spannungen sind jedoch nicht gleichmäßig über das Produkt verteilt. Es ist des-

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halb nicht möglich, einen gleichmäßigen und ausreichenden Anstieg der Streckgrenze allein durch Preßformen im gesamten Produkt zu erhalten. Die im Automobilbau verwendeten Bleche werden meist mit einer Farbe beschichtet und nach dem Preßformen eingebrannt. Dieses Einbrennen bedeutet ein Erhitzen des Bandes auf etwa 140 bis 200⁰C für etwa 10 bis J50 Minuten nach dem Preßformen. (Diese Operation ist gemeint, wenn von "Einbrennen" die Rede ist.) Zur Herstellung eines Bandstahls mit verbesserter Festigkeit gegen Einbeulungen ist es deshalb erwünscht, daß die Streckgrenze im Verlauf der genannten Wärmebehandlung ansteigt.

Aluminium-beruhigte Bandstähle, die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt und dabei kastengeglüht werden, besitzen im allgemeinen einen hohen r-Wert und eine niedrige Streckgrenze und weisen eine befriedigende Preßbarkeit und Form-Fixierbarkeit auf. Sie besitzen jedoch keine Härtbarkeit beim Einbrennen und können deshalb keinen Beitrag zu den Versuchen zur Verminderung des Gewichts von Automobilen leisten.

on Andererseits können unberuhigte Bandstähle und Bandstähle, die durchlaufgeglüht wurden, beim Einbrennen gehärtet werden und ergeben somit eine ausreichende Festigkeit gegen Einbeulungen im fertigen Produkt. Da diese Bandstähle jedoch im allgemeinen einen niedrigen r-Wert aufweisen und bei Raumtemperatur der Alterung unterliegen, ist ihre Preßbarkeit nicht befriedigend. Dies führt zur Entstehung von Rissen und Falten oder von furchenartigen Oberflächenunebenheiten, die als Kraftwirkungsfiguren bezeichnet werden, im Verlauf des Preßformens . Diese Art von Bandstahl ist deshalb für die Herstel-

30 lung von Aüßenblechen im Automobilbau nicht geeignet.

Die Erscheinung der Härtbarkeit beim Einbrennen kann durch die Alterungshärtung des Stahls infolge der Ausscheidung von im Ferrit gelösten Kohlenstoff erklärt werden. Das Altern des Stahls infolge der Ausscheidung von Kohlenstoff wurde bereits intensiv untersucht; vgl. z.B. eine Anzahl von Aufsätzen in "IRON & STEEL", Mai 1963, S. 186 bis 192, Juni 1963,

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1 S. 326 bis 334, Juli 1963, S. 368 bis 374, August 1963, S. 400 bis 405 und September 1963, S. 450 bis 457.

Möglicherweise kann das Spannungsaltern zur Verbesserung der Festigkeit des Stahls ausgenützt werden. Im Fall von kaltgewalztem Bandstahl für Automobilkarosserien muß jedoch das Altern bei Raumtemperatur vermieden werden, da dieser ausreichende Preßbarkeit, d.h. niedrige Festigkeit bei Raumtemperatur aufweisen soll. Das Altern, das zu einem Anstieg der Festigkeit führt, soll erst im Verlauf des Einbrennens vor sich gehen, das ein Erhitzen des Bandstahls für eine bestimmte Zeit auf eine höhere Temperatur beinhaltet. Für diesen Zweck ist es erforderlich, die Menge an Kohlenstoff in fester Lösung genau zu steuern. Man war jedoch allgemein der Ansicht, daß dies in einem praktischen Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl nur unter Schwierigkeiten durchführbar ist.

In der JP-OS 17 011/1975 ist ein kaltgewalzter Bandstahl für Automobile beschrieben. In diesem Bandstahl wird jedoch Stickstoff als ein Element zur Alterungshärtung verwendet, wodurch eine große Neigung zur Alterung bei Raumtemperatur entsteht. Ferner ist diese Art von Bandstahl verhältnismäßig teuer und weist eine verhältnismäßig geringe Festigkeit auf, da er Wolfram und/oder Molybdän enthält.

In der JP-OS 30 528/76 ist ein weiterer kaltgewalzter Bandstahl beschrieben. Dieser Bandstahl enthält jedoch Zirkonium und besitzt geringe Festigkeit. Außerdem ist von Bedeutung, daß bei diesem Stahl eine Alterungshärtung bei Raumtemperatur auftritt.

Da diese Art von kaltgewalztem Stahlband vorzugsweise zur Herstellung von Außen- und Innenblechen für Automobilkarosserien verwendet werden soll, soll er in großer Menge hergestellt werden und nur geringe Kosten verursachen. Außerdem soll der

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Bandstahl für Automobile, wie bereits erwähnt, eine verbesserte Preßbarkeit aufweisen und gleichzeitig soll er nicht bei Raumtemperatur altern. Ein kaltgewalzter Bandstahl, der all diesen Anforderungen genügt, ist bisher nicht bekannt. 5

Der Erfindung liegt,die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit verbesserter Preßbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen zu schaffen, der sich insbesondere zur Herstellung von Außen- und Innenblechen für Automobilkarosserien eignet, und der ein hohes Maß an Festigkeit und Form-Fixierbarkeit aufweist und bei Raumtemperatur nicht altert.

Diese Aufgabe wird durch den überraschenden Befund gelöst, daß durch Einstellung der Stahlzusammensetzung und der Bedingungen des Kastenglühens ein kaltgewalzter Bandstahl er-

werden
halten/kann, der bei Raumtemperatur nicht altert, aber eine verbesserte Härtbarkeit beim Einbrennen aufweist. Die Erfindung beruht also auf dem überraschenden Befund, daß durch geeignete Einstellung der Zusammensetzung des Stahls, insbesondere im Bezug auf den Gehalt an Kohlenstoff, Mangan und Phosphor sowie gegebenenfalls Silicium, und durch geeignete Einstellung der Bedingungen des Kastenglühens in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Stahls, insbesondere vom Kohlenstoffgehalt, eine geeignete Menge an Kohlenstoff leicht und erfolgreich beim Abkühlen nach dem Kastenglühen in fester Lösung gehalten werden kann und daß dieser gelöste Kohlenstoff die Wirkung hat, daß der Bandstahl bei Raumtemperatur nicht altert und beim Einbrennen der Farbe härtbar ist.

Die Erfindung betrifft demnach den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Nach dem herkömmlichen Verfahren scheidet sich der Kohlenstoff, der beim Erhitzen auf eine Temperatur von 600 bis 75O°C im Kastenglühen in Lösung gegangen ist, beim Abkühlen

L J

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1 zum überwiegenden Teil in Form von Fe-. C aus. Man kann davon ausgehen, daß die Menge an Kohlenstoff in fester Lösung bei Raumtemperatur unter 1 T.p.M. liegt. Ein nach dem üblichen Verfahren hergestellter aluminiumberuhigter Bandstahl altert

5 deshalb nicht bei Raumtemperatur und weist auch keine Härtbarkeit beim Einbrennen auf.

Im Gegensatz dazu wird im erfindungsgemäßen Verfahren der Mangangehalt auf geringe und der Phosphorgehalt auf hohe

10 Werte begrenzt. Außerdem sind die Durchwärmtemperatur und

die Kühlbedingungen nach dem Glühen in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt ganz genau festgelegt. Die Ausscheidung von Fe~C beim Kühlen wird deshalb im erfindungsgemäßen Verfahren unterdrückt, so daß Kohlenstoff in einer Menge von 1 bis

15 15 T.p.M. auch noch bei Raumtemperatur in fester Lösung verbleibt. In solcher Menge gelöster Kohlenstoff bewirkt, daß der Bandstahl bei Raumtemperatur nicht altert und er macht ihn außerdem härtbar beim Einbrennen. Solcher Stahl wird beim Erhitzen auf eine zum Einbrennen übliche erhöhte Temperatur

20 gehärtet. Wenn der Bandstahl auf eine derart hohe Temperatur erhitzt wird, seigert sich der Kohlenstoff entlang der Versetzungslinien aus, die im Verlauf des Preßformens entstanden sind. Dies führt zu einer Erhöhung der Streckgrenze des Produktes um 2 bis 7 kg/mm².

Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus dem Fe-C-Phasendiagramm und zeigt die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt und der Durchwärmtemperatur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
30

Fig. 2 ist ein Spannungs-Dehnungs-Schaubild, das die Art der Bestimmung der Änderung der Streckgrenze (AjY.P.) zeigt.

Fig. 3 zeigen in graphischer Darstellung die Werte von

A ^γ·^ρ· ⁱⁿ Abhi
lenstoffgehalt.

35 ^\ Y.P. in Abhängigkeit vom Silicium- und vom Koh-

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Fig. 5 zeigen in graphischer Darstellung die Werte von und 6 Λ.Υ.Ρ. in Abhängigkeit vom Mangan- und Phosphorgehalt.

Fig. 7 zeigt in graphischer Darstellung die Werte von^Y.P. in Abhängigkeit von den angegebenen Durchwärmtemperaturen .

Fig. 8 zeigt in graphischer Darstellung die Werte von und der Streckgrenzen-Dehnung in Abhängigkeit von verschiedenen Kühlgeschwindigkeiten beim Kastenglühen.

Fig. 9 zeigt in graphischer Darstellung die in Beispiel 8 in Abhängigkeit von verschiedenen Durchwärmtemperatüren beim Kastenglühen erhaltenen Werte.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit verbesserter Preßbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von

C
Si
Mn
P

25 lösl. Al
N ■ ■

0,003 - 0,150 %,

höchstens 1,50 %, vorzugsweise höchstens 0,20 %,

0,03 - 0,25 %,

0,03 - 0,20 %,

0,02 - 0,15 %,

0,002 - 0,015 %,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen warmwalzt,

(beizt, entzundert)
dekapiert/ kaltwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur rekristallisatxonsgeglüht wird, die niedriger ist als 76O°C aber höher als die Rekristallisationstemperatur des Stahls in dem Bereich der Stahlzusammensetzung, der aus dem Ferrit-Einphasengebiet, oder dem Ferrit-Austenit-Zweiphasengebiet im binären Fe-C-Phasendiagramm besteht, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 25O°C/Std.

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¹ abkühlt und schließlich kaltnachwalzt (dressiert).

In Figur 1 bedeutet der schraffierte Bereich den aus dem Ferrit-Einphasengebiet und dem Ferrit-Austenit-Zweiphasengebiet bestehenden Bereich innerhalb des Temperaturbereichs unter 76O°C aber über der Rekristallisationstemperatur für die Stahlzusammensetzung.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der kaltgewalzte Bandstahl bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,020 % unter den vorstehend genannten Bedingungen kastengegl-üht, dabei jedoch auf 600 bis 76O°C erhitzt und im Bereich von bis 200°C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit

von 10 bis 25O°C/Std. abgekühlt. 15

Dementsprechend betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit verbesserter Preßbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von r · 0,003 - 0,020 %

lösl.Al

höchstens 1,50 %, vorzugsweise höchstens 0,20 %, 0,03 - 0,25 %, 0,03 - 0,20 %, 0,02 - 0,15 %,

0,002 - 0,015 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen warmwalzt, dekapiert,kaltwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur von 600 bis 700⁰C rekristallisationsgeglüht wird, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 400 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 25O°C/Std. abkühlt und schließlich kalt nachwalzt.

In dieser Ausführungsform besteht der Stahl vorzugsweise ³⁵ aus

^L 030063/0888 ^J

- 11 -

302Α303

Si

Mn

lösl.

Al

0,003 - 0,020 %,
0,04 - 0,20 %,
0,03 - 0,20 %,
0,04 - 0,20 %,
0,02 - 0,15 %,
0,002 - 0,,015 %

Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen.

In einer anderen Ausführungsform wird der kaltgewalzte Bandstahl bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,020 bis 0,150 % unter den vorstehend genannten Bedingungen kastengeglüht, wobei er jedoch auf eine Temperatur von 720 bis 76O°C erhitzt und danach im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 25 bis 25O°C/Std. abgekühlt wird.

20 25 30

Die Erfindung betrifft demnach auch ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit verbesserter Preßbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von C : 0,020 - 0,150 %,

Si : höchstens 1,50 %, vorzugsweise höchstens 0,20 %, Mn : 0,03 - 0,25 %,
P : O,O3 - 0,20 %,
lösl. Al : 0,02 - 0,15 %,
N : 0,002 - 0,015 %,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen warmwalzt, dekapiert, kaltnachwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 720 bis 76O⁰C rekristallisationsgeglüht wird, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkext von 25 bis 25O°C/Std. abkühlt und schließlich kaltnachwalzt.

35

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~ι

In diesem Fall besteht der Stahl vorzugsweise aus

Si

Mn

lösl. Al

O_rO2O - 0,150 %, 0,04 - 0,20 %, 0,03 - 0,20 %, 0,04 - 0,20 %, 0,02 - 0,15 %, 0,002 - 0,015 %,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.

10

15

20

25

30

In einer weiteren Ausführungsform enthält der Stahl ferner mindestens eines der Elemente Nb in einer Menge von 0,003 bis 0,030 % und V in einer Menge von 0,005 bis 0,030 %, wobei jedoch die Gesamtmenge dieser beiden Elemente höchstens 0,030 % beträgt.

Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit verbesserter Preßbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von

C Si

Mn P

lösl.Al
N

0,02 - 0,150 %,

höchstens 1,50 %, vorzugsweise höchstens 0,20 %,

0,03 - 0,25 %,

0,03 - 0,20 %,

0,02 - 0,15 %,

0,002 - 0,015 %,

mindestens eines der Elemente Nb in einer Menge von 0,003 bis 0,030 % und V in einer Menge von 0,005 bis 0,030 %, wobei jedoch die Gesamtmenge dieser beiden Elemente höchstens 0,030 % beträgt,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, warmwalzt, dekapiert, kaltwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur von 720 bis 76O°C rekristallisationsgeglüht wird, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 25 bis 25O°C/Std. abkühlt und schließlich kaltnachwalzt.

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¹ In diesem Fall besteht der Stahl vorzugsweise aus

Si

Mn

lösl. Al

0,02 - 0,150 %, 0,04 - 0,20 %, 0,03 - 0,20 %, 0,04 - 0,20 %, 0,02 -,0,15 %,

0,002 - 0,015 %,
mindestens eines der Elemente Nb in einer Menge von 0,003
bis 0,030 % und V in einer Menge von 0,005 bis 0,030 %, wo- ^ bei jedoch die Gesamtmenge dieser beiden Elemente höchstens 0,030 % beträgt,
Rest Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen.

Im allgemeinen lösen sich 100 bis 200 T.p.M. Kohlenstoff
im Verlauf des Durchwärmens beim Rekristallisationsglühen.
Der größte Teil dieses gelösten Kohlenstoffs scheidet sich
im Verlauf des Abkühlens in Form von Fe₃C wieder aus. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kühlgeschwindigkeit im
Temperaturbereich ausgehend von 500°C (oder 400°C) bis 200°C derart gesteuert, daß eine ausreichende Menge an Kohlenstoff bei Raumtemperatur in fester Lösung gehalten wird. Die Ausscheidung des Kohlenstoffs erfolgt kontinuierlich im Verlauf des Abkühlens von der Durchwärmtemperatur (maximale Heiztemperatur) bis 200⁰C. Es wurde jedoch festgestellt, daß im erfindungsgemäßen Verfahren die Steuerung der Kühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich von 500⁰C (oder 400°C) bis 200⁰C
ausreicht, um die Menge an Kohlenstoff, die bei Raumtemperatur nach dem Kühlen noch gelöst ist, zu steuern.

Wenn die Kühlgeschwindigkeit im vorstehend bezeichneten Temperaturbereich höher ist als 25O°C/Std., verbleibt viel Kohlenstoff in fester Lösung. Da der derart gelöste Kohlenstoff unstabil -ist, scheidet er sich sehr leicht aus und verursacht eine Alterung bei Raumtemperatur. Infolgedessen ist eine
Kühlgeschwindigkeit über 25O°C/Std. unerwünscht. Wenn die
Kühlgeschwindigkeit andererseits geringer ist als 10°C/Std.,

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wird die Ausscheidung des Kohlenstoffs im Verlauf des Abkühlens nahezu vollständig, sogar wenn die Stahlzusammensetzung und die Durchwärmtemperatur erfihdungsgemäß gesteuert werden. Da dann keine nennenswerte Menge an Kohlenstoff nach dem Abkühlen in fester Lösung gehalten werden kann, weist der erhaltene Stahl keine Härtbarkeit beim Einbrennen auf. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform hängt die üntergrenze der Kühlgeschwindigkeit vom Kohlenstoffgehalt ab. Vorzugswei-■ se liegt die Untergrenze bei iO°C/Std. bei einem Stahl, der höchstens 0,02 % Kohlenstoff enthält und bei 25°C/Std. bei einem Stahl, der mehr als 0,02 % Kohlenstoff enthält. Im letzteren Fall (Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt) geht die Ausscheidung des Kohlenstoffs von massivem Fe., C aus, das als Keim für die Ausscheidung wirkt und an den Kristallkorngrenzen konzentriert ist. Die Kühlgeschwindigkeit soll deshalb höher sein als die Geschwindigkeit, mit der Kohlenstoffatome innerhalb der Kristallkörner an die Korngrenzen diffundieren. Für den Zweck der Erfindung 1st deshalb in diesem Fall eine Kühlgeschwindigkeit über 25°C/Std. erwünscht. Im ersteren Fall (Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt) entsteht infolge des niedrigen Kohlenstoffgehalts Fe₃C als Keim für die Ausscheidung nicht in nennenswerter Menge. Deshalb muß sich der gelöste Kohlenstoff selbst in Form von Fe₁₅C ausscheiden. Die Ausscheidung von Fe-. C in dieser Weise erfordert

25 eine gewisse Energie. Dies bedeutet, daß die Ausscheidung

von Kohlenstoff in diesem Fall langsam vor sich geht und bereits durch eine niedrige Kühlgeschwindigkeit von 1O°C/Std. nennenswert beeinflußt wird. Dies führt dazu, daß eine entsprechende Menge an Kohlenstoff stabil in fester Lösung ver-

³O bleibt.

Nachstehend wird die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt des Stahls und den Kastenglühbedingungen im erfindungsgemäßen

Verfahren im einzelnen erläutert 35

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r "I

¹ (1) Kohlenstoffgehalt 0,003 bis 0,020 %:

In diesem Fall ist die maximale Durchwärmtemperatur höher als die Rekristallisations-Durchwärmtemperatur. Vorzugsweise ist sie höher als 600⁰C, so daß eine gründliche Rekristallisation stattfinden kann und, soviel Kohlenstoff wie möglich gelöst wird.

Bei einer Kühlgeschwindigkeit unter 10°C/Std. wird keine aus- ^ reichende Menge an Kohlenstoff bei Raumtemperatur in fester Lösung gehalten. Wenn dagegen die Kühlgeschwindigkeit höher als 25O°C/Std. ist, dann liegt bei Raumtemperatur sehr viel Kohlenstoff in fester Lösung vor.

^ Die vorstehend genannte Kühlgeschwindigkeit ist vorzugsweise als durchschnittliche Kühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich von 400 bis 200°C definiert und gesteuert.·Der Grund dafür liegt, wie vorstehend erwähnt, darin, daß die Kühlgeschwindigkeit in diesem Temperaturbereich einen großen Einfluß auf die Ausscheidung von Fe₃C hat, die wiederum eng mit der Menge an bei Raumtemperatur in fester Lösung befindlichem Kohlenstoff verbunden ist.

(2) Kohlenstoffgehalt 0,020 - 0,150 %: 25

In diesem Fall wird die Durchwärmtemperatur beim Kastenglühen auf einen Punkt innerhalb des (α + γ)-Zweiphasengebietes im Fe-C-Phasendiagramm (vgl. Figur 1) angehoben, so daß sich der größte Teil des Kohlenstoffs im Stahl in der γ-Phase (Austenit) lösen kann, die während des Durchwärmens entsteht. Dadurch wird verhindert, daß feinteiliges Fe^C (Cementit)-Teilchen innerhalb der Ferritkörner vorhanden sind. Wenn der Stahl nach und nach aus diesem metallographischen Zustand abgekühlt wird, erfolgt keine starke Ausscheidung des gelösten Kohlenstoffs (etwa 0,02 %). Dies hat zur Folge, daß eine geeignete Menge an Kohlenstoff bei Raumtemperatur in fester Lö-

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sung verbleibt. Als Folge davon besitzt der Stahl die Eigenschaft der Härtbarkeit beim Einbrennen.

Die Durchwärmtemperatur beim Kastenglühen beträgt 720 bis 76O°C in dem (α + γ)-Zweiphasengebiet. Wenn die Durchwärmtemperatur niedriger ist als 72O°C, entsteht die γ-Phase nicht. Dadurch wird die Anwesenheit einer großen Menge von feinteiligem Fe₃C in den Kristallkörnern nach dem Kühlen des kaltgewalzten Bandstahls möglich. Der im Verlauf des Durchwärmens gelöste Kohlenstoff wird deshalb vollständig im Verlauf des Abkühlens ausgeschieden und es ergibt sich keine Härtbarkeit beim Einbrennen. Wenn die Durchwärmtemperatur andererseits höher als 760 C ist nimmt die Konzentration des Kohlenstoffs in der γ-Phase ab, da deren Volumen mit dem Anstieg der Temperatur zunimmt. Dies führt zu einer Neigung zur Ausscheidung von Perlit (lamellare Aggregate von Ferrit und Cementit) . Es ist dann sehr schwierig, massives Fe-.C zu erhalten. Infolgedessen scheidet sich der Kohlenstoff im Verlauf des Abkühlens leicht aus. Dies ist für die Härtbarkeit

²⁰ beim Einbrennen nicht erwünscht.

Die Kühlgeschwindigkeit wird auch zum Zweck einer möglichst günstigen Einstellung der Menge von Kohlenstoff gesteuert, die nach dem Glühen bei Raumtemperatur in fester Lösung ge-

halten wird. Wenn die Kühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich von 500 bis 200°C niedriger als 25°C/Std. ist, dann wandert der Kohlenstoff und scheidet sich in der Umgebung der Fe-.C-Teilchen an den Korngrenzen aus, und zwar sogar dann, wenn innerhalb der Körner keine Fe^C-Teilchen vorhanden sind. Dies führt zu einer Abnahme der Menge an gelöstem Kohlenstoff. Wenn die Kühlgeschwindigkeit dagegen größer als 25O°C/Std. ist, dann erfolgt das Abkühlen zu schnell und der gelöste Kohlenstoff kann nicht ausfallen. In diesem Fall bleibt dann zuviel Kohlenstoff unvermeidbar bei Raumtemperatur gelöst,

^ was zum Altern bei Raumtemperatur führt.

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Der Temperaturbereich, in dem die Kühlgeschwindigkeit im erfindungsgemäßen Verfahren festgelegt ist, ist der Bereich von 500 bis 2OO°C. Der Grund für diese Festlegung liegt darin, daß die Ausscheidung von Kohlenstoff in diesem Tem-

5 peraturbereich besonders stark erfolgt.

In den beiden vorstehend beschriebenen Fällen (1) und (2) wird der Bandstahl nach dem Glühen mit einer Dickenverminderung von 0,5 bis 2,0 % kaltnachgewalzt, um die Entstehung einer Streckgrenzendehnung (Y.P.E.) im Verlauf des Preßformens zu verhindern.

Nachstehend werden die Gründe für die Festlegung der Zusammensetzung des Stahls im erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. 15

Der Kohlenstoffgehalt des Stahls im erfindungsgemäßen Verfahren ist auf 0,003 bis 0,150 % festgelegt. Wenn der Kohlenstoffgehalt geringer als 0,003 % ist wird viel Phosphor an den Kristall-Korngrenzen ausgeseigert, was manchmal zu Sprödbruch im Stahl führt. Wenn andererseits der Kohlenstoffgehalt größer als 0,150 % ist, scheidet sich soviel massives Fe_C ab, daß keine ausreichende Menge an Kohlenstoff bei Raumtemperatur in fester Lösung gehalten werden kann. Härtbarkeit beim Einbrennen kann dann nicht in einem Maß erhalten werden,

25 wie es für den Zweck der Erfindung erforderlich ist.

Silicium bewirkt eine Unterdrückung der Ausscheidung von Fe_C im Verlauf des Abkühlens. Der Zusatz von Silicium erhöht die Menge an in fester Lösung befindlichem Kohlenstoff. Diese Wirkung ist umso größer, je höher der Siliciumgehalt ist. Wenn der Siliciumgehalt jedoch über 0,2 % ansteigt, werden die Oberflächeneigenschaften des erhaltenen Bandstahls verschlechtert und-es tritt eine ungleichmäßige Färbung auf. Da verbesserte Oberflächeneigenschaften bei Stahlband, das zur Herstellung von Innenblechen bei Automobilen verwendet wird, nicht erforderlich ist, kann der Bandstahl bei dieser Verwen-

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dung weniger als 1,50 % Silicium enthalten. Wenn die jeweiligen Gehalte an C, Mn und P genau eingestellt werden, ist ein Zusatz von Si nicht in allen Fällen notwendig. Vorzugsweise enthält der Stahl jedoch Silicium in einer Menge von mindestens 0,04 %, um eine verbesserte Härtbarkeit beim Einbrennen zu erreichen.

Der Zusatz von Mangan beschleunigt die Ausscheidung von Fe^C im Verlauf des Abkühlens und vermindert auch die Menge des nach dem Glühen in fester Lösung befindlichen Kohlenstoffs. Der Mangangehalt ist erfindungsgemäß auf höchstens 0,25 % begrenzt. Vorzugsweise beträgt der Mangangehalt höchstens 0,20 %. Bei einem höheren Mangangehalt als 0,25 % kann keine befriedigende Härtbarkeit beim Einbrennen erhalten werden.

Wenn der Mangangehalt andererseits geringer als 0,03 % ist, tritt in Gegenwart von Schwefel Rotfaulbrüchigkeit auf. Bevorzugt ist ein Mangangehalt in einer Menge von 0,03 bis 0,20 %

Da Silicium eine Verbesserung der Härtbarkeit beim Einbrennen bewirkt, wie vorstehend erwähnt, ist in dieser Beziehung ein Stahl mit geringem Mangan- und hohem Siliciumgehalt zur Erzielung einer bemerkenswert hohen Härtbarkeit beim Einbrennen bevorzugt.

Phosphor wird dem Stahl erfindungsgemäß als wesentliches Element zugesetzt. Der Zusatz von Phosphor ist wichtig, da er sowohl zu einer Verbesserung der Eigenschaft des Nichtalterns als auch der Härtbarkeit beim Einbrennen führt. In

30 Abwesenheit von Phosphor verursacht gelöster Kohlenstoff

sogar in geringer Menge ein Altern bei Raumtemperatur. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Kohlenstoff entlang der Versetzungslinien ausgeseigert wird, die im Verlauf des Kaltnachwalzens entstehen. Wenn Phosphor zugesetzt wird, wird ein das Phosphoratom umgebendes Gitter angeordnet und die Kohlenstoffatome werden in diesem Bereich festgehalten.

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ORIGINAL INSPECTED

Die festgehaltenen Kohlenstoffatome sind wetterstabil und seigern deshalb nicht bei Raumtemperatur längs der Versetzungslinien aus, auch nicht nach dem Kaltnachwalzen. Dadurch wird der Stahl bei Raumtemperatur nicht alternd. Die von Phosphoratomen festgehaltenen Kohlenstoffatome verlassen jedoch beim Erwärmen auf eine Temperatur von 17O°C leicht diese Plätze, um längs der Versetzungslinien auszuseigern. Dies führt zur Alterung, d.h. Härtbarkeit beim Einbrennen. Ein Zusatz von mindestens 0,03 % Phosphor ist deshalb zum Zweck der Erfindung erforderlich. Jedoch verschlechtert ein Zusatz von Phosphor in einer Menge von mehr als 0,20 % die Punktschweißbarkeit. Erfindungsgemäß ist der Phosphorgehalt deshalb auf 0,03 bis 0,20 % begrenzt. Bevorzugt wird Phosphor in einer Menge von mindestens 0,04 % zugesetzt.

Der Zusatz von löslichem Aluminium in einer Menge von mindestens 0,02 % ist aus folgenden zwei Gründen erforderlich. Einer der Gründe ist, daß lösliches Aluminium im Stahl Stickstoff als AlN bindet und dadurch das Altern bei

Raumtemperatur unterdrückt wird. Der·zweite Grund besteht darin, daß die Anwesenheit von löslichem Aluminium gleichzeitig die Rekristallisation der kaltgewalzten Struktur und die Ausscheidung von AlN im Verlauf des Erhitzens beim Glühen verursacht, wodurch ein kaltgewalzter Bandstahl mit einem hohen r-Wert und damit verbesserter Preßbarkeit erhalten wird. Der Gehalt an löslichem Aluminium ist auf 0,02 bis 0,15 % begrenzt. Die Anwesenheit von löslichem Aluminium in einer Menge über 0,15 % bringt keine weitere nennenswerte Verbesserung und erhöht die Herstellungskosten des Stahls.

Der Stickstoffgehalt ist auf 0,002 bis 0,015 % begrenzt. Bei einem Stickstoffgehalt unter 0,002 % kann die synergistische Wirkung des löslichen Aluminiums und des Stickstoffs nicht erhalten werden. Bei einem Stickstoffgehalt über 0,015 % wird dagegen keine befriedigende Dehnung erreicht.

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r ■ π

Das Glühen nach dem Kaltwalzen wird vorzugsweise als Kastenglühen durchgeführt. Das Kastenglühen bewirkt eine Verbesserung der Rekristallisationstextur infolge des damit ver-. bundenen langsamen Aufheizens und bewirkt ferner, daß eine geeignete Menge an Kohlenstoff bei Raumtemperatur in fester Lösung gehalten wird, da es mit einem langsamen Abkühlen verbunden ist. Der kaltgewalzte Bandstahl kann als offene Spule oder aufgewickelt geglüht werden. Eine entkohlende Atmosphäre kann den Kohlenstoffgehalt des zu behandelnden Stahls vermindern, d.h. der Kohlenstoffgehalt des Stahls kann auf höchstens 0,003 % vermindert werden, insbesondere im Fall des kaltgewalzten Bandstahls mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der erfindungsgemäß verwendet wird. Dies führt zu Sprödbruch im Stahl infolge der Ausseigerung von Phosphor

15 längs der Korngrenzen. Vorzugsweise wird das Glühen deshalb in einer nicht entkohlenden Atmosphäre durchgeführt.

Wie vorstehend beschrieben, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der genannten Stahlzusammensetzung ein kaltgewalzter Bandstahl mit einer Streckgrenze von 25 bis 40 kg/mm² nach dem Einbrennen erhalten werden. Da diese Art von Stahl keine teueren Zusätze enthält, ist der erfindungsgemäß erhaltene Bandstahl auch vom ökonomischen Standpunkt

aus vorteilhaft.
25

Falls eine weitere Verbesserung der Festigkeit gewünscht wird, können dem Stahl einige zusätzliche Elemente einverleibt werden, auch wenn deren Zusatz den Stahl teuerer macht. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,020 bis 0,150 % noch folgende Elemente enthalten: Nb in einer Menge von 0,003 bis 0,030 % und V in einer Menge von 0,005 bis 0,030 %.

Der erfindungsgemäße Bandstahl kann mindestens eines dieser zusätzlichen Elemente erhalten. Der Gesamtgehalt der beiden Elemente beträgt jedoch höchstens 0,030 %. Das Herstellungs-

^L Q30063/088 8

Γ "1

" ²¹ ' 302Α303

verfahren, das bei dem Stahl, der mindestens eines der Elemente Nb und V enthält, angewendet wird, ist vorzugsweise das gleiche, das bei dem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt ' von 0,020 bis 0,150 % benutzt wird. Nach dieser Ausführungsform der Erfindung kann ein kaltgewalzter Bandstahl mit hoher Festigkeit und einer Streckgrenze von 30 bis 50 kg/mm² nach dem Einbrennen erhalten werden.

Die Verbesserung der Festigkeit des Stahls durch den Zusatz von Nb und V wurde versucht, da bekannt ist, daß diese Elemente eine Ausscheidungsverfestigung und eine Feinkorn-Verfestigung bewirken. Kaltgewalzter Stahl mit erhöhter Festigkeit infolge von Ausscheidungshärtung weist jedoch unvermeidlich geringe Dehnung und einen niedrigen r-Wert auf, und besitzt demnach nur geringe Preßbarkeit. Man mußte deshalb annehmen, daß der Zusatz von Nb und V für den Zweck der Herstellung eines Bandstahls mit verbesserter Festigkeit sowie verbesserter Preßformbarkeit ungünstig ist.

Bei der Anwendung einer besonderen Zusammensetzung des Stahls und bestimmter Glühbedingungen im erfindungsgemäßen Verfahren wurde jedoch festgestellt, daß die Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit einer Zugfestigkeit über 40 kg/mm² und befriedigender Preßbarkeit und Form-Fixierbarkeit auch bei Zusatz von Nb und/oder V möglich ist. Außerdem zeigt d^r dabei erhaltene Bandstahl auch bemerkenswerte Härtbarkeit beim Einbrennen . Durch die Festlegung der jeweiligen Gehalte an C, Mn, P, Si und löslichem Aluminium sowie durch die Glühbedingungen ist es nämlich möglich, nur die Feinkorn-Verfestigungseigenschaften auszunutzen, die der Zusatz von Nb (oder V) mit sich bringt, ohne daß die Dehnung und der r-Wert in irgendeiner Weise ungünstig beeinflußt werden.

Wenn ein Bandstahl, der Nb und/oder V enthält, in üblicher Weise bei einer Temperatur von 630 bis 700°C kastengeglüht wird, scheiden sich Fe₃C, NbC, NbN, VC und VN in feinen Teil-

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ORIGINAL INSPECTED

chen aus, was zu geringerer Dehnung und im wesentlichen keiner Härtbarkeit beim Einbrennen führt. Wenn das Kastenglühen jedoch bei einer Temperatur über 72O°C durchgeführt wirdj- werden diese Ausscheidungen grobkörnig und die Härtbarkeit beim Einbrennen und die Dehnung werden verbessert.

Wird das Kastenglühen andererseits bei einer Temperatur oberhalb von 76O°C durchgeführt, dann werden die Fe₃C-Körner zu groß und vermindern dadurch die Härtbarkeit beim Einbrennen. Wie vorstehend beschrieben, muß der erhitzte Bandstahl

10 mit mäßiger Geschwindigkeit abgekühlt werden, um eine geeignete Menge an Kohlenstoff bei Raumtemperatur in fester Lösung zu halten, der während des Preßformens ohne Ausscheidung verbleibt, jedoch beim Einbrennen ausgeschieden wird, und damit die Härtung verursacht. Die Kühlgeschwindigkeit für die-

sen Zweck liegt, wie vorstehend beschrieben, bei 25 bis 25O°C/Std. im Temperaturbereich von 500 bis 200°C.

Silicium kann dem Stahl, der Nb und/oder V enthält, zur Verbesserung seiner Härtbarkeit beim Einbrennen und seiner

20 Festigkeit zugesetzt werden. Wird jedoch Silicium in einer Menge von mehr als 0,2 % zugesetzt, dann werden die Oberflächeneigenschaften des erhaltenen Bandstahls in gewissem Maße verschlechtert und es erscheint eine ungleichmäßige Färbung. Da verbesserte Oberflächeneigenschaften bei der Verwendung

des Stahls zur Herstellung von Innenblechen bei Automobilen nicht erforderlich sind, kann der Bandstahl bei solchem Anwendungszweck bis zu 1,50 % Si enthalten.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. 30

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ORIGINAL INSPECTED

1 Beispiel 1

Es werden Stähle mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt, warmgewalzt, dekapiert, kaltgewalzt, kastengeglüht und kaltnachgewalzt.

C
Si

Mn
P

lösl. Al

10 N

0,001 - 0,050 %, 0,01 - 0,20 %; 0,10 - 0,20 %, 0,04 - 0,07 %, 0,03 - 0,06 %, 0,006 - 0,009 %.

Die Endtemperatur des Warmwalzens beträgt 850⁰C und die Aufwickeltemperatur 58O°C. Die Dickenverminderung beim Kaltwalzen wird von 2,8 auf 0,8 mm (71 %) durchgeführt. Die Glühbedingungen umfassen ein Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 50°C/Std., Durchwärmen bei 700°C oder 74O°C 5 Stunden und Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 50°C/Std. Die Dehnung beim Kaltnachwalzen beträgt 1,2 %.

Prüfstücke entsprechend der Norm JIS Nr. 5 werden aus jedem der erhaltenen Bandstähle geschnitten. Zunächst werden die Prüfstücke auf eine bleibende Dehnung von 2 % gedehnt. Die Fließspannung A der Prüfstücke wird aus dem Ergebnis dieser Zugfestigkeitsprüfung gemäß Figur 2 bestimmt. Danach werden die Prüfstücke entlastet und anschließend 20 Minuten bei einer Temperatur von 170°C unter Bedingungen wärmebehandelt, die denjenigen beim Einbrennen entsprechen. Nach dieser Wärmebehandlung werden die Prüfstücke erneut der Zugfestigkeitsprüfung unterworfen und die Streckspannung B wird gemäß Figur 2 bestimmt. Die errechnete Differenz (A Y.P. = B - A) wird als der Betrag der Härtung infolge des Einbrennens ermittelt.

Die Ergebnisse einer Reihe solcher Prüfungen sind in den Figuren 3 und 4 zusammengefaßt, in denen die Beziehungen zwischen dem prozentualen Kohlenstoff- und Siliciumgehalt und

^L Q30063/0888

Γ ~

1 dem Wert für λ Y.P. dargestellt sind. Die Durchwärmtemperatur beträgt 70O⁰C in Figur 3 und 74O°C in Figur 4.

Figur 3 zeigt, daß alle Stahlproben, deren Zusammensetzung in den erfindungsgemäß definierten Bereich fallen (C : 0,003 bis 0,020 %; Si: höchstens 0,20 %) ein /± Y.P. über 2 kg/mm² aufweisen. Insbesondere besitzen die Proben mit einem Gehalt von höchstens 0,04 % Si ein Δ. Y.P. über 4 kg/mm².

in Figur 4 ist zu erkennen, daß sogar die Stähle mit einem Gehalt von mehr als 0,020 % C ein /^Y.P. über 2 kg/mm² aufweisen.

Zur Bestimmung des Alterns bei Raumtemperatur wird der Bandstahl nach dem Kaltnachwalzen durch dreitägiges Erwärmen auf 50°C einer beschleunigten Alterungsbehandlung unterzogen. Sodann werden die der Streckgrenze entsprechenden Dehnungen in der Zugfestigkeits/ an°den derart gealterten Bandstählen bestimmt. Die Werte für die Zuggrenzen-Dehnungen liegen alle unter 0,5 %. Dies zeigt an, daß der Bandstahl der Erfindung bei Raumtemperatur nicht altert.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird mit der Änderung wiederholt, daß der Stahl folgende Zusammensetzung aufweist:

lösl. Al

0,005 - 0,020 %, 0,04 - 0,08 %, 0,008 - 0,015 %, 0,03 - 0,06 %, 0,006 - 0,009 %, 0,02 - 0,50 % 0,007 - 0,10 %.

In diesem Beispiel beträgt die Durchwärmtemperatur beim ³⁵ Kastenglühen 700⁰C.

^L Q30063/0888

Die quantitativen Ergebnisse der Härtung infolge des Einbrennens /\Y.V. sind in Figur 5 in Beziehung zum prozentualen Phosphor- und Mangangehalt zusammengefaßt. Figur 5 zeigt, daß der Bandstahl, dessen Zusammensetzung in den erfindungsgemäß definierten Bereich fällt, stets ein Λ Y.P. von mindestens 2 kg^mm² aufweist. Die Werte /^Y.P. liegen immer über 4 kg/mm² bei einem Phosphorgehalt über 0,04 % und einem Mangangehalt unter 0,20 %.

10 Beispiel 3

C
Si

lösl. Al

Mn

0,04 - 0,06 %, 0,02 - 0,08 %, 0,006 - 0,018 %, 0,03 - 0,06 %, 0,004 - 0,009 % 0,O4 - 0,50 %, 0,006 - 0,10 %.

Die Durchwärmtemperatur beim Kastenglühen beträgt in diesem Beispiel 740⁰C. Die Ergebnisse sind in Figur 6 zusammengefaßt.

Figur 6 zeigt, daß Bandstahl mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung stets ein Λ Y.P. über 2 kg/mm² aufweist. In den Fällen mit einem Phosphorgehalt über 0,04 % und einem Mangangehalt unter 0,20 % beträgt /^ Y.P. stets mehr als

4 kg/mm².
30

Beispiel 4

Es werden Stahlschmelzen mit der in nachstehender Tabelle I aufgeführten Zusammensetzung in einem Konverter hergestellt. Die erhaltenen Stähle werden warmgewalzt, dekapiert, kaltgewalzt, kastengeglüht und kalfcnachgewalzt.

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10

- 26 -

Tabelle I

-Stahl	C	Si	Mn	P	S	lösl.Al	N
A	0,050	0,08	0_f35	0,052	0_r012	0,040	0,0045-
B	0,050	0/08	0,18	0,011	0.010	0,034	0_f0062
C	0,060	0,06	0_f17	0,047	0,016	0_r059	0,0060
D	0,009	0,01	0,14	0,086	0_r011	0_r073	0_;0038

20

Die Endtemperatur des Warmwalzens beträgt 900 bis 85O°C und die Aufwickeltemperatur 600 bis 55O°C. Die Dickenverminderung beim Kaltwalzen wird von 3,2 mm auf 0,8 mm (75 %) durchgeführt. Die Glühbedingungen umfassen ein Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 5O°C/Std., Durchwärmen 5 Stunden bei einer Temperatur von 630 bis 80O⁰C und Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 1OO°C/Std. und im Temperaturbereich von 2OO°C auf Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 4O°C/ Std. Die Dehnung beim Kaltnachwalzen beträgt 1,0 %.

Aus jedem der erhaltenen Bandstähle werden Prüfstücke gemäß JIS Nr. 5 geschnitten. An jedem Prüfstück wird A Y.P. gemäß Beispiel 1 bestimmt.

Figur 7 zeigt die Beziehung zwischen der Durchwärmtemperatür und /\^γ·^ρ· ^für J^{eden der} Stähle A, B, C und D. Aus Figur ist ersichtlich, daß der Stahl A mit einem Mangangehalt von 0,35 % und der Stahl B mit einem Phosphorgehalt von 0,011 % Werte für AY.P. ergeben, die 2 kg/mm² nicht erreichen. Von den Stählen, die geeignete Mengen an Phosphor und Mangan enthalten, ergibt Stahl C mit einer verhältnismäßig großen Menge an Kohlenstoff (0,06 % C) einen Wert für /^Y.P., der über

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ORIGINAL INSPECTED

^Γ οι ^Π

2 kg/mm² liegt im Fall einer Durchwärmtemperatur über 72O°C. Stahl D, der eine verhältnismäßig geringe Menge an Kohlenstoff (0,009 % C) enthält, besitzt eine bemerkenswert verbesserte Härtbarkeit beim Einbrennen, die sich als Wert für /^Y.P. über 3 kg/mm² bei einer Durchwärmtemperatur über 63O°C ausdrückt.

Beispiel 5 Die Herstellung der Stähle C und D in Tabelle I wird gemäß Beispiel 4 wiederholt. Glühen und Kaltnachwalzen wird jedoch unter folgenden Bedingungen durchgeführt. Die Bandstähle werden zunächst mit einer Geschwindigkeit von 5O°C/Std erhitzt, danach 5 Stunden bei 74O°C durchgewärmt und anschließend im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer Kühlgeschwindigkeit abgekühlt, die von 6°C/Std. bis zum Abkühlen an der Luft schwankt. Nach dem Kaltnachwalzen mit einer Dickenverminderung von 1 % werden die Bandstähle einen Monat bei Raumtemperatur belassen. Danach wird die Streckgrenzen-Dehnung und /\ Y.P. gemäß Beispiel 1 durch die Zugfestigkeitsprüfung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 zusammengefaßt.

Die Werte in Figur 8 zeigen, daß beim Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 200°C bei einer Geschwindigkeit von 25 bis 25O°C/Std. der Stahl mit einer verhältnismäßig großen Menge Kohlenstoff (mehr als 0,020 % C) keine Streckgrenzendehnung und auch kein Altern bei Raumtemperatur aufweist. Wenn das Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 200°C mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 25O°C/Std. durchgeführt wird, zeigt der Stahl mit einer verhältnismäßig geringen Menge Kohlenstoff (weniger als 0,020 % C) keine Streckgrenzen-Dehnung und auch kein Altern bei Raumtemperatur. Da außer dem der Wert für Λυ.Ρ. über 2 kg/mm² liegt, werden Bandstähle mit verbesserter Beständigkeit gegen Einbeulungen

35 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten.

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In einem Konverter werden Stahlschmelzen mit der in Tabelle II angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Die erhaltenen Stähle E bis J werden kontinuierlich zu Brammen stranggegossen. Der Stahl K wird durch Kokillenguß zu einer Bramme gegossen. Sodann werden die erhaltenen Brammen auf 1200 bis 125O°C erhitzt und mit einer Endtemperatur von 820 bis 88O°C auf eine Dicke von 2,8 mm warmgewalzt. Die Aufwickeltemperatur beträgt 580 bis 600⁰C. Nach dem Dekapieren werden die Bänder auf eine Dicke von 0,7 mm kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Bandstähle E und F werden sodann in offener Spule kastengeglüht und die kaltgewalzten Bandstähle G bis K werden in aufgewickeltem Zustand kastengeglüht.

Die Glühbedingungen der offenen Spule umfassen ein Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 70°C/Std., Durchwärmen 4 Stunden bei einer Temperatur von 720⁰C und Abkühlen im Temperaturbereich von 720 bis 400°C mit einer Geschwindigkeit von 80°C/Std. und im Temperaturbereich von 400 bis 200⁰C mit einer Geschwindigkeit von 40°C/Std. Andererseits umfassen die Glühbedingungen bei der aufgewickelten Spule ein Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 40°C/Std., Durchwärmen 20 Stunden bei einer Temperatur von 680⁰C und Abkühlen im Temperaturbereich von 680 bis 400°C mit einer Geschwindigkeit von 60°C/Std. und im Temperaturbereich von 400 bis 200°C mit einer Geschwindigkeit von 2o°C/Std. In beiden Fällen besteht die Glühatmosphäre hauptsächlich aus 8 % H„, Rest N„; sie ist nicht entkohlend.

Nach dem Glühen wird der Bandstahl mit einer Dehnung von 1,2% kaltnachgewalzt.

Aus den erhaltenen Bandstählen werden Prüfstücke gemäß JIS Nr. 5 geschnitten und in drei Richtungen der Zugfestigkeitsprüfung unterzogen. Die Werte für Λγ.Ρ. werden gemäß Beispiel 1 bestimmt. Die Alterungshärtung bei Raumtemperatur wird in Form des Ausmaßes der Streckgrenzen-Dehnung der Pro-

^L 030063/0888 ^J

ben bestimmt, die 3 Tage einer beschleunigten Alterung bei einer Temperatur von 5O°C unterzogen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefaßt.

Tabelle II

Stah:.

Si

Mn

lösl.Al

E
F
G
H
I
J
K

0,015
0,007
0,018
0,010
0_f"040
0,008
0,013

0_r14
0,05
0j08
0_f01

0,14
0_f04
0,08

0,17
0.19
0,09
0.10
0,15
0,17
0.17

0,039 0,063 0^06 0,053 0,040 0,013 0,080

0,010 0_?005 .0,006 0,015 0_;008 0,008 0_f 012

0_f053 0_;071 0,049 0,042 0,051 0,063 O₁OOl

0,0062 0,0039 0,0058 0,0052 0,0083 O₁OOoO 0,0028

Tabelle III

	E	• Streck grenze, kg/mm²	Zugfe stigkeit kg/mm²	Dehnung, %	r-Wert	ΔΥ.Ρ. .kg/imi2	Altern bei •Raumtempera tur
	F	21,3	37_r0	42_f0	1,58	+4,9	nein
fr C d	G	19,0	33,8	46_;0	1,89	+5,5	Il
find	H	23,8	40,5	38_r5	1,67	+4,0	Il ^w
ti	I	20 _fl	36,5	43,0	l_f63	+2,8	Il
Λ O	J	24,5	39,5	39,0	l_r40	+0,3	Il
glei	K	JL9_r5	33_f5	46_f0	1,56	+0_;3	Il
U α) >	22,6	37,1	42^0	1,26	+5,9	ja

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Γ

1 Bemerkung:

"nein" bedeutet eine Streckgrenzen-Dehnung unter 0,5 %. "ja" bedeutet eine Streckgrenzen-Dehnung von mindestens 0,5 %.

Die Werte in Tabelle III zeigen, daß die erfindungsgemäßen Stähle E bis H bei Raumtemperatur nicht altern und ΔY.P. über 2 kg/mm² aufweisen. Ferner besitzen sie einen verbesserten r-Wert und eine erhöhte Dehnung. Obwohl Stahl H einen geringfügig niedrigeren Wert ^ Y. P. infolge seines geringen Si-Gehaltes aufweist, ist er vom praktischen Gesichtspunkt zufriedenstellend als Stahl, der Festigkeit gegen Einbeulungen aufweist.

Im Gegensatz dazu besitzt einer der Vergleichsstähle, nämlich Stahl I, einen niedrigeren Wert für A Y.P. und einen niedrigen r-Wert trotz des hohen Kohlenstoffgehalts, da die Durchwärmtemperatur mit 680⁰C verhältnismäßig niedrig ist. Der Stahl J besitzt einen niedrigen Wert ,ΛY.P. infolge des zu geringen Phosphorgehalts. Die Werte für /\Y.P. der Stähle I und J liegen unter 2 kg/mm². Außerdem kann nicht gesagt werden, daß die Stähle I und J beständig gegen Einbeulungen sind. Der Stahl K ist ein unberuhigter Stahl mit einem niedrigen r-Wert, was zum Altern bei Raumtem-

25 peratur führt.

Beispiel 7

In einem Konverter werden Stahlschmelzen mit der in Tabelle IV angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Die erhaltenen Stähle werden sodann zu Brammen verarbeitet, die auf 1200 bis 128O°C erhitzt und warmgewalzt werden. Die Endtemperatur beträgt 850 bis 92O°C und die Aufwickeltemperatur 520 bis 600°C. Nach dem Dekapieren wird das Kaltwalzen mit einer Verminderung der Dicke auf 0,8 mm (75 %) durchgeführt. Sodann werden die kaltgewalzten Bandstähle abgewickelt und als offene Rolle kastengeglüht. Die Bedingun-

^L 030063/0888

ORIGINAL INSPECTED

gen des Kastenglühens umfassen ein Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 5O°C/Std., Durchwärmen 3 bis 5 Stunden bei 74O°C und Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 2OO°C mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 80°C/Std. Nach dem Glühen werden die Bandstähle mit einer Dehnung von 1 % kaltnachgewalzt.

An Prüfstücken, die aus den erhaltenen kaltgewalzten Stahlblechen geschnitten wurden, werden die Streckgrenze, die Zugfestigkeit, der r-Wert und der Anstieg der Streckgrenze in folge des Einbrennens (/^Y.P.) auf der Grundlage der Meßwerte der Zugfestigkeitsprüfung in Walzrichtung erhalten.

Einige Proben werden nach dem Kaltnachwalzen 1 Monat bei Raumtemperatur belassen. Danach wird die Streckgrenzen-Dehnung in der Zugfestigkeitsprüfung gemessen, um festzustellen, ob ein Altern bei Raumtemperatur, stattfindet oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt.

Tabelle IV

r-H nJ 4J V)	C	Si	Mn	P	S	lösl. Al	N
L M N O	0,04 0,09 0,04 0,06	0,01 0,10 0,14 ' OjOl	0,15 0,16 0,44 0,23	0,047 0,089 0,058 0_;049	0,016 O₁OIl 0,011 0,009	0,059 0,061 0,049 0,001	0_?0060 0,0081 0,0035 0.0028

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- 32 -

Tabelle V

Stahl	Streck grenze, kg/mm²	Zugfe stigkeit, kg/mm²	Dehnung, %	r-Wert	! ΔΥ.Ρ. kg/rnm^	Altern bei Raumtempe ratur
L	21,5	4 37,6	42_?0	1,73	5,0	nein
M	29,1	43,8	36_r5	1,81	4.5	11
N	24jO	40,1	38_r6	1,42	0_?6	Il
O	20_r6	33,0	45,3	l_;20	⁵T⁵	ja

Die Werte in Tabelle V zeigen, daß der erfindungsgemäß hergestellte kaltgewalzte Bandstahl auch nach der Durchführung des Kastenglühens eine verbesserte Härtbarkeit beim Einbrennen, einen hohen r-Wert und die Eigenschaft, bei Raumtemperatur nicht zu altern, aufweisen. Der Vergleichsstahl N besitzt dagegen einen niedrigen Wert AY-P-* da er eine verhältnismäßig große Menge Mangan enthält. Der Vergleichsstahl O hat einen niedrigen r-Wert und altert bei Raumtemperatur, da er eine verhältnismäßig geringe Menge an löslichem Aluminium enthält.

Die Ergebnisse der vorstehenden Beispiele zeigen, daß die Kombination von Stahlzusammensetzung und Kühlgeschwindigkeit beim Kastenglühen im erfindungsgemäßen Verfahren von großer Bedeutung ist.

Beispiele

Beispiel 4 wird mit den Stählen der in Tabelle VI angegebenen Zusammensetzung wiederholt. Die Bedingungen des Kastenglühens umfassen ein Aufheizen mit einer Geschwindigkeit von 5O°C/Std., Durchwärmen 5 Stunden bei 640 bis 78O°C und Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 70°C/Std. und einem Temperaturbe-

Q3QQ63/0888

reich von 200⁰C bis Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von etwa 4o°C/Std.

10

Tabelle VI

Stan!	. C	Si ♦	Mn	P	Lösl. Al	N	Nb
P Q R	o_Tio 0.09 0,11	0,11 0,14 0jl5	0_r14 O₁Il 0_;63	0,081 0,016 0_f112	0,069 0j044 0j048	0,0041 0,0063 0,0043	ο,οιι 0,022 Spur

20

Stahl P weist eine Zusammensetzung im erfindungsgemäßen Bereich auf. Der Stahl Q enthält weniger Phosphor als erfindungsgemäß erforderlich ist. Der Stahl R enthält mehr Mangan, als erfindungsgemäß erforderlich ist und enthält ferner kein Niob. Die Stähle Q und R sind Vergleichsstähle.

Gemäß Beispiel 1 wird an diesen Stählen /S Y.P., Zugfestigkeit, Dehnung und der r-Wert gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 9 zusammengefaßt.

Figur 9 zeigt, daß bei einer Durchwärmtemperatur von 720 bis 76O°C alle Stähle im wesentlichen die gleiche Zugfestigkeit im Bereich von 45 bis 50 kg/mm² besitzen. Stahl Q mit dem geringen Phosphorgehalt zeigt jedoch nur eine geringe Dehnung und/oder einen niedrigen r-Wert infolge der Ausscheidungshärtung, die durch NbC verursacht wird und zu einer Verfestigung führt. Der Vergleichsstahl R, der eine verhältnismäßig große Menge Mangan enthält und frei von Nb ist, besitzt einen besonders geringen Wert für ΔY.P. Dagegen besitzt der erfindungsgemäße Stahl P befriedigende Werte für Dehnung, r-Wert und /\^Y.P. bei einer Durchwärmtemperatur von 720 bis 76O°C. Diese Eigenschaften des Stahls sind in

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ÖFflüTNÄEHNSPECTED

Γ "1

1 einem guten Gleichgewicht, so daß sich dieser Bandstahl besonders gut für Automobilkarosserien eignet.

Beispiel 9

In einem Konverter werden Stahlschmelzen mit der in Tabelle VII angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Sodann werden die erhaltenen Stähle S bis X kontinuierlich zu Brammen stranggegossen. Die Brammen werden auf 1200 bis 128O°C erhitzt und auf eine Dicke von 3,2 mm heißgewalzt. Die Endtemperatur beträgt 850 bis 900⁰C und die Aufwickeltemperatur 400 bis 45O°C. Nach dem Dekapieren werden die Stähle auf eine Dicke von 0,8 mm (Dickenverminderung 75 %) kaltnach-

walzt. Sodann werden die erhaltenen kaltgewalzten Bandabgewickelt
stähle / und in offener Rolle kastengeglüht. Die

15 Bedingungen des Kastenglühens umfassen ein Aufheizen mit

einer Geschwindigkeit von 50°C/Std., 5 Stunden Durchwärmen bei 74O°C und Abkühlen im Temperaturbereich von 500 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 80°C/Std. Nach dem Glühen werden die Bandstähle mit einer

20 Dehnung von 1,3 % kaltnachgewalzt.

An Probestücken, die aus den erhaltenen kaltgewalzten Bandstählen geschnitten wurden, werden Streckgrenze, Zugfestigkeit, r-Wert und Anstieg der Streckgrenze infolge des Einbrennens (^Y.P.) auf der Basis der Versuchsdaten der Zugfestigkeitsprüfung in Walzrichtung erhalten.

Einige Proben werden nach dem Kaltnachwalzen 1 Monat bei Raumtemperatur belassen. Anschließend wird die Streckgrenzen-Dehnung im Zugfestigkeitstest gemessen, um festzustellen, ob eine Alterung bei Raumtemperatur stattgefunden hat oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII zusammengefaßt.

^L 030063/0888 ^J

ORIGINAL INSPECTED

Ul

ro

cn

Tabelle VII

•-^ ο 00 00 00

	S	■ Zusammensetzung, Gew.-%· m - · '	Si	Mn	P	S	lösl. Al	N	Nb	V
Stahl	T	C	0,41	0,15	0,101	0,019	0,042	0,0060	0,007	Spur
Erfindung	U	0,03	0,01	0,08	0_;060	0,011	0_;021	0,0042	0,022	Spur
Vergleich -	V	0,10	0,01	0,18	0,072	0,018	0,042	0,0053'	Spur-	0,014
	W	0,13	0,04	0,13	0,098	0,010	'0,082	0,0046	0,012	0,008
X	0,06	0,01	0,31	0,093	0,020	0,049	0_f0043	0,018	Spur
0,08	0,04	0,11	0,089	0,009	0,005	0,0021	0,010	Spur
0,10

U) Ul

OO

co

οι

to

cn

Tabelle VII (Portsetzung)

ο oo oo

Streck grenze , kg/mm²	Zugfe stig keit,- cg/mm² ·	Dehnung, %	r-Wert	ΔΥ.Ρ. kg/ran^	Altern bei Raum temperatur
■35,0	49,2	30,0	l_r68	4,8	nein
32_;4	46_;1	33,5	1,54	⁵7³	Il
30,5	44,3	* 35_;0	1,60	4,0	Il
35,1	51,8	28,0	1,51	Λ⁶	Il
30,4	45,4	33,5	1,50	1,2	Il
34,7	46,8	28,5	1,15	6,3	• ja

co

CD

ro

co

CD

Γ - 37 - ^Π

Die Werte in Tabelle VII zeigen, daß die erfindungsgemaßen Stähle S bis V eine verhältnismäßig hohe Zugfestigkeit im Bereich von etwa 45 bis 50 kg/mm² besitzen. Ferner weisen· sie einen verhältnismäßig hohen Debnungsgrad, sowie einen hohen r-Wert und Wert für /\Y.P. auf. Sie altern nicht bei Raumtemperatur. Andererseits besitzt der Vergleichsstahl W

mit einem verhältnismäßig hohen Mangangehalt einen niedrigen Wert ΔY.P. und der Vergleichsstahl X mit einem verhältnismäßig geringen Gehalt an löslichem Aluminium einen niedrigen r-Wert. Außerdem altern diese Stähle bei Raumtemperatur.

Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß erfindungsgemäß ein kaltgewalzter Bandstahl mit erhöhter Preßformbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen unter geringen Kosten erhalten werden kann.

Der kaltgewalzte Bandstahl, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, zeigt einen Anstieg der Streckgrenze während des Einbrennens der Farbe nach dem Pressformen, wodurch eine verbesserte Festigkeit gegen Einbeulungen im Endprodukt erhalten wird. Außerdem können im Fall eines geringen Zusatzes von Nb und/oder V kaltgewalzte Bandstähle mit einer Zugfestigkeit über 40 kg/mm² und den vorstehend erwähnten verbesserten Eigenschaften erhalten werden.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene kaltgewalzte Bandstahl eignet sich besonders als Außen- und Innenblech für Automobile, wo in jüngster Zeit eine Gewichtseinsparung zur Verbesserung der km-Leistung gefordert wird.

Die Anwendung des Bandstahls ist jedoch darauf nicht begrenzt. Er kann auch für elektrische Haushaltsgeräte und dergleichen verwendet werden, wo eine verhältnismäßig hohe Zugfestigkeit gefordert wird.

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Claims

11 Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl " Priorität: 28. Juni 1979, Japan, Nr. 82 510/79 28. Juni 1979, Japan, Nr. 82 511/79 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl mit verbesserter Preßbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen · Stahl mit einem Gehalt von

C
Si

Mn
P

lösl. Al

0,003 - 0,150 %, höchstens 1,50 %, 0,03 - 0,25 %,
0,03 - 0,20 %,
0,02 - 0,15 %,

0,002 - 0,015 %
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, warmwalzt, dekapiert, kaltwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur rekristallisationsgeglüht wird, die niedriger ist ₃₅ als 760⁰C, aber höher als die Rekristallisationstemperatur des Stahls in dem Bereich der Stahlzusammensetzung, der aus

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ORIGINAL INSPECTED

dem Ferrit-Einphasengebiet oder dem Ferrit-Austenit-Zwei-Phasengebiet im binären Fe-C-Phasendiagramiu besteht, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 500 bis 200°C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 25O°C/ Std.abkühlt und schließlich kaltnachwalzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

man einen Stahl mit einem Gehalt von

C : 0,003 - 0,020 %, 10 Si : höchstens 1,50 %, Mn : 0,03 - 0,25 %, P : 0,03 - 0,20 %, lösl. Al : 0,02 - 0,15 %

N : 0,002 - 0,015 %,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, warmwalzt, dekapiert , kaltwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur von 600 bis 76O⁰C rekristallisationsgeglüht wird, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 400 bis 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 10 bis 25O°C/Std. abkühlt und schließlich kaltnachwalzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von

Si:

Mn

Lösl.

Al

0,003 - 0,020 %, 0,04 - 0,20 %, 0,03 - 0,20 %, 0,04 - 0,20 %, 0,02 - 0,15 % 0,002 - 0,015 %

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen einsetzt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von C : 0,020 - 0,150 %
Si : höchstens 1,50 %,

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₁ Mn : 0,03 - 0,25 %

P : 0,03 - 0,20 %,

lösl- Al : 0,02 - 0,15 %; N : 0,002 - 0,015 %.

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, warmwalzt, dekapiert , kaltwalzt, den erhaltenen Bandstahl in einen Kastenglühofen führt, in welchem er durch Erhitzen auf eine Temperatur von 720 bis 76O°C rekristallisationsgeglüht wird, danach den Bandstahl im Temperaturbereich von 500 bis ^O 200⁰C mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 25 bis 25O°C/Std. abkühlt und schließlich kaltnachwalzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stahl mit einem Gehalt von

C Si Mn

lösl. Al

0,020 - 0,150 %, 0,04 - 0,20 %, 0,03 - 0,20 %; 0,04 - 0,20 %; 0,02 - 0,15 %, 0,002 - 0,015 %,

Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stahl einsetzt, der ferner Nb in einer Menge von 0,003 bis 0,030 % und/oder V in einer Menge von 0,005 bis 0,030 % enthält, wobei jedoch die Gesamtmenge dieser Elemente höchstens 0,030 % beträgt.

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