DE3044338A1 - Verfahren zum herstellen von kaltblech - Google Patents
Verfahren zum herstellen von kaltblechInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kaltblech mit ausgewogener Festigkeit und Duktilität
aus einem niedriglegierten Stahl„
In neuerer Zeit verlangt die Automobilindustrie immer höherfestes Karosserieblech, das zur Entwicklung seiner
Eigenschaften im allgemeinen ein kontinuierliches Glühen erfordert. Andererseits muß der Stahl im Hinblick auf
eine hohe Festigkeit bestimmte Legierungselemente wie Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor und Chrom enthalten.
Diese Elemente beeinträchtigen jedoch bei höheren Gehalten die Schweißbarkeit, insbesondere die Festigkeit bzw.
Wechselfestigkeit der Schweißzone. Außerdem wirken sie sich nachteilig auf die Lackierbarkeit bzw. das Haftvermögen
eines Farbüberzugs aus«
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Kaltblech, insbesondere Karosserieblech,
mit hoher Festigkeit von 500 bis 800 N/mm2 , Duktilität
sowie ausgezeichneter Verformbarkeit und Lackierbarkeit bei geringen Gehalten an Legierungselementen zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die Höchstgehalte der sich auf die Blecheigenschaften nachteilig
auswirkenden Legierungselemente möglichst gering zu halten und das Stahlblech nach dem kontinuierlichen Lösungsglühen
kontrolliert, insbesondere mit Hilfe eines Wasser/Dampf-Gemischs
abzukühlen .
130026/036S
Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß ein Stahl mit 0,05 Ms 0,12% Kohlenstoff, höchstens 1,2% Silizium,
0,7 bis 1,5% Mangan, 0,04 bis 0,15% Phosphor und 0,01 bis 0,10% gelöstes Aluminium, Rest Eisen einschließlich
erschmelzungsbedingter Verunreinigungen, in üblicher Weise
warm- und kaltgewalzt sowie anschließend 20 bis 120 Sekunden bei 730 bis 8500C geglüht und danach mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 30 bis 300°C/s abgeschreckt wirdo
Kohlenstoff, Silizium und Mangan verleihen dem Stahl eine hohe Festigkeit, weswegen der Kohlenstoffgehalt mindestens
0,05% und der Mangangehalt mindestens 0,7% beträgt. Da höhere Gehalte die Schweißbarkeit und Lackierbarkeit beeinträchtigen,
enthält der Stahl jeweils höchstens 0,12% Kohlenstoff, 1,2% Silizium und 1,5% Mangan«
Phosphor trägt in besonderem Maße zur Festigkeit des Stahls bei, da er im Gegensatz zu Kohlenstoff, Mangan
und Silizium die Schweißbarkeit und Lackierbarkeit nicht beeinträchtigte Zu hohe Phosphorgehalte verhindern jedoch
ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität und beeinträchtigen in geringem Maße auch die Schweißbarkeit.
Der Stahl enthält daher 0,04 bis 0,15% Phosphor„
Aluminium ist für die Desoxydation erforderlich, weswegen
der Stahl 0,01 bis 0,10% gelöstes Aluminium enthält. Darüber hinaus kann der Stahl ggf. auch geringe Gehalte anderer
Elemente enthalten.
Der Stahl wird kontinuierlich oder in Kokillen vergossen sowie in üblicher Weise warm- und kaltgewalzt. Günstig wirkt
130026/0360
sich ein Haspeln bei höherer Temperatur, vorzugsweise bei mindestens 65O0C auf ein optimales Verhältnis von
Festigkeit und Duktilität aus. Dem Kaltwalzen schließt sich dann ein kontinuierliches Glühen mit kontrollierter
Abkühlung sowie ggf. einem Überaltern an. Aus Kostengründen ist ein Schnellerwärmen mit Hilfe eines Heizgasstrahls besonders
vorzuziehen»
Das kaltgewalzte Band wird 20 bis 120 Sekunden bei 730 bis 8500C geglühtο Niedrigere Glühtemperaturen und kürzere Glühzeiten
beeinträchtigen die Rekristallisation und verhindern ein ausreichendes Kornwachstum; sie beeinträchtigen damit
die Duktilität. Andererseits kommt es bei höheren Glühtemperaturen nicht zu einem ausgewogenen Verhältnis von
Festigkeit und Duktilität. Längere Glühzeiten bringen keine Vorteile mit sich und erhöhen nur die Kosten, da sie längere
Glühofen erforderno Die Glühzeit sollte daher 120 s nicht
übersteigen»
Nach dem Lösungsglühen wird das Band mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 30 bis 300°C/s abgeschreckt. Geringere
Abkühlungsgeschwindigkeiten ageben angesichts der begrenzten Menge der Legierungselemente keine ausreichende Festigkeit,
während höhere Abkühlungsgeschwindigkeiten den Martensitanteil
erhöhen und demgemäß das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität stören.
Die notwendige Abkühlungsgeschwindigkeit läßt sich beim üblichen Tauch-, Gas- und Wasserstrahlkühlen nur schwer einstellen»
Beim Kühlen durch Aufblasen eines Gemischs aus Dampf und Flüssigkeit ergeben sich hingegen keine Schwierigkeiten.
Außerdem ist die Kühlwirkung über die Bandbreite trotz der hohen Abkühlungsgeschwindigkeit sehr gleichmäßig,
130026/036Ö
so daß sich ein entsprechend homogenes Gefüge ergibt. Ein weiterer Vorteil dieser Art von Kühlung besteht darin,
daß sich die gewünschte Endtemperatur besonders gut einstellen läßt. Dieser Vorteil macht sich besonders bemerkbar,
wenn sich dem Abschrecken noch ein Überaltern anschließt.
Besonders günstig ist es, das Band nach dem Lösungsglühen bei 730 bis 85O0C zunächst langsam mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von höchstens 20°C/s auf 650 bis 7200C
abzukühlen und alsdann mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 30 bis 300°C/s abzuschrecken, um das Verhältnis von
Festigkeit zu Duktilität zu verbessern, wenngleich dabei die Festigkeit geringfügig abfällt. Das Überaltern bei
einer Temperatur von 300 bis 5000C dauert 30 bis 300 s und zielt auf das Ausschneiden des in fester Lösung befindlichen
Kohlenstoffs und demgemäß eine Verbesserung der Duktilität eb„ Das Band wird dabei vorzugsweise nur bis
auf die Überalterungstemperatur abgeschreckt, um die Notwendigkeit eines erneuten Erwärmens des Bands zu vermeiden
und die Ausscheidungsphase merklich zu verbessern. Der Kohlenstoff scheidet sich dann nämlich nicht feinkörnig
im Ferritkorn, sondern verhältnismäßig grobkörnig an den Korngrenzen aus. Die Duktilität ist dementsprechend gut.
Beim langsamen Abkühlen des Bandes von 730 bis 8500C'mit
einer Abkühlungsgeschwindigkeit von höchstens 20°C/s auf 650 bis 7200C und dem anschließenden Abschrecken
auf 300 bis 5000C mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von 30 bis 300°C/s ergibt sich eine weitere Verbesserung des Verhältnisses von Festigkeit zu Duktilität und lediglich
eine geringe Abnahme der Festigkeit.
1 30026/0363
Kommt es vornehmlich auf ein niedriges Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit an, dann sollte das Überalterungsglühen
entfallen. Steht hingegen ein optimales Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität im Vordergrund,
dann sollte sich dem Abschrecken ein Überaltern anschließen,,
Mehrere Stähle der in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführten Zusammensetzung wurden bis auf eine Dicke von
2,5 mm warmgewalzt und anschließend zu Kaltband mit einer Dicke von 0,7 mm ausgewalzt. Das Kaltband wurde anschließend
unter den sich aus den Tabellen I und II ergebenden Bedingungen kontinuierlich geglüht, abgeschreckt und zum Teil
auch überalterte
130026/0368
C Si (%) {%)
Mn
Al
Wärme-
Strgr. Zugf.ρ Strgr.
(N/mnr) (N/mnr) Verh.
Dhg. Lackierte) bark.
ο = gut
χ = schlecht
Schweißbark.
A | 0,062 | 0,05 | 1,02 | 0,06 | 0,030 | e | 346 | 525 | 0,66 | 33,0 | 0 | O |
B | Il | It | Il | M | Il | d | 364 | 532 | 0,68 | 29,0 | 0 | O |
C | 0,070 | 0,60 | 1,46 | 0,10 | 0,050 | b | 321 | 605 | 0,53 | 29,8 | O | O |
D | 0,050 | 0,30 | 1 ,20 | 0,05 | 0,044 | h | 416 | 612 | 0,68 | 21,3 | O | O |
E | 0,100 | 0,92 | 1,25 | 0,06 | 0,028 | C | 326 | 720 | 0,45 | 29,0 | O | O |
F | 0,066 | 0,02 | 1,75 | 0,01 | 0,042 | a | 335 | 715 | 0,47 | 23,0 | X | X · |
G | 0,107 | 1,02 | 1,30 | 0,05 | 0,033 | £ | 398 | 800 . | 0,50 | 19,3 | O | O |
H | 0,099 | 0,95 | 1,46 | 0,01 | 0,028 | S | 420 | 793 | 0,53 | 16,1 | O | O |
I | 0,100 | 0,92 | 1,25 | 0,06 | 0,028 | i | 310 | 698 | 0,44 | 30,5 | O | O |
J | 0,062 | 0,05 | 1,02 | 0,06 | 0,030 | 3 | 334 | 517 | 0,65 | 34,2 | O | O |
ca ο
O CXX
Glühtem- | (üC/s) | Endtem | Überaltern | Temp.( C)/ Zeit (s) |
|
perat. T0C)/Zeit (s) |
10 | peratur | Wiederer wärmen |
- | |
a | 30 | RT | - | - | |
b | 100 | I! | - | - | |
C | 100 | Il | - | 400/60 | |
d | 100 | It | X | 400/60 | |
e | 300 | 400 | - | - | |
f | 350 | RT | - | - | |
g | Tauchemin Wasser |
Il | - | - | |
h | >69O°C/1O | 20 | - | - | |
<69O°C/100 | RT | - | |||
i | >690°C/10 | Il | - | 400/60 | |
<69O°C/1OO | 400 | - | |||
j | - | ||||
>75O/6O | |||||
ISuü^ β/0368
Vor dem Überaltern wurde ein Teil der Proben zunächst auf Raumtemperatur abgekühlt und alsdann auf die Überalterungstemperatur
erwärmt, während ein anderer Teil der Proben von der Temperatur des Lösungsglühens direkt auf die
Überalterungstemperatur abgeschreckt wurde. Die Tabelle
enthält auch Angaben über die Schweißbarkeit und die Lackierbarke it der Proben.
Die Stähle A und B besitzen eine ähnliche Zusammensetzung, wurden jedoch unterschiedlichen Wärmebehandlungen unterworfen.
So wurden der unter die Erfindung fallende Stahl A der Wärmebehandlung (e) und der Vergleichsstahl B der Wärmebehandlung
(d) unterworfene Ein Vergleich der Ergebnisse machte deutlich, daß bei dem Stahl A die Streckgrenze niedriger,
die Dehnung aber höher ist als bei dem Stahl B0 Das veranschaulicht
die Bedeutung der Endtemperatur beim Abschrecken.
Die Stähle C und D sind bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit
(b) von 3O°C/s und einem Abschrecken durch Eintauchen in
Wasser auf eine Zugfestigkeit von 60 kg/mm eingestellt; der unter die Erfindung fallende Stahl C erreicht jedoch
eine bessere Streckgrenze und Dehnung als der Vergleichsstahl D.
Der unter die Erfindung fallende Stahl E und der Vergleichsstahl F sind mit einer geringen Abkühlungsgeschwindigkeit
von 1O°C/s (a) und einer hohen Abkühlungsgeschwindigkeit von 1OO°C/s gemäß Wärmebehandlung (c) jeweils auf eine
Zugfestigkeit von 700 M/mm eingestellt.
13 0 026/0368
Die Daten der Tabelle I zeigen, daß höhere Gehalte an Legierungselementen bei der Wärmebehandlung (a) sowohl die
Lackierbarkeit als auch die Schweißbarkeit schlecht sind.
Schließlich wurden der unter die Erfindung fallende Stahl G
und der Vergleichsstahl H mit hoher Abkühlungsgeschwindigkeit von 3OO°C/s bzw. 35O°C/s gemäß Wärmebehandlung (g) abgeschreckt;
dies ergab angesichts der zu hohen Abkühlungsgeschwindigkeit bei dem Vergleichsstahl H eine geringe
Dehnung.
Die Stähle I und J fallen unter die Erfindung und wurden
nach dem kontinuierlichen Lösungsglühen zunächst mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 1O°C/s langsam auf 69O0C
abgekühlt und alsdann abgeschreckt; sie besitzen im Vergleich zu den ebenfalls unter die Erfindung fallenden Stählen A
und E bei etwas geringerer Festigkeit eine bessere- Duktilität bzw. ein günstigeres Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität„
Die Schweißbarkeit wurde mit Hilfe zweier Zugproben in Längs- und Querrichtung einer Punktschweißung bestimmt.
Insgesamt zeigen die unter die Erfindung fallenden Stähle A, C, E, G, I und J, wie sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit einstellen sowie eine ausgezeichnete Lackierbarkeit
und Schweißbarkeit gewährleisten lassen.
130026/0368
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen von Kaltblech mit hoher Festigkeit, Duktilität sowie ausgezeichneter Lackierbarkeit und Schweißbarkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahl mit 0,05 bis 0,12% Kohlenstoff, höchstens
1,2% Silizium, 0,7 bis 1,5% Mangan, 0,04 bis 0,15% Phosphor
und 0,01 bis 0,010% gelöstes Aluminium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen nach einem üblichen
Warm- und Kaltwalzen 20 bis 120 s bei 730 bis 8500C lösungsgeglüht
und anschließend mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 30 bis 300°C/s abgeschreckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich dem Abschrecken ein Überaltern
bei 300 bis 5000C anschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Band 30 bis 300 s überaltert wird.
130026/0368
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Stahlband auf die
Überalterungstemperatur abgeschreckt wird«
υ Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das .Stahlband v.on der Glühtemperatur zunächst mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit
von höchstens 20°C/s bis auf 650 bis 72O0C abgekühlt und anschließend abgeschreckt wird«
6„ Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband bei mindestens 6500C gehaspelt wird.
7. Verwendung eines Stahlblechs nach den Ansprüchen 1 bis 6 als schweißbares Karosserieblech mit hoher Festigkeit ,
Zähigkeit und Verformbarkeit sowie guter Lackier- und Schweißbarkeit»
130026/0368
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