DE3044338A1 - Verfahren zum herstellen von kaltblech - Google Patents

Verfahren zum herstellen von kaltblech

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DE3044338A1 DE19803044338 DE3044338A DE3044338A1 DE 3044338 A1 DE3044338 A1 DE 3044338A1 DE 19803044338 DE19803044338 DE 19803044338 DE 3044338 A DE3044338 A DE 3044338A DE 3044338 A1 DE3044338 A1 DE 3044338A1
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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
Tabelle I
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
Tabelle II
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)

Dr.-lng. Reimar König - Dipl.- Ing. Klaus Bergen Cecilianaliee 76 4 Düsseldorf 3O Telefon 452QO8 Patentanwälte 25.November 1980 33 766 K NIPPON STEEL CORPORATION No.6-3, 2-chome, Ote-macM, Choyoda-ku, Tokio, Japan "Verfahren zum Herstellen von Kaltblech" Patentansprüche;
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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