DE4032996C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines eine hohe
Verformungsarbeit und einen äußeren Korrosionsschutz aufweisenden
Stahlprofiles gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 und seine Anwendung
zur Herstellung eines rohrförmigen Stahlprofils für die
Verstärkung der Tür eines Kraftfahrzeuges.
Zur Erhöhung der Sicherheit gegen eine äußere mechanische
Krafteinwirkung im Bereich der Türen eines Kraftfahrzeuges, insbesondere
eines Personenkraftwagens, wird auf der Außenseite des inneren Bleches
der Tür horizontal ein sogenannter Aufprallträger befestigt. Dieser
Aufprallträger kann als ein rohrförmiges Stahlprofil mit bestimmten
mechanischen Eigenschaften ausgebildet sein, um die spezifizierten bzw.
gesetzlichen Vorschriften, die an ein solches Sicherheitsteil gestellt
werden, zu erfüllen. Zu den Mindestanforderungen an die mechanischen
Eigenschaften eines solchen Aufprallträgers gehören die Zugfestigkeit
Rm, die Streckgrenze Rt, die Bruchdehnung A5 sowie die Verformungsarbeit
W-150. Die letztgenannte Eigenschaft wird definiert als notwendige
Verformungsarbeit, um bei endseitiger loser Auflage des rohrförmigen
Stahlprofiles mit einem etwa mittig zwischen den Auflagen einwirkenden
punktförmigen Eindruck eine bleibende Durchbiegung von 150 mm zu
bewirken.
Damit die Anforderungen erfüllt sind, müssen beispielsweise folgende
Werte erreicht werden.
Zugfestigkeit Rm mind. 1100 N/mm2
Streckgrenze Rt mind. 800 N/mm2
Bruchdehnung A5 mindestens 8% oder
Streckgrenze Rt mind. 800 N/mm2
Bruchdehnung A5 mindestens 8% oder
eine Verformungsarbeit W-150 von mindestens 1900 Joule je nach Ab
messung des Profiles und Abstand der Auflagen.
Im Zuge der Entwicklung im Automobilbau den Korrosionsschutz der
Karosserien durch Verwendung verzinkter Stahlbleche zu verbessern, ist
der Wunsch gewachsen, auch die eingebauten Aufprallträger mit einem
entsprechenden Korrosionsschutz zu versehen. Dies könnte in einfacher
Weise dadurch realisiert werden, daß das gehärtete rohrförmige
Stahlprofil in ein Bad mit flüssigem Zink eingetaucht und dabei mit
einer Zinkschicht überzogen wird. Dies hat aber den Nachteil, daß durch
die hohe Temperatur des flüssigen Zinks, die üblicherweise bei 480 Grad
Celsius liegt und die langen Tauchzeiten, die mindestens 3 Minuten
betragen, der gehärtete Stahl angelassen wird und die bereits erreichten
Werte, insbesondere die Festigkeit und die Verformungsarbeit unter die
geforderte Mindestgrenze absinken. Für den Abfall der Werte ist es dabei
unerheblich, in welcher Weise die vorhergehende Härtung durchgeführt
wurde, d. h. ob die Abschreckung mit Luft oder mit Öl oder mit Wasser
erfolgte. Die in der DE 37 28 476 A1 angegebene Stahllegierung gestattet
zwar die Herstellung von rohrförmigen Stahlprofilen ohne eine
anschließende Wärmebehandlung, benötigt aber teure Elemente wie Nickel
und Molybdän als Zulegierung. Ein aus einer solchen Stahllegierung
hergestelltes Profil würde bei einer anschließenden Verzinkung ebenfalls
den bereits beschriebenen Abfall der mechanischen Werte zeigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem
Stahlprofile mit einer Festigkeit von mindestens 1100 N/mm2 und einer
Dehnung von mindestens 8%, die außerdem eine hohe Verformungsarbeit
und einen entsprechenden äußeren Korrosionsschutz aufweisen, herstellbar
sind. Außerdem soll das Verfahren die Verwendung einer kostengünstigen
Stahllegierung unter Verzicht der Zulegierung von teuren Elementen wie
z. B. Nickel ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die für den äußeren
Korrosionsschutz angewendete Verzinkung des Stahlprofiles so zu
modifizieren, daß die Anlaßwirkung der Verzinkung auf den gehärteten
Stahl so gering ist, daß die am verzinkten Stahlprofil ermittelten
mechanischen Werte noch den Mindestanforderungen entsprechen. Dazu wird
die übliche Badtemperatur von 480 Grad auf kleiner gleich 460 Grad
vorzugsweise kleiner gleich 450 Grad abgesenkt und die übliche Tauchzeit
von mindestens 3 Minuten auf kleiner gleich 1 Minute verkürzt. Die
abgesenkte Badtemperatur kann man ohne Gefahr eines Einfrierens des
Zinkbades dadurch erreichen, daß man die Zusammensetzung des Zinkbades
ändert und ein niedrigschmelzendes Element, z. B. Blei hinzufügt. Bei
der Verkürzung der Tauchzeit nimmt man bewußt in Kauf, daß die
aufgebrachte Zinkschicht dünner ist im Vergleich zum Standardverfahren,
die aber bezogen auf die mittlere Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges im
Hinblick auf den geforderten Korrosionsschutz noch ausreichend ist.
Damit sich das Zink mit dem Eisen verbinden kann, ist eine blanke und
aktive Oberfläche des Stahlprofiles erforderlich, die man zum Beispiel
durch Beizen oder Strahlen erreichen kann. Nach Herausnahme aus dem
Verzinkungsbad wird das Stahlprofil auf Raumtemperatur abgekühlt, sei
es langsam an Luft oder rasch mittels Wasser.
Als kostengünstige Stahllegierung wird ein an sich bekannter
C-Mn-Ti-B-Stahl verwendet mit einer Zusammensetzung in Massenprozent
von C 0,18-0,21, Si 0,30-0,50, Mn 1,10-1,30, Ti 0,02-0,07, Bor
0,0020-0,0070 Rest Eisen und übliche Verunreinigungen. Ein aus einer
solchen Stahllegierung hergestelltes Profil wird nach dem Warmwalzen
bei einer Temperatur im Bereich zwischen 900-940 Grad Celsius geglüht
und anschließend in Wasser abgeschreckt. Vor dem Verzinken wird das
Profil entzundert, damit sich das Zink mit der Eisenoberfläche
verbinden kann. Durch die abgesenkte Temperatur des Zinkbades und die
verkürzte Tauchzeit kann man zwar die Anlaßwirkung nicht vollständig
unterdrücken, aber der Abfall der Werte ist so gering, daß die
geforderten Abnahmewerte sicher erreicht werden.
Bei einer Variante dieses Verfahrens nimmt man die Anlaßwirkung der
Verzinkung bewußt in Kauf und versucht die Wirkung durch eine
Modifikation des verwendeten Werkstoffes zu kompensieren. In diesem
Falle würde die Verzinkung bei einer üblichen Badtemperatur, d. h. bei
480 Grad Celsius durchgeführt werden. Die Modifizierung des Stahles
besteht in einer Erhöhung des Gehaltes wesentlicher Legierungselemente
wie C und Mn, verbunden mit einer schwachen Zulegierung von Cr und Mo.
Damit wird der Stahl anlaßunempfindlicher, so daß eine Umstellung des
Zinkbades nicht erforderlich ist.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Stahlprofil kann
als Aufprallträger zur Verstärkung der Türen eines Kraftfahrzeuges
Verwendung finden, wobei in vorteilhafter Weise die Anforderungen für
die mechanischen Werte und den äußeren Korrosionsschutz gleichzeitig
erfüllt werden. Es kann eine handelsübliche C-Mn-Stahllegierung
verwendet werden, bei der außer geringen Mengen an Bor und Titan keine
teuren Elemente wie Nickel und Molybdän zulegiert werden. Nur im Falle
der Anwendung einer Verzinkung mit der üblichen Badtemperatur muß zur
Erhöhung der Anlaßbeständigkeit der C-Mn-Stahl modifiziert werden,
allerdings unter Verzicht der Zulegierung eines teuren Elementes wie
Nickel.
Anhand eines Ausführungsbeispieles wird das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutert. Aus einem Rundblock wird über Warmwalzen ein Rohr mit
der Abmessung 33,8 × 2,7 mm hergestellt. Als Werkstoff wird ein an sich
bekannter C-Mn-Ti-B mit der Analyse in Massenprozent C 0,19, Si 0,38, Mn
1,14, Ti 0,05, B 0,0034, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen
verwendet. Nach dem Warmwalzen wird das Rohr wärmebehandelt mit einem
Glühen bei 920 Grad C, bei einer Haltezeit von 10 Minuten und einem
nachfolgenden Abschrecken in Wasser. Damit das Rohr auch einen äußeren
Korrosionsschutz erhält, wird es nach der Entzunderung anschließend
verzinkt. Die übliche Verzinkung bei 480 Grad C mit einer
Mindesttauchzeit von 3 Minuten würde zu einem Abfall der geforderten
mechanischen Werte unter die Mindestanforderungen führen. Deshalb ist
eine Modifikation der Verzinkung erforderlich. Für dieses Beispiel wurde
die Verzinkungstemperatur auf 460 Grad C herabgesetzt und die Tauchzeit
auf 1 Minute verkürzt. Die danach erhaltenen Werte betragen für
Rm = 1210N/mm2
Rt = 1115 N/mm2
A5 = 12%
W-150 = 2397 Joule
Rt = 1115 N/mm2
A5 = 12%
W-150 = 2397 Joule
Die mechanischen Werte nach dem Härten und vor dem Verzinken lagen bei
Rm = 1435 N/mm2
Rt = 1246 N/mm2
A5 = 11%
W-150 = 2786 Joule
Rt = 1246 N/mm2
A5 = 11%
W-150 = 2786 Joule
Aus dem Vergleich der Werte wird erkennbar, daß auch die modifizierte
Verzinkung, d. h. mit abgesenkter Badtemperatur und verkürzter Tauchzeit
weiterhin als Anlaßbehandlung wirkt und zu einem gewissen Abfall der
Werte, insbesondere der Festigkeit führt, die geforderten Mindestwerte
aber sicher eingehalten werden und das so hergestellte
Türverstärkungsrohr den gewünschten äußeren Korrosionsschutz aufweist.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines eine hohe Verformungsarbeit und
einen äußeren Korrosionsschutz aufweisenden Profiles aus einem
Stahl mit einer Festigkeit von mindestens 1100 N/mm2 und einer
Dehnung von mindestens 8%, mit den Schritten Warmwalzen, Härten
und Verzinken,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Werkstoff für das Stahlprofil ein an sich bekannter
C-Mn-Ti-B-Stahl verwendet wird mit einer Zusammensetzung in
Massenprozent von C 0,18-0,21, Si 0,30-0,50, Mn 1,10-1,30,
Ti 0,02-0,07, Bor 0,0020-0,0070 Rest Eisen und übliche
Verunreinigungen und das gehärtete Stahlprofil entzundert und bei
einer Temperatur von 460 Grad Celsius des Zinkbades, dem ein
niedrigschmelzendes Element zugesetzt wird und einer Tauchzeit von
1 Minute verzinkt und nach der Herausnahme aus dem
Verzinkungsbad auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Zinkbades 450 Grad Celsius beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das niedrigschmelzende Element Blei ist.
4. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Werkstoff für das Stahlprofil ein modifizierter
C-Mn-Ti-B-Stahl verwendet wird mit einer Zusammensetzung
in Massenprozent von C 0,18-0,25, Si 0,30-0,50,
Mn 1,30-2,00, Cr 0,1-0,5, Mo 0,1-0,3, Ti 0,02-0,07,
Bor 0,0020-0,0070 Rest Eisen und übliche
Verunreinigungen und das gehärtete Stahlprofil entzundert
und bei einer Temperatur von 480 Grad Celsius des
Zinkbades verzinkt und nach der Herausnahme aus dem
Verzinkungsbad auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4 zur
Herstellung eines rohrförmigen Stahlprofiles für die Verstärkung
der Tür eines Kraftfahrzeuges.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904032996 DE4032996A1 (de) | 1989-10-26 | 1990-10-15 | Verfahren zur herstellung eines eine hohe verformungsarbeit und einen aeusseren korrosionsschutz aufweisenden stahlprofiles |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3935963 | 1989-10-26 | ||
DE19904032996 DE4032996A1 (de) | 1989-10-26 | 1990-10-15 | Verfahren zur herstellung eines eine hohe verformungsarbeit und einen aeusseren korrosionsschutz aufweisenden stahlprofiles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4032996A1 DE4032996A1 (de) | 1991-05-02 |
DE4032996C2 true DE4032996C2 (de) | 1992-07-16 |
Family
ID=25886528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904032996 Granted DE4032996A1 (de) | 1989-10-26 | 1990-10-15 | Verfahren zur herstellung eines eine hohe verformungsarbeit und einen aeusseren korrosionsschutz aufweisenden stahlprofiles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4032996A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4219336C2 (de) * | 1992-06-10 | 1995-10-12 | Mannesmann Ag | Verwendung eines Stahls zur Herstellung von Konstruktionsrohren |
-
1990
- 1990-10-15 DE DE19904032996 patent/DE4032996A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4032996A1 (de) | 1991-05-02 |
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