DE60122618T2

DE60122618T2 - Rostfreier austenitischer Stahl mit ausgezeichneter Stanzbarkeit

Info

Publication number: DE60122618T2
Application number: DE60122618T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Shin-Nanyo-shi SUZUKI; Hiroshi Shin-Nanyo-shi Fujimoto; Takashi Shin-Nanyo-shi Igawa; Naoto Shin-Nanyo-shi Hiramatsu
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2021-05-08
Also published as: JP3691341B2; US20020015655A1; EP1156125A3; ES2270918T3; KR100421511B1; DE60122618D1; EP1156125B1; CN1145713C; KR20010105193A; MY146900A; CN1327078A; TW500811B; JP2001323342A; EP1156125A2; SG108254A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines austenitischen rostfreien Stahls, der in der Stanzbarkeit, insbesondere Feinstanzbarkeit, ausgezeichnet ist.
Schneidverfahren bzw. Scherverfahren, insbesondere Stanzen mit einer Presse, wurden auf verschiedene Arten von Metallblechen, wie üblichen Stahl, rostfreier Stahl und Nichteisenmetall, angewendet, da die Metallbleche wirksam zu einer Zielform gebracht werden können. Jedoch ist eine durch Stanzen bzw. Formschneiden gebildete Fläche rau mit schlechter Genauigkeit in den Abmessungen, ein Metallblech wird wahrscheinlich bei seiner breiteren Oberfläche angeschrägt sein und die Dicke des Metallblechs ist an einem Teil nahe der Stanzfläche vermindert.
Wenn Stanzen für ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts übernommen wird, das hohe Genauigkeit in den Abmessungen benötigt, wird eine Stanzfläche durch Nachbehandlung, wie Trommelpolieren, geschliffen. Solche Nachbehandlung ist grundsätzlich ein zusätzlicher Vorgang und verschlechtert die Produktivität. In dieser Hinsicht wurde ein Feinstanzverfahren zur Herstellung eines Produkts mit einer hohen Genauigkeit in den Abmessungen übernommen. Bei dem Feinstanzverfahren wird der Spielraum auf einem sehr kleinen Wert festgelegt, um die Bildung einer Bruchfläche zu unterdrücken und das Einfließen von Metall wird zurückgedrängt, um die Erzeugung einer Anschrägung während des Stanzens zu vermindern.
Andererseits wurde beim Aussetzen einer korrosiven oder Hochtemperaturatmosphäre bislang rostfreier Stahl verwendet. Insbesondere ist SUS 304 ein Vertreter für rostfreien Stahl, der für solche Verwendung geeignet ist.
Austenitischer rostfreier Stahl SUS 304 ist hartes Material, sodass die Lebensdauer von Feinstanzformen verkürzt wird. Die Härte von austenitischem rostfreiem Stahl SUS 304 verursacht auch einen Anstieg des Verhältnisses an Bruchfläche, was die Qualität einer Stanzfläche vermindert, so wie eine Zunahme des Anschrägens. Auch wenn eine Schnittfläche bzw. Scherfläche mit einer hohen Genauigkeit in den Abmessungen durch Stanzen gebildet wird, sind die Arbeitskosten höher, verglichen mit den Kosten für das Stanzen von üblichem Stahl. Unter Berücksichtigung dieser Nachteile wird austenitischer rostfreier Stahl SUS 304 durch ein gewöhnliches Verfahren gestanzt und dann zur Herstellung eines Produkts, das eine Stanzfläche mit hoher Genauigkeit in den Abmessungen aufweisen sollte, geschliffen.
US Patent 5 571 343 offenbart einen austenitischen rostfreien Stahl und ein entsprechendes Herstellungsverfahren, worin die Md₃₀-Temperatur im Bereich von –10 bis +15 liegt. JP-A-8-109447 offenbart einen austenitischen rostfreien Stahl mit hoher Pressformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. JP-A-10-121207 offenbart einen austenitischen rostfreien Stahl, der in der Verarbeitbarkeit nach Stanzen ausgezeichnet ist. EP-A-0 594 866 offenbart ein rostfreies Cr-Ni-Stahlblech, das durch Dünnbandgießen hergestellt wurde.
Die vorliegende Erfindung strebt die Bereitstellung eines austenitischen rostfreien Stahls an, bei dem das Erweichen und die Stabilität einer Austenitphase gesteuert werden, um ein Verhältnis an Schnittfläche zu erhöhen, insbesondere geeignet zum Feinstanzen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahls mit einer ausgezeichneten Eigenschaft in der Feinstanzbarkeit bereit, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
das Bereitstellen einer Stahlzusammensetzung, bestehend aus (C + 1/2N) bis zu 0,060 Masse-%, Si bis zu 1,0 Masse-%, Mn bis zu 5 Masse-%, S bis zu 0,006 Masse-%, 15–20 Masse-% Cr, 5–12 Masse-% Ni, Cu bis zu 5 Masse-%, gegebenenfalls Mo bis zu 3,0 Masse-%, wobei der Rest Fe mit Ausnahme unvermeidli cher Verunreinigungen ist, mit der Maßgabe, dass ein Wert Md₃₀, der ein Verhältnis einer Spannungs-induzierten Martensitphase, definiert durch die folgende Formel, darstellt, innerhalb des Bereichs von –60 bis –10 ist;
das herkömmliche Heißwalzen, Glühen und Beizen der Stahlzusammensetzung;
das Kaltwalzen des Stahlblechs, um so dessen gewalzte Struktur 1,2 mal härter in der Vickers-Härte als dessen derart geglühte Struktur zu machen; und
das Fertigglühen des kaltgewalzten Stahlblechs, um so dessen metallurgische Struktur auf #8 bis #10 in der Korngrößenzahl, reguliert unter JIS G0551, zu minimieren. Md30 = 551 – 462 (C + N) – 9,2 Si – 29 (Ni + Cu) – 8,1 Mn – 13,7 Cr – 18,5 Mo.
1 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen der Erzeugung des Anschrägens in einem gestanzten Stück und Positionen zum Nachweis von angeschrägten Teilen.
2 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen der Bildung einer Schnittfläche bei einer Stanzfläche von einem Produkt und Positionen zum Messen der Schnittfläche.
3 ist eine Kurve, die eine Beziehung vom Md₃₀-Wert mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche zeigt.
4 ist eine Kurve, die eine Beziehung von (C + ½ N) mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche zeigt.
5 ist eine Kurve, die eine Beziehung des S-Gehalts mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche bei einem Spielraumverhältnis von 2 % zeigt.
6 ist eine Kurve, die eine Beziehung des S-Gehalts mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche bei einem Spielraumverhältnis von 5 % zeigt.
7 ist eine Kurve, die eine Beziehung der Vickers-Härte mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche zeigt.
8 ist eine Kurve, die eine Beziehung des Härteanstiegs, verursacht durch Temperwalzen bei einem Schnitt-Anschräg-Verhältnis zeigt.
9 ist eine Kurve, die eine Beziehung von einer Korngrößenzahl mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche zeigt.
10 ist eine Kurve, die eine Beziehung von einer Korngrößenzahl mit einem Schnitt-Anschräg-Verhältnis zeigt.
Die Erfinder haben aus verschiedenen Aspekten die Beziehung der Materialeigenschaften von austenitischem rostfreiem Stahl mit einem Zustand von einer durch Feinwalzen gebildeten Stanzfläche untersucht und gefunden, dass ein Verhältnis von einem Spannungs-induzierten Martensit (α'-Phase) einen signifikanten Einfluss auf ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu einer Stanzfläche ausübt.
Der Spannungs-induzierte Martensit (α'-Phase) ist härter und schlechter in der Streckbarkeit bzw. Dehnbarkeit, verglichen mit einer austenitischen Matrix (γ-Phase). Übermäßige Erzeugung von dem Spannungs-induzierten Martensit (α'-Phase) bedeutet Abbau der Streckbarkeit bzw. Dehnbarkeit, frühes Auftreten von Bruch bei einer Stanzfläche und Senkung eines Verhältnisses der Schnittfläche. Wenn die Erzeugung von dem Spannungs-induzierten Martensit (α'-Phase) im Gegensatz dazu zu gering ist, wird der austenitische rostfreie Stahl als solches in der in der Streckbarkeit verschlechterten γ-Phase gestanzt, was zum frühen Auftreten von Bruch an der Stanzfläche und zur Abnahme eines Verhältnisses der Schnittfläche führt.
Die Weichheit von dem austenitischen rostfreien Stahl wird mit der Wirkung von dem Spannungs-induzierten Martensit (α'-Phase) auf die Qualität der Bruchfläche gut ausgeglichen, um so das Auftreten von Anschrägen zu unterdrücken. Somit wird eine Stanzfläche in der Genauigkeit in den Abmessungen verbessert und die Pressformlebensdauer wird verlängert.
Der austenitische rostfreie Stahl des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält verschiedene Legierungskomponenten bei vorbestimmten Verhältnissen wie nachstehend:

(C + ½ N) bis zu 0,060 Masse-%

C und N sind Komponenten, die beim Einstellen der Stabilität einer Austenitphase wirksam sind. Jedoch zu hohe Zugabe von C und N machen die Austenitphase aufgrund von Lösungshärten härter und machen auch eine Spannungs-induzierte Martensitphase härter. Das Härten verursacht einen Anstieg der Stanzlast und Verkürzung der Standzeit der Pressform. Deshalb wird ein Verhältnis von (C + ½ N) auf 0,060 Masse-% oder weniger geregelt.

Si bis zu 1,0 Masse-%

Si ist eine Legierungskomponente, die als ein desoxidierendes Mittel bei einem Stahlfrischeschritt zugesetzt wird. Zu hohe Zugabe von Si macht die Austenitphase aufgrund von Lösungshärten härter und die Stanzbarkeit des rostfreien Stahls nimmt ab. In dieser Hinsicht wird eine obere Grenze des Si-Gehalts bei 1,0 Masse-% festgelegt.

Mn bis zu 5 Masse-%

Mn ist eine Legierungskomponente, die zum Stabilisieren der Austenitphase und Verbessern der Stanzbarkeit des rostfreien Stahls wirksam ist. Diese Wirkungen werden als Erhöhung des Mn-Gehalts deutlich. Jedoch verursacht übermäßige Zugabe von Mn mehr als 5 Masse-% eine Erhöhung von nichtmetallischen Einschlüssen, welche schädliche Einflüsse auf die Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbar keit ausüben.

S bis zu 0,006 Masse-%

Ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu einer Stanzfläche wird durch einen Anstieg des S-Gehalts vermindert. Das Element S übt auch schädliche Einflüsse auf die Korrosionsbeständigkeit aus, die eine wichtige Eigenschaft von rostfreiem Stahl darstellt. In dieser Hinsicht wird eine obere Grenze des S-Gehalts mit 0,006 Masse-% festgelegt. Insbesondere für ein solches Produkt, welches eine Stanzfläche mit hoher Genauigkeit in den Abmessungen aufweisen soll, wird der S-Gehalt vorzugsweise auf 0,003 Masse-% oder weniger eingeregelt, um ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu erhöhen.

Cr: 15–20 Masse %

Der Cr-Gehalt von 15 Masse-% oder mehr ist notwendig, um die Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl zu sichern. Jedoch macht ein zu hoher Zusatz von Cr von mehr als 20 Masse-% den rostfreien Stahl härter und übt schädliche Wirkungen auf die Pressformlebensdauer aus.

Ni: 5–12 Masse-%

Ni ist ein Legierungselement zum Stabilisieren der Austenitphase. Eine solche Wirkung wird durch Zusatz von Ni mit einem Verhältnis von 5 Masse-% oder mehr realisiert. Die Stanzbarkeit von dem rostfreien Stahl wird mit einer Erhöhung des Ni-Gehalts auch verbessert. Jedoch ist Ni ein teures Element und erhöht die Stahlkosten, sodass eine obere Grenze des Ni-Gehalts mit 12 Masse-% festgelegt wird.

Cu bis zu 5 Masse-%

Cu ist ein Legierungselement, das zur Verbesserung der Stanzbarkeit und auch Stabilisierung der Austenitphase wirksam ist. Jedoch übt eine zu hohe Zugabe von Cu von mehr als 5 Masse-% schädliche Einflüsse auf die Heißverarbeitbarkeit aus.

Mo: 0–3,0 Masse %

Mo ist ein wahlweises Legierungselement, das zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit wirksam ist. Jedoch macht ein zu hoher Zusatz von Mo von mehr als 3,0 Masse-% den rostfreien Stahl zu hart, was zu einem Abbau der Feinstanzbarkeit führt.

Ein Wert Md₃₀ (der ein Verhältnis von Spannungs-induziertem Martensit wiedergibt): –60 bis –10.

Eine Wirkung von einem Spannungs-induzierten Martensit (α'-Phase) auf ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu einer Stanzfläche ist ein Ergebnis, das von den Erfindern aus verschiedenen Versuchen gefunden wurde. Ein Verhältnis von dem Spannungs-induzierten Martensit (α'-Phase) kann aus den Komponenten und Inhalten eines austenitischen rostfreien Stahls berechnet werden. In dem Fall, wenn der austenitische rostfreie Stahl zu der Zusammensetzung mit einem Mittelwert Md₃₀, eingeregelt im Bereich von –60 bis –10, aufgebaut wurde, ist ein Verhältnis von einer Schnittfläche höher als in den unten erwähnten Beispielen erläutert und eine Stanzfläche wird mit hoher Genauigkeit in den Abmessungen gebildet.

Ein Verhältnis von Härteanstieg von einem austenitischen rostfreien Stahl: 20 % oder mehr hinsichtlich Vickers-Härte

Ein kaltgewalztes austenitisches Blech aus rostfreiem Stahl ist, aufgrund der Einführung von vielen Umlagerungen bzw. Umformungen während des Kaltwalzens härter, verglichen mit einem geglühten Blech, das weniger Umlagerungen bzw. Umformungen beinhaltet. Wenn ein Härtungsgrad, verursacht durch Kaltwalzen, auf ein Verhältnis von 20 % oder mehr hinsichtlich Vickers-Härte eingestellt wird, wird Metallfluss zu einem unteren Teil von einer Stanzung unterdrückt, was eine Verminderung von Anschrägen ergibt.
Das Verhältnis des Härteanstiegs wird durch die Formel definiert von [(Vickers-Härte von einem kaltgewalzten Stahlblech) – (Vickers-Härte von einem geglühten Stahlblech)]/(Vickers-Härte von einem geglühten Stahlblech) × 100 (%) in dieser Beschreibung. Das Verhältnis des Härteanstiegs von 20 % oder mehr ist notwendig, um das Auftreten von Anschrägen, das durch Stanzen verursacht wird, auf die Hälfte oder weniger von dem Anschrägen, das durch Stanzen eines derart geglühten Stahlblechs erzeugt wird, zurückzudrängen. Jedoch verursacht ein zu stark gehärtetes Stahlblech den Anstieg von Scherbeständigkeit während des Stanzens und fördert den Abrieb von Pressformen. In dieser Hinsicht ist eine obere Grenze des Verhältnisses von dem Härteanstieg vorzugsweise bei 150 % unter Berücksichtigung der Wirkung auf die Verminderung des Anschrägens im Ausgleich mit der Pressformlebensdauer festgelegt.

Korngrößezahl: #8 bis #10

Wenn sich die Kristallkörner vergröbern, wird der rostfreie Stahl weicher und ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu einer Stanzfläche wird höher, jedoch wird das gestanzte Stahlblech stark angeschrägt. In dieser Hinsicht sind grobe Kristallkörner ungünstig zum Herstellen eines Produkts, das Genauigkeit in den Abmessungen an seiner Stanzfläche sowie Glätte aufweisen soll. Andererseits wird der vorgeschlagene austenitische rostfreie Stahl zu einer metallurgischen Struktur konditioniert, die aus minimierten Körnern bei einer Korngrößenzahl im Bereich von #8 bis #10 in einem fertig-geglühten Zustand zusammengesetzt ist. Diese Korngrößenzahl ist größer, verglichen mit einer gewöhnlichen Korngrößenzahl von #6 bis #8. Die minimierten Körner werden durch die Verminderung einer Eingangsenergie, beispielsweise Glühen des rostfreien Stahls bei einer relativ niedrigeren Temperatur oder in einer relativ kurzen Zeit, realisiert. Aufgrund eines solchen Konditionierens von Korngrößen wird das Auftreten von Anschrägen unterdrückt, während ein Verhältnis von einer Schnittfläche bei dem gleichen Niveau gehalten wird.
Beispiel 1
Verschiedene rostfreie Stähle mit in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen wurden geschmolzen, gegossen, bei 1230°C durchgewärmt und zu einer Dicke von 10 mm warmgewalzt. Anschließend wurde ein warmgewalztes Stahlblech 1 Minute bei 1150°C geglüht, mit einer Säure gebeizt, zu einer Dicke von 5 mm kaltgewalzt, 1 Minute bei 1050°C geglüht und erneut mit einer Säure gebeizt. Tabelle 1: in Beispiel 1 verwendete austenitische rostfreie Stähle
Jedes geglühte Stahlblech wurde durch den vorstehend erwähnten Stanztest geprüft, um die Schnittbeständigkeit, ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu einer Stanzfläche und ein Verhältnis von Anschrägen zur Dicke zu untersuchen und seine Vickers-Härte wurde als Rockwell B Härte gemäß JIS Z2240 gemessen.
Ein Teststückabschnitt jeweils von geglühtem Stahlblech wurde in eine Scheibenform mit Spielraum von 0,1 mm oder 0,25 mm (ein Spielraum Verhältnis berechnet als Spielraum/Dicke von einem Teststück 2 %, bzw. 5 %, ist) mit einer Stanzgeschwindigkeit von 600 mm/Minute unter Anwendung einer Patrize von 50 mm im äußeren Durchmesser und einer Matrize von 50,2 mm oder 50,5 im inneren Durchmesser gestanzt.
Jede Scheibe (ein gestanztes Stück) wurde mit einem nichtkontaktierendem Positionssensor vom Lasertyp bei 8 Punkten, d.h. alle 2 Punkte entlang einer Walzrichtung, einer kreuzweisen Richtung und einer Richtung geneigt mit 45 Grad bezüglich der Walzrichtung, wie in 1 gezeigt, gemessen, um einen Grad von Anschrägen Z an jedem Punkt nachzuweisen. Die gemessenen Werte wurden gemittelt und ein Verhältnis von Anschrägen zu Dicke wurde als ein Verhältnis des Mittelwerts zur Dicke von dem Teststück berechnet.
Die Dicke von einer Schnittfläche S von jeder Scheibe (eingestanztes Stück) wurde auch an 8 Punkten, d.h. alle 2 Punkte entlang einer Walzrichtung, einer kreuzweisen Richtung und einer Richtung geneigt mit 45° bezüglich zu der Walzrichtung, wie in 2 gezeigt, gemessen. Die gemessenen Werte wurden gemittelt und ein Verhältnis von einer Schnittfläche wurde als ein Verhältnis des Mittelwerts zu der Dicke des Teststücks berechnet.
Das Verhältnis von einer Schnittfläche, gebildet durch Stanzen von jedem Teststück mit einem Spielraum-Verhältnis von 2 % wurde in einer Beziehung mit einem Wert Md₃₀ von jedem Teststück untersucht. Die Ergebnisse werden in 3 gezeigt. Es wird angemerkt, dass eine Stanzfläche mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 100 % bei einem Md₃₀-Wert im Bereich von –60 bis –10 zunahm. Obwohl Probe Nrn. 4, 15 und 16 Md₃₀-Werte im Bereich von –60 bis –10 aufwiesen, waren ihre Stanzflächen ausgesprochen schlecht mit Verhältnissen von einer Schnittfläche mit 85 %, 95 %, bzw. 71 %.
Eine Beziehung von (C + ½ N) mit einem Verhältnis von Schnittfläche wie für Probe Nrn. 1–4 und 12 jeweils mit einem Wert Md₃₀ im Bereich von –60 bis –10 wurde untersucht. Die Ergebnisse werden in 4 gezeigt. Es wird angemerkt, dass Probe Nrn. 1–3 und 12 jeweils enthaltend (C + ½ N) weniger als 0,06 Masse-% mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 100 % gestanzt wurden. Andererseits wurden Probe Nr. 4, enthaltend (C + ½ N) mehr als 0,06 Masse-%, mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 85 % gestanzt.
Probe Nrn. 1–3 und 13–16, die Md₃₀-Werte im Bereich von –60 bis –10 aufwiesen, und (C + ½ N) weniger als 0,06 Masse-% enthielten, wurden mit einem Spielraum-Verhältnis von 2 % gestanzt. Ein Verhältnis von einer Schnittfläche, gebildet durch Stanzen, wurde in Beziehung mit dem S-Gehalt von jeder Probe untersucht. Die Ergebnisse werden in 5 gezeigt. Es wird angemerkt, dass Probe Nrn. 1–3, 13 und 14, die S weniger als 0,006 Masse-% enthalten, mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 100 % gestanzt wurden, während Probe Nrn. 15 und 16, enthaltend S mehr als 0,006 Masse-%, mit Verhältnissen von einer Schnittfläche von 95 %, bzw. 71 % gestanzt wurden.
Die Beziehung vom S-Gehalt mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche wird auch in Reaktion auf ein Spielraum Verhältnis auch im Fall des Stanzens des gleichen Stahlblechs variiert. D.h. wenn Probe Nrn. 13 und 14 mit einem Spielraum-Verhältnis von 2 % gestanzt wurden, wurde eine Stanzfläche mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 100 % gebildet. Das Verhältnis von einer Schnittfläche wurde auf 92 % bzw. 88 % vermindert, wenn Proben Nrn. 13 und 14 mit einem Spielraum-Verhältnis von 5 % gestanzt wurden, wie in 6 gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Steuern des S-Gehalts auf weniger als 0,003 Masse-% zum Stanzen eines Stahlblechs mit einem großen Spielraum Verhältnis wirksam ist, was eine Verminderung eines Verhältnisses von einer Schnittfläche verursacht.
Beispiel 2
Rostfreie Stähle mit in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen wurden geschmolzen, gegossen, zu einer Dicke von 10 mm bei einer Anfangstemperatur von 1230°C warmgewalzt. Anschließend wurde jedes warmgewalzte Stahlblech 1 Minute bei 1150°C geglüht, mit einer Säure gebeizt, zu einer Zwischendicke von 5–8 mm kaltgewalzt, 1 Minute bei 1050°C geglüht und erneut mit einer Säure gebeizt. Einige von den Stahlblechen wurden als geglühte Stahlbleche (A1, B1) von 5 mm in der Dicke bereitgestellt. Die anderen geglühten Stahlbleche von Zwischendicke wurde weiter zu einer Dicke von 5 mm kaltgewalzt und als tempergewalzte Stahlbleche (A2–A6, B2, B3) bereitgestellt. Tabelle 2: in Beispiel 2 verwendete austenitische rostfreie Stähle
Ein Teststück wurde von jedem der geglühten und tempergewalzten Stahlbleche abgeschnitten und mit einem Spielraum-Verhältnis von 2 % unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gestanzt. 7 zeigt eine Beziehung von Vickers-Härte von jedem Teststück mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche. Es wird angemerkt, dass beliebige von den geglühten oder tempergewalzten Proben Nrn. A1 bis A6 mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 100 % gestanzt wurde. Andererseits wurden Proben Nrn. B1 bis B3 entsprechend SUS304 mit niedrigen Verhältnissen von einer Schnittfläche nahe 45 % gestanzt.
Ein Schnitt-Anschräg-Verhältnis wurde berechnet als (ein Verhältnis des Anschrägens zur Dicke in einem tempergewalzten Stahlblech)/(ein Verhältnis von Anschrägen zur Dicke in einem geglühten Stahlblech), um eine Wirkung des Härteanstiegs durch Temperwalzen auf die Erzeugung von Anschrägen zu untersuchen. Die Er gebnisse werden in 8 gezeigt. Es wird angemerkt, dass ein Schnitt-Anschräg-Verhältnis von beliebigem tempergewalztem Stahlblech A3 bis A6, gehärtet um 20 % oder mehr als die Vickers-Härte weniger als 50 % war, d.h. weniger als eine Hälfte des Anschrägens erzeugt in dem geglühten Stahlblech A1. Andererseits war ein Schnitt-Anschräg-Verhältnis von einem tempergewalzten Stahlblech A2, gehärtet bei einem Verhältnis von Härteanstieg von weniger als 20 %, etwa 70 %, verglichen mit einem geglühten Stahlblech A1. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Härteanstieg von 20 % oder mehr für ausreichende Verminderung von Anschrägen wirksam ist.
Jedes Teststück wurde kontinuierlich gestanzt bis zum Austausch der Pressformen, um eine Wirkung auf die Materialeigenschaften der Stahlbleche auf die Lebensdauer der Pressformen zu untersuchen. Die Pressformlebensdauer wurde als Stanzzyklen bis zum Austausch der Formen bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. Es wird angemerkt, dass beliebiges Stahlblech vom Typ A zu größeren Zyklen bis zum Austausch der Formen gestanzt werden kann, verglichen mit den Blechen aus rostfreiem Stahl von Typ B. D.h. Stahlbleche von Typ A sind zur Verlängerung der Pressformlebensdauer wirksam. Es wird auch aus dem Vergleich von Stahlblechen vom Typ A miteinander angemerkt, dass zu starker Härteanstieg eine ungünstige Abnahme an Stanzzyklen verursacht. Beispielsweise waren die Stanzzyklen bis zum Austausch der Pressformen etwas vermindert, hinsichtlich des Stahlblechs A6, gehärtet mehr als 150 %. Tabelle 3: Wirkungen von Materialeigenschaften auf Stahlbleche auf die Pressformlebensdauer

O: die gleiche oder längere Pressformlebensdauer, verglichen mit dem Stahlblech A1
O: Pressformlebensdauer schlechter als das Stahlblech A1, jedoch überlegen zu dem Stahlblech B1
X: starker Abrieb der Pressformen

Beispiel 3
Rostfreie Stähle C, D mit in Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen wurden geschmolzen, gegossen und zu einer Dicke von 10 mm bei einer Anfangstemperatur warmgewalzt. Anschließend wurde jedes warmgewalzte Stahlblech 1 Minute bei 1150°C geglüht, mit einer Säure gebeizt, zu einer Dicke von 5 mm kaltgewalzt, 1 Minute bei 800–1100°C geglüht und dann erneut mit einer Säure gebeizt. Tabelle 4: in Beispiel 3 verwendete austenitische rostfreie Stähle
Ein Teststück wurde aus jedem Stahlblech herausgeschnitten, gebeizt, nachdem es geglüht wurde, und mit einem Spielraum Verhältnis von 2 % unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 gestanzt. Ein Verhältnis von einer Schnittfläche in dem gestanzten Teststück wurde berechnet, um seine Beziehung mit einer Korngrößenzahl von dem Stahlblech zu berechnen. Die Ergebnisse werden in 9 gezeigt. Es wird angemerkt, dass jedes von den Stahlblechen vom Typ C gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Verhältnis von einer Schnittfläche von 100 %, ungeachtet seiner Korngrößenzahl, gestanzt wurde. Andererseits wurden beliebige von Stahlblechen vom Typ D entsprechend SUS304 mit einem niedrigeren Verhältnis von einer Schnittfläche nahe 45 % gestanzt.
Eine Beziehung von einem Schnitt-Anschräg-Verhältnis mit einer Korngrößenzahl wird in 10 erläutert. Die Beziehung zeigt die Verbesserung von einem Schnitt-Anschräg Verhältnis als Anstieg von einer Korngrößenzahl (d.h. minimierte metallurgische Struktur), ungeachtet der Arten von Stahlblechen. Wie für erfindungsgemäße Stahlbleche Typ C wird ein Schnitt-Anschräg Verhältnis von jedem Stahlblech C3 bis C6 mit jeweils einer Korngrößenzahl von mehr als #8, um eine Hälfte oder weniger vermindert, verglichen mit Stahlblechen C1, C2 von einer Korngrößenzahl von weniger als #8.
Jedes Teststück wurde kontinuierlich bis zum Austausch der Pressformen gestanzt, um die Pressformlebensdauer aus den Stanzzyklen zu bewerten. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Es wird angemerkt, dass jedes Stahlblech vom Typ C mit größeren Zyklen bis zum Austausch der Pressformen gestanzt werden kann, d.h. geeignet zur Verlängerung der Pressformlebensdauer, verglichen mit den Stahlblechen vom Typ D. Jedoch waren die Stanzzyklen etwas vermindert, wenn sich die Korngrößenzahl um mehr als #11 erhöhte, wie bei einem Stahlblech C6 angemerkt. Dieses Ergebnis zeigt, dass übermäßige Minimierung einer metallurgischen Struktur für die Pressformlebensdauer ungünstig ist. Tabelle 5: eine Beziehung von der Pressformlebensdauer mit Materialeigenschaften von rostfreien Stählen

O: die gleiche oder längere Pressformlebensdauer, verglichen mit dem Stahlblech A1
O: Pressformlebensdauer schlechter als das Stahlblech A1, jedoch überlegen zu dem Stahlblech B1
X: starker Abrieb von Pressformen

Ein austenitischer rostfreier Stahl, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren, kann aufgrund ausgezeichneter Stanzbarkeit, insbesondere Feinstanzbarkeit, zu einem Produkt mit hoher Genauigkeit in den Abmessungen gestanzt werden. Auch wenn das Stahlblech mit einem kleinen Spielraum Verhältnis gestanzt wird, kann ein Verhältnis von einer Schnittfläche zu einer Stanzfläche bei einem höheren Anteil ohne das Auftreten von wesentlichem Anschrägen gehalten werden. Das Blech aus rostfreiem Stahl ist auch vorteilhaft zur Verlängerung der Pressformlebensdauer, verglichen mit herkömmlichen austenitischen Blechen aus rostfreiem Stahl, wie SUS304. Folglich werden gestanzte Produkte mit hoher Genauigkeit in den Abmessungen aus dem austenitischen Blech aus rostfreiem Stahl ohne Anstieg von Herstellungskosten erhalten.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines austenitischen rostfreien Stahls mit einer ausgezeichneten Eigenschaft in der Feinstanzbarkeit, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: das Bereitstellen einer Stahlzusammensetzung, bestehend aus (C + 1/2N) bis zu 0,060 Masse-%, Si bis zu 1,0 Masse-%, Mn bis zu 5 Masse-%, S bis zu 0,006 Masse-%, 15–20 Masse-% Cr, 5–12 Masse-% Ni, Cu bis zu 5 Masse-%, gegebenenfalls Mo bis zu 3,0 Masse-%, wobei der Rest Fe mit Ausnahme unvermeidlicher Verunreinigungen ist, mit der Maßgabe, daß ein Wert Md₃₀, der ein Verhältnis einer Spannungs-induzierten Martensitphase, definiert durch die folgende Formel, darstellt, innerhalb eines Bereichs von 60 bis –10 ist; das herkömmliche Heißwalzen, Glühen und Beizen der Stahlzusammensetzung; das Kaltwalzen des Stahlblechs, um so dessen gewalzte Struktur 1,2 mal härter in der Vickers-Härte als dessen derart geglühte Struktur zu machen; und das Fertigglühen des kaltgewalzten Stahlblechs, um so dessen metallurgische Struktur auf #8 bis #10 in der Korngrößenzahl, reguliert unter JIS G0551, zu minimieren. Md30 = 551 – 462(C + N) – 9,2Si – 29(Ni + Cu) – 8,1 Mn – 13,7Cr – 18,5Mo