DE60300561T3 - Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlbandes - Google Patents

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    • C21D2211/008—Martensite

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Stahlband, welches auf eine Enddicke von wenigstens 2 Millimetern aber nicht mehr als 12 Millimetern warmgewalzt wird, wobei das Kleinstgefüge (Mikrostruktur) des gesagten Stahlbandes wenigstens 95 Prozent Martensit und/oder Bainit umfasst, und wobei der Stahl in Gewichtsprozent umfasst: 0,08% bis 0,16% C, 0,5% bis 1,5% Cr und/oder 0,1% bis 0,5% Mo, ≤ 0,015% S und ≤ 0,03% P, 0,01% bis 0,08% Al, und der Rest sind Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Herstellen des gesagten warmgewalzten Stahlbandes.
  • Herkömmlich sind gehärtete Stähle durch Glühen und Abschrecken hergestellt worden, aber durch diese Technik sind zum Beispiel eine optimale Oberflächenqualität und Kerbschlagzähigkeit nicht erreicht worden. Die Herstellungskosten sind ebenso hoch gewesen.
  • In der Offenlegungsschrift GB-2 195 658 wird ein Stahl beschrieben, welcher für Schmiedestücke bestimmt ist, und welcher in einer vorzuziehenden Ausführung 0,05% bis 0,08% Kohlenstoff, 0,1% bis 0,5% Silizium, 0,5% bis 1,6% Mangan, 0,5% bis 1,5% Chrom, bis zu 0,05% Titan, bis zu 0,1% Niob, 0,05% bis 0,012% Stickstoff, bis zu 0,06% Aluminium und 0,002% bis 0,005% Bor beinhaltet. Gemäß dieser Offenlegungsschrift wird ferner mit dem Schmieden bei der Temperatur von 1200°C bis 1275°C begonnen, und der geschmiedete Gegenstand wird in einem Bad abgeschreckt, derart, dass die Temperatur des Gegenstandes kontinuierlich gemessen wird, und das Abschrecken unterbrochen wird, bevor der Übergang in den Martensit abgeschlossen ist. Somit wird eine Zugfestigkeit von 700 bis 1100 N/mm2 erreicht, und gleichzeitig wird eine zufriedenstellende Kerbschlagzähigkeit sowie ein PS/TS-Verhältnis von rund 0,75 erreicht, ohne ein getrenntes Tempern oder eine andere thermische Behandlung.
  • Abweichend von den genannten Stählen, welche zum Schmieden verwendet werden, weisen bekannte feste Stahlbänder, das heißt Stahlbänder, die beim Walzen verwendet werden, einen hohen Mangangehalt auf, und häufig ebenso einen ziemlich hohen Kohlenstoffgehalt, wie zum Beispiel das warmgewalzte Stahlband, das in der Offenlegungsschrift US-6 284 063 beschrieben wird, das eine Dicke von nicht mehr als 5 Millimeter aufweist. Der Stahl, welcher in der genannten Offenlegungsschrift beschrieben wird, beinhaltet, in Gewichtsprozent, 0,08% bis 0,25% Kohlenstoff, 1,2% bis 2,0 Mangan, 0,02% bis 0,05% Aluminium und weniger als 0,07% Silizium, sowie bis zu 0,015% Phosphor und bis zu 0,003% Schwefel, wobei das heiße Band über 95% Martensit beinhaltet. Der Stahl kann ebenso bis zu 1,0% Chrom, bis zu 0,1% Kupfer, bis zu 0,5% Molybdän, bis zu 0,1% Nickel, bis zu 0,009% Stickstoff, bis zu 0,0025% Bor und möglicherweise Titan in einem stöchiometrischen Anteil, Ti = 3,4 × % N, im Hinblick auf die Menge von Stickstoff, beinhalten. Zuerst wird die Bramme auf eine Temperatur von 1000°C bis 1300°C aufgeheizt, vorgewalzt innerhalb des Temperaturbereichs von 950°C bis 1150°C und endbearbeitet bei einer letzten Walztemperatur oberhalb von Ar3. Das heiße Band, welches auf diese Art und Weise hergestellt wird, wird auf eine Wickeltemperatur in dem Bereich von 20°C unterhalb der Martensitstarttemperatur MS abgekühlt, so dass der Gehalt von anderen Phasenformen mit Ausnahme desjenigen des Martensits weniger als 5 betrug. Entsprechend der genannten Offenlegungsschrift wird das Abkühlen auf die Wickeltemperatur vorzugsweise derart realisiert, dass die Kühltemperatur in dem Bereich von 800°C → 500°C weniger als 10 Sekunden beträgt. Somit wird dort für das Endprodukt eine Zugfestigkeit erreicht, welche in dem Bereich von 800 N/mm2 bis 1400 N/mm2 liegt.
  • Die Offenlegungsschrift US-4 406 713 stellt ein Verfahren des Herstellens eines hochfesten, hochzähen Stahls mit einer guten Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit dar, wobei der genannte Stahl 0,005% bis 0,3% Kohlenstoff, 0,3% bis 2,5% Mangan, bis zu 1,5% Silizium, bis zu 0,1% Niob, bis zu 0,15% Vanadium, bis zu 0,3% Titan und bis zu 0,3% Zirkonium beinhaltet. Entsprechend des Verfahrens wird das Austenitisieren bei der Temperatur von 1000°C bis 1300°C bewirkt, und danach wird zuerst zum Beispiel Heißwalzen in dem Temperaturbereich Ar3 bis 930°C ausgeführt, wenn die Rekristallisierung von Austenit sich signifikant verzögert hat, bei einer Flächenreduzierung von wenigstens 30%. Diese Art des Bearbeitens führt ein großes Maß an Spannung in den Austenit ein, was den Temperaturbereich der Ferritphasenausscheidung in einem gewöhnlichen CCT-Diagramm zu höheren Temperaturen und kürzeren Zeiten verschiebt. Im Verlauf des Abkühlens nach der Bearbeitung wird Kohlenstoff in der nicht transformierten Austenitphase konzentriert, wenn die Ausscheidung der Ferritphase fortschreitet. Nachdem das Ferrit 5 bis 65% des Stahls besetzt hat, wird der Stahl schnell abgeschreckt, auf unterhalb der MS-Temperatur, und es kann eine Zweiphasenstruktur in dem Stahl erreicht werden, umfassend feinkorniges Ferrit und Martensit mit einer hohen Kohlenstoffkonzentration.
  • Die Offenlegungsschrift GB-2 076 425 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Zweiphasenstahls, in welchem Verfahren das Stahlband warmgewalzt wird, das Warmwalzen wird bei rund 900°C abgeschlossen wird, und es bei einer Temperatur von zwischen rund 350°C und rund 580°C aufgewickelt wird, und in welchem das Band nachfolgend kontinuierlich in dem Zweiphasengebiet mit Ferrit und Austenit bei Temperaturen zwischen 760°C und 830°C geglüht wird, mit einer Haltezeit zwischen 1,5 und 3 Minuten, gefolgt von einem Kühlen mit einer Geschwindigkeit von 3,5 bis 6°C/s, um wenigstens den Hauptteil des Austenits in Martensit umzuwandeln. Die Zusammensetzung des Stahls umfasst in Gewichtsangaben 0,03% bis 0,25% Kohlenstoff, 0,3% bis 2,5% Mangan, bis zu 1,5% Silizium, bis zu 0,25% Molybdän und bis zu 2% Chrom, wobei der Rest Eisen ist, mit Ausnahme von nicht vermeidbaren Verunreinigungen und Rückständen in Mengen, welche von der praktischen Herstellung des Stahls abhängen. Das heißgewalzte Band wird nachfolgend gekühlt gewalzt vor dem beschriebenen Glühen bei Temperaturen zwischen 760°C und 830°C. Dieses letztere Glühen wird durch Zwangs- oder natürliche Luftkühlung abgeschlossen.
  • US 6 554 919 (veröffentlicht als US 2001/0049956 ) beschreibt gemäß dessen Anspruch 1 einen heißgewalzten Stahl mit sehr hoher maximaler Elastizität und mechanischer Widerstandsfähigkeit, insbesondere zum Herstellen von Autoteilen geeignet. Der Stahl hat gänzlich ein Zwischenstufengefüge sowie die folgende Gewichtszusammensetzung: 0,08% < Kohlenstoff < 0,2%, 1% < Mangan < 2%, 0,02% < Aluminium < 0,1%, Silicium < 0,5%, Phosphor < 0,03%, Schwefel 0,01%, 0,1% < Vanadium < 0,3%, Chrom < 1%, Stickstoff < 0,15%, Molybdän < 0,6%, wobei der Rest aus Stahl und beim Prozess anfallenden Verunreinigung ist, wobei der Stahl kein Niob enthält. Die Patentveröffentlichung offenbart ferner einen Prozess zum Herstellen eines heißgewalzten Stahlblechstreifens, wobei die Legierung einem Walzen bei einer Temperatur unter 950°C unterworfen wird, einem Kühlen, durchgeführt bei einer Geschwindigkeit von über 20°C/s bis zu einer Temperatur im Bereich von 400°C–600°C. US 6 554 919 wendet ein reines Zwischenstufengefüge an und lehrt, dass martensitische Stähle die höchsten Widerstandswerte aufweisen, dass es jedoch schwierig ist, eine solche Struktur bei einem breiten Streifen zu erzeugen, wegen der Brüchigkeit von Martensit, was dazu führt, dass der Streifen nach dem Walzen bricht. Demgemäß ermöglichen martensitische Stähle das Erzielen hoher Widerstandswerte von über 1000 MPa, jedoch mit geringer Zähigkeit und Ausdehnungen von unter 8%. US 6 554 919 gibt weiterhin an, dass eine zusätzliche Wärmebehandlung nach dem Walzen ausgeführt werden muss, weil durch Wärmebehandlung nach dem Walzen de martensitische Struktur erzielt wird. US 6 554 919 sagt ferner: „Vanadium steigert die mechanische Festigkeit und verringert die Ausdehnung. Vanadium ist das notwendige Element bei Stahl mit Zwischenstufengefüge, um einen Härtungseffekt zu erzielen, was nicht erwartet wurde, da die Mikrolegierungselemente einen Härtungseffekt durch Ausfällen haben. Dieses Ausfällen hört jedoch auf bei einer höheren Temperatur und muss in ferritischer Umgebung ausgeführt werden, um auszuhärten. Dieser Effekt lässt sich nicht erzielen durch andere Mikrolegierungselemente wie Titan oder Niob, da diese in heißem Zustand eine Steigerung der Härte erzeugen, jedoch die Heißwalz-Verringerungsraten begrenzen, und damit die bei dieser Art von Blech erzielbaren minimalen Stärken. Dies läuft darauf hinaus, dass Vanadium keinen Einfluss auf die Härte in heißem Zustand hat. Andere verbleibende Elemente können anwesend sein und gemäß ihrer bekannten Eigenschaften verwendet werden, wie Cu und Ni. Weitere Legierungselemente wie Titan oder Bor lassen sich einsetzen, um das Ausfällen von Vanadiumcarbid auf Kosten von Vanadiumnitrid zu steigern. Titan und Bor bilden Nitride bei hohen Temperaturen, die während der nachfolgenden Wärmebehandlung stabil bleiben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solch ein warmgewalztes Stahlband und sein Herstellungsverfahren zu erreichen, dass der Stahl nicht empfindlich ist, wie zum Beispiel gegenüber den lokalen Schwankungen bei der Wickeltemperatur in dem Band, dass er sehr gut schweißbar ist, geeignet für thermisches Trennen und Biegen, und dass er eine hohe Festigkeit und insbesondere eine hohe Kerbschlagzähigkeit aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, diese Art von warmgewalztem Stahlband und sein Herstellungsverfahren derart zu realisieren, dass wirtschaftliche Herstellungskosten ermöglicht werden.
  • Die Erfindung wird in den Ansprüchen dargestellt.
  • Gemäß eines ersten Prinzips der Erfindung beinhaltet das erste beschriebene warmgewalzte Stahlband ebenso 0,6% bis 1,1% Mn und 0,1% bis 0,3% Si; die Zugfestigkeit des Stahlbandes beträgt 700 MPa bis 1500 MPa, mit einer Zugdehnung, welche einen A5-Wert aufweist, welcher wenigstens 6% beträgt, und wobei die Streckgrenze 600 MPa bis 1400 MPa beträgt. Gemäß eines weiteren Prinzips der Erfindung wird diese Art von Stahlband durch ein Verfahren hergestellt, welches die folgenden Schritte umfasst: das Warmwalzen des Stahlbandes in einem Temperaturbereich von 860°C bis 960°C auf die gesagte Enddicke; das direkte Abschrecken des gesagten warmgewalzten Stahlbandes mit einer Verzögerung von nicht mehr als 15 Sekunden, beginnend mit dem letzten Walzdurchgang, auf die Wickeltemperatur innerhalb des Bereiches von 100°C bis 520°C, so dass die Abkühlgeschwindigkeit bei dem direkten Abschrecken wenigstens 30°C/s beträgt. Es wird kein weiteres Anlassglühen (Temperglühen) durchgeführt.
  • Die erfinderische Idee basiert auf der Tatsache, dass durch Reduzieren der Menge von Mangan und Kohlenstoff sowie durch Legieren von Chrom und/oder Molybdän sowie von Bor, wenn notwendig, ein gute Härtung beibehalten werden kann und die folgenden Vorteile erzielt werden können. Die Stahlstruktur ist nicht kritisch für die Entmischung von Mangan und Kohlenstoff während des Gießverfahrens aufgrund des niedrigen Mangan- und Kohlenstoffgehalts. Die Stahleigenschaften sind nicht kritisch hinsichtlich von lokalen Schwankungen der Wickeltemperatur in dem Band, was die Stahlproduktion vereinfacht und einen vorteilhaften Effekt in der Homogenität seiner mechanischen Eigenschaften aufweist, was wiederum einen positiven Einfluss auf sowohl die Ebenheit des Endproduktes als auch bei den verbleibenden Spannungen hat. Das Stahlband ist hochgradig zum Schweißen und Laserschneiden geeignet, und gleichzeitig weist es eine gute Ermüdungsfestigkeit auf, ungeachtet der gesagten thermischen Behandlungen. Zudem weist das Stahlband exzellente Biegeeigenschaften auf, eine gute Kerbschlagzähigkeit sowie einen guten Widerstand gegenüber einer Enthärtung beim Tempern.
  • Bei der Herstellung dieses Stahltyps wird anstelle des herkömmlichen Ofenglühens und Abschreckens durch Abschrecken direkt nach dem Warmwalzen eine exzellente Kerbschlagzähigkeit erreicht, weil der Phasenübergang in Martensit und/oder Bainit ausgehend von einem feinkörnigen, bearbeiteten Austenit stattfindet. Auf ähnliche Art und Weise wird die Oberflächenqualität verbessert, weil der primäre Zunder in einem Entzunderer vor dem Walzen entfernt wird. Die Herstellungskosten werden zudem vermindert, zusammen mit der Verbesserung des Prozesses. In einer Bandwalzlinie wird typischerweise eine hohe Aufheiztemperatur in dem Ofen, zum Beispiel in dem Bereich von 1000°C bis 1300°C, und eine lange Haltzeit, zum Beispiel 2 Stunden bis 10 Stunden, angewendet. In diesem Fall ist die Auflösung von speziellen Carbiden, wie zum Beispiel Cr- und Mo-Carbiden, und die Homogenisierung der Struktur so vollständig wie möglich. Auf der anderen Seite macht das Anwachsen der Austenitkörnung bei der hohen Heiztemperatur das Endprodukt nicht spröder, weil der Austenit während des Warmwalzens feinkörnig wird. Somit wird eine exzellente Härte erreicht, kombiniert mit einer exzellenten Kerbschlagzähigkeit.
  • Das warmgewalzte Stahlband gemäß der Erfindung, welches direkt auf die Dicke von 2 mm bis 12 mm warmgewalzt wird, kann verschleißfest und mit unterschiedlichen Härten hergestellt werden, typischerweise in dem Härtebereich von 300 HB bis 400 HB, als sogenannte verschleißfeste Stahlplatte, in dem selben Herstellungsverfahren wie die Baustahlplatten, nur durch Ändern der Analyse und/oder der Abkühlgeschwindigkeit des Bandes nach dem Walzen und/oder der Temperatur vor dem Aufwickeln, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung. Diese Art von verschleißfestem Stahl kann ebenso bei gewünschten Gegenständen verwendet werden, in welchen die Strukturen Eigenschaften erfordern, die gewöhnlich von Baustahl gefordert werden, wie zum Beispiel eine gute Verarbeitbarkeit, Schweißbarkeit und Kerbschlagzähigkeit, was bedeutet, dass das warmgewalzte Stahlband gemäß der Erfindung ebenso als Baustahl brauchbar ist. In der Stahlanalyse, welche in der unten stehenden Beschreibung erklärt werden soll, sind alle Prozentangaben Angaben von Gewichtsprozent, und der Rest des Stahls, der anderweitig nicht definiert wird, ist Eisen, Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Zunächst weist der Stahl gemäß der Erfindung einen relativ geringen Kohlenstoffgehalt auf, das heißt wenigstens 0,08% C aber nicht mehr als 0,16% C für eine gute Kerbschlagzähigkeit, Biegbarkeit und Schweißbarkeit. Phosphor P, welches als eine Verunreinigung beinhaltet ist, kann bis auf 0,03% ansteigen, und entsprechend kann Schwefel S auf bis zu 0,015% ansteigen, was bedeutet, dass diese Anteile beschränkt sind, um eine gute Kerbschlagzähigkeit und Biegbarkeit zu erreichen. Wenn es notwendig ist, können weitere Eigenschaften durch Behandeln der Schmelze mit Ca oder CaSi verbessert werden. Das verwendete Beruhigungsmittel ist Aluminium, wobei in dem Endprodukt wenigstens 0,01% Al, aber nicht mehr als 0,08% Al vorhanden sein kann. Chrom, wenigstens 0,5% Cr, aber nicht mehr als 1,5% Cr und/oder Molybdän, welches wenigstens 0,1% Mo aber nicht mehr als 0,5% Mo beträgt, werden zulegiert, um die Härte und den Anlasswiderstand zu vergrößern. Dies ermöglicht die Ausscheidung bei höheren Wickeltemperaturen, was zum Vermindern und sogar zum Verhindern des Erweichens des Stahls verwendet werden kann, sowie zum Vermindern von Festigkeitsschwankungen, welche durch lokale Temperaturunterschiede während des Abkühlens des Bundes verursacht werden.
  • Abweichend von anderen hochfesten Stahlbändern desselben Typs beträgt der Mangangehalt wenigstens nur 0,6% Mn, aber nicht mehr als nur 1,1% Mn. Somit ist der Stahl nicht so anfällig gegen die Entmischung von Mangan und Kohlenstoff, was die Homogenität des Kleinstgefüges (der Mikrostruktur) verbessert. In Versuchen, welche ausgeführt wurden, wurde festgestellt, dass dies der Weg ist, gute Biegungseigenschaften und gleichmäßige mechanische Eigenschaften in unterschiedlichen Richtungen zu erzielen, sowie eine Oberfläche hoher Qualität bei einem thermischen Schnitt. Was Silizium betrifft, dient dies als ein Beruhigungsmittel in dem Stahl der vorliegenden Erfindung, und es wirkt ebenfalls als ein Härtungsmittel in einer festen Lösung, mit Anteilen in dem Gebiet von wenigstens 0,10% Si und bis zu 0,30% Si, was eine vorteilhafte Wirkung auf Kerbschlagzähigkeit und die Bearbeitbarkeit hat.
  • Der Stahl gemäß der Erfindung kann thermisch geschnitten werden, zum Beispiel durch Laser, in genau vorgegebene Formen. Man hat festgestellt, dass eine bemerkenswert glatte Schneidoberfläche in lasergeschnittenen Gegenständen erreicht wird. Auf der anderen Seite hat man herausgefunden, dass der Festigkeitsunterschied zwischen dem Grundwerkstoff und der weichen Zone, die in dem technischen Schneidverfahren erzeugt wird, wobei die Zone in der unmittelbaren Nähe der gehärteten Zone liegt, relativ klein ist. Dies zusammen hat eine vorteilhafte Auswirkung auf die Ermüdungsfestigkeit. Zudem vermindert ein niedriger Kohlenstoffgehalt die Spitzenhärte der gehärteten Zone, so dass die Schneidoberfläche nicht empfindlich gegenüber einer Versprödung und gegenüber Rissen ist, weder bei der Bearbeitung des Gegenstands noch in der praktischen Verwendung.
  • In den Versuchsanalysen, welche hier angegeben werden, gab es keine bemerkenswerten Anteile von Kupfer, aber auf der Grundlage von anderen Versuchen, welche hier nicht dargestellt sind, kann noch festgehalten werden, dass der Kupfergehalt auf weniger als 0,3% Cu begrenzt werden muss, um eine exzellente Oberflächenqualität des warmgewalzten Bandes sicherzustellen. Wenn der Kupfergehalt 0,3% überschreitet, ist es empfehlenswert, ebenso Nickel zuzugeben, wenigstens das 0,25-fache des Kupferanteils. Sogar wenn es keinen Kupfer in der Legierung gibt, ist die Menge von enthaltenem Nickel auf ≤ 1,5% Ni beschränkt.
  • Die Menge von zugemischtem Bor beträgt typischerweise wenigstens 0,0005% B, aber nicht mehr als 0,05% B, um die Korngröße zu reduzieren, und um die Härtbarkeit zu verbessern. Die Menge von zulegiertem Titan beträgt typischerweise wenigstens 0,01% Ti, aber nicht mehr als 0,1%, um den Stickstoff N zu binden und um die Bildung von Bornitriten BN zu vermeiden, weil Bornitrit die Wirkung von Bor als einen Beschleuniger der Härtung und einen Verminderer der Korngröße reduziert.
  • Der Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere an der unteren Grenze des Kohlenstoffgehalts gut im Hinblick auf seine Festigkeit gebogen werden, das heißt zum Beispiel in einer füllmetallfreien Hochfrequenzschweißung, dem sogenannten HF-Schweißen, zu einem Rohr verschweißt werden. Bei der Testproduktion hat man ebenso festgestellt, dass der Werkstoff extrem gut zu der Produktion von offenen Profilen sowie von HF-geschweißten hohlen Abschnitten passt.
  • Gemäß der Erfindung wird Stahl bei einer abschließenden Walztemperatur, welche in dem Bereich zwischen 860°C bis 960°C verbleibt, auf eine Enddicke von 2 mm bis 12 mm hergestellt/bearbeitet. Mit dem Abkühlen des Bandes wird nicht später als 15 Sekunden nach dem letzten Walzdurchgang begonnen, und es wird schnell abgekühlt, wobei die Abkühlgeschwindigkeit wenigstens 30°C pro Sekunde beträgt, auf eine niedrige Wickeltemperatur in dem Bereich von 100°C bis 520°C. Das erzielte Ergebnis ist typischerweise ein nahezu vollständiges bainitisches und/oder martensitisches Kleinstgefüge, so dass der Bainit- und/oder Martensitgehalt wenigstens 95 Volumenprozent beträgt. In dem Wickeltemperaturbereich von 20°C bis 100°C würde Martensit nicht angelassen/getempert, wohingegen, wenn die Wickeltemperatur wenigstens 100°C beträgt, der Martensit angelassen wird/getempert wird, so dass zum Beispiel in dem Bereich von 100°C bis 200°C der Martensit leicht angelassen wird, und in dem Wickeltemperaturbereich von rund 200°C bis 520°C der Martensit angelassen wird und Kohlenstoff ausgeschieden wird. Obwohl das Aufwickeln in einem niedrigeren Anlasssprödigkeitsbereich, 200°C bis 400°C, ausgeführt wurde, oder das Abkühlen durch den gesagten Bereich hindurch ausgeführt wurde, wurde eine Anlasssprödigkeit bei der Kombination aus diesem Herstellungsverfahren und der Zusammensetzung nicht beobachtet. Die erzielte Zugfestigkeit Rm beträgt rund 700 MPa bis 1500 MPa, und die erzielte Streckgrenze Rp 0,2, das heißt die Festigkeit bei einer Dehnung von 0,2% beträgt rund 600 MPa bis 1400 MPa. Die Zugdehnung A5 beträgt entsprechend rund 18% bis 6%. Das Streckverhältnis Y/T liegt typischerweise in dem Bereich von 0,8 bis 0,96.
  • Wenn besonders verschleißfeste, oberflächenharte Bleche gewünscht werden, kann der Kohlenstoffgehalt des Stahls in dem Bereich 0,12% bis 0,16% C eingestellt werden, und das warmgewalzte Stahlband kann in diesem Fall direkt auf die Wickeltemperatur abgeschreckt werden. Das Abschrecken kann direkt auf die Wickeltemperatur von über 100°C erfolgen, aber immer noch unterhalb von 400°C, wodurch in diesem Fall die verbleibende Spannung vermindert wird oder verschwindet, ohne jedoch die Härte der Verschleißplatte zu beeinflussen. Somit kann eine relativ niedrige Wickeltemperatur in dem Bereich von 100°C bis 200°C zum Beispiel bei dünneren Bändern angewendet werden, oder eine leicht höhere Wickeltemperatur in dem Bereich von 200°C bis 400°C zum Beispiel für dickere Bänder. Wenn auf der anderen Seite mehr Eigenschaften des Baustahltyps gewünscht werden, wird der Kohlenstoffgehalt des Stahls in dem Bereich von 0,08% bis 0,12% C eingestellt, und das warmgewalzte Stahlband wird direkt auf die Wickeltemperatur abgeschreckt, welche mehr als 100°C aber immer noch unter 520°C beträgt. Zum Beispiel kann eine relativ niedrige Wickeltemperatur in dem Bereich von 100°C bis 200°C für dünnere Bänder angewendet werden, und zum Beispiel eine leicht höhere Wickeltemperatur in dem Bereich von 200°C bis 520°C kann bei dickeren Bändern angewendet werden. In diesem Fall des „Baustahls”, das heißt mit einem Kohlenstoffgehalt in dem Bereich von 0,08% bis 0,12%, weisen die Wickeltemperaturschwankungen der oben beschriebenen Größenordnung jedoch eine ziemlich eingeschränkte Wirkung auf die Eigenschaften des Stahlbandes auf, weil sie relativ gut bleiben, ungeachtet der Wickeltemperatur.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1: Herkömmliche Anlassversuche wurden in einem Labor mit der Legierung a1, siehe die Tabelle 1, ausgeführt, durch Aufheizen von Proben mit Abmaßen von 8 × 100 × 250 mm, für 20 Minuten und bei der Temperatur von 900°C in einem Ofen. Die Proben wurden in Wasser abgeschreckt und für zwei Stunden bei verschiedenen Temperaturen angelassen (getempert). Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt. Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass der Werkstoff einen Bereich mit niedriger Zähigkeit in dem Temperaturbereich von 250°C bis 350°C aufweist. Auf der anderen Seite wird die Dehnung deutlich bei Anlasstemperaturen oberhalb von 400°C vergrößert, in welchem Fall die Festigkeit ebenfalls beginnt, abzufallen. Tabelle 1: Testlegierungen
    C Si Mn P S Al N Cr Mo Ti B
    Stahl A
    a1 0,098 0,22 0,71 0,008 0,004 0,030 0,005 0,94 0,20 0,032 0,002
    a2 0,086 0,28 0,77 0,008 0,003 0,024 0,005 0,82 0,27 0,032 0,002
    a3 0,083 0,21 0,77 0,010 0,003 0,033 0,005 1,04 0,27 0,036 0,002
    Stahl B
    b1 0,140 0,26 0,81 0,110 0,003 0,027 0,006 0,65 0,21 0,038 0,002
    b2 0,146 0,23 0,82 0,006 0,003 0,032 0,007 0,88 0,27 0,036 0,002
    b3 0,135 0,23 0,90 0,009 0,004 0,035 0,006 0,88 0,27 0,038 0,002
    b4 0,130 0,25 0,84 0,008 0,002 0,032 0,005 1,06 0,28 0,037 0,002
    Tabelle 2: Anlassversuchsergebnisse mit der Legierung a1.
    Ttemper °C Zeit h Rp 0,2 N/mm2 Rm N/mm2 A5 % Charpy-V, J/cm2 Zähigkeit, %
    (–20°C) (–40°C) (–20°C) (–40°C)
    *) 972 1072 12,6 20 5
    100 2 897 1123 11,7 133 85 40 15
    150 2 913 1125 12,0 172 72 65 10
    200 2 922 1113 12,4 122 50 40 10
    250 2 938 1112 12,2 36 26 10 10
    300 2 928 1086 11,7 55 28 10 5
    350 2 963 1064 11,8 115 27 40 10
    400 2 971 1049 12,6 93 58 20 15
    450 2 911 960 14,2 218 85 80 15
    500 2 822 901 15,1 251 216 98 80
    600 2 741 773 17,3 334 329 100 98
    700 2 430 528 21,2 430 451 100 100
    *) nur abgeschreckt
  • Produktionsumfang direkter Abschrecktests mit einem niedrigen Kohlenstoffniveau
  • Beispiel 2: In der Bandwalzlinie wurde ein 6 mm dickes Band mit einer Legierung a2 bei direktem Abschrecken bei der Wickeltemperatur TCOIL warmgewalzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
  • Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass auch wenn das Wickeln in dem Temperaturbereich der Anlasssprödigkeit von 300°C ausgeführt wird, wie in dem Beispiel 1 gezeigt ist, immer noch eine exzellente Zähigkeit erreicht wird. Die Festigkeit und Dehnung unterscheiden sich nicht wesentlich gegenüber dem Beispiel 1. Die Ergebnisse des Biegeversuchs des Werkstoffs sind in der Tabelle 4 dargestellt.
  • Beispiel 3: In der Bandwalzlinie wurde ein 3 mm dickes Band mit der Legierung a2 bei direktem Abschrecken auf die Wickeltemperatur TCOIL warmgewalzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
  • Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass auch wenn das Wickeln bei einer deutlich höheren Temperatur 450°C ausgeführt wird, immer noch dieselben mechanischen Eigenschaften wie in dem Beispiel 2 erreicht werden.
  • Beispiel 4: In der Bandwalzlinie wurde ein 4 mm dickes Band mit der Legierung a2 bei direktem Abschrecken auf die Wickeltemperatur TCOIL warmgewalzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
  • Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass auch wenn das Aufwickeln bei einer deutlich niedrigeren Temperatur ausgeführt wurde, das heißt bei 100°C, immer noch dieselben mechanischen Eigenschaften wie in den Beispielen 2 und 3 erzielt wurden.
  • Man kann zusammenfassen, dass mittels dieser Legierung und des Herstellungsverfahrens des Stahls ein homogener Werkstoff erzielt wird, welcher nicht empfindlich gegenüber Schwankungen der Wickeltemperatur ist.
  • Beispiel 5: In der Bandwalzlinie wurde ein 10 mm dickes Band mit der Legierung a3 bei direktem Abschrecken auf die Wickeltemperatur TCOIL warmgewalzt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
  • Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit etwas vermindert sind, aber dass die Eigenschaften immer noch exzellent sind, solange wie die Wickeltemperatur rund 500°C nicht überschreitet. Tabelle 3: Mechanische Eigenschaften des Bandes als Ergebnisse der Walzversuche
    in Längsrichtung in Querrichtung
    Stahl Dicke mm Breite mm TCOIL °C Rp 0,2 N/mm2 Rm N/mm2 Y/T A5 % HB ChV –40°C, J/cm2 Rp 0,2 N/mm2 Rm N/mm2 A5 %
    a1 8 a* 971 1049 0,93 12,6 57
    a1 8 b* 897 1123 0,80 11,7 25
    a2 3 1000 460 958 1030 0,93 10,9 304 925 1016 10,5
    a2 3 1000 450 971 1014 0,96 11,8 299 977 1056 9,9
    a2 4 1000 100 977 1117 0,87 13,3 329 987 1130 11,6
    a2 6 1000 200 934 1078 0,87 12,8 240 920 1070 9,9
    a3 10 1250 520 748 874 0,86 13,0 71 819 899 11,8
    a3 10 1250 510 836 901 0,93 13,0 133 896 957 11,0
    a3 10 1250 370 853 965 0,88 11,5 171 898 975 9,5
    a3 10 1250 320 858 979 0,88 11,1 165 914 1005 10,8
    b1 4 1300 470 980 1031 0,95 10,0 304 1051 1071 8,4
    b2 4 1500 515 860 1000 0,86 12,4 295 974 1006 9,9
    b2 4 1500 530 702 853 0,82 17,4 252 747 847 13,8
    b2 4 1500 100 1179 1347 0,88 8,9 396 1189 1308 6,9
    b3 4 1250 380 1163 1275 0,91 9,6 375 1162 1294 6,8
    b3 4 1250 200 1125 1317 0,85 11,5 387 1130 1333 8,9
    b4 6 1250 200 1125 1295 0,87 9,5 384
    a* Herkömmliche Laborversuche: Austenitisierung, Abschrecken in Wasser, Anlassen bei 400°C, 2 h
    b* Herkömmliche Laborversuche: Austenitisierung, Abschrecken in Wasser, Anlassen bei 100°C, 2 h
  • Produktionsumfang direkte Abschreckversuche mit einem hohen Kohlenstoffniveau
  • Beispiel 6: In der Bandwalzlinie wurde ein 4 mm dickes Band mit den Legierungen b2 und b3 mit einem höheren Kohlenstoffniveau warmgewalzt, bei direktem Abschrecken auf die Wickeltemperatur TCOIL. Die Wickeltemperaturen, die in den Versuchen angewendet wurden, betrugen 100°C, 200°C und 380°C. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
  • Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Festigkeit und Härte etwas vermindert sind, wenn die Wickeltemperatur zunimmt, aber die Eigenschaften liegen immer noch in der selben Klasse, solange die Wickeltemperatur rund 400°C nicht überschreitet.
  • Man kann zusammenfassen, dass mit dieser Stahllegierung und dem Herstellungsverfahren ein homogener Werkstoff erreicht wird, welcher nicht empfindlich gegenüber Schwankungen der Wickeltemperatur ist.
  • Beispiel 7: In der Bandwalzlinie wurde ein 4 mm dickes Band mit einer Legierung b1 und b2 mit einem höheren Kohlenstoffniveau warmgewalzt, bei direktem Abschrecken auf die Wickeltemperatur TCOIL. Die Wickeltemperaturen, die in den Versuchen angewendet wurden, betrugen 470°C, 515°C und 530°C. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
  • Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Festigkeit und Härte abnimmt, wohingegen die Dehnung deutlich zunimmt, wenn die Wickeltemperatur ansteigt. Tabelle 4: Biegeversuche mit der Legierung a2, Wickeltemperatur 300°C
    R = Längsgerichtet in der Walzrichtung Quergerichtet in der Walzrichtung
    3t ok ok
    2,5t ok ok
    2t ok (ok), kleine Oberflächenrisse
    1,5t ok tiefe Risse
    1t (ok), kleine Oberflächenrisse tiefe Risse
    0,7t (ok), kleine Oberflächenrisse
    Biegeradius = R, Blechdicke = t

Claims (5)

  1. Ein Stahlband, welches ein Kleinstgefüge aufweist, umfassend Martensit und/oder Bainit, und wobei der Stahl in Gewichtsprozent beinhaltet: 0,08%–0,16% C, 0,5%–1,5% Cr und/oder 0,1%–0,5% Mo, 0,6%–1,1% Mn, δ 0,015% S und δ 0,03% P, 0,01%–0,08% Al, 0,1%–0,3% Si, 0,0005%–0,005% B und 0,01%–0,1% Ti; wobei der Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, die Zugfestigkeit des Stahlbandes 700 Mpa–1500 Mpa beträgt, mit einer Zugdehnung, deren A5-Wert wenigstens 6% beträgt, wobei das Stahlband ein warmgewalztes Stahlband ist, das auf eine Enddicke von wenigstens 2 mm aber nicht mehr als 12 mm gewalzt ist; das Kleinstgefüge wenigstens 95% Martensit und/oder Bainit umfasst; und die Streckgrenze 600 Mpa–1400 Mpa beträgt; und das gesagte warmgewalzte Stahlband ein Streckgrenzenverhältnis aufweist, welches innerhalb des Bereichs von 0,8 bis 0,96 liegt.
  2. Ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbandes, welches ein Kleinstgefüge aufweist, das wenigstens 95% Martensit und/oder Bainit umfasst, wobei der gesagte Stahl in Gewichtsprozent umfasst: 0,08%–0,16% C; 0,5%–1,5% Cr und/oder 0,1%–0,5% Mo; 0,01%–0,08% Al, 0,6%–1,1% Mn; 0,1%–0,3% Si, 0,0005%–0,005% B und 0,01%–0,1% Ti, sowie als den Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, das Stahlband im Temperaturbereich 860°C–960°C warmgewalzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – das gesagte Warmwalzen in dem gesagten Temperaturbereich führt zu einer Enddicke von wenigstens 2 mm aber nicht mehr als 12 mm für das gesagte Stahlband; – dieses warmgewalzte Stahlband wird direkt abgeschreckt, mit einer Verzögerung von nicht mehr als 15 Sekunden, beginnend mit dem letzten Walzdurchgang, auf eine Wickeltemperatur in dem Bereich 100°C–520°C, so dass die Abkühlgeschwindigkeit in diesem direkten Abschrecken wenigstens 30°C/s beträgt.
  3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt des Stahls in dem Bereich von 0,12%–0,16% C gelegen ist, und das gesagte warmgewalzte Stahlband direkt auf die Wickeltemperatur in dem Bereich 100°C–200°C oder in dem Bereich 200°C–400°C abgeschreckt wird.
  4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt des Stahls in dem Bereich von 0,08%–0,12% C gelegen ist, und das gesagte warmgewalzte Stahlband direkt auf die Wickeltemperatur in dem Bereich 100°C–200°C oder in dem Bereich 200°C–520°C abgeschreckt wird.
  5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Verfahren kein Anlassglühen und weiteres Abschrecken ausgeführt wird.
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