EP0889144A1 - Leichtbaustahl und seine Verwendung - Google Patents

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Georg Prof. Dr.-Ing. Frommeyer
Oliver Dipl.-Ing. Grässel
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
Max Planck Institut fuer Eisenforschung
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
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    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium

Definitions

  • the invention relates to a lightweight steel and its Use.
  • the invention has for its object a good cold-formable, especially deep-drawable, Lightweight steel with a tensile strength up to 1100 MPa and with TRIP and TWIP properties to create with alloyed inexpensive elements and therefore inexpensive can be produced.
  • This lightweight steel preferably contains 2 to 4% Si and Al and 24 to 26% Mn, balance essentially iron.
  • a steel within the alloy range according to the invention each with 3% Si and Al and 25% Mn, rest Fe, which has an austenitic structure and TRIP (Transformation Induced Plasticity) and TWIP (Twinning Induced Plasticity) properties, reached at temperatures below - 150 ° C Elongation values up to 65% with an almost constant energy consumption rate of 0.5 J.mm -3 compared to 0.2 J.mm -3 of known higher strength thermoforming grades.
  • the high values of energy absorption - dissipative energy - of 0.5 J.mm -3 are based on the deformation-induced martensitic phase transformation and the intensive formation of twins in the austenite phase. These and the mechanical properties are retained even at extremely high forming speeds of up to 10 3 s -1 .
  • the excellent plasticity of the TRIP and TWIP steels according to the invention is retained down to low temperatures.
  • the steel according to the invention achieves a density reduced to 7 g / cm 3 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen gut kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, ultrahochfesten austenitischen Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 MPa und mit TRIP- und TWIP-Eigenschaften sowie seine Verwendung für Karosserieblechteile, versteifende Strukturkomponenten und Cryogen-Behälter und Rohrleitungen. Der Stahl hat die chemische Zuzammensetzung (in Masse-%): 1 bis 6% Si, 1 bis 8% Al mit (Al + Si) <= 12%, 10 bis 30% Mn, Rest Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leichtbaustahl und seine Verwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gut kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 MPa und mit TRIP- und TWIP-Eigenschaften zu schaffen, der mit preiswerten Elementen legiert und daher kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen austenitischen Stahl gelöst, der gekennzeichnet ist durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
  • 1 bis 6 % Si
  • 1 bis 8 % Al mit (Al + Si) ≤ 12 %,
  • 10 bis 30 % Mn,
    • Rest Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.
    Bevorzugt enthält dieser Leichtbaustahl je 2 bis 4 % Si und Al sowie 24 bis 26 % Mn, Rest im wesentlichen Eisen.
    Diese Stähle zeichnen sich durch höhere Fließspannungen von 400 MPa aus, die infolge der hohen Verfestigungsrate Zugfestigkeitswerte bis 1100 MPa aufweisen und Gleichmaßdehnungswerte bis 70 % sowie maximale Dehnungen bis 90 % erzielen.
    Ein Stahl innerhalb des erfindungsgemäßen Legierungsbereichs mit jeweils 3 % Si und Al und 25 % Mn, Rest Fe, der austenitisches Gefüge und TRIP-(Transformation Induced Plasticity) und TWIP-(Twinning Induced Plasticity) Eigenschaften hat, erreichte bei Temperaturen unter - 150 °C Dehnungswerte bis 65 % bei nahezu konstant gebliebener Energieverzehrrate von 0,5 J.mm-3 gegenüber 0,2 J.mm-3 bekannter höherfester Tiefziehgüten. Die hohen Werte der Energieabsorption - dissipative Energie - von 0,5 J.mm-3 beruhen auf der verformungsinduzierten martensitischen Phasentransformation und der intensiven Zwillingsbildung in der Austenitphase. Diese und die mechanischen Eigenschaften bleiben auch bei extrem hohen Umformgeschwindigkeiten bis 103 s-1 erhalten. Die ausgezeichnete Plastizität der erfindungsgemäßen TRIP- und TWIP-Stähle bleibt bis zu tiefen Temperaturen erhalten.
    Darüberhinaus erreicht der erfindungsgemäße Stahl aufgrund der Legierungselemente Al, Si und Mn eine bis auf 7 g/cm3 abgesenkte Dichte.
    Aufgrund des geschilderten Eigenschaftsspektrums eignen sich erfindungsgemäße Stähle als warm- und gegebenenfalls kaltgewalzte Bleche mit Vorteil für crashstabile Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen, aber auch für die Cryogentechnik als Behälter- und Rohrleitungswerkstoff.

    Claims (5)

    1. Gut kaltumformbarer, insbesondere gut tiefziehfähiger, austenitischer Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 MPa und mit TRIP- und TWIP-Eigenschaften, gekennzeichnet durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
      1 bis 6 % Si
      1 bis 8 % Al mit (Al + Si) ≤ 12 %,
      10 bis 30 % Mn,
      Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.
    2. Stahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende chemische Zusammensetzung (in Masse-%):
      2,0 bis 4,0 % Si,
      2,0 bis 4,0 % Al,
      24 bis 26 % Mn
      Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.
    3. Stahl nach Anspruch 2 mit (in Masse-%) je 3 % Al und Si sowie 25 % Mn, Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.
    4. Verwendung eines Stahls der chemischen Zusammensetzung mach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Werkstoff für Karosserieblechteile und versteifende Strukturkomponenten.
    5. Verwendung eines Stahls der chemischen Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Werkstoff für warm- und gegebenenfalls kaltgewalzte Bleche für Cryogen-Behälter oder Rohrleitungen.
    EP98109813A 1997-07-01 1998-05-29 Verwendungen eines Leichtbaustahls Expired - Lifetime EP0889144B8 (de)

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