EP1963542A1 - Leichtbaustahl - Google Patents

Leichtbaustahl

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Publication number
EP1963542A1
EP1963542A1 EP06777081A EP06777081A EP1963542A1 EP 1963542 A1 EP1963542 A1 EP 1963542A1 EP 06777081 A EP06777081 A EP 06777081A EP 06777081 A EP06777081 A EP 06777081A EP 1963542 A1 EP1963542 A1 EP 1963542A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
triplex
strength
lightweight steel
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP06777081A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Kiese
Martin Glatzer
Udo BRÜX
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP1963542A1 publication Critical patent/EP1963542A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • 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 present invention relates to a high-strength ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel and its use.
  • the present invention relates to a method for producing a high-strength ⁇ / ⁇ / ⁇ -triplex-l-lightweight steel.
  • DE 1 262 613 B1 discloses the use of a lightweight steel with high strength, wear resistance and relatively low weight as a material for aircraft components.
  • the lightweight steel known from this publication has high proportions of light alloy components with 4 to 20 wt.% Al, 18 to 40 wt.% Mn and 0.15 to 2 wt.
  • this lightweight steel can also have 0 to 4% by weight of Nb and 0 to 3% by weight of Si.
  • the lightweight steel can also contain up to 2% by weight of boron, up to 2% by weight of cerium and up to 10% by weight of cobalt, nickel, molybdenum, tungsten, vanadium, copper, tantalum, titanium, zirconium and bis contain 5 wt .-% chromium.
  • a disadvantage of this lightweight steel is that the proportion is relatively heavier, so that this steel has a comparatively high specific density.
  • the lightweight steel also has relatively high proportions of very expensive microalloying elements (in particular Nb). Furthermore, relatively high proportions of microalloying elements can possibly have a negative impact on the theological properties of lightweight steel.
  • ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel is known.
  • This lightweight steel is a three-phase structure, which is formed from ⁇ -ferrite, y-austenite and a martensitic ⁇ phase. Because of these three phases, this lightweight steel is also called ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel known from this publication has the following composition (in% by weight):
  • Further alloying elements can be Ti (0.03-2% by weight), N ( ⁇ 0.3% by weight), Nb ( ⁇ 0.5% by weight) and V ( ⁇ 0.5% by weight) ) be.
  • a disadvantage of this ⁇ / ⁇ / ⁇ lightweight steel consists in the comparatively high proportions of Si and / or Mg and / or Ga and / or Be, which can have a disadvantageous effect on its rheological properties.
  • a disadvantage of the lightweight steels known from the prior art is that their rheological properties are not balanced for numerous areas of application.
  • the known steels often have too little elongation for a given tensile strength or an insufficient tensile strength for a given elongation.
  • the present invention is based on the object of providing a high-strength ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel which has more balanced rheological properties, in particular a higher strength with a higher elongation at a low specific weight.
  • Ti, Nb, Cr, V, N, B with a content of less than 1% by weight in total and individually less than 0.5% by weight
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ -triplex lightweight steel which comprises an ⁇ -ferrite phase, a ⁇ -austenite phase and a ⁇ -carbide phase, is characterized in particular by the fact that the microalloying elements Ti, Nb, Cr, V, N, B are only present with a content of less than 1% by weight in total.
  • a further characteristic of the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel is that the microalloying elements Ti, Nb, Cr, V 1 N, B are individually present with a content of less than 0.5% by weight.
  • the low content of the microalloying elements Ti, Nb 1 Cr, V, N, B has a positive effect on the theological properties of the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel has a greater elongation for a given tensile strength or a greater tensile strength for a given elongation than the lightweight steels known from the prior art.
  • the ⁇ / y / ⁇ triplex lightweight structural steel has a specific density of 6.5-7.2 g / cm 3 .
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel has a lower density than the steels used for motor vehicle components, which usually have a specific density of approximately 7.3-7.8 g / cm 3 .
  • the high-strength ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel has 25-35% by weight Mn.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel has 8 to 12% by weight, in particular approximately 10% by weight, of aluminum.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel has 1 to 1.3% by weight of C.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel has an Nb content of less than 0.5% by weight, in particular less than 0.3% by weight. -%, preferably less than 0.1 wt .-%.
  • the 0.2% proof stress R p0 , 2 is the stress at which the material sample has a permanent elongation of 0.2% after the relief.
  • a 80 denotes the elongation at break standardized to a sample length of 80 mm.
  • the inventive method for producing a high strength ⁇ / ⁇ / ⁇ -triplex lightweight structural steel is characterized according to claim 8 characterized in that the ⁇ / ⁇ / ⁇ -triplex lightweight structural steel at a temperature of about 300 0 C to about 700 0 C, preferably is stored at a temperature of about 550 0 C.
  • Investigations have shown that the rheological properties of the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel can be adapted to the respective requirements by aging in the temperature range between approximately 300 ° C. to 700 ° C. It has also been shown that the rheological properties of the ⁇ / v / K triplex lightweight steel can be adjusted by different aging times.
  • a use of a high-strength ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel, which is produced according to claim 8, is proposed for a motor vehicle component.
  • the rheological properties of the motor vehicle component can be specifically varied and adapted by aging before or after its manufacture.
  • another parameter to influence the rheological properties of the motor vehicle component is the aging time.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ -triplex lightweight steel is characterized, among other things, by the fact that the microalloying elements Ti, Nb, Cr, V, N, B are present in total with a content of less than 1% by weight.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex preferably has Lightweight steel has a specific density of 6.5 - 7.2 g / cm 3 and therefore has a relatively low specific density compared to conventional steels.
  • a stress-strain diagram of the three-phase high-strength ⁇ / ⁇ / ⁇ lightweight structural steel Fe-26Mn-11AI-1, 1 C is shown.
  • the stress ⁇ (in MPa) is plotted against the relative strain ⁇ (in%) with different aging times. It can be seen that the theological properties of the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel, in particular the 0.2% proof stress R p o, 2 or the tensile strength R m and the elongation at break A 80 can be modified in a targeted manner by the different aging times.
  • the reference value for the elongation at break A 80 is an initial measuring length of 80 mm (tensile test DIN 50125 - H20x80).
  • the elongation at break A 80 is approx. 63%. It can be seen that the elongation at break A 80 with an aging time of 2.1 minutes is in the range of about 66% and is therefore slightly increased compared to the sample that has not been aged.
  • the tensile strength R m that is the maximum tensile stress that occurs in the sample, is essentially identical in both cases at about 900 MPa. A relatively short aging time therefore hardly affects the tensile strength R m and increases the elongation at break A 80 slightly.
  • the elongation at break is already on the order of about 32%. It can be seen that, after a relatively short aging time, the elongation at break A 80 is almost halved compared to the sample that has not been aged.
  • the tensile strength R m is on the order of approximately 990 MPa. It can be seen that the maximum stress (tensile strength R m ) with a lower relative elongation ⁇ ⁇ 2% occurs than in the sample that was not outsourced or only outsourced for a short time. This tendency can also be seen in samples that have been stored for even longer.
  • the elongation at break A 8O is only about 10%.
  • the mechanical stress in the plastic region of the stress-strain curve increases as the aging takes longer.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight steel thus becomes harder with increasing aging time.
  • the tensile strength is over 1100 MPa.
  • the elongation at break A 80 is then below 3%.
  • this stress is approximately 800 MPa with an aging time of 4.6 minutes, whereas it exceeds 1000 MPa with aging times of 210 minutes and longer.
  • theological properties of the ⁇ / y / ⁇ triplex lightweight steel can be adjusted both before and after the component is generated by the targeted heating.
  • the swapping may be performed at the production of the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel preferably in a temperature range between about 300 ° C to about 700 0 C, with a paging at a temperature in the order of between 500 0 C and 600 0 C particularly is preferred.
  • MN 15-40% by weight
  • AI 5-15% by weight
  • Si 0-3% by weight
  • C 0.5-2% by weight
  • Fe rest.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel comprises the microalloying elements Ti, Nb 1 Cr, V, N, B with proportions, the sum of which is less than 1% by weight, and each individually a proportion of less than 0 , 5% by weight.
  • the lightweight steel preferably has a manganese content of between approximately 25-35% by weight. It is preferred that the aluminum content is about 10% by weight and the carbon content is between 1 and about 1.3% by weight.
  • the ⁇ / ⁇ / ⁇ triplex lightweight structural steel therefore preferably has an Nb content of less than 0.5% by weight, in particular less than 0.3% by weight, preferably less than 0.1% by weight. on.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hochfesten α/Ϝ/κ-Triplex-Leichtbaustahl, mit folgender Zusammensetzung: 15 - 40 Gew.-% Mn, 5 - 15 Gew.-%, AI, 0,5 - 2 Gew.-%, C, 0 - 3 Gew.-%, Si und Ti, Nb, Cr, V, N, B mit einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-% in der Summe und einzeln von jeweils weniger als 0,5 Gew.-%, sowie einem Rest, im Wesentlichen Eisen.

Description

Beschreibung
Leichtbaustahl
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl und dessen Verwendung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex-l_eichtbaustahls.
Die DE 1 262 613 B1 offenbart die Verwendung eines Leichtbaustahls mit hoher Festigkeit, Verschleißfestigkeit und verhältnismäßig geringem Gewicht als Werkstoff für Flugzeugbauteile. Der aus dieser Druckschrift bekannte Leichtbaustahl weist mit 4 bis 20 Gew.-% AI, 18 bis 40 Gew.-% Mn sowie 0,15 bis 2 Gew.-% C hohe Anteile an leichten Legierungsbestandteilen auf. Ferner kann dieser Leichtbaustahl noch 0 bis 4 Gew.-% Nb sowie 0 bis 3 Gew.-% Si aufweisen. Der Leichtbaustahl kann darüber hinaus bis zu 2 Gew.-% Bor, bis zu 2 Gew.-% Cer sowie zusätzlich bis zu 10 Gew.-% Kobalt, Nickel, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Kupfer, Tantal, Titan, Zirkonium und bis zu 5 Gew.-% Chrom enthalten. Ein Nachteil dieses Leichtbaustahls besteht darin, dass der Anteil relativ schwerer, so dass dieser Stahl eine vergleichsweise hohe spezifische Dichte aufweist. Der Leichtbaustahl weist ferner relativ hohe Anteile sehr teurer Mikrolegierungselemente (insbesondere Nb) auf. Ferner können verhältnismäßig hohe Anteile von Mikrolegierungselementen die Theologischen Eigenschaften des Leichtbaustahls unter Umständen negativ beeinflussen.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 03/029504 A2 ist ein hochfester α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl bekannt. Dieser Leichtbaustahl ist ein dreiphasiges Gefüge, das aus α-Ferrit, y- Austenit und einer martensitischen κ-Phase gebildet ist. Auf Grund dieser drei Phasen wird dieser Leichtbaustahl auch α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl genannt. Der aus dieser Druckschrift bekannte α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl weist folgende Zusammensetzung (in Gewichts %) auf:
18 - 35 % Mn, 8 - 12 % AI, bis zu 6 % Silizium, wobei AI + Si > 12 %, 0,5 - 2 % C, ' höchstens 0,05 % B, l zumindest eines der Elemente Mg, Ga, Be mit einem Gehalt von jeweils bis zu 3 % Rest, im Wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente.
Weitere Legierungselemente können Ti (0,03 - 2 Gew.-%), N (< 0,3 Gew.-%), Nb (< 0,5 Gew.- %) sowie V (< 0,5 Gew.-%) sein. Ein Nachteil dieses α/γ/κ-Leichtbaustahls besteht in den vergleichsweise hohen Anteilen von Si und/oder Mg und/oder Ga und/oder Be, die sich nachteilig auf dessen rheologische Eigenschaften auswirken können.
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Leichtbaustähle besteht darin, dass deren rheologische Eigenschaften für zahlreiche Anwendungsgebiete nicht ausgewogen sind. Häufig weisen die bekannten Stähle bei gegebener Zugfestigkeit eine zu geringe Dehnung beziehungsweise bei einer gegebenen Dehnung eine zu geringe Zugfestigkeit auf.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochfesten α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl zur Verfügung zu stellen, der ausgewogenere rheologische Eigenschaften, insbesondere eine höhere Festigkeit bei einer gleichzeitig höheren Dehnung, bei einem geringen spezifischen Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl mit folgender Zusammensetzung gelöst:
15 - 40 Gew.-% Mn,
5 - 15 Gew.-% AI,
0,5 - 2 Gew.-% C,
0 - 3 Gew.-% Si,
Ti, Nb, Cr, V, N, B mit einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-% in der Summe und einzeln von jeweils weniger als 0,5 Gew.-%,
Rest, im Wesentlichen Eisen.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine Variation der chemischen Zusammensetzung in den genannten Grenzen die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit und die Verformbarkeit (Dehnung) in weiten Grenzen variiert werden können. Der erfindungsgemäße α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl, der eine α-Ferrit-Phase, eine γ-Austenit-Phase und eine κ-Karbid- Phase umfasst, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Mikrolegierungselemente Ti, Nb, Cr, V, N, B nur mit einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-% in der Summe vorhanden sind. Ein weiteres Charakteristikum des erfindungsgemäßen α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls ist, dass die Mikrolegierungselemente Ti, Nb, Cr, V1 N, B einzeln mit einem Gehalt von jeweils weniger als 0,5 Gew.-% vorhanden sind. Überraschend hat es sich gezeigt, dass sich der geringe Gehalt der Mikrolegierungselemente Ti, Nb1 Cr, V, N, B positiv auf die Theologischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl auswirkt. Insbesondere weist der erfindungsgemäße α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl bei einer gegebenen Zugfestigkeit eine größere Dehnung beziehungsweise bei einer gegebenen Dehnung eine größere Zugfestigkeit als die aus dem Stand der Technik bekannten Leichtbaustähle auf.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der α/y/κ-Triplex-Leichtbaustahl eine spezifische Dichte von 6,5 - 7,2 g/cm3 auf. Dadurch besitzt der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl eine geringere Dichte als die für Kraftfahrzeugbauteile eingesetzten Stähle, die üblicherweise eine spezifische Dichte von etwa 7,3 - 7,8 g/cm3 aufweisen.
Ein einer bevorzugten Ausführungsform weist der hochfeste α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl 25 - 35 Gew.-% Mn auf.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl 8 bis 12 Gew.-%, insbesondere etwa 10 Gew.-% Aluminium aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl 1 bis 1 ,3 Gew.-% C auf.
Da die Kosten für Nb relativ hoch sind, ist es vorteilhaft, den Nb-Anteil innerhalb des α/γ/κ- Triplex-Leichtbaustahl möglichst gering zu halten. Um die Herstellungskosten zu verringern, wird daher in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass der α/γ/κ- Triplex-Leichtbaustahl einen Nb-Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere von weniger als 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,1 Gew.-% aufweist.
Vorzugsweise weist der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl eine Dehngrenze Rp0,2 zwischen Rp0,2 = 600 MPa bei A80 = 80 % bis Rp0,2 = 1.300 MPa bei A80 = 10 %auf. Die 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 ist dabei die Spannung, bei der die Materialprobe nach der Entlastung eine bleibende Dehnung von 0,2% aufweist. A80 bezeichnet die auf eine Probenlänge von 80 mm normierte Bruchdehnung. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahls zeichnet sich gemäß Anspruch 8 dadurch aus, dass der α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl bei einer Temperatur von etwa 300 0C bis etwa 700 0C, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 550 0C ausgelagert wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass die rheologischen Eigenschaften des α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls durch eine Auslagerung im Temperaturbereich zwischen etwa 300 0C bis 700 0C gezielt an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Ferner hat es sich gezeigt, dass die rheologischen Eigenschaften des α/v/K-Triplex-Leichtbaustahls durch unterschiedliche Auslagerungszeiten angepasst werden können.
Gemäß Anspruch 9 wird eine Verwendung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für ein Kraftfahrzeugbauteil vorgeschlagen. Während bisher zur Herstellung bestimmter Kraftfahrzeugbauteile deren einzelne Stahlkomponenten durch Fügen miteinander verbunden werden mussten, ermöglicht der hier offenbarte hochfeste α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl eine Teileintegration. Dadurch können die Kosten für die Herstellung der Kraftfahrzeugbauteile verringert werden.
Gemäß Anspruch 10 wird eine Verwendung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls, der nach Anspruch 8 hergestellt ist, für ein Kraftfahrzeugbauteil vorgeschlagen. Dadurch können die rheologischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugbauteils durch Auslagerung vor oder auch nach dessen Herstellung eines gezielt variiert und angepasst werden. Neben der Auslagerungstemperatur ist ein weiterer Parameter, um die rheologischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugbauteils zu beeinflussen, die Auslagerungszeit.
Anhand des nachfolgenden Beispiels soll der Einfluss der Temperatur, bei der der α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl ausgelagert wurde, auf die rheologischen Eigenschaften des Leichtbaustahls näher erläutert werden.
Um den Einfluss der Auslagerung auf die mechanischen Eigenschaften des α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahls zu überprüfen, wurden mehrere Fe-26Mn-11AI-1,1C-Triplex- Leichtbaustahlproben erzeugt und bei einer Temperatur T = 55O0C unterschiedlich lange ausgelagert. Anschließend wurden Zugversuche durchgeführt, deren Ergebnisse in der anliegenden Figur dargestellt sind. Der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl zeichnet unter sich unter anderem dadurch aus, dass die Mikrolegierungselemente Ti, Nb, Cr, V, N, B mit einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-% in der Summe vorhanden sind. Vorzugsweise weist der α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl eine spezifische Dichte von 6,5 - 7, 2 g/cm3 auf und besitzt daher im Vergleich zu herkömmlichen Stählen eine relativ geringe spezifische Dichte.
In der anliegenden Figur ist ein Spannungs-Dehnungsdiagramm des dreiphasigen hochfesten α/γ/κ-Leichtbaustahls Fe-26Mn-11AI-1 ,1 C gezeigt. Im Spannungs-Dehnungsdiagramm ist die Spannung σ (in MPa) gegenüber der relativen Dehnung ε (in %) bei unterschiedlichen Auslagerungszeiten aufgetragen. Man erkennt, dass durch die unterschiedlichen Auslagerungszeiten die Theologischen Eigenschaften des α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls, insbesondere die 0,2 % - Dehngrenze Rpo,2 beziehungsweise die Zugfestigkeit Rm sowie die Bruchdehnung A80 gezielt modifiziert werden können. Bezugsgröße der Bruchdehnung A80 ist eine Anfangsmesslänge von 80 mm (Zugprobe DIN 50125 - H20x80).
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass bei dem α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl die grundlegende Tendenz besteht, dass bei längeren Auslagerungszeiten bei einer Temperatur T = 5500C die Bruchdehnung A80 erheblich reduziert wird.
Wird die Messprobe nicht ausgelagert (T = 0 min.) ergibt sich für die Bruchdehnung A80 ein Wert von ca. 63 %. Man erkennt, dass die Bruchdehnung A80 bei einer Auslagerungszeit von 2,1 Minuten im Bereich von etwa 66 % liegt und damit gegenüber der nicht ausgelagerten Probe geringfügig vergrößert ist. Die Zugfestigkeit Rm, also die maximale Zugspannung, die in der Probe auftritt, ist mit etwa 900 MPa in beiden Fällen im Wesentlichen identisch. Eine relativ kurze Auslagerungszeit wirkt sich somit kaum auf die Zugfestigkeit Rmaus und erhöht die Bruchdehnung A80 geringfügig .
Man erkennt anhand der Darstellung in der Figur, dass die grundlegende Tendenz besteht, dass mit zunehmender Auslagerungszeit die Zugfestigkeit Rm ansteigt. Bei einer Auslagerungszeit von t = 4,6 min ergibt sich für die Zugfestigkeit Rm ein Wert von ca. 940 MPa. Die Bruchdehnung A80 beträgt nur noch etwa 46 % und ist somit gegenüber der nicht ausgelagerten beziehungsweise der nur für 2,1 Minuten ausgelagerten Probe bereits deutlich reduziert.
Bei einer Auslagerungszeit von T = 10 min. liegt die Bruchdehnung bereits in einer Größenordnung von etwa 32 %. Man erkennt, dass bereits nach einer relativ kurzen Auslagerungszeit die Bruchdehnung A80 gegenüber der nicht ausgelagerten Probe nahezu halbiert ist. Die Zugfestigkeit Rm liegt in einer Größenordnung von etwa 990 MPa. Man erkennt, dass die maximale Spannung (Zugfestigkeit Rm) bei einer geringeren relativen Dehnung ε < 2% auftritt als bei der nicht ausgelagerten beziehungsweise nur kurzzeitig ausgelagerten Probe. Diese Tendenz lässt sich auch bei noch länger ausgelagerten Proben erkennen.
Wird die Auslagerungszeit weiter erhöht, beispielsweise auf 210 Minuten, liegt die Bruchdehnung A8O nur noch in einer Größenordnung von etwa 10 %. Gleichzeitig kann man erkennen, dass mit zunehmender Auslagerungsdauer die mechanische Spannung im plastischen Bereich der Spannungs-Dehnungskurve durch das Auslagern erhöht wird. Der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl wird also mit zunehmender Auslagerungszeit härter. Bei einer Auslagerungszeit von 460 Minuten beträgt die Zugfestigkeit über 1100 MPa. Die Bruchdehnung A80 liegt dann unterhalb von 3 %.
Man erkennt ferner, dass die Spannung am Bruchpunkt durch eine längere Auslagerung bei T = 5500C ebenfalls erhöht werden kann. Beispielsweise liegt diese Spannung bei einer Auslagerungszeit von 4,6 Minuten bei ca. 800 MPa, wohingegen sie bei Auslagerungszeiten von 210 Minuten und länger 1.000 MPa übersteigt.
Anhand der hier beispielhaft gezeigten Spannungs-Dehnungskurve eines α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahls, der gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt ist, kann man erkennen, dass durch eine gezielte Wärmebehandlung mit den Parametern Temperatur und Zeit die Theologischen Eigenschaften des Materials in weiten Grenzen gezielt variiert und angepasst werden können.
Insbesondere lassen sich die Theologischen Eigenschaften des α/y/κ-Triplex-Leichtbaustahls sowohl vor als auch nach der Bauteilerzeugung durch die gezielte Erwärmung anpassen. Das Auslagern kann bei der Herstellung des α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen etwa 300°C bis etwa 7000C erfolgen, wobei eine Auslagerung bei einer Temperatur in einer Größenordnung zwischen 5000C und 600 0C besonders bevorzugt ist.
Eine weitere Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften des hier gezeigten α/γ/κ-Triplex- Leichtbaustahl zusätzlich zu verändern, ist die Variation der chemischen Zusammensetzung in folgenden Grenzen:
MN: 15 - 40 Gew.-%, AI: 5 - 15 Gew.-%, Si: 0 - 3 Gew.-%, C: 0,5 - 2 Gew.-%, Fe: Rest.
Darüber hinaus umfasst der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl die Mikrolegierungselemente Ti, Nb1 Cr, V, N, B mit Anteilen, deren Summe kleiner als 1 Gew.-% ist, und die einzeln jeweils einen Anteil von weniger als 0,5 Gew.-% haben.
Vorzugsweise weist der Leichtbaustahl einen Mangananteil zwischen etwa 25 - 35 Gew.-% auf. Es ist bevorzugt, dass der Aluminiumanteil etwa 10 Gew.-% sowie der Kohlenstoffanteil zwischen 1 und etwa 1 ,3 Gew.-% liegt.
Dadurch kann ein hochfester α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl erhalten werden, der eine Dehngrenze von Rp0,2 = 600 MPa bei A80 = 80 % bis Rp0,2 = 1.300 MPa bei A80 = 10 % aufweisen kann. Die 0,2%-Dehngrenze Rpo,2 ist die Spannung, bei der die Materialprobe nach der Entlastung eine bleibende Dehnung von 0,2% aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass eine Ausführung des α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl ohne oder nur mit einem sehr geringen Niobanteil besonders vorteilhaft ist, da Niob ein relativ teures Metall ist. Vorzugsweise weist der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl daher einen Nb-Anteil von weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere von weniger als 0,3 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-% auf.

Claims

Patentansprüche
1. Hochfester α/γ/κ-Triplex-l_eichtbaustahl, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
15 - 40 Gew.-% Mn,
5 - 15 Gew.-%, AI,
0,5 - 2 Gew.-%, C,
0 - 3 Gew.-%, Si,
Ti, Nb, Cr, V, N, B mit einem Gehalt von weniger als 1 Gew.-% in der Summe und einzeln von jeweils weniger als 0,5 Gew.-%, Rest, im Wesentlichen Eisen.
2. Hochfester α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine spezifische Dichte von 6,5 - 7, 2 g/cm3.
3. Hochfester α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch 25 - 35 Gew.-% Mn.
4. Hochfester α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch 8 bis 12, insbesondere etwa 10 Gew.-% Aluminium.
5. Hochfester α/γ/κ-Triplex-l_eichtbaustahl einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch 1 bis 1 ,3 Gew.-% C.
6. Hochfester α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Nb-Gehalt von weniger als 0,5 Gew.-%, insbesondere von weniger als 0,3 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 0,1 Gew.-%.
7. Hochfester α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Dehngrenze Rp0,2 zwischen Rp0,2 = 600 MPa bei A80 = 80 % bis Rp0,2 = 1.300 MPa bei A80 = 10 %.
8. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahl bei einer Temperatur von etwa 300 0C bis etwa 700 0C, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 550 0C ausgelagert wird.
9. Verwendung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für ein Kraftfahrzeugbauteil.
10. Verwendung eines hochfesten α/γ/κ-Triplex-Leichtbaustahls, der nach Anspruch 8 hergestellt ist, für ein Kraftfahrzeugbauteil.
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