EP3652351A1 - Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten bauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten bauteils

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Publication number
EP3652351A1
EP3652351A1 EP18745498.8A EP18745498A EP3652351A1 EP 3652351 A1 EP3652351 A1 EP 3652351A1 EP 18745498 A EP18745498 A EP 18745498A EP 3652351 A1 EP3652351 A1 EP 3652351A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
flat steel
steel product
weight
steel component
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.)
Withdrawn
Application number
EP18745498.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Rosenstock
Manuela Ruthenberg
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.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp 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 ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3652351A1 publication Critical patent/EP3652351A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
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    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
    • C23C2/405—Plates of specific length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/208—Deep-drawing by heating the blank or deep-drawing associated with heat treatment

Definitions

  • the present invention relates to methods for producing a steel component comprising a substrate and a coating, a corresponding steel component and its use in the automotive sector.
  • WO 2015/036151 A1 discloses a method for producing a steel component provided with a metallic, corrosion-protective coating and a corresponding steel component.
  • the method according to this document comprises coating a flat steel product with an alloy of aluminum, zinc, magnesium and optionally silicon and iron, cutting a blank from the flat steel product, heating the blank and reshaping the blank to obtain the desired steel component.
  • DE 699 07 816 T2 discloses a method for producing a coated hot and cold rolled steel sheet having very high strength after thermal treatment.
  • a flat steel product is provided with a coating and thermally treated.
  • the workpiece is heated to a temperature of over 750 ° C.
  • the present invention is based on the object to provide a method for the production of steel components comprising a substrate and a coating available, can be obtained with the corresponding steel components, characterized by a particularly high bending angle ⁇ according to VDA 238-100 and thus also characterized by an improved crash behavior when used in the automotive sector. NEN. Furthermore, according to the invention, in coated flat steel products, the average arithmetic mean roughness R a should lie within a certain optimum interval, in order thereby to achieve an optimized bending angle, in order to improve the properties of the flat steel products.
  • step (C) forming the heated flat steel product of step (B) in a mold with simultaneous cooling to obtain the steel component.
  • Step (A) of the process according to the invention comprises the provision of a flat steel product containing (all data in% by weight)
  • 0.15 to 0.50 preferably 0.20 to 0.30, particularly preferably 0.21 to 0.25 C,
  • 0.10 to 0.50 preferably 0.15 to 0.40, particularly preferably 0.20 to 0.30 Si,
  • Unavoidable impurities in the substrate according to the invention are, for example, Cu, Mo, V, Ni and / or Sn.
  • any flat steel product which appears suitable to the person skilled in the art with the corresponding analysis and a corresponding coating can be used.
  • the flat steel product used is preferably a strip, in particular a hot strip or a cold strip, around a sheet, ie. H. a piece of a hot strip or a cold strip, or a board made of a hot strip or a board made of a cold strip.
  • the present invention preferably relates to the method according to the invention, wherein the flat steel product is a board made of a hot strip or a board made of a cold strip.
  • the flat steel product according to the invention is provided with a coating, the coating preferably having 3 to 15, particularly preferably 7 to 12, very particularly preferably 9 to 10 Si, 1 to 3.5, preferably 2 to 3.5 Fe, up to 0, 5 alkali and / or alkaline earth metals, for example magnesium, calcium and / or lithium, the radical AI and unavoidable impurities (all figures in wt .-%).
  • the coating can be carried out by a fire coating, an electrolytic coating or by means of a piece coating process.
  • the present invention therefore preferably relates to the method according to the invention, wherein the coating takes place by means of a fire coating, an electrolytic coating or by means of a piece coating process.
  • the application of the aluminum-silicon-iron alloy is carried out by means of a continuous fire-coating process.
  • the temperature of the aluminum molten bath is between 650 ° C and 720 ° C.
  • Silicon in the coating acts as a diffusion blocker and serves to calm the melt bath when applying the coating formed from the aluminum alloy by means of fire coating.
  • the thickness of the coating according to the invention is preferably from 5 to 60 ⁇ , preferably 10 to 40 ⁇ .
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the coating weight of the double-sided coating is from 30 to 360 g / m 2 .
  • the coating may be present on one side of the flat steel product or on both sides of the flat steel product.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the coating is present on one side of the flat steel product or on both sides of the flat steel product, in particular on both sides of the flat steel product.
  • the coated flat steel product from step (A) is preferably transferred directly into the process step (B) according to the invention.
  • further steps are carried out, for example separation of areas, in particular sheets or blanks of the flat steel product, for example by shearing or laser cutting, introducing holes by laser machining or punching, preceding heat treatments to change the properties of the coating or substrate, and / or to introduce a pre-deformation.
  • Step (B) of the process according to the invention comprises treating the steel flat product at a furnace temperature Ti (in K) for a duration ti (in h) such that pi in accordance with the equation of the general formula (2) has a value from 8 to 30, preferably from 9 to 30, more preferably 9 to 26, most preferably 10 to 22
  • step (B) the heat treatment is carried out such that the parameter p1 mentioned in equation (2) has a value of 8 to 30.
  • Ti means the furnace temperature in Kelvin, ie. the temperature, which is carried out in the oven, in the step (B) of the method according to the invention is present.
  • Ti is preferably from 1070 to 1350 K, particularly preferably from 1100 to 1250 K, wherein it must be satisfied at the same time that pl has a value of from 9 to 30 according to equation (2).
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, Ti being from 1070 to 1350 K, particularly preferably from 1100 to 1250 K.
  • ti is the duration for which the flat steel product is exposed to the corresponding temperature Ti. This is preferably the period from retraction / insertion of the sample in the oven to the extension / removal of the sample from the oven.
  • ti is given in hours (h)
  • ti according to the invention is preferably 0.02 to 0.50 h, more preferably 0.04 to 0.50 h, wherein it must be satisfied at the same time that pi has a value according to equation (2) from 8 to 30, preferably from 9 to 30, more preferably from 9 to 26, most preferably from 10 to 22 having.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, where ti is 0.02 to 0.50 h, more preferably 0.04 to 0.50 h.
  • a constant temperature Ti it is possible for a constant temperature Ti to prevail during step (B) over the entire time ti. It is also possible according to the invention for temperatures Ti to be present within the time ti which are not constant, for example in one part (a) of the period ti (t la ) there is a temperature Ti a in a further part (b) of the period ti (t lb ) is a temperature T lb , and in a further part (c) of the period ti (t lc ) is a temperature T lc, etc., before.
  • the arithmetic mean roughness R a is in a range which can negatively influence the further processing properties, for example tribological properties during forming, heat transfer, paintability.
  • step (B) of the process according to the invention in particular the period from the introduction / insertion of the sample into the oven until the sample is extracted / removed from the oven, a desired arithmetic mean roughness value R a is achieved .
  • This can be determined by methods known to those skilled in the art, preferably the arithmetic mean roughness R a is determined according to DIN EN 10049: 2014-03 in ⁇ , particularly preferably as an average value of 40 measurements for samples coated on both sides, 20 on each side of the samples, each transverse to the rolling direction of the sample. For samples coated on one side, the measurement is made only on the coated side.
  • step (A) and step (B) in a further method step between step (A) and step (B) to the flat steel product at least one particular Range added or further elaborated, so that the particular area of at least one of the attributes of support weight, sheet thickness, chemical composition, which is different from the flat steel product before this further process step, wherein the equation of the general formula (1) applies only to the areas which were already present in the original flat steel product, whereby preferably different mechanical properties are achieved.
  • step (C) in a further process step in step (C) at least one particular area of the flat steel product is further developed so that the particular area experiences other cooling conditions in the tool (eg by local heating of the tool) than in a conventional one Press hardening process (with tools cooled to ⁇ 100 ° C), wherein the equation of the general formula (1) applies only to the areas produced by the usual press hardening process, whereby preferably different mechanical properties are obtained.
  • tailored blanks for example tailor-welded blanks, tailor-rolled blanks, tailored tempering.
  • the flat steel product is reinforced in at least one area by an additionally applied, different or similar flat steel product (for example by joining), than in the unreinforced areas.
  • Step (C) of the process of the invention comprises forming the heated flat steel product of step (B) in a mold while cooling to obtain the steel component.
  • step (C) of the process according to the invention all processes known to the person skilled in the art can be used for hot forming, for example described in hot forming in automotive engineering - processes, materials, surfaces, Landsberg / Lech: Verl. Moderne Industrie, 2012, Die part dertechnik.
  • step (C) of the process according to the invention the desired steel component is obtained from the flat steel product from step (B) by forming.
  • the desired hardness structure ie. At least 80% martensite, the remainder bainite, ferrite and retained austenite
  • the cooling in step (C) of the process according to the invention is preferably carried out at a rate of 27 to 1000 K / s, preferably 50 to 500 K / s.
  • the present invention therefore preferably relates to the process according to the invention, wherein the cooling in step (C) takes place at a cooling rate of 27 to 1000 K / s.
  • ⁇ means the bending angle according to VDA 238-100, which the steel component produced according to the invention has.
  • the bending angle ⁇ indicated in equation (1) is determined according to the invention with the longitudinal direction of the sample. Bending axis Transverse to rolling direction. If the bending angle ⁇ stated in equation (1) is determined according to the invention with the sample position transverse, that is to say, Bending axis Longitudinally determined to the rolling direction, due to the material anisotropy the determined values are approx. 6.5% lower. Also, for other sample plies (e.g., diagonal), slightly different bending angles may be seen, with the deviations preferably between those of the longitudinal and transverse plies, i. between 0 and 6.5%. The values reflect in their overall tendency the relationship according to equation (1) again. Therefore, the equation (1) according to the invention is preferably for bending angle a, with the longitudinal direction of the sample, ie. Bending axis transverse to the rolling direction.
  • the crash suitability of a steel component depends essentially on the bending angle ⁇ at maximum force measured in the "flake bending test for metallic materials" (see Till Laumann, Qualitative and quantitative assessment of the crashworthiness of high-strength steels, Meisenbach Verlag Bamberg, 2010 ( ISBN 978-3-87525-299-6)). High bending angles stand for a good crash suitability.
  • R a represents the arithmetic mean roughness and is expressed in ⁇ .
  • the arithmetic mean roughness R a according to DIN EN 10049: 2014-03 is 1, 30 to 2.30 ⁇ m, preferably 1.50 to 2.22 ⁇ m, particularly preferably 1.60 to 2.10 ⁇ m and the bending angle ⁇ according to VDA 238-100 is 54 to 70 °, preferably 54 to 66 °, particularly preferably 54 to 62 °, wherein the values according to the invention must be linked together so that the equation of the general formula (1) applies.
  • the present invention also relates to a steel component comprising a substrate (all data in% by weight) 0.15 to 0.50, preferably 0.20 to 0.30, particularly preferably 0.21 to 0.25 C,
  • 0.10 to 0.50 preferably 0.15 to 0.40, particularly preferably 0.20 to 0.30 Si,
  • this steel component according to the invention is obtained by the method according to the invention.
  • the present invention relates to the steel component according to the invention, wherein it is obtained by forming a corresponding flat steel product, wherein the flat steel product has been treated prior to forming at a furnace temperature T 1 (in K) for a duration ti (in h) such that p 1 according to the equation of general formula (2) has a value of 8 to 30, preferably from 9 to 30, particularly preferably from 9 to 26, very particularly preferably from 10 to 22, having
  • the present invention relates to the steel component according to the invention, wherein the coating weight of the double-sided coating 30 to 360 g / m2, preferably 100 to 200 g / m 2 , particularly preferably 120 to 180 g / m 2 , for example 150 g / m 2 ,
  • the present invention also relates to a steel component containing (all data in% by weight)
  • Residual Fe and unavoidable impurities as substrate containing a coating (all data in% by weight)
  • the present invention also relates to the use of a coated steel component according to the invention in the automotive sector, in particular as a bumper support / reinforcement, door reinforcement, B-pillar reinforcement, A-pillar reinforcement, roof frame or sill.
  • a coated steel component according to the invention in the automotive sector, in particular as a bumper support / reinforcement, door reinforcement, B-pillar reinforcement, A-pillar reinforcement, roof frame or sill.
  • FIG. 1 shows an exemplary topography measurement in an exaggerated representation to illustrate the surface roughness.
  • FIG. 2 shows an exemplary illustration (micrograph) of two different topologies on the surface of steel components according to the invention, in which:
  • Steel flat products (cold strip) of the analysis mentioned in Table 1 are used in the form of blanks.
  • the cold strip was coated and the boards were cut out.
  • the coating of the flat steel products used by way of example is a so-called AlSi coating which can be adjusted, inter alia, by fire coating, consisting of 9 to 10 wt.% Si, 2 to 3.5 wt.% Iron, balance aluminum consists.
  • the thus obtained and coated flat steel products are heated to a temperature Ti (see table) for a duration ti (see table), then placed in a press mold, where they are hot formed to the steel component and as quickly as possible by contact with a conventional hot forming tool within approx.
  • oven temperature T oven residence time ti plate thickness and coating weight are varied and accordingly samples are prepared for the bending test.
  • the measurement is carried out on 5 samples each
  • Table 1 Composition of the melt used, all data in wt .-%, balance Fe
  • Table 2 shows the process parameters and the resulting bending angles.
  • Table 2 Process parameters and obtained bending angles
  • the steel component produced according to the invention has an improved crash behavior and can therefore be used advantageously in the automotive sector.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils umfassend ein Substrat und einen Überzug, ein entsprechendes Stahlbauteil und dessen Verwendung im Automobilsektor.

Description

Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils umfassend ein Substrat und einen Überzug, ein entsprechendes Stahlbauteil und dessen Verwendung im Automobilsektor.
Technischer Hintergrund
Um die im modernen Karosseriebau geforderte Kombination aus geringem Gewicht, maximaler Festigkeit und Schutzwirkung zu bieten, werden heutzutage in den Bereichen der Karosserie, die im Fall eines Crashs besonders hohen Belastungen ausgesetzt sein können, Bauteile eingesetzt, die aus hochfesten Stählen warmumgeformt werden. Beim Warmumformen, auch Warmpresshärten genannt, werden Stahlplatinen, die zuvor von kalt- oder warmgewalztem Stahlband abgeteilt werden, auf eine Verformungstemperatur erwärmt, die im Allgemeinen oberhalb der Austenitisierungstemperatur des jeweiligen Stahls liegt, und im erwärmten Zustand in das Werkzeug einer Umformpresse gelegt. Im Zuge der anschließend durchgeführten Umformung erfährt der Blechzuschnitt bzw. das aus ihm geformte Bauteil durch den Kontakt mit dem kühlen Werkzeug eine schnelle Abkühlung . Die Abkühlraten sind dabei so eingestellt, dass sich im Bauteil ein Härtegefüge ergibt.
WO 2015/036151 AI offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem metallischen, vor Korrosion schützenden Überzug versehenen Stahlbauteils und ein entsprechendes Stahlbauteil. Das Verfahren gemäß diesem Dokument umfasst das Beschichten eines Stahlflachproduktes mit einer Legierung aus Aluminium, Zink, Magnesium und gegebenenfalls Silizium und Eisen, Schneiden einer Platine aus dem Stahlflachprodukt, Erwärmen der Platine und Umformen der Platine, um das gewünschte Stahlbauteil zu erhalten.
DE 699 07 816 T2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten warm- und kaltgewalzten Stahlblechs mit sehr hoher Festigkeit nach thermischer Behandlung . Dazu wird ein Stahlflachprodukt mit einem Überzug versehen und thermisch behandelt. Bei der thermischen Behandlung wird das Werkstück auf eine Temperatur von über 750 °C erwärmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Stahlbauteilen umfassend ein Substrat und einen Überzug zur Verfügung zu stellen, mit dem entsprechende Stahlbauteile erhalten werden können, die sich durch einen besonders hohen Biegewinkel α gemäß VDA 238-100 und damit auch durch ein verbessertes Crashverhalten bei ihrem Einsatz im Automobilsektor auszeich- nen. Des Weiteren soll erfindungsgemäß in beschichteten Stahlflachprodukten der arithmetische Mittenrauwert Ra in einem bestimmten optimalen Intervall liegen um dadurch einen optimierten Biegewinkel zu erreichen, um die Eigenschaften der Stahlflachprodukte zu verbessern .
Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils umfassend ein Substrat und einen Überzug, wobei der Biegewinkel a des Stahlbauteils (in °) nach VDA238-100 und der arithmetische Mittenrauwert Ra (in μιη) nach DIN EN 10049:2014-03 gemäß der allgemeinen Formel (1) miteinander verknüpft sind, umfassend wenigstens die Schritte:
(A) Bereitstellen eines Stahlflach Produktes enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
0, 15 bis 0,50 C,
0,50 bis 3,0 Mn,
0, 10 bis 0,50 Si,
0,01 bis 1,00 Cr,
bis zu 0,20 Ti,
bis zu 0, 10 AI,
bis zu 0, 10 P,
bis zu 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N ,
bis zu 0,05 S und
bis zu 0, 1 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, mit einem Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, (B) Behandeln des Stahlflachproduktes bei einer Ofentemperatur T1 (in K) für eine Dauer ti (in h), so dass p1 gemäß der Gleichung der allgemeinen Formel (2) einen Wert von 8 bis 30 aufweist
(C) Umformen des aufgeheizten Stahlflachproduktes aus Schritt (B) in einem Formwerkzeug unter gleichzeitigem Abkühlen, um das Stahlbauteil zu erhalten.
Des Weiteren werden diese Aufgaben auch gelöst durch ein entsprechendes Stahlbauteil und durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Stahlbauteils im Automobilsektor, insbesondere als Stoßstangen- träger/-verstärkung, Türverstärkung, B-Säulen-Verstärkung, A-Säulen-Verstärkung, Dachrahmen oder Schweller.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden detailliert beschrieben :
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen eines Stahlflachproduktes enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
0, 15 bis 0,50 bevorzugt 0,20 bis 0,30, besonders bevorzugt 0,21 bis 0,25 C,
0,50 bis 3,0, bevorzugt 0,80 bis 2,00, besonders bevorzugt 1 ,00 bis 1,50 Mn,
0, 10 bis 0,50, bevorzugt 0, 15 bis 0,40, besonders bevorzugt 0,20 bis 0,30 Si,
0,01 bis 1 ,00, bevorzugt 0, 10 bis 0,5, besonders bevorzugt 0, 10 bis 0,40 Cr,
bis zu 0,20, bevorzugt 0,01 bis 0, 10, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,04 Ti,
bis zu 0, 10, bevorzugt 0,01 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,05 AI,
bis zu 0, 10, bevorzugt 0,00 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,00 bis 0,02 P,
bis zu 0, 1 , bevorzugt 0,001 bis 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N,
bis zu 0,05, bevorzugt 0,00 bis 0,005, besonders bevorzugt 0,00 bis 0,003 S und
bis zu 0, 1 , bevorzugt 0,001 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,002 bis 0,0035 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, mit einem Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen.
Unvermeidbare Verunreinigungen im Substrat sind erfindungsgemäß beispielsweise Cu, Mo, V, Ni und/oder Sn.
Erfindungsgemäß kann in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens jedes dem Fachmann als geeignet erscheinende Stahlflachprodukt mit der entsprechenden Analyse und einem entsprechenden Überzug verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem eingesetzten Stahlflachprodukt um ein Band, insbesondere ein Warmband oder ein Kaltband, um ein Blech, d . h. ein Stück eines Warmbandes oder eines Kaltbandes, oder um eine Platine aus einem Warmband oder eine Platine aus einem Kaltband . Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Stahlflachprodukt eine Platine aus einem Warmband oder eine Platine aus einem Kaltband ist.
Verfahren zur Herstellung eines Warmbandes bzw. eines Kaltbandes sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in Hoffmann, Hartmut; Neugebauer, Reimund; Spur, Günter (2012): Handbuch Umformen. München : Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG., Seiten 109 bis 165 und Seiten 196 bis 207.
Das erfindungsgemäß beschaffene Stahlflachprodukt wird mit einem Überzug versehen, wobei der Überzug bevorzugt 3 bis 15, besonders bevorzugt 7 bis 12, ganz besonders bevorzugt 9 bis 10 Si, 1 bis 3,5, bevorzugt 2 bis 3,5 Fe, bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, beispielsweise Magnesium, Kalzium und/oder Lithium, Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen enthält (alle Angaben in Gew.-%).
Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden beschichteten Stahlflachproduktes sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise kann der Überzug durch eine Feuerbeschichtung, eine elektrolytische Beschichtung oder mittels eines Stückbeschichtungsprozesses erfolgen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der Überzug durch eine Feuerbeschichtung, eine elektrolytische Beschichtung oder mittels eines Stückbeschichtungsprozesses erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der Aluminium-Silizium-Eisen-Legierung mittels eines kontinuierlichen Feuerbeschichtungsprozesses.
Vorzugsweise liegt bei der Beschichtung die Temperatur des Aluminium-Schmelzbades zwischen 650 °C und 720 °C.
Silizium im Überzug wirkt als Diffusionsblocker und dient der Beruhigung des Schmelzenbades beim Aufbringen des aus der Aluminium-Legierung gebildeten Überzuges mittels Feuerbeschichtung. Die Dicke des Überzugs liegt erfindungsgemäß bevorzugt bei 5 bis 60 μιτι, vorzugsweise 10 bis 40 μιτι. Daraus ergibt sich ein erfindungsgemäßes Auflagengewicht des beidseitigen Überzugs von 30 bis 360 g/m2, bevorzugt 100 bis 200 g/m2, besonders bevorzugt 120 bis 180 g/m2, beispielsweise 150 g/m2. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Auflagegewicht des beidseitigen Überzugs 30 bis 360 g/m2 beträgt.
Erfindungsgemäß kann der Überzug auf einer Seite des Stahlflachproduktes oder auf beiden Seiten des Stahlflachproduktes vorliegen. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der Überzug auf einer Seite des Stahlflachproduktes oder auf beiden Seiten des Stahlflachproduktes, insbesondere auf beiden Seiten des Stahlflach Produktes, vorliegt.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird das beschichtete Stahlflachprodukt aus Schritt (A) direkt in den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt (B) überführt. Es ist allerdings auch möglich, dass zwischen den Schritten (A) und (B) weitere Schritte durchgeführt werden, beispielsweise Abtrennen von Bereichen, insbesondere Blechen oder Platinen, des Stahlflach Produktes, beispielsweise durch Scherschneiden oder Laserschneiden, Einbringen von Löchern durch Laserbearbeitung oder Stanzen, vorangehende Wärmebehandlungen zur Veränderung der Eigenschaften des Überzugs oder des Substrates, und/oder Einbringen einer Vorumformung.
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Behandeln des Stahlflachproduktes bei einer Ofentemperatur Ti (in K) für eine Dauer ti (in h), so dass pi gemäß der Gleichung der allgemeinen Formel (2) einen Wert von 8 bis 30, bevorzugt von 9 bis 30, besonders bevorzugt von 9 bis 26, ganz besonders bevorzugt von 10 bis 22, aufweist
Es hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass besonders vorteilhafte Produkte, insbesondere bezüglich des Biegewinkels α gemäß VDA 238-100, erhalten werden, wenn in Schritt (B) die Wärmebehandlung so durchgeführt wird, dass der in Gleichung (2) genannte Parameter pl einen Wert von 8 bis 30 aufweist.
In der Gleichung der allgemeinen Formel (2) bedeutet Ti die Ofentemperatur in Kelvin, d .h . die Temperatur, die im Ofen, in dem Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird, vorliegt. Erfindungsgemäß können alle dem Fachmann bekannten Öfen eingesetzt werden, beispielsweise Rollenherdöfen, Kammeröfen, Mehrlagenkammeröfen, Hubbalkenöfen . Ti liegt erfindungsgemäß bevorzugt bei 1070 bis 1350 K, besonders bevorzugt 1100 bis 1250 K, wobei gleichzeitig erfüllt sein muss, dass pl nach Gleichung (2) einen Wert von 9 bis 30 aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei Ti bei 1070 bis 1350 K, besonders bevorzugt 1100 bis 1250 K, beträgt.
In der Gleichung der allgemeinen Formel (2) bedeutet ti die Dauer, für die das Stahlflachprodukt der entsprechenden Temperatur Ti ausgesetzt ist. Bevorzugt ist dies der Zeitraum vom Einfahren/Einlegen der Probe in den Ofen bis zum Ausfahren/zur Entnahme der Probe aus dem Ofen. Erfindungsgemäß wird ti in Stunden (h) angegeben, ti liegt erfindungsgemäß bevorzugt bei 0,02 bis 0,50 h, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,50 h, wobei gleichzeitig erfüllt sein muss, dass pi nach Gleichung (2) einen Wert von 8 bis 30, bevorzugt von 9 bis 30, besonders bevorzugt von 9 bis 26, ganz besonders bevorzugt von 10 bis 22, aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei ti 0,02 bis 0,50 h, besonders bevorzugt 0,04 bis 0,50 h, beträgt.
Erfindungsgemäß ist es möglich, dass während Schritt (B) über die gesamte Zeit ti eine konstante Temperatur Ti vorherrscht. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass innerhalb der Zeit ti Temperaturen Ti vorliegen, die nicht konstant sind, beispielweise liegt in einem Teil (a) des Zeitraums ti (tla) eine Temperatur Tia vor, in einem weiteren Teil (b) des Zeitraums ti (tlb) liegt eine Temperatur Tlb, und in einem weiteren Teil (c) des Zeitraums ti (tlc) liegt eine Temperatur Tlc etc., vor. In dieser Ausführungsform wird in die Gleichung der allgemeinen Formel (2) der entsprechende Zeitraum ti (ti=tla+tlb+tlc+ ...) und der arithmetische Mittelwert der entsprechend zugehörigen Temperaturen, beispielsweise Tla, Tlb, Tlc etc , für Ti eingesetzt, sofern die Temperatur des Ofens 550 °C überschreitet.
Bei Werten von pi unterhalb von 9 liegt der arithmetische Mittenrauwert Ra in einem Bereich, der die weiteren Verarbeitungseigenschaften negativ beeinflussen kann, beispielsweise tribologische Eigenschaften bei der Umformung, Wärmeübergang, Lackierbarkeit.
Während Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere der Zeitraum vom Einfahren/Einlegen der Probe in den Ofen bis zum Ausfahren/zur Entnahme der Probe aus dem Ofen, kommt es zur Ausbildung eines erfindungsgemäß gewünschten arithmetischen Mittenrauwertes Ra. Dieser kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmt werden, bevorzugt wird der arithmetische Mittenrauwert Ra nach DIN EN 10049:2014-03 in μιη bestimmt, besonders bevorzugt als Durchschnittswert aus 40 Messungen bei beidseitig beschichteten Proben, 20 auf jeder Seite der Proben, jeweils quer zur Walzrichtung der Probe. Bei einseitig beschichteten Proben erfolgt die Messung nur auf der beschichteten Seite.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem weiteren Verfahrensschritt zwischen Schritt (A) und Schritt (B) an das Stahlflachprodukt zumindest ein besonderer Bereich angefügt oder weiter ausgearbeitet, so dass der besondere Bereich zumindest eines der Attribute Auflagegewicht, Blechdicke, chemische Zusammensetzung, aufweist, das abweichend von dem Stahlflachprodukt vor diesem weiteren Verfahrensschritt ist, wobei die Gleichung der allgemeinen Formel (1) nur für die Bereiche gilt, die im ursprünglichen Stahlflachprodukt bereits vorhanden waren, wodurch bevorzugt abweichende mechanische Eigenschaften erzielt werden . In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem weiteren Verfahrensschritt in Schritt (C) zumindest ein besonderer Bereich des Stahlflachproduktes weiter ausgearbeitet, so dass der besondere Bereich andere Abkühlbedingungen im Werkzeug (z.B. durch lokale Erwärmung des Werkzeugs) erfährt, als in einem üblichen Presshärteprozess (mit auf < 100°C gekühlten Werkzeugen), wobei die Gleichung der allgemeinen Formel (1) nur für die Bereiche gilt, die mittels üblichem Presshärteprozess erzeugt wurden, wodurch bevorzugt abweichende mechanische Eigenschaften erzielt werden . Diese Ausführungsformen sind dem Fachmann als sogenannte Tailored Blanks, z.B. Tailor-Welded Blanks, Tailor-Rolled Blanks, Tailored Tempering, bekannt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Stahlflachprodukt in dem weiteren Verfahrensschritt in zumindest einem Bereich durch ein zusätzlich aufgebrachtes, anderes oder gleichartiges Stahlflachprodukt (z.B. durch Fügen) verstärkt bzw. dicker ausgeführt, als in den nicht verstärkten Bereichen .
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Umformen des aufgeheizten Stahlflachproduktes aus Schritt (B) in einem Formwerkzeug unter gleichzeitigem Abkühlen, um das Stahlbauteil zu erhalten.
Im Allgemeinen können in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens alle dem Fachmann bekannten Verfahren zum Warmumformen eingesetzt werden, beispielsweise beschrieben in Warmumformung im Automobilbau - Verfahren, Werkstoffe, Oberflächen, Landsberg/Lech: Verl. Moderne Industrie, 2012, Die Bibliothek der Technik.
In Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem Stahlflachprodukt aus Schritt (B) durch Umformen das gewünschte Stahlbauteil erhalten. Damit sich in dem Stahlbauteil das gewünschte Härte- gefüge, d .h . mindestens 80% Martensit, Rest Bainit, Ferrit und Restaustenit, ausbildet, erfolgt das Umformen unter gleichzeitigem Abkühlen . Das Abkühlen in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dabei bevorzugt mit einer Rate von 27 bis 1000 K/s, bevorzugt 50 bis 500 K/s. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Abkühlen in Schritt (C) bei einer Abkühlrate von 27 bis 1000 K/s erfolgt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Stahlbauteil erhalten, umfassend ein Substrat und einen Überzug, wobei der Biegewinkel α (in °) des Stahlbauteils und der arithmetische Mittenrauwert Ra
(in μηι) nach DIN EN 10049:2014-03 gemäß der allgemeinen Formel (1) miteinander verknüpft sind . In der allgemeinen Formel (1) bedeutet α den Biegewinkel gemäß VDA 238- 100, den das erfindungsgemäß hergestellte Stahlbauteil aufweist.
Der in Gleichung (1) angegebene Biegewinkel α wird erfindungsgemäß mit der Probenlage Längs, d.h. Biegeachse Quer zur Walzrichtung, bestimmt. Wird der in Gleichung (1) angegebene Biegewinkel α erfindungsgemäß mit der Probenlage Quer, d .h. Biegeachse Längs zur Walzrichtung bestimmt, so sind aufgrund der Werkstoffanisotropie die ermittelten Werte ca . 6,5% niedriger. Ebenfalls können sich für andere Probenlagen (z.B. Diagonal) etwas abweichende Biegewinkel zeigen, wobei die Abweichungen bevorzugt zwischen denen aus Längs- und Querlage, d .h . zwischen 0 und 6,5% liegen . Die Werte spiegeln in ihrer gesamten Tendenz den Zusammenhang gemäß Gleichung (1) wieder. Daher gilt die Gleichung (1) erfindungsgemäß bevorzugt für Biegewinkel a, die mit der Probenlage Längs, d.h . Biegeachse Quer zur Walzrichtung, bestimmt worden sind.
Die Crasheignung eines Stahlbauteils hängt wesentlich von dem im„Plättchen-Biegeversuch für metallische Werkstoffe" (VDA238-100) gemessenen Biegewinkel α bei Kraftmaximum ab (siehe dazu Till Laumann; Qualitative und quantitative Bewertung der Crashtauglichkeit von höchstfesten Stählen; Meisenbach Verlag Bamberg, 2010 (ISBN 978-3-87525-299-6)). Hohe Biegewinkel stehen dabei für eine gute Crasheignung .
In der allgemeinen Gleichung (2) bedeutet Ra den arithmetischen Mittenrauwert und wird in μιη angegeben .
Bevorzugt beträgt in dem erfindungsgemäß hergestellten Stahlbauteil der arithmetische Mittenrauwert Ra nach DIN EN 10049:2014-03 1 ,30 bis 2,30 μιη, bevorzugt 1 ,50 bis 2,22 μιη, besonders bevorzugt 1 ,60 bis 2, 10 μιη und der Biegewinkel α nach VDA 238-100 beträgt 54 bis 70°, bevorzugt 54 bis 66°, besonders bevorzugt 54 bis 62°, wobei die Werte erfindungsgemäß so miteinander verknüpft sein müssen, dass die Gleichung der allgemeinen Formel (1) gilt.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Stahlbauteil umfassend ein Substrat enthaltend (alle Angaben in Gew.-%) 0, 15 bis 0,50 bevorzugt 0,20 bis 0,30, besonders bevorzugt 0,21 bis 0,25 C,
0,50 bis 3,0, bevorzugt 0,80 bis 2,00, besonders bevorzugt 1 ,00 bis 1,50 Mn,
0, 10 bis 0,50, bevorzugt 0, 15 bis 0,40, besonders bevorzugt 0,20 bis 0,30 Si,
0,01 bis 1 ,00, bevorzugt 0, 10 bis 0,5, besonders bevorzugt 0, 10 bis 0,40 Cr,
bis zu 0,20, bevorzugt 0,01 bis 0, 10, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,04 Ti,
bis zu 0, 10, bevorzugt 0,01 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,05 AI,
bis zu 0, 10, bevorzugt 0,00 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,00 bis 0,02 P,
bis zu 0, 1 , bevorzugt 0,001 bis 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N,
bis zu 0,05, bevorzugt 0,00 bis 0,005, besonders bevorzugt 0,00 bis 0,003 S und
bis zu 0, 1 , bevorzugt 0,001 bis 0,05, besonders bevorzugt 0,002 bis 0,0035 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, und einen Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei der Biegewinkel a des Stahlbauteils (in °) und der arithmetische Mittenrauwert Ra (in μιη) nach DI N EN 10049:2014-03 gemäß der allgemeinen Formel (1) miteinander verknüpft sind . Bevorzugt wird dieses erfindungsgemäße Stahlbauteil durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Stahlbauteil, wobei es durch Umformen eines entsprechenden Stahlflachproduktes erhalten wird, wobei das Stahlflachprodukt vor dem Umformen bei einer Ofentemperatur T1 (in K) für eine Dauert ti (in h) behandelt worden ist, so dass p1 gemäß der Gleichung der allgemeinen Formel (2) einen Wert von 8 bis 30, bevorzugt von 9 bis 30, besonders bevorzugt von 9 bis 26, ganz besonders bevorzugt von 10 bis 22, aufweist
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Stahlbauteil, wobei das Auflagegewicht des beidseitigen Überzugs 30 bis 360 g/m2, bevorzugt 100 bis 200 g/m2, besonders bevorzugt 120 bis 180 g/m2, beispielsweise 150 g/m2, beträgt.
Bezüglich der einzelnen Merkmale des erfindungsgemäßen Stahlbauteils und der bevorzugten Ausführungsformen gilt das bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens Gesagte entsprechend .
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Stahlbauteil enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
0, 15 bis 0,50 C,
0,50 bis 3,0 Mn,
0, 10 bis 0,50 Si,
0,01 bis 1 ,00 Cr,
bis zu 0,20 Ti,
bis zu 0, 10 AI,
bis zu 0, 10 P,
bis zu 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N,
bis zu 0,05 S und
bis zu 0, 1 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen als Substrat, mit einem Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei es nach dem Presshärten einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DI N EN 10049:2014-03 von 1,30 bis 2,30 μιτι aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen beschichteten Stahlbauteils im Automobilsektor, insbesondere als Stoßstangenträger/-verstärkung, Türverstärkung, B-Säulen-Verstärkung, A-Säulen-Verstärkung, Dachrahmen oder Schweller. Bezüglich der einzelnen Merkmale der erfindungsgemäßen Verwendung und der bevorzugten Ausführungsformen gilt das bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens Gesagte entsprechend .
Figuren
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Topographiemessung in überhöhter Darstellung zur Veranschaulichung der Oberflächenrauheit.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung (Schliffbild) von zwei verschiedenen Topologien an der Oberfläche von erfindungsgemäßen Stahlbauteilen, darin bedeuten :
(1) Einbettmasse, welche zur Erzeugung des Schliffbildes erforderlich ist
(2) Oberflächenprofil, welches zur Messung des arithmetischen Mitten rauwertes abgetastet werden kann
(3) AlSi-Überzug an der Oberfläche des beschichteten Stahlflachproduktes
Beispiele
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung .
Es werden Stahlflachprodukte (Kaltband) der in Tabelle 1 genannten Analyse in Form von Platinen eingesetzt. Dabei wurde das Kaltband beschichtet und die Platinen herausgetrennt. Bei dem Überzug der exemplarisch eingesetzten Stahlflachprodukte handelt es sich um einen so genannte AlSi-Überzug der unter anderem durch Feuerbeschichten eingestellt werden kann, der aus 9 bis 10 Gew.-% Si, 2 bis 3,5 Gew.-% Eisen, Rest Aluminium besteht. Die so beschaffenen und beschichteten Stahlflachprodukte werden auf eine Temperatur Ti (siehe Tabelle) für eine Dauer ti (siehe Tabelle) erwärmt, anschließend in ein Pressformwerkzeug eingelegt, dort warm zu dem Stahlbauteil geformt und dabei so schnell wie möglich durch den Kontakt mit einem üblichen Warmumformwerkzeug innerhalb von ca . 15 Sekunden abgekühlt, dass ein Härtegefüge (mit einem Martensitanteil von mind . 80%, Rest: Bainit (0-20%), Restaustenit (0-5%), Ferrit (0-5%) im Stahlsubstrat des Stahlflachprodukts entsteht. Das Presshärten erfolgt bei folgenden Prozessparametern: Taupunkt < 278, 15 K, Transferzeit Ofen zu Werkzeug 6 s, Schließdauer des Werkzeugs 15 s.
Für die Versuche werden Ofentemperatur T Ofenverweildauer ti, Blechdicke und Auflagegewicht variiert und dementsprechend Proben für den Biegeversuch hergestellt. Die Messung erfolgt an jeweils 5 Proben mit gleichen Verarbeitungseigenschaften im Biegeversuch nach VDA238-100 (Probenlage„Längs" , d.h . Biegeachse quer zur Walzrichtung). Aus den 5 Proben wird das arithmetische Mittel gebildet. Der arithmetische Mittenrauwert Ra wird in μιτι als Durchschnittswert aus 40 Messungen, 20 auf Ober- und Unterseite der Proben, jeweils quer zur Walzrichtung der Probe bestimmt. Die Bestimmung erfolgt nach DIN EN 10049:2014-03 (Ac = 2,5 mm, Tastnadel R = 5 μιη).
Tabelle 1 : Zusammensetzung der eingesetzten Schmelze, aller Angaben in Gew.-%, Rest Fe
In Tabelle 2 werden die Prozessparameter und die erhaltenen Biegewinkel angegeben. Tabelle 2: Prozessparameter und erhaltene Biegewinkel
V9 1233 0, 1667 33,3 1,66 50,3
V Vergleichsversuch
Ti Ofentemperatur
tl Ofenverweildauer
Pi skalarer Produktionsparameter
a arithmetischer Mittenrauwert
α Biegewinkel nach VDA238-100 (Probenlage längs, d .h. Biegeachse quer zur Walzrichtung)
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäß hergestellte Stahlbauteil weist ein verbessertes Crashverhalten auf und kann daher vorteilhaft im Automobilsektor verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils umfassend ein Substrat und einen Überzug, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegewinkel a des Stahlbauteils und der arithmetische Mitten- rauwert Ra nach DIN EN 10049:2014-03 gemäß der allgemeinen Formel (1) miteinander verknüpft sind, umfassend wenigstens die Schritte:
(A) Bereitstellen eines Stahlflachproduktes enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
0, 15 bis 0,50 C,
0,50 bis 3,0 Mn,
0, 10 bis 0,50 Si,
0,01 bis 1,00 Cr,
bis zu 0,20 Ti,
bis zu 0, 10 AI,
bis zu 0, 10 P,
bis zu 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N,
bis zu 0,05 S und
bis zu 0, 1 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, mit einem Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen,
Behandeln des Stahlflach Produktes bei einer Ofentemperatur T1 (in K) für eine Dauer ti (in h), so dass p1 gemäß der Gleichung der allgemeinen Formel (2) einen Wert von 8 bis
30 aufweist
(C) Umformen des aufgeheizten Stahlflachproduktes aus Schritt (B) in einem Formwerkzeug unter gleichzeitigem Abkühlen, um das Stahlbauteil zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachprodukt eine Platine aus einem Warmband oder eine Platine aus einem Kaltband ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug durch eine Feu- erbeschichtung, eine elektrolytische Beschichtung oder mittels eines Stückbeschichtungsprozes- ses erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagegewicht des beidseitigen Überzugs 30 bis 360 g/m2 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen in Schritt (C) bei einer Abkühlrate von 27 bis 1000 K/s erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ti 1070 bis 1350 K beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ti 0,02 bis 0,5 h beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug auf einer Seite des Stahlflachproduktes oder auf beiden Seiten des Stahlflachproduktes vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt zwischen Schritt (A) und Schritt (B) an das Stahlflachprodukt zumindest ein besonderer Bereich angefügt oder weiter ausgearbeitet wird, so dass der besondere Bereich zumindest eines der Attribute Auflagegewicht, Blechdicke, chemische Zusammensetzung, aufweist, das abweichend von dem Stahlflachprodukt vor diesem weiteren Verfahrensschritt ist, wobei die Gleichung der allgemeinen Formel (1) nur für die Bereiche gilt, die im ursprünglichen Stahlflachprodukt bereits vorhanden waren, oder dass in einem weiteren Verfahrensschritt in Schritt (C) zumindest ein besonderer Bereich des Stahlflachproduktes weiter ausgearbeitet wird, so dass der besondere Bereich andere Abkühlbedingungen im Werkzeug erfährt, als in einem üblichen Presshärteprozess, wobei die Gleichung der allgemeinen Formel (1) nur für die Bereiche gilt, die mittels üblichem Presshärteprozess erzeugt wurden .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachprodukt in dem weiteren Verfahrensschritt in zumindest einem Bereich durch ein zusätzlich aufgebrachtes, anderes oder gleichartiges Stahlflachprodukt (z.B. durch Fügen) verstärkt bzw. dicker ausgeführt wird, als in den nicht verstärkten Bereichen.
11. Stahlbauteil umfassend ein Substrat enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
0, 15 bis 0,50 C,
0,50 bis 3,0 Mn,
0, 10 bis 0,50 Si,
0,01 bis 1,00 Cr,
bis zu 0,20 Ti,
bis zu 0, 10 AI,
bis zu 0, 10 P,
bis zu 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N,
bis zu 0,05 S und
bis zu 0, 1 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, und einen Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegewinkel a des Stahlbauteils und der arithmetische Mit- tenrauwert Ra (in μιτι) nach DIN EN 10049:2014-03 gemäß der allgemeinen Formel (1) a
a = 14,826 ■— + 26,193 (1) miteinander verknüpft sind .
Stahlbauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Umformen eines ent sprechenden Stahlflachproduktes erhalten wird, wobei das Stahlflachprodukt vor dem Umfor men bei einer Ofentemperatur T1 (in K) für eine Dauert ti (in h) behandelt worden ist, so dass p gemäß der Gleichung der allgemeinen Formel (2) einen Wert von 8 bis 30 aufweist
13. Stahlbauteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagegewicht des beidseitigen Überzugs 30 bis 360 g/m2 beträgt.
14. Stahlbauteil enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
0, 15 bis 0,50 C,
0,50 bis 3,0 Mn,
0, 10 bis 0,50 Si,
0,01 bis 1,00 Cr,
bis zu 0,20 Ti,
bis zu 0, 10 AI,
bis zu 0, 10 P,
bis zu 0, 1 Nb,
bis zu 0,01 N,
bis zu 0,05 S und
bis zu 0, 1 B,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen als Substrat, mit einem Überzug enthaltend (alle Angaben in Gew.-%)
3 bis 15 Si,
1 bis 3,5 Fe,
bis zu 0,5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,
Rest AI und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Presshärten einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN 10049:2014-03 von 1 ,30 bis 2,30 μιη aufweist.
Verwendung eines beschichteten Stahlbauteils nach einem der Ansprüche 11 bis 14, im Automobilsektor, insbesondere als Stoßstangenträger/-verstärkung, Türverstärkung, B-Säulen-Verstärkung, A-Säulen-verstärkung, Dachrahmen oder Schweller.
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