EP3872194A1 - Method for producing hot-rolled flat steel product and flat steel product - Google Patents

Method for producing hot-rolled flat steel product and flat steel product Download PDF

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EP3872194A1
EP3872194A1 EP20159609.5A EP20159609A EP3872194A1 EP 3872194 A1 EP3872194 A1 EP 3872194A1 EP 20159609 A EP20159609 A EP 20159609A EP 3872194 A1 EP3872194 A1 EP 3872194A1
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EP
European Patent Office
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temperature
hot
martensite
flat steel
steel product
Prior art date
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Pending
Application number
EP20159609.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Frank Dr. Hisker
Uwe Dr. Herwig
Roger Dr. Kost
Bettina Röttgers
Anja Fahning
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product with a structure whose main components are tempered or freshly formed martensite and ferrite, the remainder of the structure being filled with retained austenite, bainite and / or cementite.
  • the invention also relates to a flat steel product with a corresponding structure, the flat steel product being able to be produced in particular by the method according to the invention.
  • the image analysis for the quantitative determination of the structure is carried out optically by means of light microscopy ("LOM”) with a resolution of 1000 times and with a field emission scanning electron microscope (“FE-SEM”) with a resolution of 20,000 times.
  • LOM light microscopy
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • the strength and elongation properties mentioned here such as tensile strength Rm, uniform elongation Ag, elongation at break A50 of flat steel products were determined in the tensile test according to DIN-EN 6892-1 specimen form 1 transverse to the rolling direction (WR), unless otherwise noted.
  • the elongation at break A80 was calculated in accordance with DIN EN 2566-1 (Sept 1999 section 9.3).
  • the hole expansion behavior or the achievable hole expansion HER of the flat steel products were determined on 100 ⁇ 100 mm 2 samples according to ISO 16630.
  • a hot-rolled flat steel product which, in% by mass, consists of C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.0%, Al: up to 2.0%, Mn: 0.4 - 2.5%, Ni: up to 1%, Cu: up to 2.0%, Mo: up to 0.4%, Cr: up to 2%, Ti: up to 0.2%, Nb: up to to 0.2%, V: up to 0.5% and the remainder of iron and unavoidable impurities.
  • the structure of the flat steel product consists of optionally available proportions of up to 5 vol .-% ferrite and up to 10 vol .-% martensite to at least 60 vol .-% of bainite and the remainder of retained austenite, with at least part of the retained austenite in blocky shape and the blocks of the retained austenite present in blocky form have a mean diameter of at least 98% of less than 5 ⁇ m.
  • Such a flat steel product can be produced by producing a pre-product in the form of a slab, thin slab or a cast strip from a melt composed in the specified manner, which is then hot-rolled into a hot strip in one or more rolling passes, the hot strip obtained at Leaving the last rolling pass one Has a final hot rolling temperature of at least 880 ° C.
  • the hot-rolled flat steel product obtained in this way is accelerated and cooled at a cooling rate of at least 5 ° C./s to a coiling temperature which is between the martensite start temperature MS and 600 ° C., and at this temperature it is wound into a coil.
  • the flat steel product is then cooled in the coil, with the temperature of the coil being kept in a temperature range during the cooling for the formation of bainite, the upper limit of which is equal to the baihit start temperature BS, from which bainite is formed in the structure of the hot strip, and the lower limit of which is equal to the martensite start temperature MS from which martensite is formed in the structure of the hot strip until at least 60% by volume of the structure of the hot strip consists of bainite.
  • a hot-rolled flat steel product produced in this way regularly has tensile strengths Rm of more than 1000 MPa, in particular at least 1200 MPa, with elongations A80 which are also regularly above 17%, in particular above 19%. Accordingly, the quality Rm * A80 of the known flat steel products is regularly in the range of 18,000 - 30,000 MPa *%.
  • the task has been to specify a method for producing a flat steel product which is further improved with regard to its mechanical properties and is characterized in particular by a favorable hole expansion behavior.
  • a hot-rolled flat steel product should be specified with a property spectrum that has an optimized combination of high strength and good deformability, in particular good hole expansion behavior.
  • the invention has achieved this object in that at least the work steps specified in claim 1 are carried out in the production of a hot-rolled flat steel product.
  • a hot-rolled flat steel product that solves the above-mentioned object has at least the features specified in claim 7.
  • the section or sections of the edge region of the martensite islands in which or in which a higher C content is present than in the central region of the respective martensite island, in total, takes up at least 30-70% of the circumference of the martensite island in question FIG 2 evident.
  • the martensite islands of the structure of a flat steel product according to the invention are at least over part of their circumference surrounded by a hem consisting of retained austenite. Its width is typically 10 nm to 1 ⁇ m, but can also be up to a third of the diameter of the respective martensite island.
  • the improved tensile strength and elongation are achieved in a flat steel product according to the invention through the presence of several phases and the associated high level of solidification, and the good hole expansion through the reduction of the shear stresses compared to pure dual-phase structures.
  • a flat steel product according to the invention thus achieves tensile strengths Rm, hole widenings HER and uniform elongations Ag, the product of which Rm x HER x Ag is regularly at least 200,000 MPa% 2 , in particular at least 300,000 MPa% 2 .
  • the tensile strength Rm of a hot-rolled flat steel product according to the invention regularly reaches values of at least 530 MPa, the hole expansion HER regularly values of at least 20% and the uniform elongation Ag regularly values of at least 5%, in particular at least 8%.
  • the alloy of the melt produced for the production of a flat steel product according to the invention and the associated steel substrate of a flat steel product according to the invention has been selected as follows: Carbon ("C") is present in the flat steel product according to the invention in contents of 0.05-0.15 mass% in order to achieve the required level of strength. For this, at least 0.05 mass% C is required. The effects of the presence of C used according to the invention are particularly certain reached when the C content is at least 0.065% by mass.
  • the C content By limiting the C content to at most 0.15% by mass, in particular less than 0.15% by mass, it is ensured that a sufficient amount of ferrite is formed in the structure of a flat steel product according to the invention and that the martensite formed is in Can deform partial areas at all and thus shear stresses can be reduced. This effect can be achieved in particular when the C content is limited to a maximum of 0.14% by mass, in particular a maximum of 0.12% by mass.
  • Si Silicon
  • Si can be present in the steel of a steel flat product according to the invention in order to strengthen the steel. This effect can be achieved reliably with Si contents of at least 0.01% by mass, in particular 0.04% by mass. However, too high Si contents would increase the Ar3 temperature. This would make the hot rolling aimed for according to the invention more difficult in a temperature range in which the flat steel product has a completely austenitic structure.
  • the invention avoids this in that the Si content is limited to less than 0.5% by mass, in particular less than 0.4% by mass.
  • Manganese is present in the steel of a flat steel product according to the invention in contents of 0.7-2.1% by mass in order to minimize the concentration of C in the structure and the associated formation of undesirable hard martensite. This effect is achieved particularly reliably with Mn contents of at least 0.7% by mass. If the content is more than 2.1% by mass, there is a risk of Mn segregations occurring in the structure of the flat steel product according to the invention, which would impair the mechanical properties. This negative influence of the presence of Mn can be excluded with particular certainty that the Mn content is limited to a maximum of 2.0 mass%.
  • the aluminum (“Al”) content in the steel of a flat steel product according to the invention is limited to less than 0.1% by mass in order to avoid effects of this alloying element on the Ar3 temperature and to ensure optimized castability of the steel melt.
  • Al can be used for deoxidation in the course of steel production. This typically requires Al contents of at least 0.02% by mass. Negative effects triggered by the presence of Al can in particular be avoided by limiting the Al content to less than 0.05% by mass.
  • Chromium is present in the steel of a flat steel product according to the invention in contents of 0.2-1% by mass in order to increase the hardenability and suppress the formation of pearlite.
  • Cr Chromium
  • contents of 0.2-1% by mass in order to increase the hardenability and suppress the formation of pearlite.
  • at least 0.2% by mass of Cr are required, whereby the favorable effects of the presence of Cr can be used particularly reliably with Cr contents of at least 0.25% by mass.
  • the Cr content is at most 1% by mass in order to enable the formation of ferrite in the structure of the flat steel product according to the invention, which is aimed at according to the invention. This can be ensured particularly reliably by limiting the Cr content to a maximum of 0.9% by mass.
  • the steel of a flat steel product according to the invention contains at least one of the microalloying elements niobium (“Nb”), vanadium (“V”) and titanium (“Ti”) in order to increase the fine grain size and strength.
  • the sum of the contents of these elements is 0.01-0.1% by mass.
  • the respectively envisaged content of the micro-alloy elements can be taken up by one of the micro-elements alone or two or three of the mentioned micro-alloy elements can be present in combination.
  • the positive influences of the micro-alloy elements on the mechanical properties of a flat steel product according to the invention can be used particularly reliably if the sum of their contents is at least 0.01% by mass.
  • the contents of the Micro-alloy elements limited to a maximum of 0.1 mass%, in particular a maximum of 0.05 mass%, in order to avoid precipitations and to enable accelerated recrystallization.
  • B Boron
  • B can optionally be present in the steel of a flat steel product according to the invention in contents of up to 0.0015% by mass. It increases the hardenability particularly strongly. However, this must not be too high in order to enable the formation of sufficient quantities of ferrite in the structure of a flat steel product according to the invention. Negative effects of the presence of B can be avoided particularly reliably by limiting the B content to a maximum of 0.0008% by mass.
  • Molybdenum can optionally also be added to the steel of a flat steel product according to the invention in contents of less than 0.2% by mass, in particular less than 0.20% by mass, in order to increase the hardenability. For this purpose, at least 0.01 mass% Mo can be provided in practice.
  • An alloy of a steel according to the invention which is particularly balanced in terms of cost / benefit aspects, contains up to 0.18% by mass of Mo or up to 0.1% by mass of Mo, in particular up to 0.05% by mass of Mo or up to 0.018% by mass % Mon
  • Copper can optionally also be added to the steel of a flat steel product according to the invention in contents of less than 0.2% by mass in order to further increase the strength (precipitation and mixed crystal strengthening).
  • the positive effect of the presence of Cu at contents of at least 0.1 mass% Cu can be used reliably.
  • Nickel can optionally also be added to the steel of a flat steel product according to the invention in contents of less than 0.2% by mass in order to increase the strength through precipitation and mixed crystal strengthening to increase further.
  • the positive effect of the presence of Ni with contents of at least 0.1 mass% Ni can be used reliably.
  • Phosphorus (“P”) can also optionally be present in the steel according to the invention in contents of less than 0.05% by mass in order to further increase the strength and to control the transformation behavior.
  • the positive effect of the presence of P can be used safely with contents of at least 0.002 mass% P.
  • N Nitrogen
  • contents of less than 0.01% by mass are permitted to be harmless for the properties. Higher concentrations would lead to coarse precipitations, which could have a negative effect on the forming behavior.
  • the intermediate product which is composed of a melt in accordance with the above remarks, is cast in an otherwise conventional manner and is heated through at a temperature of 1150-1380 ° C. for a period of typically 60-960 minutes.
  • the maximum temperature and the duration of the heating must be measured in such a way that all the carbides contained in the preliminary product are dissolved.
  • the heating temperature is preferably below 1380 ° C.
  • a heating period of at least 60 minutes has proven to be particularly effective, with heating for a maximum of 8 hours being sufficient in practice for conventional slab dimensions for heating.
  • the lower limit of the range of the through-heating temperature specified according to the invention is at least 1150 ° C., preferably more than 1200 ° C., in order to prevent the formation of precipitates and other undesirable phases in the structure of the preliminary product.
  • the pre-product can optionally be descaled before it is fed into the hot rolling process.
  • the pre-product in the event that the pre-product is a slab, the pre-product is pre-rolled at temperatures of 1020-1150 ° C to a thickness of 30-50 mm.
  • the pre-rolling compacts the cast structure of the slab so that the best conditions are created for the subsequent finish hot rolling. If the pre-product is a thin slab or a cast strip, pre-rolling can be dispensed with.
  • the hot rolling of the optionally pre-rolled preliminary product to a thickness of 1.5 - 6.4 mm can be carried out in a conventional manner in one or more steps.
  • the only decisive factor here is that the hot rolling end temperature ET, at which hot rolling is ended, is at least equal to the Ar 3 temperature of the steel and at most 200 ° C higher than the Ar 3 temperature of the steel, with hot rolling end temperatures of 820-900 ° C are particularly practical.
  • the hot rolling end temperature is selected so that hot rolling is carried out as exclusively as possible in a temperature range in which im hot-rolled flat steel product has an austenitic structure.
  • the hot rolling end temperature can be set to at least 820 ° C.
  • the final hot-rolling temperature is at most 200 ° C., in particular less than 200 ° C., above the Ar 3 temperature in order to support the development of a fine-grained austenite structure in which as many nuclei as possible for the subsequent ferrite formation are present.
  • Particularly suitable hot rolling end temperatures are accordingly in the range of 820-900 ° C.
  • the cooling rate Td1 between the hot rolling end temperature and the intermediate temperature of Ar1 -100 ° C must be at least 20 K / s, so that a concentration profile of C in the austenite arises during the ferrite formation, which is later converted to martensite. Cooling speeds Td1 of at least 30 K / s are particularly suitable here. In practice, the upper cooling rate Td1 is limited to 90 K / s for reasons of efficiency.
  • the cooling rate is controlled in such a way that, on the one hand, sufficient ferrite is formed and a sufficiently high diffusion of carbon from the ferrite into the adjacent austenite is made possible, through which the residual austenite, which later forms the fringing area of the martensite islands, with carbon is enriched.
  • the "higher C content” is defined in such a way that it is at least 0.05% by weight, with higher C contents of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.15% by weight have proven to be particularly advantageous in practice.
  • the concentration of the C content is determined with an FE microprobe within a range of 300 ⁇ 300 nm 2 .
  • island-like martensite is obtained in the structure of a flat steel product according to the invention, which mostly has an inhomogeneous distribution of the carbon content over its volume.
  • retained austenite remains on the martensite edges, which forms a border surrounding the respective martensite island.
  • This typically has a width of 10 nm - 1 ⁇ m, whereby its width can also be up to 1/3 of the island diameter.
  • the carbon concentration increasing towards the edge area extends in the case of a flat steel product according to the invention by at least 30% of the circumference of the martensite islands (see, for example, the martensite islands shown in FIG Fig. 1 shown) and is included at least 70% of all martensite islands are present.
  • the C gradient generated according to the invention in the martensite islands of the structure increases the hole expansion HER, since the formation of large martensite islands homogeneous with regard to the carbon distribution is prevented, which would increase the shear stress in a ferritic matrix and thus minimize the hole expansion.
  • the residual austenite present according to the invention between the ferrite matrix and the respective martensite island achieves smoother transitions between the soft ferrite matrix and the hard martensite islands or facilitates the deformation in partial areas of the martensite island. Due to the C distribution, areas in the martensite can be deformed earlier in the event of an external load, which reduces steep hardness jumps that are harmful to the hole expansion HER. Nevertheless, there is still a high degree of consolidation of the structure due to the differences in hardness. This results in good elongation in combination with good hole expansion values HER with high strength values.
  • the further cooling strategy promotes the advantageous product properties to a subordinate extent: After the intermediate temperature Tz has been reached, the cooling rate in the temperature range up to the martensite start temperature T MS is controlled in a second cooling section in such a way that the diffusion length of C in austenite remains as limited as possible.
  • cooling is carried out at a cooling rate Td2 'of at least 5 K / s, in particular more than 5 K / s or at least 20 K / s, until the range between the martensite start temperature TMS and room temperature is reached so that the carbon diffusion does not homogenize all of the adjacent retained austenite with carbon.
  • the cooling rate in this variant is limited to a maximum of 100 K / s in order to ensure that diffusion of carbon from the previously formed ferrite into the adjacent austenite can take place. This can be ensured particularly reliably by limiting the cooling rate Td2 'to a maximum of 70 K / s. It is particularly practical when the cooling rate Td2 'is 20 - 70 K / s.
  • the cooling up to the martensite start temperature TMS is completed at a cooling rate Td2 ′′ of 10-130 K / s.
  • a cooling rate Td2 ′′ of at least 10 K / s, in particular at least 30 K / s, is also limited the carbon diffusion from the ferrite into the austenite. The diffusion of a sufficient amount of carbon can be supported by interrupting the cooling at a cooling stop temperature of 550 - 700 ° C for up to 5 s. A break of at least 1 s is particularly practical here.
  • the cooling rate Td2 ′′ should be at most 130 K / s, in particular less than 100 K / s, in order to even allow a sufficient C diffusion length in the austenite limited to a maximum of 80 K / s will. It is particularly practical when the cooling rate Td2 "is 30 - 80 K / s.
  • the third section of cooling, in which the hot-rolled flat steel product reaches the coiling temperature HT, is not critical and can take place at a cooling rate in still air.
  • the coiling temperature HT is lower than the martensite start temperature and can reach room temperature.
  • the reel temperature HT is typically 20 - 80 ° C.
  • the hot-rolled flat steel product cooled in this way is wound into a coil.
  • the coiling temperature HT is above room temperature
  • the flat steel product is finally cooled to room temperature in the coil.
  • melts E1-E4 composed in accordance with the requirements of the invention and a comparative melt V1 not composed according to the invention, the compositions of which are given in Table 1, were melted.
  • Table 1 shows the martensite start temperatures Tmst, Ar 3 temperatures and Ar 1 temperatures estimated in accordance with the above-explained formulas (1) - (3) for the melts E1-E4 and V1.
  • the melts E1-E4 and V1 have been cast in the conventional manner to form slabs, which were each heated through at 1150-1380 ° for a period of 60-240 minutes.
  • the slabs heated through in this way have been subjected to rough rolling, in which they have been hot rough rolled in the temperature range from 1020 to 1150 ° C. to form a rough strip with a thickness of 30 to 50 mm.
  • hot strip hot-rolled strips
  • Twe hot-rolling end temperature
  • the hot strips W1-W11, WV obtained were cooled, starting from their respective final hot-rolling temperature Twe, at a cooling rate dT1 to an intermediate temperature Tz which was 50 ° C. below the Ar 1 temperature of the steel E1-E4 and V1 from which the hot strips W1 - W11, WV each passed.
  • the hot strips W1-W11, WV have been cooled at a cooling rate dT2 'down to the martensite start temperature Tmst of the steel.
  • the hot strips W1-W11, WV have been cooled down to the respective coiling temperature HT at a cooling rate dT3 at which they have been coiled into a coil. Finally, cooling to room temperature took place in the coil.
  • the tensile strength Rm, the yield point Re, the uniform elongation Ag, the elongation A50, the elongation A80 and the hole expansion HER have been determined for the hot strips W1 - W11, WV.
  • the relevant properties as well as the product Rm x HER x Ag and the ratio Re / Rm are listed in Table 3 for the hot strips W1 - W11, WV.
  • the martensite, ferrite, bainite, pearlite and retained austenite components of the structure have been determined for the hot strips W1 - W11, WV.
  • the hot strips W1-W3 and W6-W11 produced according to the invention and alloyed according to the invention reliably have high mechanical parameters Rm, Re, Ag, A50, A80 and HER, which are too high values for the product Rm x HER x Lead ag.
  • the hot strip WV produced from the comparative steel V1 not alloyed according to the invention in a manner not according to the invention does not reach the minimum limit specified according to the invention for the product Rm x HER x Ag.
  • Fig. 1 the illustration of a martensite island M which is present in the structure of the hot strip W1 and is embedded in a ferritic structure F is shown.
  • the one around the martensite island M is clearly visible Residual austenite border RAS, by which the martensite island M is separated from the surrounding ferrite F.
  • the central area MMB of the martensite island M is delimited by an edge area MRB, around which the retained austenite border RAS in turn runs.
  • Table 1 stolen Figures in% by mass, remainder iron and unavoidable impurities ° C C. Si Mn P. S. Al Cr Mon N Ti + Nb + V B.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einem zu 5 - 40 Vol.-% aus angelassenem oder frisch gebildeten Martensit und zu 50 - 95 Vol.-% aus Ferrit und als Rest aus bis zu 45 Vol.-% Restaustenit, Bainit und/oder Zementit bestehenden Gefüge. Dazu wird a) eine Stahlschmelze zu einem Vorprodukt vergossen, die aus, in Masse-%, C: 0,05 - 0,15 %, Si: < 0,5 %, Mn: 0,7 - 2,1 %, Al: < 0,1 %, Cr: 0,2 - 1 %, in Summe 0,01 - 0,1 % mindestens einem Element der Gruppe "Nb, Ti, V", B: < 0,0015 %, Mo: < 0,2 %, Cu: < 0,2 %, Ni: < 0,2 % P: < 0,05 % N: < 0,01 % und als Rest aus Fe und ≤ 0,1 % Verunreinigungen besteht; b) das Vorprodukt bei 1150 - 1380 °C durcherwärmt; d) das Vorprodukt bei 1020 - 1150 °C auf eine Dicke von 30 - 50 mm vorgewalzt, wenn es eine Bramme ist, e) das Vorprodukt zu einem 1,4 - 6,4 mm dicken Warmband mit einer Warmwalzendtemperatur ET (Ar<sub>3</sub> ≤ ET ≤ Ar<sub>3</sub> + 200 °C warmgewalzt; f) das Warmband auf eine Haspeltemperatur HT (Martensitstarttemperatur T<sub>MS</sub> > HT ≥ Raumtemperatur) abgekühlt, wobei die Abkühlgeschwindigkeit dT1 im Temperaturbereich ET bis Tz (Tz = Ar<sub>1</sub>-50 °C) ≥ 20 K/s ist, wobei nach Erreichen von Tz gemäß einer ersten Variante das Warmband mit einer Abkühlrate dT2' von 5 -100 K/s auf HT gekühlt wird, oder gemäß einer zweiten Variante das Warmband mit einer Abkühlrate dT2" von 10 - 130 K/s zunächst auf eine 550-770 °C betragende Kühlstopptemperatur ZT1 und anschließend auf HT gekühlt wird; g) das Warmband zu einem Coil gehaspelt; und h) optional das warmgewalzte Stahlflachprodukt im Coil auf Raumtemperatur abgekühlt oder das warmgewalzte Stahlflachprodukt bei Haspeltemperatur HAT gehalten.The invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product with 5-40% by volume of tempered or freshly formed martensite and 50-95% by volume of ferrite and the remainder of up to 45% by volume of retained austenite, Bainite and / or cementite existing structure. For this purpose, a) a steel melt is poured into a preliminary product, which consists of, in% by mass, C: 0.05-0.15%, Si: <0.5%, Mn: 0.7-2.1%, Al : <0.1%, Cr: 0.2-1%, in total 0.01-0.1% of at least one element of the group "Nb, Ti, V", B: <0.0015%, Mo: < 0.2%, Cu: <0.2%, Ni: <0.2% P: <0.05% N: <0.01% and the remainder consists of Fe and ≤ 0.1% impurities; b) the intermediate product is heated through at 1150-1380 ° C; d) the intermediate product is pre-rolled at 1020 - 1150 ° C to a thickness of 30 - 50 mm, if it is a slab, e) the intermediate product into a 1.4 - 6.4 mm thick hot strip with a hot rolling end temperature ET (Ar <sub > 3 </sub> ≤ ET ≤ Ar <sub> 3 </sub> + 200 ° C hot-rolled; f) the hot strip is cooled to a coiling temperature HT (martensite start temperature T <sub> MS </sub>> HT ≥ room temperature), where the cooling rate dT1 in the temperature range ET to Tz (Tz = Ar <sub> 1 </sub> -50 ° C) ≥ 20 K / s, after reaching Tz according to a first variant, the hot strip with a cooling rate dT2 'of 5-100 K / s is cooled to HT, or according to a second variant, the hot strip is cooled at a cooling rate dT2 "of 10-130 K / s first to a cooling stop temperature ZT1 amounting to 550-770 ° C and then cooled to HT; g) the hot strip is coiled into a coil; and h) optionally the hot-rolled flat steel product is cooled to room temperature in the coil or the hot-rolled flat steel product has been HAT at the coiling temperature held.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einem Gefüge, dessen Hauptbestandteile angelassener oder frisch gebildeter Martensit und Ferrit sind, wobei der Rest des Gefüges von Restaustenit, Bainit und/oder Zementit aufgefüllt ist.The invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product with a structure whose main components are tempered or freshly formed martensite and ferrite, the remainder of the structure being filled with retained austenite, bainite and / or cementite.

Ebenso betrifft die Erfindung ein Stahlflachprodukt mit entsprechend beschaffenem Gefüge, wobei sich das Stahlflachprodukt insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellen lässt.The invention also relates to a flat steel product with a corresponding structure, the flat steel product being able to be produced in particular by the method according to the invention.

Im vorliegenden Text sind, soweit nicht explizit etwas anderes vermerkt ist, Angaben zu den Gehalten von Legierungsbestandteilen stets in Masse-% gemacht. Die Anteile des Gefüges eines Stahlflachprodukts sind hier in Vol.-% angegeben, sofern nicht etwas anderes vermerkt ist.In the present text, unless explicitly stated otherwise, information on the content of alloy components is always given in% by mass. The proportions of the structure of a flat steel product are given here in% by volume, unless otherwise noted.

Die Bildanalyse zur quantitativen Gefügebestimmung erfolgt lichtoptisch mittels Lichtmikroskopie ("LOM") mit 1000-facher und mit einem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop ("FE-REM") mit 20.000-facher Auflösung. Die Darstellung und Vermessung des bei erfindungsgemäßen Stahlflachprodukten, wie unten erläutert, an den Martensitinseln des Gefüges vorhandenen Restaustenit-Saumes erfolgte ebenfalls mit dem FE-REM bei ebenfalls 20.000-facher Vergrößerung.The image analysis for the quantitative determination of the structure is carried out optically by means of light microscopy ("LOM") with a resolution of 1000 times and with a field emission scanning electron microscope ("FE-SEM") with a resolution of 20,000 times. The display and measurement of the retained austenite fringe present on the martensite islands of the structure in the flat steel products according to the invention, as explained below, was also carried out with the FE-SEM at a magnification of 20,000 times as well.

Die hier erwähnten Festigkeits- und Dehnungseigenschaften, wie Zugfestigkeit Rm, Gleichmaßdehnung Ag, Bruchdehnung A50 von Stahlflachprodukten wurden im Zugversuch nach DIN-EN 6892-1 Probenform 1 quer zur Walzrichtung (WR) ermittelt, sofern nichts anderes vermerkt. Die Bruchdehnung A80 wurde nach DIN EN 2566-1 (Sept-1999-Kap. 9.3) berechnet.The strength and elongation properties mentioned here, such as tensile strength Rm, uniform elongation Ag, elongation at break A50 of flat steel products were determined in the tensile test according to DIN-EN 6892-1 specimen form 1 transverse to the rolling direction (WR), unless otherwise noted. The elongation at break A80 was calculated in accordance with DIN EN 2566-1 (Sept 1999 section 9.3).

Das Lochaufweitungsverhalten bzw. die jeweils erzielbare Lochaufweitung HER der Stahlflachprodukte wurden an 100100 mm2 Proben nach ISO 16630 bestimmt.The hole expansion behavior or the achievable hole expansion HER of the flat steel products were determined on 100 100 mm 2 samples according to ISO 16630.

Die qualitative C-Verteilung im Gefüge der Stahlflachprodukte wurde mittels einer FE-Mikrosonde bestimmt, wie von H. Farivar et al. im Artikel "Experimental quantification of carbon gradients in martensite and its multiscale effects in a DP steel", MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING 718 (2018) 250-259 beschrieben. Ein Beispiel zur hier verwendeten Auswertung findet sich in Fig. 2.The qualitative C distribution in the structure of the flat steel products was determined by means of an FE microprobe, as described by H. Farivar et al. in the article "Experimental quantification of carbon gradients in martensite and its multiscale effects in a DP steel", MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING 718 (2018) 250-259 described. An example of the evaluation used here can be found in Fig. 2 .

Aus der EP 2 690 183 A1 ist ein warmgewalztes Stahlflachprodukt bekannt, das, in Masse-%, aus C: 0,10 - 0,60 %, Si: 0,4 - 2,0 %, Al: bis zu 2,0 %, Mn: 0,4 - 2,5 %, Ni: bis zu 1 %, Cu: bis zu 2,0 %, Mo: bis zu 0,4 %, Cr: bis zu 2 %, Ti: bis zu 0,2 %, Nb: bis zu 0,2 %, V: bis zu 0,5 % sowie als Rest aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen zusammengesetzt ist. Dabei besteht das Gefüge des Stahlflachprodukts neben optional vorhandenen Anteilen von bis zu 5 Vol.-% Ferrit und bis zu 10 Vol.-% Martensit zu mindestens 60 Vol.-% aus Bainit und als Rest aus Restaustenit, wobei zumindest ein Teil des Restaustenits in blockiger Form und die Blöcke des in blockiger Form vorliegenden Restaustenits zu mindestens 98 % einen mittleren Durchmesser von weniger als 5 µm aufweisen. Dabei lässt sich ein solches Stahlflachprodukt herstellen, indem ein Vorprodukt in Form einer Bramme, Dünnbramme oder eines gegossenen Bands aus einer in der angegebenen Weise zusammengesetzten Schmelze erzeugt wird, das dann zu einem Warmband in einem oder mehreren Walzstichen warmgewalzt wird, wobei das erhaltene Warmband beim Verlassen des letzten Walzstichs eine Warmwalzendtemperatur von mindestens 880 °C aufweist. Das so erhaltene warmgewalzte Stahlflachprodukt wird mit einer Abkühlrate von mindestens 5 °C/s beschleunigt auf eine Haspeltemperatur abgekühlt, die zwischen der Martensitstarttemperatur MS und 600 °C liegt, und bei dieser Temperatur zu einem Coil gewickelt. Im Coil erfolgt dann die Abkühlung des Stahlflachprodukts, wobei die Temperatur des Coils während der Abkühlung zur Bildung von Bainit in einem Temperaturbereich gehalten wird, dessen Obergrenze gleich der Baihitstarttemperatur BS, ab der Bainit im Gefüge des Warmbands entsteht, und dessen Untergrenze gleich der Martensitstarttemperatur MS ist, ab der Martensit im Gefüge des Warmbands entsteht, bis mindestens 60 Vol.-% des Gefüges des Warmbands aus Bainit bestehen. Ein derart erzeugtes warmgewalztes Stahlflachprodukt weist regelmäßig Zugfestigkeiten Rm von mehr als 1000 MPa, insbesondere mindestens 1200 MPa, bei Dehnungen A80 auf, die ebenso regelmäßig oberhalb von 17 %, insbesondere oberhalb von 19 %, liegen. Dementsprechend liegt die Güte Rm*A80 der bekannten Stahlflachprodukte regelmäßig im Bereich von 18000 - 30000 MPa*%.From the EP 2 690 183 A1 a hot-rolled flat steel product is known which, in% by mass, consists of C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.0%, Al: up to 2.0%, Mn: 0.4 - 2.5%, Ni: up to 1%, Cu: up to 2.0%, Mo: up to 0.4%, Cr: up to 2%, Ti: up to 0.2%, Nb: up to to 0.2%, V: up to 0.5% and the remainder of iron and unavoidable impurities. The structure of the flat steel product consists of optionally available proportions of up to 5 vol .-% ferrite and up to 10 vol .-% martensite to at least 60 vol .-% of bainite and the remainder of retained austenite, with at least part of the retained austenite in blocky shape and the blocks of the retained austenite present in blocky form have a mean diameter of at least 98% of less than 5 μm. Such a flat steel product can be produced by producing a pre-product in the form of a slab, thin slab or a cast strip from a melt composed in the specified manner, which is then hot-rolled into a hot strip in one or more rolling passes, the hot strip obtained at Leaving the last rolling pass one Has a final hot rolling temperature of at least 880 ° C. The hot-rolled flat steel product obtained in this way is accelerated and cooled at a cooling rate of at least 5 ° C./s to a coiling temperature which is between the martensite start temperature MS and 600 ° C., and at this temperature it is wound into a coil. The flat steel product is then cooled in the coil, with the temperature of the coil being kept in a temperature range during the cooling for the formation of bainite, the upper limit of which is equal to the baihit start temperature BS, from which bainite is formed in the structure of the hot strip, and the lower limit of which is equal to the martensite start temperature MS from which martensite is formed in the structure of the hot strip until at least 60% by volume of the structure of the hot strip consists of bainite. A hot-rolled flat steel product produced in this way regularly has tensile strengths Rm of more than 1000 MPa, in particular at least 1200 MPa, with elongations A80 which are also regularly above 17%, in particular above 19%. Accordingly, the quality Rm * A80 of the known flat steel products is regularly in the range of 18,000 - 30,000 MPa *%.

Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlflachprodukts anzugeben, das hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften weiter verbessert ist und sich insbesondere durch ein günstiges Lochaufweitungsverhalten auszeichnet.On the basis of the prior art explained above, the task has been to specify a method for producing a flat steel product which is further improved with regard to its mechanical properties and is characterized in particular by a favorable hole expansion behavior.

Ebenso sollte ein warmgewalztes Stahlflachprodukt mit einem Eigenschaftsspektrum angegeben werden, das eine optimierte Kombination aus hoher Festigkeit und guter Verformbarkeit, insbesondere gutem Lochaufweitungsverhalten, aufweist.Likewise, a hot-rolled flat steel product should be specified with a property spectrum that has an optimized combination of high strength and good deformability, in particular good hole expansion behavior.

In Bezug auf das Verfahren hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mindestens die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte absolviert werden. Dabei versteht es sich von selbst, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fachmann nicht nur die in den Ansprüchen erwähnten und hier im Detail erläuterten Verfahrensschritte absolviert, sondern auch alle sonstigen Schritte und Tätigkeiten ausführt, die bei der praktischen Umsetzung derartiger Verfahren im Stand der Technik regelmäßig durchgeführt werden, wenn sich hierzu die Notwendigkeit ergibt.With regard to the method, the invention has achieved this object in that at least the work steps specified in claim 1 are carried out in the production of a hot-rolled flat steel product. Included It goes without saying that when carrying out the method according to the invention, the person skilled in the art not only completes the method steps mentioned in the claims and explained in detail here, but also carries out all other steps and activities that are necessary in the practical implementation of such methods in the prior art be carried out regularly if the need arises.

Ein die voranstehend genannte Aufgabe lösendes warmgewalztes Stahlflachprodukt weist mindestens die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale auf.A hot-rolled flat steel product that solves the above-mentioned object has at least the features specified in claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden wie der allgemeine Erfindungsgedanke nachfolgend im Einzelnen erläutert.Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and, like the general inventive concept, are explained in detail below.

Bei einer erfindungsgemäßen Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einem Gefüge, das zu 5 - 40 Vol.-% aus angelassenem oder frisch gebildeten Martensit und zu 50 - 95 Vol.-% aus Ferrit besteht und in dem der nicht durch Martensit und Ferrit eingenommene Anteil aus bis zu 45 Vol.-% Restaustenit, Bainit und/oder Zementit gefüllt ist, werden folglich mindestens folgende Arbeitsschritte durchlaufen:
a) Vergießen einer Stahlschmelze zu einem Vorprodukt in Form einer Bramme, Dünnbramme oder eines gegossenen Bandes, wobei die Schmelze aus, in Masse-%, C: 0,05 0,15 %, Si: < 0,5 %, Mn: 0,7 - 2,1 %, Al: < 0,1 %, Cr: 0,2 - 1 %, mindestens einem Element der Gruppe "Nb, Ti, V" mit der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Nb, Ti und / oder V 0,01 - 0,1 % beträgt, B: < 0,0015 %, Mo: < 0,2 %, Cu: < 0,2 %, Ni: < 0,2 % P: < 0,05 % N: < 0,01 % und als Rest aus Fe und in Summe höchstens 0,1 Masse-% unvermeidbaren Verunreinigungen besteht;
b) Durcherwärmen des Vorprodukts bei einer Temperatur von 1150 - 1380 °C;
c) optional: Entzundern des Vorprodukts;
d) im Fall, dass das Vorprodukt eine Bramme ist: Vorwalzen des Vorprodukts bei Temperaturen von 1020 - 1150 °C auf eine Dicke von 30 - 50 mm ;
e) Warmwalzen des optional vorgewalzten Vorproduktes in einem oder mehreren Walzstichen zu einem warmgewalzten Band mit einer Dicke von 1,4 - 6,4 mm, wobei die Warmwalzendtemperatur ET, bei der das Warmwalzen beendet wird, mindestens gleich der Ar3-Temperatur des Stahls und höchstens um 200 °C höher als die Ar3-Temperatur des Stahls ist;
f) Abkühlen des erhaltenen Warmbands auf eine Haspeltemperatur HT, die in einem Bereich liegt, welcher unterhalb der Martensitstarttemperatur TMS des Stahls beginnt und bei der Raumtemperatur endet,

  • wobei die Abkühlgeschwindigkeit dT1 in einem Temperaturbereich, der von der Warmwalzendtemperatur ET bis zu einer Zwischentemperatur Tz reicht, die 50 °C unterhalb der Ar1-Temperatur des Stahls liegt, mindestens 20 K/s beträgt,
  • wobei nach Erreichen der Zwischentemperatur Tz
  • gemäß einer ersten Variante das Warmband mit einer Abkühlrate dT2' von 5 - 100 K/s auf die im Bereich zwischen der Martensitstarttemperatur TMS des Stahls und Raumtemperatur liegende Haspeltemperatur HT gekühlt wird,
    oder
  • gemäß einer zweiten Variante das Warmband mit einer Abkühlrate dT2" von 10 - 130 K/s zunächst auf eine Kühlstopptemperatur ZT1, die im Bereich 550 - 770 °C liegt und bei der das Warmband optional über eine bis zu 5 s dauernde Haltedauer tH gehalten wird, und anschließend auf die im Bereich zwischen Martensitstarttemperatur TMS des Stahls und Raumtemperatur liegende Haspeltemperatur HT gekühlt wird;
g) Haspeln des auf die Haspeltemperatur HT abgekühlten Warmbands zu einem Coil;
h) optional Abkühlen des warmgewalzten Stahlflachprodukts im Coil auf Raumtemperatur oder Halten des warmgewalzten Stahlflachprodukts bei der Haspeltemperatur HT.In an inventive production of a hot-rolled flat steel product with a structure that consists of 5-40% by volume of tempered or freshly formed martensite and 50-95% by volume of ferrite and in which the portion not taken up by martensite and ferrite consists of If up to 45% by volume of retained austenite, bainite and / or cementite is filled, at least the following work steps are carried out:
a) Casting a steel melt to a preliminary product in the form of a slab, thin slab or a cast strip, the melt consisting of, in mass%, C: 0.05 0.15%, Si: <0.5%, Mn: 0.7 - 2.1%, Al: < 0.1%, Cr: 0.2 - 1 %, at least one element from the group "Nb, Ti, V" with the proviso that the sum of the Nb, Ti and / or V contents is 0.01-0.1%, B: <0.0015%, Mon: <0.2%, Cu: <0.2%, Ni: <0.2% P: <0.05% N: <0.01% and the remainder consists of Fe and a total of at most 0.1% by mass of unavoidable impurities;
b) heating through the preliminary product at a temperature of 1150-1380 ° C;
c) optional: descaling of the preliminary product;
d) in the case that the preliminary product is a slab: preliminary rolling of the preliminary product at temperatures of 1020 - 1150 ° C to a thickness of 30 - 50 mm;
e) Hot rolling of the optionally pre-rolled pre-product in one or more rolling passes to form a hot-rolled strip with a thickness of 1.4-6.4 mm, the hot-rolling end temperature ET, at which the hot-rolling is ended, at least equal to the Ar 3 temperature of the steel and is at most 200 ° C higher than the Ar 3 temperature of the steel;
f) cooling the hot strip obtained to a coiling temperature HT which is in a range which begins below the martensite start temperature T MS of the steel and ends at room temperature,
  • wherein the cooling rate dT1 in a temperature range from the hot rolling end temperature ET to an intermediate temperature Tz is sufficient, which is 50 ° C below the Ar 1 temperature of the steel, is at least 20 K / s,
  • whereby after reaching the intermediate temperature Tz
  • According to a first variant, the hot strip is cooled at a cooling rate dT2 'of 5-100 K / s to the coiling temperature HT, which lies in the range between the martensite start temperature T MS of the steel and room temperature,
    or
  • According to a second variant, the hot strip with a cooling rate dT2 "of 10-130 K / s initially to a cooling stop temperature ZT1, which is in the range 550-770 ° C and at which the hot strip is optionally held for a holding period tH of up to 5 s , and is then cooled to the coiling temperature HT lying in the range between the martensite start temperature T MS of the steel and room temperature;
g) Coiling of the hot strip cooled to the coiling temperature HT into a coil;
h) optionally cooling the hot-rolled flat steel product in the coil to room temperature or keeping the hot-rolled flat steel product at the coiling temperature HT.

Ein erfindungsgemäßes warmgewalztes Stahlflachprodukt umfasst dementsprechend ein Stahlsubstrat,

  • das aus, in Masse-%, C: 0,05 - 0,15 %, Si: < 0,5 %, Mn: 0,7 - 2,1 %, AI: < 0,1 %, Cr: 0,2 - 1 %, mindestens einem Element der Gruppe "Nb, Ti, V" mit der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Nb, Ti und / oder V 0,01-0,1 % beträgt, B: < 0,0015 %, Mo: < 0,2 %, Cu: < 0,2 %, Ni: < 0,2 %, P: < 0,05 %, N: < 0,01 % und als Rest aus Fe und in Summe höchstens 0,1 Masse-% unvermeidbaren Verunreinigungen besteht
    und
  • dessen Gefüge zu 5 - 40 Vol.-% aus angelassenem oder frisch gebildeten Martensit und zu 50 - 95 Vol.-% aus Ferrit besteht und in dem der nicht durch Martensit und Ferrit eingenommene Anteil aus bis zu 45 Vol. % Restaustenit, Bainit und/oder Zementit besteht, wobei die Martensit-Anteile des Gefüges inselförmig vorliegen und bei mindestens 70 % aller Martensitinseln ein das Zentrum der jeweiligen Martensitinsel abdeckender Mittenbereich vorhanden ist, der von einem an den Rand der jeweiligen Martensitinsel grenzenden Randbereich der betreffenden Martensitinsel umgrenzt ist,
  • wobei der C-Gehalt des Randbereichs zumindest in einem Abschnitt höher ist als der C-Gehalt des Mittenbereichs.
A hot-rolled flat steel product according to the invention accordingly comprises a steel substrate,
  • that from, in mass%, C: 0.05 - 0.15%, Si: <0.5%, Mn: 0.7 - 2.1%, AI: <0.1%, Cr: 0, 2 - 1%, at least one element from the group "Nb, Ti, V" with the proviso that the sum of the contents of Nb, Ti and / or V is 0.01-0.1 % is, B: <0.0015%, Mo: <0.2%, Cu: <0.2%, Ni: <0.2%, P: <0.05%, N: <0.01% and the remainder of Fe and a total of 0.1 mass% or less of unavoidable impurities
    and
  • the structure of which consists of 5 - 40 vol.% of tempered or freshly formed martensite and 50 - 95 vol / or cementite, the martensite fractions of the structure being in the form of islands and in at least 70% of all martensite islands a central area covering the center of the respective martensite island, which is delimited by an edge area of the relevant martensite island bordering the edge of the respective martensite island,
  • wherein the C content of the edge region is higher than the C content of the central region, at least in one section.

Typischerweise nimmt der Abschnitt oder die Abschnitte des Randbereichs der Martensitinseln, in dem oder in denen ein höherer C-Gehalt vorliegt als im Mittenbereich der jeweiligen Martensitinsel, in Summe mindestens 30 - 70 % des Umfangs der betreffenden Martensitinsel ein, wie aus FIG 2 ersichtlich.Typically, the section or sections of the edge region of the martensite islands in which or in which a higher C content is present than in the central region of the respective martensite island, in total, takes up at least 30-70% of the circumference of the martensite island in question FIG 2 evident.

Dabei gelingt es, bei erfindungsgemäßer Herstellweise ein warmgewalztes erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt zu erzeugen, bei denen bei den meisten Martensitinseln mit einem mittleren Durchmesser von mehr als 3 µm mindestens in einem Abschnitt ihrer Randbereiche ein höherer C-Gehalt vorhanden ist, als im Mittenbereich der jeweiligen Martensitinsel. Ein solches Stahlflachprodukt zeichnet sich durch besonders gute Lochaufweitungseigenschaften aus.It is possible to produce a hot-rolled flat steel product according to the invention using the method of manufacture in which most martensite islands with an average diameter of more than 3 μm have a higher C content in at least one section of their edge areas than in the middle area of the respective martensite island. Such a flat steel product is characterized by particularly good hole expansion properties.

Die im vorliegenden Text so bezeichneten "Martensitinseln" werden in der Fachsprache auch als "Martensitkörner" bezeichnet.The "martensite islands" so called in the present text are also called "martensite grains" in technical terminology.

Als im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Martensitinseln des Gefüges eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts zumindest über eine Teillänge ihres Umfangs von einem aus Restaustenit bestehenden Saum umgrenzt sind. Dessen Breite beträgt typischerweise 10 nm bis 1 µm, kann aber auch bis zu einem Drittel des Durchmessers der jeweiligen Martensitinsel betragen.With regard to the mechanical properties of a flat steel product according to the invention, it proves to be particularly advantageous if the martensite islands of the structure of a flat steel product according to the invention are at least over part of their circumference surrounded by a hem consisting of retained austenite. Its width is typically 10 nm to 1 µm, but can also be up to a third of the diameter of the respective martensite island.

Die verbesserte Zugfestigkeit und Dehnung werden bei einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt durch das Vorhandensein mehrerer Phasen und die damit einhergehende hohe Verfestigung, die gute Lochaufweitung durch die Reduzierung der Scherspannungen gegenüber reinen Dualphasengefügen erzielt.The improved tensile strength and elongation are achieved in a flat steel product according to the invention through the presence of several phases and the associated high level of solidification, and the good hole expansion through the reduction of the shear stresses compared to pure dual-phase structures.

So erreicht ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt Zugfestigkeiten Rm, Lochaufweitungen HER und Gleichmaßdehnungen Ag, deren Produkt Rm x HER x Ag regelmäßig mindestens 200.000 MPa%2, insbesondere mindestens 300.000 MPa%2, beträgt.A flat steel product according to the invention thus achieves tensile strengths Rm, hole widenings HER and uniform elongations Ag, the product of which Rm x HER x Ag is regularly at least 200,000 MPa% 2 , in particular at least 300,000 MPa% 2 .

Die Zugfestigkeit Rm eines erfindungsgemäßen warmgewalzten Stahlflachprodukts erreicht dabei regelmäßig Werte von mindestens 530 MPa, die Lochaufweitung HER regelmäßig Werte von mindestens 20 % und die Gleichmaßdehnung Ag regelmäßig Werte von mindestens 5 %, insbesondere mindestens 8 %.The tensile strength Rm of a hot-rolled flat steel product according to the invention regularly reaches values of at least 530 MPa, the hole expansion HER regularly values of at least 20% and the uniform elongation Ag regularly values of at least 5%, in particular at least 8%.

Die Legierung der zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts erzeugten Schmelze und damit einhergehend des Stahlsubstrats eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist wie folgt ausgewählt worden:
Kohlenstoff ("C") ist im erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in Gehalten von 0,05 - 0,15 Masse-% vorhanden, um das geforderte Festigkeitsniveau zu erreichen. Hierzu sind mindestens 0,05 Masse-% C erforderlich. Besonders sicher werden die erfindungsgemäß genutzten Effekte der Anwesenheit von C dann erreicht, wenn der C-Gehalt mindestens 0,065 Masse-% beträgt. Dabei wird durch die Begrenzung des C-Gehalts auf höchstens 0,15 Masse-%, insbesondere weniger als 0,15 Masse-%, sichergestellt, dass sich im Gefüge eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts eine ausreichende Menge an Ferrit bildet und dass sich der gebildete Martensit in Teilbereichen überhaupt verformen kann und dass somit Scherspannungen abgebaut werden können. Diese Wirkung kann insbesondere dann erzielt werden, wenn der C-Gehalt auf höchstens 0,14 Masse-%, insbesondere höchstens 0,12 Masse-%, beschränkt ist.
The alloy of the melt produced for the production of a flat steel product according to the invention and the associated steel substrate of a flat steel product according to the invention has been selected as follows:
Carbon ("C") is present in the flat steel product according to the invention in contents of 0.05-0.15 mass% in order to achieve the required level of strength. For this, at least 0.05 mass% C is required. The effects of the presence of C used according to the invention are particularly certain reached when the C content is at least 0.065% by mass. By limiting the C content to at most 0.15% by mass, in particular less than 0.15% by mass, it is ensured that a sufficient amount of ferrite is formed in the structure of a flat steel product according to the invention and that the martensite formed is in Can deform partial areas at all and thus shear stresses can be reduced. This effect can be achieved in particular when the C content is limited to a maximum of 0.14% by mass, in particular a maximum of 0.12% by mass.

Silizium ("Si") kann im Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts vorhanden sein, um den Stahl zu verfestigen. Dieser Effekt kann betriebssicher bei Si-Gehalten von mindestens 0,01 Masse-%, insbesondere 0,04 Masse-%, erzielt werden. Allerdings würden zu hohe Si-Gehalte die Ar3-Temperatur erhöhen. Dies würde das erfindungsgemäß angestrebte Warmwalzen in einem Temperaturbereich, in dem im Stahlflachprodukt vollständig austenitisches Gefüge vorliegt, erschweren. Die Erfindung vermeidet dies dadurch, dass der Si-Gehalt auf weniger als 0,5 Masse-%, insbesondere weniger als 0,4 Masse-%, beschränkt ist.Silicon (“Si”) can be present in the steel of a steel flat product according to the invention in order to strengthen the steel. This effect can be achieved reliably with Si contents of at least 0.01% by mass, in particular 0.04% by mass. However, too high Si contents would increase the Ar3 temperature. This would make the hot rolling aimed for according to the invention more difficult in a temperature range in which the flat steel product has a completely austenitic structure. The invention avoids this in that the Si content is limited to less than 0.5% by mass, in particular less than 0.4% by mass.

Mangan ("Mn") ist im Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts in Gehalten von 0,7 - 2,1 Masse-% vorhanden, um die Konzentration an C im Gefüge und damit einhergehend die Entstehung von unerwünschtem harten Martensit zu minimieren. Besonders sicher wird dieser Effekt bei Mn-Gehalten von mindestens 0,7 Masse-% erreicht. Bei Gehalten von mehr als 2,1 Masse-% besteht die Gefahr, dass Mn-Seigerungen im Gefüge des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts entstehen, durch die die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt würden. Dieser negative Einfluss der Anwesenheit von Mn kann dadurch besonders sicher ausgeschlossen werden, dass der Mn-Gehalt auf höchstens 2,0 Masse-% beschränkt wird.Manganese ("Mn") is present in the steel of a flat steel product according to the invention in contents of 0.7-2.1% by mass in order to minimize the concentration of C in the structure and the associated formation of undesirable hard martensite. This effect is achieved particularly reliably with Mn contents of at least 0.7% by mass. If the content is more than 2.1% by mass, there is a risk of Mn segregations occurring in the structure of the flat steel product according to the invention, which would impair the mechanical properties. This negative influence of the presence of Mn can be excluded with particular certainty that the Mn content is limited to a maximum of 2.0 mass%.

Der Gehalt an Aluminium ("Al") ist im Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts auf weniger als 0,1 Masse-% beschränkt, um Auswirkungen dieses Legierungselements auf die Ar3-Temperatur zu vermeiden und eine optimierte Vergießbarkeit der Stahlschmelze zu gewährleisten. Al kann jedoch im Zuge der Stahlerzeugung zur Desoxidation eingesetzt werden. Hierzu sind typischerweise Al-Gehalte von mindestens 0,02 Masse-% erforderlich. Durch die Anwesenheit von Al ausgelöste negative Effekte können insbesondere dadurch vermieden werden, dass der Al-Gehalt auf weniger als 0,05 Masse-% beschränkt wird.The aluminum ("Al") content in the steel of a flat steel product according to the invention is limited to less than 0.1% by mass in order to avoid effects of this alloying element on the Ar3 temperature and to ensure optimized castability of the steel melt. However, Al can be used for deoxidation in the course of steel production. This typically requires Al contents of at least 0.02% by mass. Negative effects triggered by the presence of Al can in particular be avoided by limiting the Al content to less than 0.05% by mass.

Chrom ("Cr") ist im Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts in Gehalten von 0,2 - 1 Masse-% vorhanden, um die Härtbarkeit zu erhöhen und die Perlitbildung zu unterdrücken. Hierzu sind mindestens 0,2 Masse-% Cr erforderlich, wobei sich die günstigen Einflüsse der Anwesenheit von Cr bei Cr-Gehalten von mindestens 0,25 Masse-% besonders sicher nutzen lassen. Gleichzeitig beträgt der Cr-Gehalt höchstens 1 Masse-%, um die erfindungsgemäß angestrebte Bildung von Ferrit im Gefüge des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts zu ermöglichen. Durch eine Beschränkung des Cr-Gehalts auf höchstens 0,9 Masse-% lässt sich dies besonders sicher gewährleisten.Chromium ("Cr") is present in the steel of a flat steel product according to the invention in contents of 0.2-1% by mass in order to increase the hardenability and suppress the formation of pearlite. For this purpose, at least 0.2% by mass of Cr are required, whereby the favorable effects of the presence of Cr can be used particularly reliably with Cr contents of at least 0.25% by mass. At the same time, the Cr content is at most 1% by mass in order to enable the formation of ferrite in the structure of the flat steel product according to the invention, which is aimed at according to the invention. This can be ensured particularly reliably by limiting the Cr content to a maximum of 0.9% by mass.

Im Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist mindestens eines der Mikrolegierungselemente Niob ("Nb"), Vanadium ("V") und Titan ("Ti") enthalten, um die Feinkörnigkeit und Festigkeit zu erhöhen. Die Summe der Gehalte an diesen Elementen beträgt dabei erfindungsgemäß 0,01 - 0,1 Masse-%. Der jeweils vorgesehene Gehalt an den Mikrolegierungselementen kann dabei durch eines von den Mikroelementen alleine eingenommen werden oder es können zwei oder drei der genannten Mikrolegierungselemente kombiniert vorhanden sein. Die positiven Einflüsse der Mikrolegierungselemente auf die mechanischen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts lassen sich dabei besonders sicher nutzen, wenn die Summe an ihren Gehalten mindestens 0,01 Masse-% beträgt. Gleichzeitig sind die Gehalte an den Mikrolegierungselementen auf höchstens 0,1 Masse-%, insbesondere höchstens 0,05 Masse-%, beschränkt, um Ausscheidungen zu vermeiden und eine beschleunigte Rekristallisation zu ermöglichen.The steel of a flat steel product according to the invention contains at least one of the microalloying elements niobium (“Nb”), vanadium (“V”) and titanium (“Ti”) in order to increase the fine grain size and strength. According to the invention, the sum of the contents of these elements is 0.01-0.1% by mass. The respectively envisaged content of the micro-alloy elements can be taken up by one of the micro-elements alone or two or three of the mentioned micro-alloy elements can be present in combination. The positive influences of the micro-alloy elements on the mechanical properties of a flat steel product according to the invention can be used particularly reliably if the sum of their contents is at least 0.01% by mass. At the same time, the contents of the Micro-alloy elements limited to a maximum of 0.1 mass%, in particular a maximum of 0.05 mass%, in order to avoid precipitations and to enable accelerated recrystallization.

Bor ("B") kann im Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts optional in Gehalten von bis zu 0,0015 Masse-% vorhanden sein. Es steigert besonders stark die Härtbarkeit. Diese darf jedoch nicht zu hoch sein, um die Entstehung von ausreichenden Mengen an Ferrit im Gefüge eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts zu ermöglichen. Negative Effekte der Anwesenheit von B können dadurch besonders sicher vermieden werden, dass der B-Gehalt auf höchstens 0,0008 Masse-% beschränkt wird.Boron ("B") can optionally be present in the steel of a flat steel product according to the invention in contents of up to 0.0015% by mass. It increases the hardenability particularly strongly. However, this must not be too high in order to enable the formation of sufficient quantities of ferrite in the structure of a flat steel product according to the invention. Negative effects of the presence of B can be avoided particularly reliably by limiting the B content to a maximum of 0.0008% by mass.

Molybdän ("Mo") kann dem Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts optional in Gehalten von weniger als 0,2 Masse-%, insbesondere weniger als 0,20 Masse-%, ebenfalls zugegeben werden, um die Härtbarkeit zu steigern. Hierzu können in der Praxis mindestens 0,01 Masse-% Mo vorgesehen sein. Eine unter Kosten/Nutzen-Aspekten besonders ausgewogene Legierung eines erfindungsgemäßen Stahls enthält bis zu 0,18 Masse-% Mo oder bis zu 0,1 Masse-% Mo, insbesondere bis zu 0,05 Masse-% Mo oder bis zu 0,018 Masse-% Mo.Molybdenum (“Mo”) can optionally also be added to the steel of a flat steel product according to the invention in contents of less than 0.2% by mass, in particular less than 0.20% by mass, in order to increase the hardenability. For this purpose, at least 0.01 mass% Mo can be provided in practice. An alloy of a steel according to the invention, which is particularly balanced in terms of cost / benefit aspects, contains up to 0.18% by mass of Mo or up to 0.1% by mass of Mo, in particular up to 0.05% by mass of Mo or up to 0.018% by mass % Mon

Kupfer ("Cu") kann dem Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts optional in Gehalten von weniger als 0,2 Masse-% ebenfalls zugegeben werden, um die Festigkeit weiter zu steigern (Ausscheidungs- und Mischristallverfestigung). Betriebssicher genutzt werden kann die positive Wirkung der Anwesenheit von Cu bei Gehalten von mindestens 0,1 Masse-% Cu.Copper ("Cu") can optionally also be added to the steel of a flat steel product according to the invention in contents of less than 0.2% by mass in order to further increase the strength (precipitation and mixed crystal strengthening). The positive effect of the presence of Cu at contents of at least 0.1 mass% Cu can be used reliably.

Nickel ("Ni") kann dem Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts optional in Gehalten von weniger als 0,2 Masse-% ebenfalls zugegeben werden, um die Festigkeit durch Ausscheidungs- und Mischristallverfestigung weiter zu steigern. Betriebssicher genutzt werden kann die positive Wirkung der Anwesenheit von Ni bei Gehalten von mindestens 0,1 Masse-% Ni.Nickel ("Ni") can optionally also be added to the steel of a flat steel product according to the invention in contents of less than 0.2% by mass in order to increase the strength through precipitation and mixed crystal strengthening to increase further. The positive effect of the presence of Ni with contents of at least 0.1 mass% Ni can be used reliably.

Phosphor ("P") kann im erfindungsgemäßen Stahl ebenso optional in Gehalten von weniger als 0,05 Masse-% vorhanden sein, um die Festigkeit weiter zu erhöhen und das Umwandlungsverhalten zu steuern. Betriebssicher genutzt werden kann die positive Wirkung der Anwesenheit von P bei Gehalten von mindestens 0,002 Masse-% P.Phosphorus (“P”) can also optionally be present in the steel according to the invention in contents of less than 0.05% by mass in order to further increase the strength and to control the transformation behavior. The positive effect of the presence of P can be used safely with contents of at least 0.002 mass% P.

Stickstoff ("N") zählt zu den unvermeidbaren Verunreinigungen, die durch den Herstellungsprozess bedingt im Stahl vorhanden sind. Im erfindungsgemäßen Stahl sind Gehalte von weniger als 0,01 Masse-% als unschädlich für die Eigenschaften zugelassen. Höhere Konzentrationen würden zu groben Ausscheidungen führen, welche sich negativ auf das Umformverhalten auswirken könnten.Nitrogen ("N") is one of the unavoidable impurities that are present in steel as a result of the manufacturing process. In the steel according to the invention, contents of less than 0.01% by mass are permitted to be harmless for the properties. Higher concentrations would lead to coarse precipitations, which could have a negative effect on the forming behavior.

Im Arbeitsschritt b) wird das aus einer entsprechend den voranstehenden Anmerkungen zusammengesetzten Schmelze in ansonsten konventioneller Weise gegossene Vorprodukt über eine Dauer, die typischerweise 60 - 960 min beträgt, bei einer Temperatur von 1150 - 1380 °C durcherwärmt. Die maximale Temperatur und die Dauer der Durcherwärmung sind dabei so zu bemessen, dass alle im Vorprodukt enthaltenen Karbide aufgelöst sind. Vorzugsweise liegt hierzu die Erwärmungstemperatur unterhalb von 1380 °C. Im Fall, dass eine konventionelle Bramme als Vorprodukt verarbeitet wird, hat sich eine Durcherwärmungsdauer von mindestens 60 min besonders bewährt, wobei eine Erwärmung über eine Dauer von maximal 8 h in der Praxis bei konventionellen Brammenabmessungen für die Durcherwärmung ausreicht. Die Untergrenze des erfindungsgemäß vorgegebenen Bereichs der Temperatur der Durcherwärmung beträgt mindestens 1150 °C, vorzugsweise mehr als 1200 °C, um die Bildung von Ausscheidungen und sonstigen unerwünschten Phasen im Gefüge des Vorprodukts zu verhindern.In step b), the intermediate product, which is composed of a melt in accordance with the above remarks, is cast in an otherwise conventional manner and is heated through at a temperature of 1150-1380 ° C. for a period of typically 60-960 minutes. The maximum temperature and the duration of the heating must be measured in such a way that all the carbides contained in the preliminary product are dissolved. For this purpose, the heating temperature is preferably below 1380 ° C. In the event that a conventional slab is processed as a preliminary product, a heating period of at least 60 minutes has proven to be particularly effective, with heating for a maximum of 8 hours being sufficient in practice for conventional slab dimensions for heating. The lower limit of the range of the through-heating temperature specified according to the invention is at least 1150 ° C., preferably more than 1200 ° C., in order to prevent the formation of precipitates and other undesirable phases in the structure of the preliminary product.

Um im nachfolgend durchlaufenen Warmwalzprozess ein Stahlflachprodukt mit optimaler Oberflächenbeschaffenheit erzeugen zu können, kann das Vorprodukt erforderlichenfalls optional entzundert werden, bevor es in den Warmwalzprozess eingespeist wird.In order to be able to produce a flat steel product with an optimal surface quality in the subsequent hot rolling process, the pre-product can optionally be descaled before it is fed into the hot rolling process.

Jedenfalls im Fall, dass das Vorprodukt eine Bramme ist, wird das Vorprodukt bei Temperaturen von 1020 - 1150 °C auf eine Dicke von 30 - 50 mm vorgewalzt. Durch das Vorwalzen wird das Gussgefüge der Bramme kompaktiert, so dass beste Voraussetzungen für das nachfolgend absolvierte Fertig-Warmwalzen geschaffen sind. Handelt es sich bei dem Vorprodukt um eine Dünnbramme oder ein gegossenes Band, kann auf ein Vorwalzen verzichtet werden.In any case, in the event that the pre-product is a slab, the pre-product is pre-rolled at temperatures of 1020-1150 ° C to a thickness of 30-50 mm. The pre-rolling compacts the cast structure of the slab so that the best conditions are created for the subsequent finish hot rolling. If the pre-product is a thin slab or a cast strip, pre-rolling can be dispensed with.

Das Warmwalzen des optional vorgewalzten Vorproduktes auf eine Dicke von 1,5 - 6,4 mm kann in konventioneller Weise in einem oder mehreren Schritten durchgeführt werden. Entscheidend ist dabei nur, dass die Warmwalzendtemperatur ET, bei der das Warmwalzen beendet wird, mindestens gleich der Ar3-Temperatur des Stahls und höchstens um 200 °C höher als die Ar3-Temperatur des Stahls ist, wobei Warmwalzendtemperaturen von 820 - 900 °C besonders praxisgerecht sind.The hot rolling of the optionally pre-rolled preliminary product to a thickness of 1.5 - 6.4 mm can be carried out in a conventional manner in one or more steps. The only decisive factor here is that the hot rolling end temperature ET, at which hot rolling is ended, is at least equal to the Ar 3 temperature of the steel and at most 200 ° C higher than the Ar 3 temperature of the steel, with hot rolling end temperatures of 820-900 ° C are particularly practical.

Die Ar3-Temperatur von Stählen der erfindungsgemäß verarbeiteten Art kann in konventioneller Weise experimentell ermittelt oder gemäß der in CHOQUET, P. et al.: Mathematical Model for Predictions of Austenite and Ferrite Microstructures in Hot Rolling Processes. IRSID Report, St. Germain-en-Laye, 1985. 7 p. angegebenen Formel (1) Ar 3 = Ar 3 = 902 527 * C 62 * Mn + 60 * Si

Figure imgb0001
mit %C = C-Gehalt, %Mn = Mn-Gehalt, %Si = Si-Gehalt, des Stahls
in einer für die Erfindung ausreichenden Weise abgeschätzt werden. Die Warmwalzendtemperatur ist dabei erfindungsgemäß so gewählt, dass möglichst ausschließlich in einem Temperaturbereich warmgewalzt wird, bei dem im warmgewalzten Stahlflachprodukt ein austenitisches Gefüge vorliegt. Hierzu kann die Warmwalzendtemperatur auf mindestens 820 °C eingestellt werden. Gleichzeitig liegt die Warmwalzendtemperatur um höchstens 200 °C, insbesondere weniger als 200 °C, oberhalb der Ar3-Temperatur, um die Ausprägung eines feinkörnigen Austenitgefüges zu unterstützen, in dem möglichst viele Keimstellen für die nachfolgende Ferritbildung vorliegen. Besonders geeignete Warmwalzendtemperaturen liegen demnach im Bereich von 820 - 900 °C.The Ar 3 temperature of steels of the type processed according to the invention can be determined experimentally in a conventional manner or according to the method described in CHOQUET, P. et al .: Mathematical Model for Predictions of Austenite and Ferrite Microstructures in Hot Rolling Processes. IRSID Report, St. Germain-en-Laye, 1985. 7 p. given formula (1) Ar 3 = Ar 3 = 902 - 527 * C. - 62 * Mn + 60 * Si
Figure imgb0001
with% C = C content,% Mn = Mn content,% Si = Si content, of the steel
can be estimated in a manner sufficient for the invention. According to the invention, the hot rolling end temperature is selected so that hot rolling is carried out as exclusively as possible in a temperature range in which im hot-rolled flat steel product has an austenitic structure. For this purpose, the hot rolling end temperature can be set to at least 820 ° C. At the same time, the final hot-rolling temperature is at most 200 ° C., in particular less than 200 ° C., above the Ar 3 temperature in order to support the development of a fine-grained austenite structure in which as many nuclei as possible for the subsequent ferrite formation are present. Particularly suitable hot rolling end temperatures are accordingly in the range of 820-900 ° C.

Von entscheidender Bedeutung für den Erfolg der Erfindung ist die Strategie der Abkühlung des durch das Warmwalzen erhaltenen Warmbands auf die jeweilige Haspeltemperatur. So muss vor allem die Kühlrate Td1 zwischen der Warmwalzendtemperatur und der Zwischentemperatur von Ar1 -100 °C mindestens 20 K/s betragen, damit bei der Ferritbildung ein Konzentrationsprofil von C im Austenit entsteht, der später zu Martensit umgewandelt wird. Besonders geeignet sind hier Abkühlgeschwindigkeiten Td1 von mindestens 30 K/s. Nach oben wird die Abkühlrate Td1 in der Praxis aus Effizienzgründen auf 90 K/s beschränkt. Durch die erfindungsgemäß gesteuerte Abkühlung bis zur Zwischentemperatur Tz wird die Abkühlgeschwindigkeit so gesteuert, dass einerseits ausreichend Ferrit gebildet wird und eine ausreichend hohe Diffusion von Kohlenstoff aus dem Ferrit in den angrenzenden Austenit zu ermöglichen, durch den der später den Saumbereich der Martensitinseln bildende Restaustenit mit Kohlenstoff angereichert wird. In diesem Temperaturbereich kann vor allem die C-Diffusion aus dem sich bildenden Ferrit in den angrenzenden Restaustenit erfolgen und hierin diffundieren.The strategy of cooling the hot strip obtained by hot rolling to the respective coiling temperature is of decisive importance for the success of the invention. Above all, the cooling rate Td1 between the hot rolling end temperature and the intermediate temperature of Ar1 -100 ° C must be at least 20 K / s, so that a concentration profile of C in the austenite arises during the ferrite formation, which is later converted to martensite. Cooling speeds Td1 of at least 30 K / s are particularly suitable here. In practice, the upper cooling rate Td1 is limited to 90 K / s for reasons of efficiency. Through the cooling down to the intermediate temperature Tz controlled according to the invention, the cooling rate is controlled in such a way that, on the one hand, sufficient ferrite is formed and a sufficiently high diffusion of carbon from the ferrite into the adjacent austenite is made possible, through which the residual austenite, which later forms the fringing area of the martensite islands, with carbon is enriched. In this temperature range, above all, the C diffusion from the ferrite that forms into the adjacent retained austenite can take place and diffuse therein.

Die Ar1-Temperatur kann in konventioneller Weise experimentell ermittelt oder nach der Formel (2) Ar 1 = 741 , 7 7 , 13 × % C 14 , 09 × % Mn + 16 , 26 × % Si + 11 , 54 × % Cr 49 , 69 × % Ni

Figure imgb0002
mit %C = C-Gehalt, %Mn = Mn-Gehalt, %Si = Si-Gehalt, %Cr = Cr-Gehalt und %Ni = Ni-Gehalt des Stahls
abgeschätzt werden, die von LUTSENKO, A. et al. im Artikel "The Definition and Use of Technological Reserves - An Effective Way to Improve the Production Technology of Rolled Metal", erschienen in 9th International Rolling Conference, Associazione Italiana di Metallurgia, Venice, June 2013, 8 p ., angegeben worden ist.The Ar 1 temperature can be determined experimentally in a conventional manner or according to the formula (2) Ar 1 = 741 , 7th - 7th , 13th × % C. - 14th , 09 × % Mn + 16 , 26th × % Si + 11 , 54 × % Cr - 49 , 69 × % Ni
Figure imgb0002
with% C = C content,% Mn = Mn content,% Si = Si content,% Cr = Cr content and% Ni = Ni content of the steel
to be estimated by LUTSENKO, A. et al. in the article "The Definition and Use of Technological Reserves - An Effective Way to Improve the Production Technology of Rolled Metal", published in 9th International Rolling Conference, Associazione Italiana di Metallurgia, Venice, June 2013, 8 p ., has been specified.

Bei einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt nimmt der Abschnitt oder nehmen die Abschnitte des Randbereichs der Martensitinseln, in dem oder in denen ein höherer C-Gehalt vorliegt als im Mittenbereich der jeweiligen Martensitinsel und diese C-Konzentration am Rand so hoch ist, dass der Restaustenit bei 20.000-facher Vergrößerung zu erkennen ist (siehe FIG. 1), in Summe mindestens 30 % des Umfangs der betreffenden Martensitinsel ein.In the case of a flat steel product according to the invention, the section or sections of the edge area of the martensite islands in which or in which a higher C content is present than in the middle area of the respective martensite island and this C concentration at the edge is so high that the retained austenite at 20,000 times magnification can be seen (see FIG. 1 ), a total of at least 30% of the circumference of the martensite island concerned.

Der "höhere C-Gehalt" ist dabei so definiert, dass dieser mindestens 0,05 Gew.-% beträgt, wobei höhere C-Gehalte von mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere mind. 0,15 Gew-%, sich in der Praxis als besonders vorteilhaft herausgestellt haben. Die Konzentrationsbestimmung des C-Gehaltes erfolgt mit einer FE-Mikrosonde innerhalb eines Bereiches von 300300 nm2.The "higher C content" is defined in such a way that it is at least 0.05% by weight, with higher C contents of at least 0.1% by weight, in particular at least 0.15% by weight have proven to be particularly advantageous in practice. The concentration of the C content is determined with an FE microprobe within a range of 300 300 nm 2 .

Durch die erfindungsgemäß gesteuerte Abkühlung wird im Gefüge eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts inselartig vorliegender Martensit erhalten, der über sein Volumen meist eine inhomogene Verteilung des Kohlenstoffgehalts besitzt. Teilweise bleibt dabei an den Martensiträndern Restaustenit bestehen, der einen die jeweilige Martensitinsel umgrenzenden Saum bildet. Dieser weist typischerweise eine Breite von 10 nm - 1 µm auf, wobei seine Breite auch bis zu 1/3 des Inseldurchmessers betragen kann. Die zum Randbereich ansteigende Kohlenstoffkonzentration erstreckt sich bei einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt um mindestens 30 % des Umfangs der Martensitinseln (siehe hierzu beispielhaft die Martensitinseln, die in Fig. 1 gezeigt sind) und liegt bei mindestens 70 % aller Martensitinseln vor. Dabei ist das erfindungsgemäß erzeugte Profil der C-Konzentration an allen Martensitinseln zu beobachten, die einen gemäß der Formel ØMI = Hälfte der kürzesten Länge der Martensitinsel + Hälfte der längsten Länge der Martensitinsel ermittelten Durchmesser ØMI von mehr als 3 µm aufweisen (siehe Fig. 1, Martensitinsel M).As a result of the cooling controlled according to the invention, island-like martensite is obtained in the structure of a flat steel product according to the invention, which mostly has an inhomogeneous distribution of the carbon content over its volume. In some cases, retained austenite remains on the martensite edges, which forms a border surrounding the respective martensite island. This typically has a width of 10 nm - 1 µm, whereby its width can also be up to 1/3 of the island diameter. The carbon concentration increasing towards the edge area extends in the case of a flat steel product according to the invention by at least 30% of the circumference of the martensite islands (see, for example, the martensite islands shown in FIG Fig. 1 shown) and is included at least 70% of all martensite islands are present. The profile of the C concentration generated according to the invention can be observed on all martensite islands which have a diameter ØMI of more than 3 μm determined according to the formula ØMI = half the shortest length of the martensite island + half the longest length of the martensite island (see Fig. 1 , Martensite island M).

Der erfindungsgemäß in den Martensitinseln des Gefüges erzeugte C-Gradient steigert die Lochaufweitung HER, da die Entstehung von großen, bezüglich der Kohlenstoffverteilung homogenen Martensitinseln verhindert wird, die die Scherspannung in einer ferritischen Matrix erhöhen und damit die Lochaufweitung minimieren würde. Zudem werden durch den erfindungsgemäß zwischen der Ferrit-Matrix und der jeweiligen Martensitinsel vorhandenen Restaustenit sanftere Übergänge zwischen der weichen Ferrit-Matrix und den harten Martensitinseln erzielt bzw. die Verformung in Teilbereichen der Martensitinsel erleichtert. Durch die C-Verteilung können sich Bereiche im Martensit bei einer äußeren Belastung bereits frühzeitiger umformen, durch die für die Lochaufweitung HER schädliche steile Härtesprünge reduziert werden. Dennoch bleibt eine hohe Verfestigung des Gefüges auf Grund der Härteunterschiede bestehen. Somit erhält man bei hohen Festigkeitswerten eine gute Dehnung in Kombination mit guten Lochaufweitungswerten HER.The C gradient generated according to the invention in the martensite islands of the structure increases the hole expansion HER, since the formation of large martensite islands homogeneous with regard to the carbon distribution is prevented, which would increase the shear stress in a ferritic matrix and thus minimize the hole expansion. In addition, the residual austenite present according to the invention between the ferrite matrix and the respective martensite island achieves smoother transitions between the soft ferrite matrix and the hard martensite islands or facilitates the deformation in partial areas of the martensite island. Due to the C distribution, areas in the martensite can be deformed earlier in the event of an external load, which reduces steep hardness jumps that are harmful to the hole expansion HER. Nevertheless, there is still a high degree of consolidation of the structure due to the differences in hardness. This results in good elongation in combination with good hole expansion values HER with high strength values.

Die weitere Kühlstrategie fördert untergeordnet die vorteilhaften Produkteigenschaften: Nachdem die Zwischentemperatur Tz erreicht ist, wird in einem zweiten Abschnitt der Abkühlung die Abkühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich bis zur Martensitstarttemperatur TMS so gesteuert, dass die Diffusionslänge von C in Austenit möglichst begrenzt bleibt.The further cooling strategy promotes the advantageous product properties to a subordinate extent: After the intermediate temperature Tz has been reached, the cooling rate in the temperature range up to the martensite start temperature T MS is controlled in a second cooling section in such a way that the diffusion length of C in austenite remains as limited as possible.

Die Martensitstarttemperatur TMS kann in konventioneller Weise experimentell bestimmt oder gemäß der von S.M.C. Van Bohemen im Artikel "Bainite and martensite start temperature calculated with exponential carbon dependence", Mater. Sci. Technol. 28 (2012) 487-495 , veröffentlichten Formel (3) T MS + 565 600 × 1 EXP 0 , 96 × % C 31 × % Mn 13 × % Si 10 × % Cr 12 × % Mo

Figure imgb0003
mit %C = C-Gehalt, %Mn = Mn-Gehalt, %Si = Si-Gehalt, %Cr = Cr-Gehalt und %Mo = Mo-Gehalt des Stahls
abgeschätzt werden.The martensite start temperature T MS can be determined experimentally in a conventional manner or according to that of SMC Van Bohemen in the article "Bainite and martensite start temperature calculated with exponential carbon dependence", Mater. Sci. Technol. 28 (2012) 487-495 , published formula (3) T MS + 565 - 600 × 1 - EXP - 0 , 96 × % C. - 31 × % Mn - 13th × % Si - 10 × % Cr - 12th × % Mon
Figure imgb0003
with% C = C content,% Mn = Mn content,% Si = Si content,% Cr = Cr content and% Mo = Mo content of the steel
be estimated.

Gemäß einer ersten Variante des zweiten Abschnitts der Abkühlung wird ausgehend von der Zwischentemperatur Tz mit einer Abkühlrate Td2' von mindestens 5 K/s, insbesondere mehr als 5 K/s oder mindestens 20 K/s, abgekühlt, bis der Bereich zwischen der Martensitstarttemperatur TMS und Raumtemperatur erreicht ist, damit die Kohlenstoffdiffusion nicht den gesamten angrenzenden Restaustenit mit Kohlenstoff homogenisiert. Dabei ist die Abkühlgeschwindigkeit bei dieser Variante auf höchstens 100 K/s begrenzt, um zu gewährleisten, dass eine Diffusion von Kohlenstoff aus dem zuvor gebildeten Ferrit in den angrenzenden Austenit stattfinden kann. Dies kann besonders sicher gewährleistet werden, indem die Abkühlrate Td2' auf höchstens 70 K/s beschränkt wird. Besonders praxisgerecht ist es somit, wenn die Abkühlrate Td2' 20 - 70 K/s beträgt.According to a first variant of the second section of cooling, starting from the intermediate temperature Tz, cooling is carried out at a cooling rate Td2 'of at least 5 K / s, in particular more than 5 K / s or at least 20 K / s, until the range between the martensite start temperature TMS and room temperature is reached so that the carbon diffusion does not homogenize all of the adjacent retained austenite with carbon. The cooling rate in this variant is limited to a maximum of 100 K / s in order to ensure that diffusion of carbon from the previously formed ferrite into the adjacent austenite can take place. This can be ensured particularly reliably by limiting the cooling rate Td2 'to a maximum of 70 K / s. It is particularly practical when the cooling rate Td2 'is 20 - 70 K / s.

Gemäß der zweiten Variante des zweiten Abschnitts der Abkühlung wird die Kühlung bis zur Martensitstarttemperatur TMS mit einer Abkühlrate Td2" von 10 - 130 K/s absolviert. Eine Abkühlrate Td2" von mindestens 10 K/s, insbesondere mindestens 30 K/s, begrenzt zudem die Kohlenstoffdiffusion aus dem Ferrit in den Austenit. Die Diffusion einer ausreichenden Menge an Kohlenstoff kann dadurch unterstützt werden, dass die Kühlung bei einer Kühlstopptemperatur von 550 - 700 °C für bis zu 5 s unterbrochen wird. Besonders praxisgerecht ist hier eine Pause, die mindestens 1 s beträgt. Gleichzeitig sollte hier die Abkühlrate Td2" höchstens 130 K/s, insbesondere weniger als 100 K/s, betragen, um eine ausreichende C-Diffusionslänge in den Austenit überhaupt zu ermöglichen. Dies kann dadurch besonders sicher gewährleistet werden, dass die Abkühlrate Td2" auf höchstens 80 K/s beschränkt wird. Besonders praxisgerecht ist es somit, wenn die Abkühlrate Td2" 30 - 80 K/s beträgt.According to the second variant of the second section of cooling, the cooling up to the martensite start temperature TMS is completed at a cooling rate Td2 ″ of 10-130 K / s. A cooling rate Td2 ″ of at least 10 K / s, in particular at least 30 K / s, is also limited the carbon diffusion from the ferrite into the austenite. The diffusion of a sufficient amount of carbon can be supported by interrupting the cooling at a cooling stop temperature of 550 - 700 ° C for up to 5 s. A break of at least 1 s is particularly practical here. At the same time, the cooling rate Td2 ″ should be at most 130 K / s, in particular less than 100 K / s, in order to even allow a sufficient C diffusion length in the austenite limited to a maximum of 80 K / s will. It is particularly practical when the cooling rate Td2 "is 30 - 80 K / s.

Der dritte Abschnitt der Abkühlung, in dem das warmgewalzte Stahlflachprodukt die Haspeltemperatur HT erreicht, ist unkritisch und kann mit einer Abkühlrate an ruhender Luft erfolgen. Die Haspeltemperatur HT ist dabei geringer als die Martensitstarttemperatur und kann bis zur Raumtemperatur reichen. In der Praxis liegt die Haspeltemperatur HT typischerweise bei 20 - 80 °C.The third section of cooling, in which the hot-rolled flat steel product reaches the coiling temperature HT, is not critical and can take place at a cooling rate in still air. The coiling temperature HT is lower than the martensite start temperature and can reach room temperature. In practice, the reel temperature HT is typically 20 - 80 ° C.

Das so abgekühlte warmgewalzte Stahlflachprodukt wird zu einem Coil gehaspelt. Im Fall, dass die Haspeltemperatur HT oberhalb der Raumtemperatur liegt, wird das Stahlflachprodukt abschließend im Coil auf Raumtemperatur abgekühlt.The hot-rolled flat steel product cooled in this way is wound into a coil. In the event that the coiling temperature HT is above room temperature, the flat steel product is finally cooled to room temperature in the coil.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1
zeigt einen Ausschnitt eines Gefüges eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts in 20.000-facher Vergrößerung;
Fig. 2
zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1;
Fig. 3
eine zeichnerische Darstellung des Ausschnitts gemäß Fig. 2.
The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments.
Fig. 1
shows a section of a structure of a flat steel product according to the invention, magnified 20,000 times;
Fig. 2
shows an enlarged section of Fig. 1 ;
Fig. 3
a graphic representation of the section according to Fig. 2 .

Zur Erprobung der Erfindung sind vier den Maßgaben der Erfindung entsprechend zusammengesetzte Schmelzen E1 - E4 sowie eine nicht erfindungsgemäß zusammengesetzte Vergleichsschmelze V1 erschmolzen worden, deren Zusammensetzungen in Tabelle 1 angegeben sind.To test the invention, four melts E1-E4 composed in accordance with the requirements of the invention and a comparative melt V1 not composed according to the invention, the compositions of which are given in Table 1, were melted.

Darüber hinaus sind in Tabelle 1 für die Schmelzen E1 - E4 und V1 die gemäß den voranstehend erläuterten Formeln (1) - (3) abgeschätzten Martensitstarttemperaturen Tmst, Ar3-Temperaturen und Ar1-Temperaturen verzeichnet. In addition, Table 1 shows the martensite start temperatures Tmst, Ar 3 temperatures and Ar 1 temperatures estimated in accordance with the above-explained formulas (1) - (3) for the melts E1-E4 and V1.

Die Schmelzen E1 - E4 und V1 sind auf konventionelle Weise zu Brammen vergossen worden, die jeweils bei 1150 - 1380 ° über einer Dauer von 60 - 240 min durcherwärmt worden sind.The melts E1-E4 and V1 have been cast in the conventional manner to form slabs, which were each heated through at 1150-1380 ° for a period of 60-240 minutes.

Die so durcherwärmten Brammen sind einem Vorwalzen unterzogen worden, bei dem sie im Temperaturbereich von 1020 - 1150 °C zu jeweils einem Vorband mit einer Dicke von 30 - 50 mm warm vorgewalzt worden sind.The slabs heated through in this way have been subjected to rough rolling, in which they have been hot rough rolled in the temperature range from 1020 to 1150 ° C. to form a rough strip with a thickness of 30 to 50 mm.

Die so vorgewalzten Brammen sind in sieben Stichen in konventioneller Weise zu warmgewalzten Bändern ("Warmband") W1 - W11 und WV mit einer Dicke Dw fertig warmgewalzt worden. Beim Verlassen des letzten Stichs des Warmwalzens wiesen die Warmbänder W1 - W11, WV eine Warmwalzendtemperatur Twe auf, die jeweils oberhalb der Ar3-Temperatur des Stahls E1 - E4 und V1 lag, aus dem die Warmbänder W1 - W11, WV jeweils bestanden.The slabs pre-rolled in this way have been finished hot-rolled in seven passes in a conventional manner to form hot-rolled strips ("hot strip") W1-W11 and WV with a thickness Dw. When leaving the last pass of hot rolling, the hot strips W1-W11, WV had a hot-rolling end temperature Twe which was above the Ar 3 temperature of the steel E1-E4 and V1 of which the hot strips W1-W11, WV each consisted.

Nach dem Warmwalzen sind die erhaltenen Warmbänder W1 - W11, WV ausgehend von ihrer jeweiligen Warmwalzendtemperatur Twe mit einer Abkühlrate dT1 auf eine Zwischentemperatur Tz abgekühlt worden, die 50 °C unterhalb der Ar1-Temperatur des Stahls E1 - E4 und V1 lag, aus dem die Warmbänder W1 - W11, WV jeweils bestanden.After hot rolling, the hot strips W1-W11, WV obtained were cooled, starting from their respective final hot-rolling temperature Twe, at a cooling rate dT1 to an intermediate temperature Tz which was 50 ° C. below the Ar 1 temperature of the steel E1-E4 and V1 from which the hot strips W1 - W11, WV each passed.

Nach Erreichen der Zwischentemperatur Tz sind die Warmbänder W1 - W11, WV mit einer Abkühlrate dT2' bis zur Martensitstarttemperatur Tmst des Stahls abgekühlt worden.After the intermediate temperature Tz has been reached, the hot strips W1-W11, WV have been cooled at a cooling rate dT2 'down to the martensite start temperature Tmst of the steel.

Ausgehend von der Martensitstarttemperatur TMS sind die Warmbänder W1-W11, WV bis zur jeweiligen Haspeltemperatur HT mit einer Abkühlrate dT3 abgekühlt worden, bei der sie zu einem Coil gehaspelt worden sind. Im Coil erfolgte schließlich die Abkühlung auf Raumtemperatur.Starting from the martensite start temperature T MS , the hot strips W1-W11, WV have been cooled down to the respective coiling temperature HT at a cooling rate dT3 at which they have been coiled into a coil. Finally, cooling to room temperature took place in the coil.

Für die so erhaltenen Warmbänder W1 - W11, WV sind die Dicke Dw, sowie die bei ihrer Erzeugung eingestellten Warmwalzendtemperaturen ET, Abkühlraten dT1, Abkühlraten dT2', dT2" und Haspeltemperaturen HT in Tabelle 2 verzeichnet.For the hot strips W1-W11, WV obtained in this way, the thickness Dw and the final hot-rolling temperatures ET, cooling rates dT1, cooling rates dT2 ', dT2 "and coiling temperatures HT set during their production are shown in Table 2.

Für die Warmbänder W1 - W11, WV sind die Zugfestigkeit Rm, die Streckgrenze Re, die Gleichmaßdehnung Ag, die Dehnung A50, die Dehnung A80 und die Lochaufweitung HER bestimmt worden. Die betreffenden Eigenschaften sowie das Produkt Rm x HER x Ag und das Verhältnis Re/Rm sind für die Warmbänder W1 - W11, WV in Tabelle 3 verzeichnet.The tensile strength Rm, the yield point Re, the uniform elongation Ag, the elongation A50, the elongation A80 and the hole expansion HER have been determined for the hot strips W1 - W11, WV. The relevant properties as well as the product Rm x HER x Ag and the ratio Re / Rm are listed in Table 3 for the hot strips W1 - W11, WV.

Für die Warmbänder W1 - W11, WV sind die Martensit-, Ferrit-, Bainit-, Perlit- und Restaustenit-Anteile des Gefüges bestimmt worden. Darüber hinaus sind für einige der Warmbänder W1 - W11 die Martensit- und Restaustenitkorngrößen sowie die Breite Bras des Restaustenitsaums bestimmt worden, der die Martensitinseln (=Martensitkörner) im Gefüge der Warmbänder W1 - W11, WV umgab. Die betreffenden Werte sind in Tabelle 4 verzeichnet.The martensite, ferrite, bainite, pearlite and retained austenite components of the structure have been determined for the hot strips W1 - W11, WV. In addition, the martensite and residual austenite grain sizes as well as the width Bras of the residual austenite border that surrounded the martensite islands (= martensite grains) in the structure of the hot strips W1 - W11, WV have been determined for some of the hot strips W1 - W11. The relevant values are listed in Table 4.

Es zeigt sich, dass die erfindungsgemäß erzeugten und nach Maßgabe der Erfindung legierten Warmbänder W1 - W3 und W6 - W11 zuverlässig hohe mechanische Kennwerte Rm, Re, Ag, A50, A80 und HER aufweisen, die zu hohen Werten für das Produkt Rm x HER x Ag führen. Das aus dem nicht erfindungsgemäß legierten Vergleichsstahl V1 in nicht erfindungsgemäßer Weise erzeugte Warmband WV erreicht dagegen die erfindungsgemäß für das Produkt Rm x HER x Ag vorgegebene Mindestgrenze nicht. Gleiches gilt für die zwar erfindungsgemäß legierten, aber nicht erfindungsgemäß erzeugten Warmbänder W4 (zu hohe Abkühlrate dT1) und W5 (zu niedrige Abkühlrate dT1).It turns out that the hot strips W1-W3 and W6-W11 produced according to the invention and alloyed according to the invention reliably have high mechanical parameters Rm, Re, Ag, A50, A80 and HER, which are too high values for the product Rm x HER x Lead ag. In contrast, the hot strip WV produced from the comparative steel V1 not alloyed according to the invention in a manner not according to the invention does not reach the minimum limit specified according to the invention for the product Rm x HER x Ag. The same applies to the hot strips W4 (too high cooling rate dT1) and W5 (too low cooling rate dT1) that are alloyed according to the invention but not produced according to the invention.

In Fig. 1 ist die Abbildung einer im Gefüge des Warmbands W1 vorhandenen Martensitinsel M wiedergegeben, die in ferritisches Gefüge F eingebettet ist. Deutlich zu erkennen ist der um die Martensitinsel M umlaufende, aus Restaustenit bestehende Saum RAS, durch den die Martensitinsel M von dem umgebenden Ferrit F abgegrenzt ist.In Fig. 1 the illustration of a martensite island M which is present in the structure of the hot strip W1 and is embedded in a ferritic structure F is shown. The one around the martensite island M is clearly visible Residual austenite border RAS, by which the martensite island M is separated from the surrounding ferrite F.

Wie anhand der in Fig. 2 wiedergegebenen, in Fig. 3 schematisch zeichnerisch abstrahierten Vergrößerung des Ausschnitts A von Fig. 1 leicht nachvollzogen werden kann, ist der Mittenbereich MMB der Martensitinsel M von einem Randbereich MRB umgrenzt, um den wiederum der Restaustenit-Saum RAS umläuft. Tabelle 1 Stahl Angaben in Masse-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen °C C Si Mn P S Al Cr Mo N Ti+Nb+V B TMS Ar3 Ar1 V1 0,08 0,6 1,7 0,009 0,0014 0,04 0,3 0,018 0,0048 0,124 0,0002 456 788 730 E1 0,08 0,11 1,0 0,009 0,0008 0,027 0,5 0,021 0,005 0,044 0,0002 485 807 735 E2 0,07 0,06 1,0 0,003 0,0007 0,035 0,4 0,012 0,0087 0,038 0,0001 489 806 733 E3 0,12 0,30 1,7 0,003 0,0007 0,036 0,8 0,014 0,0051 0,044 0,0002 435 751 731 E4 0,14 0,10 1,0 0,003 0,0006 0,033 0,4 0,01 0,0052 0,038 0,0001 455 774 733 Tabelle 2 Stahl Dicke Ofentemperatur Liegezeit Vorbandstich Vorbanddicke ET HT dT1 dT2' dT2" ZT1 tH mm [min] [°C] [mm] [°C] [K/s] [K/s] [°C] [s] V1 3,2 1240 130 1030 41 820 520 30 2 E1 4 1260 140 1080 40 860 60 40 50 690 2 E1 2 1280 240 1140 41 850 50 35 30 E1 1,5 1260 130 1130 42 850 30 30 40 E1 2 1230 150 1050 46 910 50 135 50 E2 1,6 1180 160 1040 47 850 30 2 30 E2 1,6 1290 120 1140 44 860 50 51 60 E2 2 1260 145 1130 43 855 90 62 40 E2 3 1230 165 1110 42 900 30 30 40 E3 1,5 1260 125 1130 41 860 40 80 70 675 3 E3 2 1250 135 1125 42 850 80 31 30 E4 3,4 1270 140 1120 38 860 40 42 30 Tabelle 3 Warmband Stahl Dicke Re Rm Re/Rm Aq A050 A80 HER Rm*HER*Ag Erfindungsgemäß? mm MPa % MPa*%*% JA WV V1 3,2 762 856 0,89 7,9 15,5 14,1 26 175822 NEIN W1 E1 4 501 702 0,71 12,6 20,7 18,8 34 300737 JA W2 E1 2 474 711 0,67 12,4 19,4 17,6 38 335023 JA W3 E1 1,5 562 752 0,75 11,8 18,5 16,8 31 275082 JA W4 E1 2 750 934 0,80 12,4 15,2 13,8 15 173724 NEIN W5 E2 1,6 390 590 0,66 12 20,5 18,6 41 290280 NEIN W6 E2 1,6 438 652 0,67 11,8 20,0 18,2 48 369293 JA W7 E2 2 401 612 0,66 12,6 20,6 18,7 56 431827 JA W8 E2 3 480 687 0,70 11,5 18,4 16,7 45 355523 JA W9 E3 1,5 750 1014 0,74 8,5 13,4 12,2 25 215475 JA W10 E3 2 689 975 0,71 9,1 13,9 12,6 27 239558 JA W11 E4 3,4 508 804 0,63 10,3 20,8 20,8 30 248436 JA Tabelle 4 Warmband Stahl Martensit Ferrit Bainit Perlit RA KG Bras [Flächen-%] [µm] WV V1 5 10 75 5 2 - - W1 E1 15 80 5 - 2 2 0,3 W2 E1 20 75 5 - 2 - - W3 E1 25 75 0 - 2 2 0,3 W4 E1 35 62 5 - 3 2 n.b. W5 E2 5 80 - 15 0 - - W6 E2 15 80 5-10 <1 1,5 4 0,4 W7 E2 10 85 5 - 1,5 - - W8 E2 15 85 - - 1,5 - - W9 E3 35 60 5 - 1 3 0,9 W10 E3 35 65 - - <1 - - W11 E3 30 70 5 - 1,0 - - "-": Nicht bestimmt As with the in Fig. 2 reproduced in Fig. 3 schematically and graphically abstracted enlargement of section A of Fig. 1 can be easily understood, the central area MMB of the martensite island M is delimited by an edge area MRB, around which the retained austenite border RAS in turn runs. Table 1 stole Figures in% by mass, remainder iron and unavoidable impurities ° C C. Si Mn P. S. Al Cr Mon N Ti + Nb + V B. T MS A r3 A r1 V1 0.08 0.6 1.7 0.009 0.0014 0.04 0.3 0.018 0.0048 0.124 0.0002 456 788 730 E1 0.08 0.11 1.0 0.009 0.0008 0.027 0.5 0.021 0.005 0.044 0.0002 485 807 735 E2 0.07 0.06 1.0 0.003 0.0007 0.035 0.4 0.012 0.0087 0.038 0.0001 489 806 733 E3 0.12 0.30 1.7 0.003 0.0007 0.036 0.8 0.014 0.0051 0.044 0.0002 435 751 731 E4 0.14 0.10 1.0 0.003 0.0006 0.033 0.4 0.01 0.0052 0.038 0.0001 455 774 733 stole thickness Oven temperature Lay time Opening stitch Sliver thickness ET HT dT1 dT2 ' dT2 " ZT1 tH mm [min] [° C] [mm] [° C] [K / s] [K / s] [° C] [s] V1 3.2 1240 130 1030 41 820 520 30th 2 E1 4th 1260 140 1080 40 860 60 40 50 690 2 E1 2 1280 240 1140 41 850 50 35 30th E1 1.5 1260 130 1130 42 850 30th 30th 40 E1 2 1230 150 1050 46 910 50 135 50 E2 1.6 1180 160 1040 47 850 30th 2 30th E2 1.6 1290 120 1140 44 860 50 51 60 E2 2 1260 145 1130 43 855 90 62 40 E2 3 1230 165 1110 42 900 30th 30th 40 E3 1.5 1260 125 1130 41 860 40 80 70 675 3 E3 2 1250 135 1125 42 850 80 31 30th E4 3.4 1270 140 1120 38 860 40 42 30th Hot strip stole thickness re Rm Re / Rm Aq A050 A80 HER Rm * HER * Ag According to the invention? mm MPa % MPa *% *% YES WV V1 3.2 762 856 0.89 7.9 15.5 14.1 26th 175822 NO W1 E1 4th 501 702 0.71 12.6 20.7 18.8 34 300737 YES W2 E1 2 474 711 0.67 12.4 19.4 17.6 38 335023 YES W3 E1 1.5 562 752 0.75 11.8 18.5 16.8 31 275082 YES W4 E1 2 750 934 0.80 12.4 15.2 13.8 15th 173724 NO W5 E2 1.6 390 590 0.66 12th 20.5 18.6 41 290280 NO W6 E2 1.6 438 652 0.67 11.8 20.0 18.2 48 369293 YES W7 E2 2 401 612 0.66 12.6 20.6 18.7 56 431827 YES W8 E2 3 480 687 0.70 11.5 18.4 16.7 45 355523 YES W9 E3 1.5 750 1014 0.74 8.5 13.4 12.2 25th 215475 YES W10 E3 2 689 975 0.71 9.1 13.9 12.6 27 239558 YES W11 E4 3.4 508 804 0.63 10.3 20.8 20.8 30th 248436 YES Hot strip stole Martensite ferrite Bainite Perlite RA KG Bras [Area-%] [µm] WV V1 5 10 75 5 2 - - W1 E1 15th 80 5 - 2 2 0.3 W2 E1 20th 75 5 - 2 - - W3 E1 25th 75 0 - 2 2 0.3 W4 E1 35 62 5 - 3 2 nb W5 E2 5 80 - 15th 0 - - W6 E2 15th 80 5-10 <1 1.5 4th 0.4 W7 E2 10 85 5 - 1.5 - - W8 E2 15th 85 - - 1.5 - - W9 E3 35 60 5 - 1 3 0.9 W10 E3 35 65 - - <1 - - W11 E3 30th 70 5 - 1.0 - - "-": Not determined

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mit einem Gefüge, das zu 5 - 40 Vol.-% aus angelassenem oder frisch gebildeten Martensit und zu 50 - 95 Vol.-% aus Ferrit besteht und in dem der nicht durch Martensit und Ferrit eingenommene Anteil aus bis zu 45 Vol.-% Restaustenit, Bainit und/oder Zementit gefüllt ist, umfassend folgende Arbeitsschritte: a) Vergießen einer Stahlschmelze zu einem Vorprodukt in Form einer Bramme, Dünnbramme oder eines gegossenen Bandes, wobei die Schmelze aus, in Masse-%, C: 0,05 0,15 %, Si: < 0,5 %, Mn: 0,7 - 2,1 %, Al: < 0,1 %, Cr: 0,2 - 1 %,
mindestens einem Element der Gruppe "Nb, Ti, V" mit der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Nb, Ti und / oder V 0,01 - 0,1 % beträgt, B: < 0,0015 %, Mo: < 0,2 %, Cu: < 0,2 %, Ni: < 0,2 % P: < 0,05 % N: < 0,01 %
und als Rest aus Fe und in Summe höchstens 0,1 Masse-% unvermeidbaren Verunreinigungen besteht;
b) Durcherwärmen des Vorprodukts bei einer Temperatur von 1150 - 1380 °C; c) optional: Entzundern des Vorprodukts; d) im Fall, dass das Vorprodukt eine Bramme ist: Vorwalzen des Vorprodukts bei Temperaturen von 1020 - 1150 °C auf eine Dicke von 30 - 50 mm ; e) Warmwalzen des optional vorgewalzten Vorproduktes in einem oder mehreren Walzstichen zu einem warmgewalzten Band mit einer Dicke von 1,4 - 6,4 mm, wobei die Warmwalzendtemperatur ET, bei der das Warmwalzen beendet wird, mindestens gleich der Ar3-Temperatur des Stahls und höchstens um 200 °C höher als die Ar3-Temperatur des Stahls ist; f) Abkühlen des erhaltenen Warmbands auf eine Haspeltemperatur HT, die in einem Bereich liegt, welcher unterhalb der Martensitstarttemperatur TMS des Stahls beginnt und bei der Raumtemperatur endet, - wobei die Abkühlgeschwindigkeit dT1 in einem Temperaturbereich, der von der Warmwalzendtemperatur ET bis zu einer Zwischentemperatur Tz reicht, die 50 °C unterhalb der Ar1-Temperatur des Stahls liegt, mindestens 20 K/s beträgt, - wobei nach Erreichen der Zwischentemperatur Tz - gemäß einer ersten Variante das Warmband mit einer Abkühlrate dT2' von 5 - 100 K/s auf die im Bereich zwischen der Martensitstarttemperatur TMS des Stahls und Raumtemperatur liegende Haspeltemperatur HT gekühlt wird,
oder
- gemäß einer zweiten Variante das Warmband mit einer Abkühlrate dT2" von 10 - 130 K/s zunächst auf eine Kühlstopptemperatur ZT1, die im Bereich 550 - 770 °C liegt und bei der das Warmband optional über eine bis zu 5 s dauernde Haltedauer tH gehalten wird, und anschließend auf die im Bereich zwischen Martensitstarttemperatur TMS des Stahls und Raumtemperatur liegende Haspeltemperatur HT gekühlt wird;
g) Haspeln des auf die Haspeltemperatur HT abgekühlten Warmbands zu einem Coil; h) optional Abkühlen des warmgewalzten Stahlflachprodukts im Coil auf Raumtemperatur oder Halten des warmgewalzten Stahlflachprodukts bei der Haspeltemperatur HT.
Process for the production of a hot-rolled flat steel product with a structure which consists of 5-40% by volume of tempered or freshly formed martensite and 50-95% by volume of ferrite and in which the portion not taken up by martensite and ferrite consists of up to is filled to 45% by volume of retained austenite, bainite and / or cementite, comprising the following work steps: a) Casting a steel melt to a preliminary product in the form of a slab, thin slab or a cast strip, the melt consisting of, in mass%, C: 0.05 0.15%, Si: < 0.5%, Mn: 0.7 - 2.1%, Al: < 0.1%, Cr: 0.2 - 1 %,
at least one element from the group "Nb, Ti, V" with the proviso that the sum of the Nb, Ti and / or V contents is 0.01-0.1%, B: <0.0015%, Mon: <0.2%, Cu: <0.2%, Ni: <0.2% P: <0.05% N: <0.01%
and the remainder consists of Fe and a total of at most 0.1% by mass of unavoidable impurities;
b) heating through the intermediate product at a temperature of 1150-1380 ° C; c) optional: descaling of the preliminary product; d) in the case that the preliminary product is a slab: preliminary rolling of the preliminary product at temperatures of 1020 - 1150 ° C to a thickness of 30 - 50 mm; e) Hot rolling of the optionally pre-rolled pre-product in one or more rolling passes to form a hot-rolled strip with a thickness of 1.4-6.4 mm, the hot-rolling end temperature ET at which the hot-rolling is ended is at least equal to the Ar 3 temperature of the steel and is at most 200 ° C higher than the Ar 3 temperature of the steel; f) cooling the hot strip obtained to a coiling temperature HT which is in a range which begins below the martensite start temperature T MS of the steel and ends at room temperature, - where the cooling rate dT1 in a temperature range that extends from the hot rolling end temperature ET to an intermediate temperature Tz that is 50 ° C below the Ar 1 temperature of the steel is at least 20 K / s, - where after reaching the intermediate temperature Tz - According to a first variant, the hot strip is cooled at a cooling rate dT2 'of 5-100 K / s to the coiling temperature HT, which lies in the range between the martensite start temperature T MS of the steel and room temperature,
or
- According to a second variant, the hot strip with a cooling rate dT2 ″ of 10-130 K / s initially to a cooling stop temperature ZT1, which is in the range 550-770 ° C and at which the hot strip is optionally held for a holding period tH of up to 5 s is, and is then cooled to the coiling temperature HT lying in the range between the martensite start temperature T MS of the steel and room temperature;
g) Coiling of the hot strip cooled to the coiling temperature HT into a coil; h) optionally cooling the hot-rolled flat steel product in the coil to room temperature or holding the hot-rolled flat steel product at the coiling temperature HT.
Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Warmwalzendtemperatur ET 820 - 900 °C und die Abkühlgeschwindigkeit dT1 höchstens 70 K/s beträgt.Method according to Claim 1, characterized in that the final hot rolling temperature ET is 820-900 ° C and the cooling rate dT1 is at most 70 K / s. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit dT1 mindestens 30 K/s beträgt.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the cooling rate dT1 is at least 30 K / s. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das s bei der gemäß der ersten Variante erfolgenden Abkühlung (Arbeitsschritt f) die Abkühlrate 20 - 70 K/s beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that s during the cooling (step f) taking place according to the first variant, the cooling rate is 20-70 K / s. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der gemäß der zweiten Variante erfolgenden Abkühlung (Arbeitsschritt f) die Abkühlrate 30 - 80 K/s und die Haltezeit 1 - 3 s betragen.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that during the cooling (step f) taking place according to the second variant, the cooling rate is 30-80 K / s and the holding time is 1-3 s. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeltemperatur HT in einem von der Raumtemperatur bis 100 °C reichenden Temperaturbereich liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coiling temperature HT is in a temperature range ranging from room temperature to 100 ° C. Warmgewalztes Stahlflachprodukt mit einem Stahlsubstrat, - das aus, in Masse-%, C: 0,05 - 0,15 %, Si: < 0,5 %, Mn: 0,7 - 2,1 %, Al: < 0,1 %, Cr: 0,2 - 1 %, mindestens einem Element der Gruppe "Nb, Ti, V" mit der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Nb, Ti und / oder V 0,01 - 0,1 % beträgt, B: < 0,0015 %, Mo: < 0,2 %, Cu: < 0,2 %, Ni: < 0,2 %, P: < 0,05 %, N: < 0,01 % und als Rest aus Fe und in Summe höchstens 0,1 Masse-% unvermeidbaren Verunreinigungen besteht
und
- dessen Gefüge zu 5 - 40 Vol.-% aus angelassenem oder frisch gebildeten Martensit und zu 50 - 95 Vol.-% aus Ferrit besteht und in dem der nicht durch Martensit und Ferrit eingenommene Anteil aus bis zu 45 Vol. % Restaustenit, Bainit und/oder Zementit besteht, wobei die Martensit-Anteile des Gefüges inselförmig vorliegen und bei mindestens 70 % aller Martensitinseln ein das Zentrum der jeweiligen Martensitinsel abdeckender Mittenbereich vorhanden ist, der von einem an den Rand der jeweiligen Martensitinsel grenzenden Randbereich der betreffenden Martensitinsel umgrenzt ist, - wobei der C-Gehalt des Randbereichs zumindest in einem Abschnitt höher ist als der C-Gehalt des Mittenbereichs.
Hot rolled flat steel product with a steel substrate, - that from, in% by mass, C: 0.05 - 0.15%, Si: <0.5%, Mn: 0.7 - 2.1%, Al: <0.1%, Cr: 0 , 2 - 1%, at least one element of the group "Nb, Ti, V" with the proviso that the sum of the contents of Nb, Ti and / or V is 0.01 - 0.1%, B: <0, 0015%, Mo: <0.2%, Cu: <0.2%, Ni: <0.2%, P: <0.05%, N: <0.01% and the remainder of Fe and in total there is a maximum of 0.1% by mass of unavoidable impurities
and
- the structure of which consists of 5 - 40% by volume of tempered or freshly formed martensite and 50 - 95% by volume of ferrite and in which the portion not taken up by martensite and ferrite consists of up to 45% by volume of retained austenite, bainite and / or cementite, the martensite fractions of the structure being in the form of islands and in at least 70% of all martensite islands a central area covering the center of the respective martensite island, which extends from one to the edge the edge area of the respective martensite island bordering the respective martensite island is delimited, - the C content of the edge region being higher than the C content of the central region, at least in one section.
Stahlflachprodukt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt oder die Abschnitte des Randbereichs der Martensitinseln, in dem oder in denen ein höherer C-Gehalt vorliegt als im Mittenbereich der jeweiligen Martensitinsel und diese C-Konzentration am Rand so hoch ist, dass der Restaustenit bei 20.000-facher Vergrößerung zu erkennen ist, in Summe mindestens 30 % des Umfangs der betreffenden Martensitinsel einnimmt oder einnehmen.Flat steel product according to claim 7, characterized in that the section or sections of the edge area of the martensite islands in which or in which a higher C content is present than in the middle area of the respective martensite island and this C concentration at the edge is so high that the retained austenite can be seen at 20,000 times magnification, occupies or occupies in total at least 30% of the circumference of the martensite island in question. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen Martensitinseln mit einem mittleren Durchmesser von mehr als 3 µm mindestens in einem Abschnitt ihrer Randbereiche ein höherer C-Gehalt vorhanden ist, als im Mittenbereich der jeweiligen Martensitinsel.Flat steel product according to one of Claims 7 or 8, characterized in that in all martensite islands with an average diameter of more than 3 µm a higher C content is present in at least one section of their edge areas than in the middle area of the respective martensite island. Stahlflachprodukt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Martensitinseln zumindest über eine Teillänge ihres Umfangs von einem aus Restaustenit bestehenden Saum umgrenzt sind.Flat steel product according to Claim 7 or 8, characterized in that the martensite islands are delimited at least over part of their circumference by a border consisting of retained austenite. Stahlflachprodukt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Restaustenit-Saums 10 nm bis 1 µm beträgt.Flat steel product according to Claim 10, characterized in that the width of the retained austenite border is 10 nm to 1 µm. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 -11, dadurch gekennzeichnet, dass das aus seiner Zugfestigkeit Rm, seiner Lochaufweitung HER und seiner Gleichmaßdehnung Ag gebildete Produkt Rm x HER x Ag mindestens 200.000 MPa%2 beträgt.Flat steel product according to one of Claims 7-11, characterized in that the product Rm x HER x Ag formed from its tensile strength Rm, its hole expansion HER and its uniform elongation Ag is at least 200,000 MPa% 2. Stahlflachprodukt nach Anspruch 7 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zugfestigkeit Rm mindestens 530 MPa beträgt.Flat steel product according to claims 7-12, characterized in that its tensile strength Rm is at least 530 MPa. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass seine Lochaufweitung HER mindestens 20 % beträgt.Flat steel product according to one of Claims 7-13, characterized in that its hole expansion HER is at least 20%. Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass seine Gleichmaßdehnung Ag mindestens 5 % beträgt.Flat steel product according to one of Claims 7-14, characterized in that its uniform elongation Ag is at least 5%.
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