Stahlprodukt aus manganhaltigem Leichtbaustahl und Verfahren zu seiner Steel product made from lightweight structural steel containing manganese and process for its
Herstellung Die Erfindung betrifft ein Stahlprodukt aus manganhaltigem Leichtbaustahl mit einer Mindest-Kerbschlagarbeit bei -40 °C in Querrichtung von > 20 Joule, vorzugsweise > 30 Joule, und ein Verfahren zu seiner Herstellung in Form eines Stahlflachproduktes oder eines nahtlosen Rohres. Als Synonym für solche Stahlprodukte ist auch der Begriff„Panzerung“ gebräuchlich. Unter„Stahlprodukten“ werden im Folgenden insbesondere warmgewalzte Produkte, wie Grobblech mit Dicken von etwa 3 mm bis 250 mm und auch Warm- sowie Manufacture The invention relates to a steel product made of manganese-containing lightweight steel with a minimum impact energy at -40 ° C. in the transverse direction of> 20 joules, preferably> 30 joules, and a process for its production in the form of a flat steel product or a seamless tube. The term “armor” is also used as a synonym for such steel products. In the following, “steel products” refers in particular to hot-rolled products such as heavy plate with thicknesses of around 3 mm to 250 mm and also hot-rolled products
Kaltband mit Dicken von etwa 0,5 mm bis 25 mm sowie daraus hergestellte geschweißte Rohre, aber auch nahtlose Rohre verstanden. Cold strip with thicknesses of about 0.5 mm to 25 mm as well as welded pipes made therefrom, but also seamless pipes.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung eines Stahlproduktes aus einem manganhaltigen Leichtbaustahl mit hervorragender Tieftemperaturzähigkeit und/oder hoher Festigkeit, bei dem noch bei minus 40 °C eine Kerbschlagarbeit in Querrichtung von mindestens 20 Joule, vorzugsweise mindestens 30 Joule, erreicht werden, welcher optional einen TRIP (TRansformation Induced Plasticity)- und/oder TWIP (TWinning Induced Plasticity)-Effekt aufweist. In particular, the invention relates to the production of a steel product from a manganese-containing lightweight steel with excellent low-temperature toughness and / or high strength, in which a notch impact work in the transverse direction of at least 20 joules, preferably at least 30 joules, can be achieved even at minus 40 ° C. (TRansformation Induced Plasticity) and / or TWIP (TWinning Induced Plasticity) effect.
Allgemein sollen entsprechende Stahlprodukte bei tiefen Temperaturen und schlagartiger Beanspruchung ein hohes Energieaufnahmevermögen haben, also die Schlagenergie möglichst vollständig absorbieren. Im günstigsten Fall soll zum Beispiel bei einem Beschuss das Projektil in der Panzerung steckenbleiben, also nicht durch die Panzerung hindurchdringen. Außerdem soll die plastische Verformung der Panzerung durch ein eintreffendes Projektil nicht zu einer zu ausgeprägten Dehnung des Stahlproduktes führen. Aber auch bei einem Crash soll bei tiefen Temperaturen noch eine ausreichende Zähigkeit des Werkstoffs vorhanden sein. In general, corresponding steel products should have a high energy absorption capacity at low temperatures and sudden loads, i.e. they should absorb the impact energy as completely as possible. In the best-case scenario, for example, the projectile should get stuck in the armor during a fire, i.e. not penetrate through the armor. In addition, the plastic deformation of the armor by an incoming projectile should not lead to excessive elongation of the steel product. But even in the event of a crash, the material should still be sufficiently tough at low temperatures.
Stähle und daraus hergestellte Stahlprodukte mit einem hohen Steels and steel products made from them with a high
Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung, insbesondere bei Beschuss oder Ansprengungen, sind seit langem bekannt. Beispielsweise offenbart das Gebrauchsmuster DE 7138758 U eine beschusssichere Panzerung für
Kraftfahrzeuge, die aus einer äußeren, vorzugsweise oberflächenverfestigten The ability to absorb energy in the event of sudden stress, in particular in the event of bombardment or blasts, has long been known. For example, the utility model DE 7138758 U discloses a bulletproof armor for Motor vehicles that consist of an outer, preferably surface-hardened
Stahlplatte und einer dahinter angeordneten Kunststoffschicht besteht. Steel plate and a plastic layer arranged behind it.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2016 108 278 A1 offenbart einen mehrschichtigen bandförmigen Verbundwerkstoff aus Stahl mit einer darauf aufgebrachten The laid-open specification DE 10 2016 108 278 A1 discloses a multi-layer, strip-shaped composite material made of steel with an applied thereto
Nichtmetallschicht, der beschussfest sein soll. Diese bekannten Panzerungen aus Stahl sind durch die erforderlichen zusätzlichen nichtmetallischen Beschichtungen sehr aufwändig in der Herstellung und damit teuer. Non-metal layer that should be bulletproof. This known armor made of steel is very complex to manufacture and therefore expensive due to the additional non-metallic coatings required.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 023 952 A1 ist zudem eine From the published patent application DE 10 2005 023 952 A1 there is also one
Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss bekannt, die in der Randzone beschussseitig mit mindestens 0,5 Massen-% mit Kohlenstoff angereichert ist und eine Mindesthärte von 55 HRC auf der Deckfläche aufweist. Diese Panzerung weist insbesondere Nachteile durch den hohen Kohlenstoffgehalt auf der Beschussseite auf, wodurch die Schweißbarkeit deutlich herabgesetzt wird. Safety armor for protection against fire is known, which is enriched in the edge zone on the fire side with at least 0.5 mass% with carbon and has a minimum hardness of 55 HRC on the top surface. This armoring has disadvantages in particular due to the high carbon content on the firing side, which significantly reduces the weldability.
Ein manganhaltiger Leichtbaustahl, der eine ausgezeichnete Plastizität bei tiefen Temperaturen bis -150 °C aufweisen soll, ist aus der Offenlegungsschrift EP 0 889 144 A1 bekannt. Der austenitische Leichtbaustahl weist folgende A lightweight structural steel containing manganese, which is said to have excellent plasticity at low temperatures down to -150 ° C., is known from laid-open specification EP 0 889 144 A1. The austenitic lightweight steel has the following
Legierungszusammensetzung in Masse-% auf: 1 bis 6 % Si, 1 bis 8 % AI mit (Al+Si) £ 12 %, 10 bis 30 % Mn, Rest im Wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Alloy composition in% by mass: 1 to 6% Si, 1 to 8% Al with (Al + Si) £ 12%, 10 to 30% Mn, the remainder essentially iron, including the usual
Stahlbegleitelemente. Steel accompanying elements.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 641 987 A2 sind ein From the European patent application EP 2 641 987 A2 are a
mittelmanganhaltiger hochfester Stahl und ein Verfahren zur Herstellung dieses Stahls bekannt. Der Stahl weist eine Kerbschlagzähigkeit von 70 J bei -196 °C auf und besteht aus den Elementen (Gehalte in Gewichts-% und bezogen auf die medium-manganese high-strength steel and a method for producing this steel are known. The steel has a notched impact strength of 70 J at -196 ° C and consists of the elements (contents in% by weight and based on the
Stahlschmelze): C: 0,01 bis 0,06; Mn: 2,0 bis 8,0; Ni: 0,01 bis 6,0; Mo: 0,02 bis 0,6; Si: 0,03 bis 0,5; AI: 0,003 bis 0,05; N: 0,0015 bis 0,01 ; P: bis zu 0,02; S: bis zu 0,01 ; sowie Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Dieser Stahl soll sich dadurch auszeichnen, dass dieser kostengünstiger herzustellen ist als die bislang für diesen Einsatzzweck verwendeten bis zu 9 Gewichts-% Nickel enthaltenden Stähle. Ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlprodukts aus dem vorbeschriebenen höherfesten mittelmanganhaltigen Stahl umfasst die folgenden Arbeitsschritte: Molten steel): C: 0.01 to 0.06; Mn: 2.0 to 8.0; Ni: 0.01 to 6.0; Mo: 0.02 to 0.6; Si: 0.03 to 0.5; AI: 0.003 to 0.05; N: 0.0015 to 0.01; P: up to 0.02; S: up to 0.01; and the remainder iron and unavoidable impurities. This steel is said to be distinguished by the fact that it is more cost-effective to manufacture than the steels containing up to 9% by weight of nickel that have been used up to now for this purpose. A method for producing a steel product from the above-described high-strength medium-manganese steel comprises the following work steps:
Aufheizen einer Stahlbramme auf eine Temperatur von 1000 °C bis 1250 °C, Walzen
der Bramme mit einer Walzendtemperatur von 950 °C oder weniger mit einer Heating a steel slab to a temperature of 1000 ° C to 1250 ° C, rolling of the slab with a rolling end temperature of 950 ° C or less with a
Reduktionsrate (Walzgrad) von 40 % oder weniger, Kühlen des gewalzten Stahls auf eine Temperatur von 400 °C oder weniger mit einer Kühlrate von 2 °K/s oder mehr, und im Anschluss an das Kühlen Anlassen des Stahls für 0,5 h bis 4 h bei einer Temperatur zwischen 550 °C und 650 °C. Das Gefüge des Stahls weist als Reduction rate (rolling degree) of 40% or less, cooling the rolled steel to a temperature of 400 ° C or less at a cooling rate of 2 ° K / sec or more, and subsequent to the cooling, tempering the steel for 0.5 hour to 4 hours at a temperature between 550 ° C and 650 ° C. The structure of the steel shows as
Hauptphase Martensit und 3 bis 15 Vol.-% Restaustenit auf. Unter Leichtbauaspekten in Kombination mit ausreichender Zähigkeit bei tiefen Temperaturen, ist dieser Stahl jedoch noch nicht optimal ausgelegt. Main phase martensite and 3 to 15 vol .-% residual austenite. In terms of lightweight construction in combination with adequate toughness at low temperatures, this steel is not yet optimally designed.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Stahlprodukt aus einem manganhaltigen Leichtbaustahl mit einer vergrößerten Dichtereduktion gegenüber Eisen anzugeben, welches ein hohes Proceeding from this, the present invention is based on the object of specifying a steel product made from a manganese-containing lightweight structural steel with an increased density reduction compared to iron, which has a high
Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung und tiefen Energy absorption capacity in the event of sudden stress and depth
Temperaturen aufweist. Having temperatures.
Zudem soll das Stahlprodukt mittels eines geeigneten Verfahrens kostengünstig herstellbar sein und eine vorteilhafte Kombination von Festigkeits- und In addition, the steel product should be inexpensive to manufacture using a suitable method and should be an advantageous combination of strength and strength properties
Dehnungseigenschaften bei tiefen Temperaturen sowie optional einen TRIP- und/oder TWIP-Effekt aufweisen. Insbesondere soll noch eine Kerbschlagarbeit in Querrichtung von mindestens 20 Joule, vorzugsweise mindestens 30 Joule, bei einer Temperatur von -40 °C erreicht werden. Have elongation properties at low temperatures and optionally a TRIP and / or TWIP effect. In particular, a notched impact energy in the transverse direction of at least 20 joules, preferably at least 30 joules, should be achieved at a temperature of -40 ° C.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Stahlprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlproduktes wird mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und dessen Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a steel product according to the invention having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. A method according to the invention for producing such a steel product is specified with the features of claim 9 and its subclaims.
Erfindungsgemäß bietet ein Stahlprodukt aus manganhaltigem, insbesondere dichtereduziertem Leichtbaustahl mit hohem Energieaufnahmevermögen bei schlagartiger Beanspruchung und niedrigen Temperaturen mit einer Mindest- Kerbschlagarbeit bei -40 °C in Querrichtung von > 20 Joule, vorzugsweise mindestens 30 Joule, mit folgender chemischer Zusammensetzung in Gewichts-%: C: 0,1 bis 1 ,8, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5; Mn: 15 bis 35, bevorzugt 20 bis 30; AI: 6 bis 12, bevorzugt 7 bis 10; Si: 0,2 bis 1 ,5, bevorzugt 0,5 bis 1 ,2; Mo: 0,1 bis 1 ,2, bevorzugt 0,5 bis 1 , 1 ; V:
0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,07 bis 0,3; Nb: 0,01 bis 0,5, bevorzugt 0,05 bis 0,3; Cr: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; Ni: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; P: < 0,04; S: < 0,02; N: < 0,02; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente, mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Elemente: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca und Sn, aufweisend ein Gefüge bestehend aus mindestens 40 Vol.-% Austenit, weniger als 60 Vol.-% Ferrit, Rest Martensit und/oder Karbiden bis zu 2 %, bestehend aus k-Karbiden und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän- Karbiden eine gute Kombination von Festigkeits-, Dehnungs- und According to the invention, a steel product made of manganese-containing, in particular density-reduced lightweight structural steel with high energy absorption capacity in the event of sudden loads and low temperatures with a minimum impact energy at -40 ° C in the transverse direction of> 20 joules, preferably at least 30 joules, with the following chemical composition in% by weight: C: 0.1 to 1.8, preferably 0.3 to 1.5; Mn: 15 to 35, preferably 20 to 30; AI: 6 to 12, preferably 7 to 10; Si: 0.2 to 1.5, preferably 0.5 to 1.2; Mo: 0.1 to 1.2, preferably 0.5 to 1.1; V: 0.05 to 0.5, preferably 0.07 to 0.3; Nb: 0.01 to 0.5, preferably 0.05 to 0.3; Cr: 0.05 to 3, preferably 0.1 to 2; Ni: 0.05 to 3, preferably 0.1 to 2; P: <0.04; S: <0.02; N: <0.02; The remainder iron including unavoidable elements accompanying steel, with the optional addition of one or more of the following elements: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca and Sn, having a structure consisting of at least 40% by volume of austenite, less than 60 Vol .-% ferrite, remainder martensite and / or carbides up to 2%, consisting of k-carbides and / or vanadium and / or niobium and / or molybdenum carbides a good combination of strength, elongation and
Umformeigenschaften. Hierbei erfolgt die Bestimmung der Kerbschlagarbeit nach der DIN EN ISO 148-1. Forming properties. The impact energy is determined in accordance with DIN EN ISO 148-1.
Außerdem ist die Herstellung dieses erfindungsgemäßen manganhaltigen In addition, the production of this manganese-containing according to the invention
Stahlproduktes auf der Basis der Legierungselemente C, Mn, AI, Mo und Si kostengünstig, da auf eine erhöhte Zugabe von Nickel von bis zu 9 Gewichts-% zur Erreichung der Tieftemperaturzähigkeit im Allgemeinen verzichtet werden kann. Das erfindungsgemäße Stahlprodukt ist gegenüber bekannten Ni-haltigen Stählen deutlich dichtereduziert und damit leichter und weist auch bei tiefen Temperaturen bis mindestens -40 °C einen stabilen Austenitanteil auf, welcher frühestens bei einer Verformung bei tiefen Temperaturen umwandelt, sonst jedoch metastabil bis stabil vorliegt. Dieser bei den tiefen Temperaturen vorliegende Austenitanteil von mindestens 40 Vol-% verbessert die Tieftemperaturzähigkeit und damit die Steel product based on the alloy elements C, Mn, Al, Mo and Si cost-effective, since an increased addition of nickel of up to 9% by weight to achieve the low-temperature toughness can generally be dispensed with. The steel product according to the invention is significantly reduced in density compared to known Ni-containing steels and is therefore lighter and has a stable austenite content even at low temperatures down to at least -40 ° C, which converts at the earliest when deformed at low temperatures, but is otherwise metastable to stable. This austenite content of at least 40% by volume, which is present at the low temperatures, improves the low-temperature toughness and thus the
Dehnungseigenschaften. Elongation properties.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Stahlprodukt als Substitut für hoch-Ni-haltige Stähle bei Tieftemperaturanwendungen und schlagartiger Beanspruchung eingesetzt werden, wie im zivilen oder militärischen Bereich. The steel product according to the invention can advantageously be used as a substitute for steels with a high Ni content in low-temperature applications and sudden loads, such as in the civil or military sector.
Die optional zulegierten Elemente weisen vorteilhaft folgende Gehalte in Gewichts-% auf: Ti: 0,002 bis 0,5; Cu: 0,05 bis 2; B: 0,0005 bis 0,014; Co: 0,003 bis 3; W: 0,03 bis 2; Zr: 0,03 bis 1 ; Ca: < 0,004 und Sn: < 0,5. The optionally alloyed elements advantageously have the following contents in% by weight: Ti: 0.002 to 0.5; Cu: 0.05 to 2; B: 0.0005 to 0.014; Co: 0.003 to 3; W: 0.03 to 2; Zr: 0.03 to 1; Ca: <0.004 and Sn: <0.5.
Das erfindungsgemäße Stahlprodukt weist ein mehrphasiges Gefüge, bestehend aus mindestens 40 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 70 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Vol.-% Austenit, weniger als 40 Vol.-%, vorzugsweise weniger als 20 Vol.-% Ferrit, Rest Martensit und/oder Karbiden auf. Die Karbide können als Kappa-
(K)-Karbide und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän-Karbide vorliegen. Bevorzugt ist ein Mindest-Ferritanteil von 2 Vol.-%. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass ein Teil von mindestens 0,5 % der Karbide als Kappa- und/oder Vanadin- und/oder Niob- und/oder Molybdän-Karbiden vorliegt. The steel product according to the invention has a multiphase structure, consisting of at least 40% by volume, preferably at least 70% by volume, particularly preferably at least 90% by volume of austenite, less than 40% by volume, preferably less than 20% by volume % Ferrite, the rest martensite and / or carbides. The carbides can be used as kappa (K) carbides and / or vanadium and / or niobium and / or molybdenum carbides are present. A minimum ferrite content of 2% by volume is preferred. It is advantageously provided that a portion of at least 0.5% of the carbides is present as kappa and / or vanadium and / or niobium and / or molybdenum carbides.
Ein Teil des Austenits von 5 % bis zu 90 % kann in Form von Glüh- oder A part of the austenite from 5% up to 90% can be in the form of annealing or
Verformungszwillingen vorliegen. Der Leichtbaustahl kann optional sowohl einen TRIP- als auch einen TWIP-Effekt aufweisen, wobei ein Teil des Austenits während einer nachfolgenden Verformung/Einformung/Verarbeitung des Stahlbandes teilweise in Martensit umwandeln kann, wobei mindestens 80 % des ursprünglichen Austenits erhalten bleiben müssen, um die Tieftemperatureigenschaften zu gewährleisten. There are deformation twins. The lightweight steel can optionally have both a TRIP and a TWIP effect, with part of the austenite being able to partially convert into martensite during a subsequent deformation / forming / processing of the steel strip, whereby at least 80% of the original austenite must be retained in order to achieve the To ensure low temperature properties.
Die Kristall Struktur der Kappa-Karbide ist eine Perovskit-Struktur, in der C von Fe und Mn oktaedrisch umgeben ist und in der sich AI an den Ecken der Einheitszelle befindet. Die k-Phase ist typischerweise unterstöchiometrisch bezüglich C und AI. C hinterlässt dabei Leerstellen und AI wird gegen Fe oder Mn ausgewechselt. Wenn kein C vorhanden ist, entspricht dies der fcc Ordnungsstruktur L12 (Fe, Mn)3 AI). The crystal structure of the kappa carbides is a perovskite structure in which C is octahedral surrounded by Fe and Mn and in which Al is located at the corners of the unit cell. The k-phase is typically substoichiometric with respect to C and AI. C leaves voids and Al is exchanged for Fe or Mn. If there is no C, this corresponds to the fcc order structure L1 2 (Fe, Mn) 3 AI).
In zweiphasigen Gamma-Kappa Stählen, Fe-Mn-Al-C Basis Legierungen, vereinen nanoskalige, kohärente Kappa-Karbidausscheidungen, die verfestigt werden können, eine geringe Dichte mit hoher Duktilität, Festigkeit und thermischer Stabilität, was sich vorteilhaft auf die geforderten Eigenschaften des Stahlproduktes auswirkt. Die Zulegierung der Elemente Nb, V oder Mo bewirkt eine Ordnungsstruktur L12 (Fe, Mn, X) AI) (mit = Nb, V oder Mo) durch eine Teilsubstitution von Fe oder Mn und verstärkt die vorteilhafte Wirkung auf die geforderten Produkteigenschaften. In two-phase Gamma-Kappa steels, Fe-Mn-Al-C based alloys, nanoscale, coherent Kappa carbide precipitates, which can be solidified, combine a low density with high ductility, strength and thermal stability, which has an advantageous effect on the required properties of the Steel product. The addition of the elements Nb, V or Mo results in an order structure L1 2 (Fe, Mn, X) AI) (with = Nb, V or Mo) through partial substitution of Fe or Mn and intensifies the beneficial effect on the required product properties.
Das erfindungsgemäße Stahlprodukt zeichnet sich außerdem durch einen erhöhten Widerstand gegenüber verzögerter Rissbildung (delayed fracture) und gegenüber Wasserstoffversprödung (hydrogen embrittlement) aus. Dies wird vorwiegend durch eine Ausscheidung von Molybdänkarbid erreicht, welches als Wasserstofffalle (trap) fungiert. Zudem weist der Stahl einen hohen Widerstand gegenüber The steel product according to the invention is also distinguished by an increased resistance to delayed crack formation (delayed fracture) and to hydrogen embrittlement. This is mainly achieved through the precipitation of molybdenum carbide, which acts as a hydrogen trap. In addition, the steel has a high resistance to it
Flüssigmetallversprödung (LME) beim Schweißen auf. Liquid metal embrittlement (LME) during welding.
Die Verwendung des Begriffs„bis“ in der Definition der Gehaltsbereiche, wie beispielsweise 0,01 bis 1 Gewichts-%, bedeutet, dass die Eckwerte - im Beispiel 0,01
und 1 - mit eingeschlossen sind. The use of the term “to” in the definition of the content ranges, such as 0.01 to 1% by weight, means that the benchmarks - in the example 0.01 and 1 - are included.
Der erfindungsgemäße Stahl eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Grobblech oder von Warm- und Kaltband sowie Bauteilen wie beispielsweise geschweißten und nahtlosen Rohren, welche mit metallischen oder nichtmetallischen, organischen oder sonstigen anorganischen Überzügen versehen werden können. Die Überzüge können gleichartig oder gemischt mehrschichtig sein. The steel according to the invention is particularly suitable for producing heavy plate or hot and cold strip, as well as components such as welded and seamless pipes, which can be provided with metallic or non-metallic, organic or other inorganic coatings. The coatings can be of the same type or a mixture of several layers.
In vorteilhafter Weise weist das Stahlprodukt bei Raumtemperatur eine Dehngrenze Rp0,2 von 550 bis 1200 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 670 bis 1500 MPa und eineThe steel product advantageously has a yield strength Rp0.2 of 550 to 1200 MPa, a tensile strength Rm of 670 to 1500 MPa and a
Bruchdehnung A50 von mehr als 25 % bis 80 % auf, wobei höheren Zugfestigkeiten tendenziell geringere Bruchdehnungen und umgekehrt zuzuordnen sind. Durch das erfindungsgemäße Lösungsglühen werden bei Raumtemperatur Dehngrenzen Rp0,2 von 550 bis 750 MPa, Zugfestigkeit Rm von 670 bis 860MPa und eine Bruchdehnung A50 von 67 % bis 80 % erreicht. In Bezug auf das erfindungsgemäße, zu demElongation at break A50 of more than 25% to 80%, with higher tensile strengths tending to be associated with lower elongation at break and vice versa. The solution heat treatment according to the invention achieves elongation limits Rp0.2 of 550 to 750 MPa, tensile strength Rm of 670 to 860MPa and an elongation at break A50 of 67% to 80% at room temperature. With regard to the invention, to the
Lösungsglühen zusätzliche, Aushärtungsglühen, werden bei Raumtemperatur eine Dehngrenze Rp0,2 von 780 bis 1200 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 870 bis 1500 MPa und eine Bruchdehnung A50 von mehr als 25 % bis 77 % erreicht. Ein Stahlprodukt in Form eines Stahlflachprodukts, wie zum Beispiel Warmband, Kaltband, Grobblech oder ein Bauteil hieraus wird erfindungsgemäß geliefert durch ein Verfahren, umfassend die Schritte: Verfahren zur Herstellung eines Additional solution heat treatment, hardening annealing, achieves a yield strength Rp0.2 of 780 to 1200 MPa, a tensile strength Rm of 870 to 1500 MPa and an elongation at break A50 of more than 25% to 77% at room temperature. According to the invention, a steel product in the form of a flat steel product, such as hot strip, cold strip, heavy plate or a component thereof, is supplied by a method comprising the steps: Method for producing a
Stahlproduktes in Form eines Stahlflachproduktes oder eines Bauteils, umfassend die Schritte: Steel product in the form of a flat steel product or a component, comprising the steps:
- Erschmelzen einer Stahlschmelze mit folgender chemischer Zusammensetzung in- Melting a steel melt with the following chemical composition in
Gewichts-%: C: 0,1 bis 1 ,8, bevorzugt 0,3 bis 1 ,5; Mn: 15 bis 35, bevorzugt 20 bis 30; AI: 6 bis 12, bevorzugt 7 bis 10; Si: 0,2 bis 1 ,5, bevorzugt 0,5 bis 1 ,2; Mo: 0,1 bis 1 ,2, bevorzugt 0,5 bis 1 ,1 ; V: 0,05 bis 0,5, bevorzugt 0,07 bis 0,3; Nb: 0,01 bis 0,5, bevorzugt 0,05 bis 0,3; Cr: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; Ni: 0,05 bis 3, bevorzugt 0,1 bis 2; P: < 0,04; S: < 0,02; N: < 0,02; Rest Eisen einschließlich unvermeidbarer stahlbegleitender Elemente, mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Elemente: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca und Sn, über die Prozessroute % By weight: C: 0.1 to 1.8, preferably 0.3 to 1.5; Mn: 15 to 35, preferably 20 to 30; AI: 6 to 12, preferably 7 to 10; Si: 0.2 to 1.5, preferably 0.5 to 1.2; Mo: 0.1 to 1.2, preferably 0.5 to 1.1; V: 0.05 to 0.5, preferably 0.07 to 0.3; Nb: 0.01 to 0.5, preferably 0.05 to 0.3; Cr: 0.05 to 3, preferably 0.1 to 2; Ni: 0.05 to 3, preferably 0.1 to 2; P: <0.04; S: <0.02; N: <0.02; The remainder iron including unavoidable elements accompanying steel, with the optional addition of one or more of the following elements: Ti, Cu, B, Co, W, Zr, Ca and Sn, via the process route
Hochofen-Stahlwerk oder den Lichtbogenofenprozess jeweils mit optionaler Blast furnace steel mill or the electric arc furnace process each with optional
Vakuumbehandlung der Schmelze, Vacuum treatment of the melt,
- Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorband mittels eines
endabmessungsnahen horizontalen oder vertikalen Bandgießverfahrens oder Vergießen der Stahlschmelze zu einer Bramme oder Dünnbramme mittels eines horizontalen oder vertikalen Brammen- oder Dünnbrammengießverfahrens, - Pouring the steel melt to a pre-strip by means of a near-net-shape horizontal or vertical strip casting process or casting the molten steel into a slab or thin slab using a horizontal or vertical slab or thin slab casting process,
- Erwärmen auf eine Warmwalzstarttemperatur von 1050 °C bis 1250 °C oder Ausnutzen der Gießhitze zum Erreichen der Warmwalzstarttemperatur von 1050 °C bis 1250 °C (Inlinewalzen), - Heating to a hot rolling start temperature of 1050 ° C to 1250 ° C or utilizing the casting heat to achieve the hot rolling start temperature of 1050 ° C to 1250 ° C (inline rolling),
- Warmwalzen des Vorbandes oder der Bramme oder der Dünnbramme zu einem Grobblech mit einer Dicke von über 3 bis 200 mm oder einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 bis 28 mm jeweils mit einer Walzendtemperatur von 650 °C bis 1050 - Hot rolling of the pre-strip or the slab or the thin slab into a heavy plate with a thickness of over 3 to 200 mm or a hot strip with a thickness of 0.8 to 28 mm, each with a rolling end temperature of 650 ° C to 1050
°C, ° C,
- Aufhaspeln des Warmbandes bei einer Temperatur von mehr als 100 °C bis 600 °C, - Coiling of the hot strip at a temperature of more than 100 ° C to 600 ° C,
- optional Beizen des Warmbandes, - optional pickling of the hot strip,
je nachdem ob ein Warmband, Kaltband, Grobblech oder ein Bauteil hieraus als End- bzw. Zwischenprodukt herzustellen sind, folgen einzelne oder Kombinationen der folgenden Schritte: Depending on whether a hot strip, cold strip, heavy plate or a component is to be produced from it as an end or intermediate product, individual or combinations of the following steps follow:
- Lösungsglühen des Grobbleches oder des Warmbandes in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,1 h bis 24 h, vorzugsweise 0,3 h bis 24 h, und Temperaturen von 1000 °C bis 1100 °C, bevorzugt 1030 °C bis 1080 °C bei einer Glühzeit von 0,5 h bis 6 h, anschließend Abschrecken mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 5 °C pro Sekunde, anschließend Anlassen bei Temperaturen von 500 °C bis 550 °C, bevorzugt 520 °C bis 540 °C mit einer Glühzeit von 10 h bis 20 h, bevorzugt 13 h bis 18 h (End- bzw. Zwischenprodukt: Grobblech oder Warmband), - Solution annealing of the heavy plate or hot strip in an annealing plant with an annealing time of 0.1 h to 24 h, preferably 0.3 h to 24 h, and temperatures of 1000 ° C to 1100 ° C, preferably 1030 ° C to 1080 ° C with an annealing time of 0.5 h to 6 h, then quenching at a cooling rate of more than 5 ° C. per second, then tempering at temperatures of 500 ° C. to 550 ° C., preferably 520 ° C. to 540 ° C. with an annealing time from 10 h to 20 h, preferably 13 h to 18 h (end or intermediate product: heavy plate or hot strip),
und/oder and or
- Kaltwalzen des zuvor lösungsgeglühten oder nicht lösungsgeglühten Warmbandes bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur vor dem ersten Walzstich in einem oder mehreren Walzstichen auf eine Dicke von £ 3 mm mit einem Abwalzgrad von 10 % bis 90 %, vorzugsweise 30 % bis 60 %, - Cold rolling of the previously solution-annealed or non-solution-annealed hot strip at room temperature or at an elevated temperature before the first rolling pass in one or more rolling passes to a thickness of £ 3 mm with a degree of rolling of 10% to 90%, preferably 30% to 60%,
- Lösungsglühen des Kaltbandes in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,2 h bis 24 h und Temperaturen von 500 °C bis 850 °C, bevorzugt 520 °C bis 600 °C bei einer Glühzeit von 0,3 h bis 6 h (End- bzw. Zwischenprodukt: Kaltband), - Solution annealing of the cold strip in an annealing plant with an annealing time of 0.2 h to 24 h and temperatures of 500 ° C to 850 ° C, preferably 520 ° C to 600 ° C with an annealing time of 0.3 h to 6 h (End - or intermediate product: cold strip),
und/oder and or
- Weiterverarbeiten des zuvor lösungsgeglühten oder nicht lösungsgeglühten - Further processing of the previously solution annealed or not solution annealed
Kaltbandes, Grobbleches oder Warmbandes zu einem Bauteil, insbesondere einem längsnaht- oder spiralnahtgeschweißten Rohr, Cold strip, heavy plate or hot strip to form a component, in particular a longitudinally or spiral seam welded pipe,
- Lösungsglühen des Bauteils in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 0,2 h bis 24
h und Temperaturen von 500 °C bis 850 °C, bevorzugt 520 °C bis 600 °C bei einer Glühzeit von 0,5 h bis 6 h (Endprodukt: Bauteil). - Solution annealing of the component in an annealing plant with an annealing time of 0.2 h to 24 h and temperatures of 500 ° C. to 850 ° C., preferably 520 ° C. to 600 ° C. with an annealing time of 0.5 h to 6 h (end product: component).
Das End- bzw. Zwischenprodukt wie zum Beispiel Warmband, Kaltband, Grobblech oder ein Bauteil hieraus weist eine gute Kombination von Festigkeits-, Dehnungs- und Umformeigenschaften auf. The end or intermediate product, such as hot strip, cold strip, heavy plate or a component made from it, has a good combination of strength, elongation and deformation properties.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Grobblech, Warmband, Kaltband oder Bauteil in einer Glühanlage bei einer Glühzeit von 10 s bis 120 s, vorzugsweise 15 s bis 90 s, und Temperaturen von 550 °C bis 850 °C, bevorzugt 550 °C bis 650 °C, It is preferably provided that the heavy plate, hot strip, cold strip or component is heated in an annealing system at an annealing time of 10 s to 120 s, preferably 15 s to 90 s, and temperatures of 550 ° C to 850 ° C, preferably 550 ° C to 650 ° C ° C,
aushärtungsgeglüht wird. is age hardening annealed.
In vorteilhafter Weise wird das Grobblech, Warmband, Kaltband oder Bauteil in einer Glühanlage mit einer Atmosphäre aus Argon oder aus einer Argon-Wasserstoff- Mischung lösungsgeglüht und/oder aushärtungsgeglüht. The heavy plate, hot strip, cold strip or component is advantageously solution annealed and / or age hardening annealed in an annealing plant with an atmosphere of argon or an argon-hydrogen mixture.
Im Falle einer Weiterverarbeitung des Stahlflachproduktes zu einem Bauteil, wie einem längsnaht- oder spiralnahtgeschweißten Rohr, kann das zur Erzielung der geforderten Tieftemperaturzähigkeit erforderliche Lösungsglühen und damit die Einstellung des Endgefüges nicht schon am Warm- oder Kaltband, sondern optional erst nach der Rohrherstellung erfolgen. Falls erforderlich, kann das Rohr nach dem Glühen eine ein- oder beidseitige organische oder anorganische Beschichtung erhalten oder elektrolytisch verzinkt bzw. feuerverzinkt werden. In the case of further processing of the flat steel product into a component, such as a longitudinally or spiral seam welded pipe, the solution heat treatment required to achieve the required low-temperature toughness and thus the setting of the final structure can not be carried out on the hot or cold strip, but optionally only after the pipe has been manufactured. If necessary, the tube can be given an organic or inorganic coating on one or both sides after annealing, or it can be electrolytically galvanized or hot-dip galvanized.
In Bezug auf weitere Vorteile wird auf die vorstehenden Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Stahl verwiesen. With regard to further advantages, reference is made to the above statements on the steel according to the invention.
Übliche Dickenbereiche für Vorband sind 1 mm bis 35 mm sowie für Brammen und Dünnbrammen 35 mm bis 450 mm. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Bramme oder Dünnbramme zu einem Grobblech mit einer Dicke von über 3 mm bis 200 mm oder einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 mm bis 28 mm warmgewalzt wird oder das endabmessungsnah gegossene Vorband zu einem Warmband mit einer Dicke von 0,8 mm bis 3 mm warmgewalzt wird. Das erfindungsgemäße Kaltband hat eine Dicke von höchstens 3 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 1 ,4 mm. Im Zusammenhang mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Verfahren wird ein
endabmessungsnah mit dem Zwei-Rollen Gießverfahren erzeugtes Vorband mit einer Dicke von kleiner gleich 3 mm, vorzugsweise 1 mm bis 3 mm, bereits als Warmband verstanden. Das so als Warmband produzierte Vorband weist, bedingt durch die eingebrachte Umformung der beiden gegenläufig drehenden Walzen, keine originäre Gussstruktur auf. Ein Warmwalzen findet somit bereits inline während des Zwei- Rollen-Gießverfahrens statt, so dass ein separates Warmwalzen optional entfallen kann. The usual thickness ranges for pre-strip are 1 mm to 35 mm and for slabs and thin slabs 35 mm to 450 mm. It is preferably provided that the slab or thin slab is hot-rolled into a heavy plate with a thickness of more than 3 mm to 200 mm or a hot strip with a thickness of 0.8 mm to 28 mm, or the pre-strip cast close to its final dimensions is hot-rolled into a hot strip with a thickness of 0.8mm to 3mm is hot rolled. The cold strip according to the invention has a thickness of at most 3 mm, preferably 0.1 mm to 1.4 mm. In connection with the above inventive method, a Semi-finished strip produced with the two-roll casting process with a thickness of less than or equal to 3 mm, preferably 1 mm to 3 mm, already understood as hot strip. The pre-strip produced in this way as hot strip does not have an original cast structure due to the reshaping of the two counter-rotating rolls. Hot rolling thus already takes place inline during the two-roll casting process, so that separate hot rolling can optionally be omitted.
Das Kaltwalzen des Warmbandes kann bei Raumtemperatur oder vorteilhaft bei erhöhter Temperatur vor dem ersten Walzstich, in einem oder mehreren Walzstichen stattfinden. The cold rolling of the hot strip can take place at room temperature or advantageously at an elevated temperature before the first rolling pass, in one or more rolling passes.
Das Kaltwalzen bei erhöhter Temperatur ist vorteilhaft, um die Walzkräfte zu reduzieren und die Bildung von Verformungszwillingen (TWIP-Effekt) zu begünstigen. Vorteilhafte Temperaturen des Walzgutes vor dem ersten Walzstich betragen 60 °C bis 450 °C. Cold rolling at elevated temperatures is advantageous in order to reduce the rolling forces and to promote the formation of deformation twins (TWIP effect). Advantageous temperatures of the rolling stock before the first rolling pass are 60 ° C to 450 ° C.
Falls erforderlich, kann das Kaltband nach dem Kaltwalzen dressiert werden, wodurch die für die Endanwendung benötigte Oberflächenstruktur (Topographie) eingestellt wird. Das Dressieren kann beispielsweise mittels des Pretex®-Verfahrens erfolgen. If necessary, the cold strip can be skin-pass after cold rolling, whereby the surface structure (topography) required for the end application is set. Passing can be done, for example, using the Pretex® process.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erhält das so hergestellte Stahlflachprodukt oder Bauteil eine Oberflächenveredelung, beispielsweise durch elektrolytisches Verzinken oder Feuerverzinken sowie anstelle der Verzinkung oder additiv eine Beschichtung auf organischer oder anorganischer Basis. Die Beschichtungssysteme können zum Beispiel organische Beschichtungen, Kunststoffbeschichtungen oder Lacke oder anderweitige anorganische Beschichtungen wie beispielsweise Eisenoxidschichten sein. In an advantageous development, the flat steel product or component produced in this way is given a surface refinement, for example by electrolytic galvanizing or hot-dip galvanizing and, instead of galvanizing or in addition, a coating on an organic or inorganic basis. The coating systems can be, for example, organic coatings, plastic coatings or lacquers or other inorganic coatings such as iron oxide layers.
Das erfindungsgemäß hergestellte Stahlflachprodukt kann sowohl als Blech, The flat steel product produced according to the invention can be used both as sheet metal,
Blechabschnitt oder Platine verwendet oder zu einem Bauteil wie einem längs- oder spiralnaht geschweißtem Rohr weiterverarbeitet werden. Sheet metal section or blank can be used or processed into a component such as a longitudinally or spiral-welded pipe.
Im Zusammenhang mit den vorgenannten Verfahren wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die als optional angegebenen Verfahrensschritte, alle oder jede
Unterkombination hiervon, auch zwingend in dem Verfahren vorgesehen werden können. In connection with the aforementioned method, it is expressly pointed out that the method steps specified as optional, all or each Subcombinations of this can also be provided for in the process.
Als Halbwarmumformung bzw. Halbwarm-Innenhochdruckumformung werden hier Umform- und Innenhochdruckumformverfahren bezeichnet, bei welchen mindestens der erste Umformschritt bei einer Temperatur oberhalb Raumtemperatur bis unterhalb der Ac3-Temperatur, bevorzugt bei 60 °C bis 450 °C, stattfindet. Warm forming or warm internal high pressure forming is the term used here for forming and internal high pressure forming processes in which at least the first forming step takes place at a temperature above room temperature to below the Ac3 temperature, preferably at 60 ° C to 450 ° C.
Nachfolgend sind in einer Tabelle 1 beispielhaft chemische Zusammensetzungen von nicht erfindungsgemäßen manganhaltigen Leichtbaustählen M1 bis M4 sowie von erfindungsgemäßen manganhaltigen Leichtbaustählen L1 bis L2 jeweils in Gewichts- % angegeben. Zu den Leichtbaustählen M1 bis M4 bzw. L1 bis L2 sind jeweils die erzielte Gefügestruktur in Form des Vorhandenseins von Ferrit (a), Austenit (g) und/oder Karbiden (K) angegeben sowie die hierzu ermittelte Kerbschlagarbeit in Querrichtung nach DIN EN ISO 148-1 in Joule bei -40 °C. Below, in Table 1, chemical compositions of non-inventive manganese-containing lightweight steels M1 to M4 and of manganese-containing lightweight steels L1 to L2 according to the invention are given in% by weight. For the lightweight steels M1 to M4 and L1 to L2, the microstructure achieved in the form of the presence of ferrite (a), austenite (g) and / or carbides (K) is specified, as well as the impact energy determined for this in the transverse direction in accordance with DIN EN ISO 148 -1 in joules at -40 ° C.
Die Leichtbaustähle M1 bis M4 bzw. L1 bis L2 sind zuvor jeweils bei einer Temperatur von 550 bis 650 °C in einer Glühanlage mit einer Atmosphäre aus Argon oder einer Argon-Wasserstoff-Mischung lösungsgeglüht und anschließend in einer Glühanlage mit einer Atmosphäre aus Argon oder einer Argon-Wasserstoff-Mischung The lightweight steels M1 to M4 and L1 to L2 are previously solution-annealed at a temperature of 550 to 650 ° C in an annealing system with an atmosphere of argon or an argon-hydrogen mixture and then in an annealing system with an atmosphere of argon or an Argon-hydrogen mixture
aushärtungsgegüht worden.
has been age hardened.