EP4752238A1

EP4752238A1 - Verfahren zum herstellen eines stahlbauteils aus wenigstens einem ersten stahlblechformteil und einem zweiten stahlblechformteil, sowie stahlbauteil

Info

Publication number: EP4752238A1
Application number: EP25219990.6A
Authority: EP
Inventors: Dirk Rosenstock; Dr. Stefan Bienholz; Erwin Blumensaat
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2024-12-02
Filing date: 2025-12-02
Publication date: 2026-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils;
Aneinanderlegen der Stahlblechformteile, wobei in einem Überlappbereich die Menge an Al-basierter Korrosionschutzbeschichtung nicht zu groß sein darf;
Verschweißen der Stahlblechformteile, beispielsweise mittels Laserstrahlschweißens.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft das Stahlbauteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil. Die Erfindung betrifft ferner ein Stahlbauteil.
Wenn nachfolgend von einem "Stahlflachprodukt" oder auch von einem "Blechprodukt" die Rede ist, so sind damit Walzprodukte, wie Stahlbänder oder -bleche, gemeint aus den für die Herstellung von beispielsweise Karosseriebauteilen "Blechzuschnitte" (auch Platinen genannt) abgeteilt werden. "Blechformteile" der erfindungsgemäßen Art sind aus derartigen Blechzuschnitten durch Umformen hergestellt. "Stahlbauteile" sind wiederum aus mehreren "Blechformteilen" zusammengesetzt, die an einer oder mehreren Fügestellen miteinander verbunden sind.
Alle Angaben zu Gehalten der in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Stahlzusammensetzungen sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Alle nicht näher bestimmten, im Zusammenhang mit einer Stahllegierung stehenden "%-Angaben" sind daher als Angaben in "Gew.-%" zu verstehen. In diesem Text gemachte Angaben zu den Gehalten der Bestandteile einer Atmosphäre beziehen sich auf das Volumen (Angabe in "Vol.-%").
Aus dem Stand der Technik sind Stahlflachprodukte für die Warmumformung zu Blechformteilen bekannt, die eine aluminiumbasierte oder zinkbasierte Beschichtung aufweisen. Beispielsweise zeigen die WO 2022/048990 A1 und die EP 2 993 248 B1 derartige Stahlflachprodukte und Blechformteile mit entsprechenden Beschichtungen. Solche Beschichtungen bieten einen guten Korrosionsschutz. Eine große Rolle spielen entsprechend beschichtete Stahlflachprodukte bei einer Ausführung des Warmumformens als sogenanntes Presshärten.
Bei der Verarbeitung von derartigen Blechformteilen hat sich jedoch gezeigt, dass Schwierigkeiten beim Fügen der Blechformteile zu Stahlbauteilen auftreten können. So zeigt sich beim beispielsweise in der Automobilindustrie regelmäßig angewandten Widerstandpunktschweißen, kurz: WPS, dass die Festigkeit entsprechender Bauteile im Bereich der Naht leidet, was sich in der zerstörenden Werkstoffprüfung in einer in nachteilhafter Weise geringen Kraftübertragung über die Schweißnaht zeigt.
Als Maß für die Qualität der maximalen Kraftübertragung wird mittels einer Zugprobe die Scherzugfestigkeit gemäß den Vorgaben der SEP 1220-3:2011-08 gemessen, wobei die Scherzugfestigkeit die Scherzugkraft ist. Bei der Scherzugkraft handelt es sich um die maximal angesetzte Kraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch. Die SEP 1220-3:2011-08 verweist für die Durchführung der quasistatischen Scherzugprüfung auf die ISO 14273. Der Titel der ISO 14273 ist: "Widerstandsschweißen - Zerstörende Prüfung von Schweißnähten - Probenabmessungen und Verfahren zur Zugscherprüfung von Widerstandspunkt- und Prägebuckelschweißungen". Für Laserschweißnähte gibt es keine entsprechende Norm. Die Prüfung erfolgt in Anlehnung an die ISO 14273:2000. Die Messung sieht vor, dass ein rechteckiger Streifen aus dem Stahlbauteil so entnommen wird, dass die Überlappschweißnaht parallel zur kurzen Kante des rechteckigen Streifens entlang der gesamten Erstreckung des rechteckigen Streifens in die parallel zur kurzen Kante weisende Richtung verläuft und mittig im Streifen liegt. Die kurze Kante des Streifens hat eine Länge von 45 mm. Die genaue Länge der langen Ausdehnungsrichtung ist nicht relevant. Als praktikabel hat sich eine Länge von 200 mm erwiesen. Dieser Streifen wird nun beidseitig eingespannt und mit einer Kraft in Richtung der langen Ausdehnungsrichtung beaufschlagt. Die Kraft wird sukzessive bis zum Bruch der Schweißnaht erhöht. Der Wert des Kraftmaximum vor dem Bruch wird als maximale Kraftübertragung bezeichnet. Es handelt sich um die maximal angesetzte Kraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch. Diese wird in dem beschriebenen Zusammenhang auch als Scherzugfestigkeit bezeichnet, auch wenn es sich streng genommen um eine Kraft und nicht um eine flächenbezogene Kraft handelt.
In der Praxis regelmäßig stattfindende entsprechende Messungen haben gezeigt, dass die maximale Kraftübertragung in Abhängigkeit von den gefügten Ausgangsmaterialien stark variiert. Während geschweißte Proben ohne einen Korrosionsschutzüberzug eine maximale Kraftübertragung, also Scherzugfestigkeit, von mehr als 45 kN aufweisen, zeigt sich bei Proben mit bekannten Korrosionsschutzüberzügen beispielsweise auf Aluminium-Basis eine deutlich reduzierte maximale Kraftübertragung von oftmals unterhalb 30 kN. Dies wird für einen Einsatz in relevanten Bereichen wie beispielsweise dem Automobilbau als unzureichend angesehen.
Da der Einsatz von beschichteten Bauteilen in vielen Anwendungszwecken erforderlich ist, beispielsweise im Automobilbau in Nassbereichen von Fahrzeugen, besteht die Aufgabe, gefügte Stahlbauteile mit hochwertiger Korrosionsbeschichtung und guter Festigkeit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Aufgabe wird ferner gelöst mit einem Stahlbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil vorgeschlagen.
Das Verfahren umfasst erfindungsgemäß mehrere Schritte:
Zum einen werden das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil bereitgestellt. Bei dem ersten Stahlblechformteil und dem zweiten Stahlblechformteil kann es sich beispielsweise um von Stahlband abgeschnittene und hiernach umgeformte Platinen handeln. Das bereitgestellte erste Stahlblechformteil und/oder das bereitgestellte zweite Stahlblechformteil sind jeweils mittels Warmumformens, bevorzugt als Presshärten ausgebildeten Warmumformens, eines Vorprodukts erhalten, wobei das Vorprodukt als mittels Schmelztauchbeschichtung mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehenes Stahlflachprodukt ausgebildet ist. Das bereitgestellte erste Stahlblechformteil und/oder das bereitgestellte zweite Stahlblechformteil sind jeweils, bevorzugt mittels Schmelztauchbeschichtung, mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehene und danach mittels Warmumformens umgeformte Stahlflachprodukte. Bevorzugt umfasst das Warmumformen ein Presshärten oder ist das Warmumformen als Presshärten ausgebildet. Das bedeutet, dass die Stahlblechformteile erhalten wurden, indem zunächst das Stahlflachprodukt mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen wurde zum Bereitstellen eines Vorprodukts, und sodann das Vorprodukt mittels Warmumformens in die schließlich vorgesehene Form gebracht wurde, um das Stahlblechformteil zu erhalten. Bevorzugt wurde das Warmumformens als Presshärten durchgeführt, was nicht zuletzt in der Automobilindustrie ein inzwischen bedeutungsvolles Verfahren zum Gewinnen von Umformteilen mit hoher Festigkeit ist.
Ein erstes Vorprodukt, aus dem das erste Stahlblechformteil hervorgeht, und ein zweites Vorprodukt, aus dem das zweite Stahlblechformteil hervorgeht, können gleichartig sein. Das erste Vorprodukt und das zweite Vorprodukt können aber auch unterschiedlich sein, insbesondere unterschiedliche Dicken der Korrosionschutzbeschichtung aufweisen.
Ein erster Abschnitts des ersten Stahlblechformteils und ein zweiter Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils werden aneinandergelegt zur Bildung eines aus dem ersten Stahlblechformteil und dem zweiten Stahlblechformteil gebildeten Überlappbereichs, wobei die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts insgesamt eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zusammenführen, die ein Maximalgesamtauflagegewicht nicht überschreitet. Das Maximalgesamtauflagegewicht beträgt 100 g/m² oder weniger. Das Maximalgesamtauflagegewicht ist eine definierte obere Grenze für die Summe der Auflagegewichte der zwischen den Stahlblechformteilen aneinandergelegten Korrosionsschutzbeschichtungen. Die jeweils auf der äußeren Seite des Blechstapels liegenden Oberflächen und die Korrosionsschutzbeschichtungen auf diesen werden bei der Betrachtung des Maximalgesamtauflagegewichts nicht berücksichtigt. Insbesondere ist das Maximalgesamtauflagegewicht die definierte obere Grenze für die Summe aus einem ersten Auflagegewicht einer ersten Korrosionsschutzbeschichtung auf derjenigen Oberfläche des ersten Abschnitts, die dem zweiten Abschnitt zugewandt ist, und einem zweiten Auflagegewicht einer zweiten Korrosionsschutzbeschichtung auf derjenigen Oberfläche des zweiten Abschnitts, die dem ersten Abschnitt zugewandt ist. Wenn beide Stahlblechformteile eine Korrosionsschutzbeschichtung aufweisen, bilden diese einen Lagenstapel aus zwei Korrosionsschutzbeschichtungslagen, und das Maximalgesamtauflagegewicht des Lagestapels bildet die obere Grenze, die von der Summe der Auflagengewichte, welche sich aus den Auflagegewichten der zwischen den Blechen in dem Lagenstapel zusammengeführten Menge an Al-Korrosionsschutzbeschichtung zusammensetzt, erfindungsgemäß nicht überschritten wird.
Das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil werden im Überlappbereich verschweißt zum Bilden einer Schweißnaht.
Für das Fügen werden das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil aneinandergelegt. Das Aneinanderlegen erfolgt dabei derart, dass ein Überlappbereich vorliegt, in dem ein Abschnitt des ersten Stahlblechformteils und ein Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils überlappen. Das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil überlappen dabei in einem Abschnitt, bevorzugt einem Überlappstreifen, mit einer Überlapperstreckung von wenigstens 10 mm, bevorzugt wenigstens 15 mm, besonders bevorzugt wenigstens 16 mm. Der Überlappstreifen beträgt bevorzugt maximal 100 mm, besonders bevorzugt maximal 50 mm. Das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil überlappen also beispielsweise in einem Streifen mit einer Breite entsprechend einer der vorstehend genannten Überlapperstreckungen.
Die Korrosionsschutzbeschichtung des ersten Stahlblechformteils und/oder die Korrosionsschutzbeschichtung des zweiten Stahlblechformteils sind in dem Überlappbereich zueinander zugewandt und liegen gemeinsam zwischen den beiden Substraten. In dem Überlappbereich bilden ein Abschnitt der Korrosionsschutzbeschichtung des ersten Stahlblechformteils sowie ein Abschnitt der Korrosionsschutzbeschichtung des zweiten Stahlblechformteils, zueinander zugewandt orientiert, einen Korrosionschutzlagenstapel, der Korrosionsschutzlagen mit einer Gesamtdicke bereitstellt, die aus der Summe der Einzeldicken besteht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Korrosionsschutzlagenstapel der jeweils aneinandergelegten Abschnitte der zueinander zugewandten Korrosionsschutzbeschichtungen zusammen eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung aufweist für die gilt: Das Auflagegewicht der beiden zueinander zugewandten Korrosionsschutzlagen, also die beiden durch Überlapp aufeinander gestapelten Lagen, weisen in der Summe der beiden Lagen ein Auflagegewicht auf, das kleiner als oder gleich dem Maximalgesamtauflagegewicht ist, wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 100 g/m² beträgt oder einen kleineren Wert beträgt. Wenn das Maximalgesamtauflagegewicht zu 100 g/m² festgelegt ist, kann dies beispielsweise erreicht werden, indem jedes der beiden Stahlblechformteile eine Korrosionsschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von 100 g/m² aufweist, sodass die Summe aus den zueinander zugewandten Lagen eine Menge von zweimal der Hälfte von 100 g/m², also in Summe 100 g/m², zusammenführen, und damit das Maximalgesamtauflagegewicht von 100 g/m² erreichen.
Bei allen Betrachtungen im vorliegenden Text gilt für das Auflagegewicht des Stahlblechformteils, welches durch Warmumformen erzeigt wurde, dass die für das Auflagegewicht genannten Werte sich auf den Zustand der Korrosionsschutzbeschichtung auf dem für die Herstellung des Stahlblechformteils genutzten Stahlflachprodukt unmittelbar nach dem Beschichten, aber vor einem Wärmebehandeln oder Warmumformen, beziehen. Das Auflagegewicht ist also der Wert vor der Warmumformung.
Darüber hinaus gilt bei allen Betrachtungen im vorliegenden Text, dass der Begriff des beidseitigen Auflagegewichts sich darauf bezieht, dass die Beschichtungen an beiden Oberflächen des Stahlflachprodukts oder des Stahlblechformteils in Summe berücksichtigt werden. Es wird von dem bei mittels Schmelztauchbeschichtung hergestellten Korrosionsschutzbeschichtungen prinzipbedingten und im relevanten Fachgebiet bekannten Umstand ausgegangen, dass das beidseitige Auflagegewicht innerhalb des Rahmens der Genauigkeit bei der industriellen Fertigung zu gleichen Teilen auf beiden Seiten des Substrats verteilt ist. Besonders bevorzugt bedeutet eine zu gleichen Teilen auf beide Seiten erfolgende Verteilung, dass eine Abweichung der Verteilung des Auflagegewichts in g/m² maximal 20 %, bevorzugt maximal 10 %, besonders bevorzugt maximal 5 % beträgt, wobei die Abweichung definiert ist als der Betrag der Differenz aus dem Auflagewicht A_1 auf der ersten Substratseite und dem Auflagegewicht A_2 auf der zweiten Substratseite, und dieser Betrag der Differenz geteilt durch den kleineren der beiden Werte, also Abweichung = Abs(A_1-A_2)/A_1, wenn A_1 < A_2 und Abweichung = Abs(A_1-A_2)/A_2, wenn A_2 < A_1. "Abs" bezeichnet die Betragsfunktion.
Zu der gesamten vorherigen wie auch nachfolgenden Beschreibung wird ergänzend angemerkt, dass auf das jeweilige Ursprungsauflagegewicht, das heißt: das jeweilige Auflagegewicht im jeweiligen Vorprodukt, Bezug genommen wird. Mit dem Ursprungsauflagegewicht wird das Auflagegewicht unmittelbar nach dem Auftragen der Beschichtung, aber noch vor dem Warmumformen, bezeichnet. Der Rückgriff auf diese Nomenklatur ist dem Umstand geschuldet, dass durch die spezifische Warmumformung, bevorzugt in Ausführung eines Presshärtens, welche erfindungsgemäß die Eigenschaften der bereitzustellenden Stahlblechformteile herbeiführt, eine Veränderung der Korrosionsschutzbeschichtung stattfindet. Die Korrosionsschutzbeschichtung weist dabei in unmittelbarem Kontakt, gegebenenfalls bei geringfügiger Interdiffusion, mit der Substratoberfläche eine Legierungsschicht auf, die sich unter anderem durch Eindiffusion insbesondere von Eisen in die bei der Schmelztauchbeschichtung aufgetragene Korrosionsschutzbeschichtung bildet. Diese Eindiffusion findet bereits während des Schmelztauchbeschichtens im Schmelzbad statt, sie wird darüber hinaus insbesondere bei nachfolgenden Glühschritten fortgesetzt, insbesondere im Rahmen einer Warmumformung. Mit zunehmendem Abstand von der Substratoberfläche sinkt der Eisenanteil in der Korrosionsschutzbeschichtung und es existiert ein Abstand von der Substratoberfläche, von dem an mit steigendem Abstand der Eisenanteil rapide abfällt. In der mikroskopischen Betrachtung eines Querbruchs äußert sich dieser Umstand als augenscheinliches Vorhandensein einer Decklage, die sich auf der Legierungsschicht liegend gebildet hat, und deren Zusammensetzung in hohem Maße von der Zusammensetzung des Schmelzbads sowie der nachfolgenden Wärmenachbehandlung abhängig ist. Bei einer Schmelztauchbeschichtung eines Stahlflachprodukts in einem Bad mit 80 oder mehr GewichtsProzent Al-Anteil erweist sich diese Decklage als Al-reiche Decklage, die mit einer sehr dünnen oxidischen Passivierungsschicht belegt ist. Eine mögliche Ausführung einer solchen Schicht ist der WO 2022/048990 A1 zu entnehmen. Die Bildung der verschiedenen Lagen ist in hohem Maße und in noch nicht vollständig verstandener Weise von verschiedenen Parametern abhängig. Aus diesem Grund können die Lagen nicht durch eine abgeschlossen abgegrenzte Angabe ihrer Eigenschaften definiert werden. Deswegen wurde der in diesem Text gewählte Bezug der Auflagengewichte auf den Zeitpunkt nach dem Beschichten und vor dem Warmumformen gewählt, da diese Darstellung eindeutig ist und der im Fachgebiet üblicherweise gewählten Darstellung entspricht.
Auch wenn dies die übliche Darstellung ist, kann das Auflagengewicht selbstverständlich auch nach dem Warmumformen am Stahlblechformteil oder an dem aus diesem hergestellten Stahlbauteil bestimmt werden. Hierzu wird die gesamte Korrosionsschutzbeschichtung nasschemisch abgelöst und analysiert. Da der Eisengehalt der aufgetragenen Beschichtung in der Regel vernachlässigbar ist (z.B. max. 4% bei einer Aluminium-basierten Korrosionsschutzbeschichtung), kann der Eisenanteil, der durch Eindiffundieren beim Warmumformen zustande kommt, nachträglich rausgerechnet werden. Bei einer Aluminium-basierten Korrosionsschutzbeschichtung ergibt sich also das Auflagengewicht, indem die Summe der Gehalte an Aluminium und Silizium in der nasschemisch abgelösten Beschichtung betrachtet wird.
Schließlich findet erfindungsgemäß ein Verschweißen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils im Überlappbereich statt, indem eine Schweißnaht gebildet wird.
Es wird also ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil vorgeschlagen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils, das als warmumgeformtes Stahlflachprodukt ausgebildet ist, und Bereitstellen des zweiten Stahlblechformteils, das als warmumgeformtes Stahlflachprodukt ausgebildet ist. Wenigstens eines des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils weist eine Korrosionsschutzbeschichtung auf.
Es erfolgt ein Aneinanderlegen eines ersten Abschnitts des ersten Stahlblechformteils und eines zweiten Abschnitts des zweiten Stahlblechformteils zur Bildung eines aus dem ersten Stahlblechformteil und dem zweiten Stahlblechformteil gebildeten Überlappbereichs. Die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts führen insgesamt eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zusammen, die in der Summe der Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung maximal ein Maximalgesamtauflagegewicht ergeben, wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 100 g/m² oder weniger beträgt. Jedes Auflagegewicht bezieht sich jeweils auf das Auflagewicht vor der Wärmebehandlung, also beispielsweise vor dem Presshärten.
Danach: Verschweißen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils im Überlappbereich zum Bilden einer Schweißnaht. Das Verschweißen erfolgt beispielsweise mittels Laserstrahlschweißens.
Für die Entwickler überraschend hat sich gezeigt, dass ein Schweißen von Stahlblechformteilen der oben beschriebenen Weise zu Stahlbauteilen führt, deren Festigkeit an der Schweißnaht, hier beurteilt über die oben bereits erwähnte Scherzugfestigkeit im Sinne der SEP 1220-3:2011-08, also die maximale Zugkraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch, sehr empfindlich von der Gesamtmenge an im Überlappbereich vorhandenem Beschichtungsmaterial abhängt. Dabei hat sich überraschenderweise und kontraintuitiv gezeigt, dass die Festigkeit in besonderer Weise sehr deutlich erhöht werden kann, wenn genau kontrolliert wird, dass die Menge des im Überlappbereich vorhandenen Beschichtungsmaterials nach oben hin begrenzt wird. Die Entwickler haben gefunden, dass entscheidend ist, dass die Gesamtheit des von dem ersten Stahlblechformteil und des von dem zweiten Stahlblechformteil jeweils beigesteuerten Beschichtungsmaterials, aufgrund der jeweils zueinander zugewandt überlappenden Anordnung der Beschichtungen einen Korrosionschutzlagenstapel bildend, einen Grenzwert von Aluminium-basierter Korrosionsschutzbeschichtung nicht überschreitet. Dieser Grenzwert ist vorstehend als Maximalgesamtauflagegewicht bezeichnet und darf erfindungsgemäß 100 g/m² nicht überschreiten, bevorzugt 90 g/m² nicht überschreiten.
Die SEP 1220-3:2011-08 verweist für die Durchführung der quasistatischen Scherzugprüfung auf die ISO 14273. Der Titel der ISO 14273 ist: "Widerstandsschweißen - Zerstörende Prüfung von Schweißnähten - Probenabmessungen und Verfahren zur Zugscherprüfung von Widerstandspunkt- und Prägebuckelschweißungen". Für Laserschweißnähte gibt es keine entsprechende Norm. Die Prüfung erfolgt in Anlehnung an die ISO 14273:2000.
Die Entwickler führen den entscheidenden Einfluss der Begrenzung der Menge an Al-basiertem Korrosionsschutzmaterial für das Fügen der Stahlblechformteile in dem Überlappbereich auf die beim Fügen stattfindenden Prozesse zurück. Beim Verschweißen der beiden Blechformteile bildet sich im Bereich der Schweißnaht eine flüssige Legierung aus. Es hat sich gemäß Beobachtungen herausgestellt, dass der von den Überzügen stammende Anteil in der flüssigen Legierung signifikante Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der erkalteten Schweißverbindung hat. Die Entwickler vermuten auf Basis ihrer hier beschriebenen Beobachtungen, dass ein zu hoher AluminiumGehalt in der Legierung der Schweißnaht zu einer Degradation der mechanischen Stabilität der Schweißverbindung führt. Ein Ansatz einer Begründung hierfür könnte gemäß einer Hypothese der Entwickler in der Neigung von Aluminium gefunden werden, Sprödphasen auszubilden. Da für die empirisch gefundene Beobachtung jedoch noch keine geschlossene wissenschaftliche Theorie gefunden werden konnte, wird zunächst auf die von den Entwicklern durchgeführten Versuche sowie die Beobachtungen an diesen verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil so vorgesehen, dass es die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils mit einer ersten Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung, das als warmumgeformtes Stahlflachprodukt ausgebildet ist, und des zweiten Stahlblechformteils mit einer zweiten Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung, das als warmumgeformtes Stahlflachprodukt ausgebildet ist. Bevorzugt ist das erste Stahlblechformteil als pressgehärtetes Stahlflachprodukt ausgebildet und/oder ist das zweite Stahlblechformteil als pressgehärtetes Stahlflachprodukt ausgebildet.
Aneinanderlegen eines ersten Abschnitts des ersten Stahlblechformteils und eines zweiten Abschnitts des zweiten Stahlblechformteils zur Bildung eines aus dem ersten Stahlblechformteil und dem zweiten Stahlblechformteil gebildeten Überlappbereichs, wobei die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts insgesamt einen Stapel aus einem Abschnitt der ersten Korrosionsschutzbeschichtung und einem Abschnitt der zweiten Korrosionsschutzbeschichtung bildet. Der Stapel insgesamt, also in der Summe, weist ein Auflagegewicht von maximal 100 g/mm² auf, bevorzugt maximal 50 g/mm², noch bevorzugter von maximal 40 oder maximal 39 oder maximal 38 oder maximal 37 oder maximal 36 oder, am meisten bevorzugt, 35 g/m², dabei in der Reihenfolge der Nennung mit steigender Präferenz;
Verschweißen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils im Überlappbereich zum Bilden einer Schweißnaht. Das Verschweißen erfolgt beispielsweise mittels Laserstrahlschweißens.
Das Auflagegewicht bezieht sich auf das Auflagegewicht vor der Warmumformung. Wenn beide Stahlblechformteile eine beidseitige Al-basierte Korrosionsschutzbeschichtung mit im Rahmen üblicher Abweichung gleicher Verteilung der Beschichtung auf beide Seiten des Substrats aufweisen, dann kann die Erfindung auch wie folgt definiert werden:
Es wird Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil so vorgesehen, dass es die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils mit einer ersten Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung mit einem ersten beidseitigen Auflagegewicht, das als warmumgeformtes, insbesondere pressgehärtetes, Stahlflachprodukt ausgebildet ist, und des zweiten Stahlblechformteils mit einer zweiten Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung mit einem zweiten beidseitigen Auflagegewicht, das als warmumgeformtes, insbesondere pressgehärtetes, Stahlflachprodukt ausgebildet ist;
Aneinanderlegen eines ersten Abschnitts des ersten Stahlblechformteils und eines zweiten Abschnitts des zweiten Stahlblechformteils zur Bildung eines aus dem ersten Stahlblechformteil und dem zweiten Stahlblechformteil gebildeten Überlappbereichs, wobei die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts insgesamt einen Stapel aus einem Abschnitt der ersten Korrosionsschutzbeschichtung und einem Abschnitt der zweiten Korrosionsschutzbeschichtung bildet.

Die Summe aus dem ersten beidseitigen Auflagegewicht und dem zweiten beidseitigen Auflagegewicht beträgt maximal 200 g/mm², bevorzugt maximal 100 g/mm², noch bevorzugter maximal 80 g/m² oder maximal 78 g/m² oder maximal 76 g/m² oder maximal 74 g/m² oder maximal 72 g/m² oder, am meisten bevorzugt, maximal 70 g/m², dabei in der Reihenfolge der Nennung mit steigender Präferenz. Besonders bevorzugt ist, wenn als zusätzliche Bedingung die Summe aus dem ersten beidseitigen Auflagegewicht und dem zweiten beidseitigen Auflagegewicht wenigstens 35 g/m² oder wenigstens 40 g/m² oder wenigstens 50 g/m² oder wenigstens 55 g/m² oder wenigstens 60 g/m² beträgt, dabei in der Reihenfolge der Nennung mit steigender Präferenz.
Die Summe aus dem ersten beidseitigen Auflagegewicht und dem zweiten beidseitigen Auflagegewicht beträgt besonders bevorzugt zwischen 35 g/mm² und 200 g/mm², mehr bevorzugt zwischen 40 g/mm² und 100 g/mm², noch mehr bevorzugt zwischen 50 g/mm² und 80 g/mm², oder, in Reihenfolge der Präferenz: zwischen 55 g/m² und 78 g/m² oder von 60 g/m² bis 76 g/m² oder von 60 g/m² bis 74 g/m² oder von 60 g/m² bis 72 g/m². Besonders bevorzugt ist, wenn zusätzlich jedes des ersten beidseitigen Auflagegewichts und des zweiten beidseitigen Auflagegewichts wenigstens 20 g/m² aufweist, noch bevorzugter wenigstens 25 g/m².
Als abschließender Verfahrensschritt erfolgt ein Verschweißen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils im Überlappbereich zum Bilden einer Schweißnaht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das als Stahlsubstrat genutzte Stahlflachprodukt aus einem Stahl, der 0,50 bis 3,0 Gew.-% Mn, 0,02 - 1,2 Gew.-% Si, bevorzugt 0,10 bis 0,50 Gew.-% Si, und 0,01 bis 1,00 Gew.-% Cr aufweist. Insbesondere ist das Gefüge des Stahls durch ein Warmumformen in ein martensitisches oder teilweise martensitisches Gefüge umwandelbar. Das Gefüge des Stahlsubstrates des Blechformteils ist also bevorzugt ein martensitisches oder zumindest teilweise martensitisches Gefüge, da dieses eine besonders hohe Härte aufweist.

Besonders bevorzugt besteht das Stahlsubstrat aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) der folgenden Legierungsvorschrift genügt:

C:	0,04 - 0,45 Gew.-%,
Si:	0,02 - 1,2 Gew.-%, bevorzugt 0,10 - 0,50 Gew.-%,
Mn:	0,50 - 3,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 - 2,6 Gew.-%,
Al:	0,02 - 1,0 Gew.-%,
P:	≤ 0,05 Gew.-%,
S:	≤ 0,02 Gew.-%,
N:	≤ 0,02 Gew.-%,
Sn:	≤ 0,03 Gew.-%,
As:	≤ 0,010 Gew.-%,
Ca:	≤ 0,005 Gew.-%,

sowie optional einem oder mehreren der Elemente "Cr, B, Mo, Ni, Cu, Nb, Ti, V, W" in folgenden Gehalten:

Cr:	0,01 - 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,08 - 1,0 Gew.-%,
B:	0,001 - 0,010 Gew.-%,
Mo:	≤ 0,5 Gew.-%,
Ni:	≤ 0,5 Gew.-%,
Cu:	≤ 0,2 Gew.-%,
Nb:	0,01 - 0,2 Gew.-%,
Ti:	0,008 - 0,10 Gew.-%,
V:	≤ 0,3 Gew.-%,
W:	0,001 -1,00 Gew.-%.

Bei den Elementen P, S, N, Sn, As, Ca handelt es sich um Verunreinigungen, die bei der Stahlerzeugung nicht vollständig vermieden werden können. Gelegentlich wird Ca auch bewusst zur Abbindung von Schwefel hinzulegiert. In einem solchen Fall beträgt der Gehalt von Ca mindestens 0,001 Gew.-%. Maximal beträgt der Ca-Gehalt auch in diesem Fall 0,005 Gew.-%.
Neben diesen Elementen können auch noch weitere Elemente als Verunreinigungen im Stahl vorhanden sein. Diese weiteren Elemente werden unter den "unvermeidbaren Verunreinigungen" zusammengefasst. Bevorzugt beträgt der Gehalt an unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,1 Gew.-%. Die optionalen Legierungselemente Cr, B, Nb, Ti, für die eine Untergrenze angegeben ist, können auch in Gehalten unterhalb der jeweiligen Untergrenze als unvermeidbare Verunreinigungen im Stahlsubstrat vorkommen. In dem Fall werden sie ebenfalls zu den unvermeidbaren Verunreinigungen gezählt, deren Gesamtgehalt auf maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,1 Gew.-%, begrenzt ist. Bevorzugt sind die individuellen Obergrenzen für die jeweilige Verunreinigung dieser Elemente wie folgt:

Cr: ≤ 0,050 Gew.-%,

B: ≤ 0,0005 Gew.-%,

Nb: ≤ 0,005 Gew.-%,

Ti: ≤ 0,005 Gew.-%.
Dabei sind diese bevorzugten Obergrenzen als alternativ oder gemeinsam zu betrachten. Bevorzugte Varianten des Stahls erfüllen also eine oder mehrere dieser vier Bedingungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der C-Gehalt des Stahls maximal 0,37 Gew.-% und/oder mindestens 0,06 Gew.-%. Bei besonders bevorzugten Ausführungsvarianten liegt der C-Gehalt im Bereich von 0,06 - 0,09 Gew.-% oder im Bereich von 0,11 - 0,25 Gew.-% oder im Bereich von 0,32 - 0,37 Gew.-%.
Kohlenstoff wirkt in erfindungsgemäßen Stahlflachprodukten verzögernd auf die Bildung von Ferrit und Bainit. Gleichzeitig wird Restaustenit stabilisiert und die Ac3-Temperatur verringert. Ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,06 Gew.-% ist vorteilhaft, um die Härtbarkeit des Stahlflachprodukts und die Zugfestigkeit des pressgehärteten Produkts mindestens 1000 MPa zu gewährleisten. Soll ein höheres Festigkeitsniveau angestrebt werden, so werden bevorzugt C-Gehalte > 0,12 Gew.-% eingestellt. Wird der C-Gehalt weiter angehoben auf Werte von mindestens 0,19 Gew.-%, so kann überdies die Härtbarkeit verbessert werden, sodass das Stahlflachprodukt eine sehr gute Kombination aus Härtbarkeit und Festigkeit aufweist. Kohlenstoffgehalte größer 0,45 Gew.-% wirken sich jedoch nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften des Stahlflachprodukts aus, da C-Gehalte größer 0,45 Gew.-% während des Presshärtens die Bildung spröden Martensits fördern. Durch hohe C-Gehalte kann darüber hinaus die Schweißbarkeit negativ beeinflusst werden. Um die Schweißbarkeit zu verbessern, kann der Kohlenstoffgehalt bevorzugt auf Werte kleiner 0,40 Gew.-%, insbesondere 0,3 Gew.-% eingestellt werden. Insbesondere bei C-Gehalten < 0,25 Gew.-% kann die Schweißbarkeit nochmals deutlich verbessert und zusätzlich ein gutes Verhältnis von Kraftaufnahme und maximalem Biegewinkel im Biegeversuch nach VDA238-100 im pressgehärteten Zustand erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Si-Gehalt des Stahls maximal 1,00 Gew.-% und/oder mindestens 0,06 Gew.-%.
Silizium wird zur weiteren Erhöhung der Härtbarkeit des Stahlflachprodukts sowie der Festigkeit des pressgehärteten Produkts über Mischkristallverfestigung verwendet. Silizium ermöglicht außerdem den Einsatz von Ferro-Silizio-Mangan als Legierungsmittel, was sich begünstigend auf die Produktionskosten auswirkt. Ab einem Si-Gehalt von 0,06 Gew.-% stellt sich bereits ein Härtungseffekt ein. Ab einem Si-Gehalt von mindestens 0,15 Gew.-% tritt ein signifikanter Anstieg der Festigkeit auf. Si-Gehalte oberhalb von 0,5 Gew.-% wirken sich nachteilig auf das Beschichtungsverhalten aus, insbesondere bei Al-basierten Beschichtungen. Si-Gehalte von maximal 0,4 Gew.-% werden bevorzugt eingestellt, um die Oberflächenqualität des beschichteten Stahlflachprodukts zu verbessern.
Der Mn-Gehalt des Stahls beträgt bei einer bevorzugten Variante maximal 2,6 Gew.-%, noch bevorzugter maximal 2,4 Gew.-%, und/oder mindestens 0,75 Gew.-%. Bei besonders bevorzugten Ausführungsvarianten liegt der Mn-Gehalt im Bereich von 0,75 - 0,85 Gew.-% oder im Bereich von 1,0 - 1,6 Gew.-%.
Mangan wirkt als härtendes Element, indem es die Ferrit- und die Bainitbildung stark verzögert. Bei Mangangehalten kleiner 0,5 Gew.-% werden während des Presshärtens selbst bei sehr schnellen Abkühlgeschwindigkeiten Ferrit und Bainit gebildet, was vermieden werden sollte. Mn-Gehalte größer 0,75 Gew.-%, insbesondere 0,9 Gew.-% sind bevorzugt, wenn ein martensitisches Gefüge insbesondere in Bereichen größerer Umformung gewährleistet werden soll. Mangangehalte größer 2,6 Gew.-% wirken sich nachteilig auf die Verarbeitungseigenschaften aus. Insbesondere die Schweißbarkeit ist stark eingeschränkt, weshalb der Mn-Gehalt bevorzugter Stahlflachprodukte auf höchstens 2,6 Gew.-%, insbesondere auf höchstens 1,6 Gew.-% beschränkt ist. Mangangehalte kleiner 1,6 Gew-% werden darüber hinaus auch aus ökonomischen Gründen bevorzugt.
Der Al-Gehalt des Stahls beträgt bei einer bevorzugten Variante maximal 0,75 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,25 Gew.-%. Alternativ oder ergänzend beträgt der Al-Gehalt bevorzugt mindestens 0,02 Gew.-%.
Aluminium wird als Desoxidationsmittel zur Abbindung von Sauerstoff eingesetzt. Zudem hemmt Aluminium die Zementitbildung. Zur sicheren Abbindung von Sauerstoff werden mindestens 0,02 Gew.-% Al im Stahl benötigt. Da allerdings auch die Ac3-Temperatur deutlich mit steigendem Al-Legierungsgehalt nach oben verschoben wird, ist der Al-Gehalt bevorzugt auf 0,25 Gew.-% begrenzt. Ab einem Gehalt von 0,25 Gew.-% behindert Al die Umwandlung in den Austenit vor dem Presshärten zu stark, sodass die Austenitisierung nicht mehr Zeit- und Energieeffizient durchgeführt werden kann. Für übliche Ofentemperaturen zwischen 850 und 950°C in der Warmumformung ist bevorzugt ein Al-Gehalt von höchstens 0,1 Gew.-% einzuhalten, um den Stahl dennoch vollständig zu austenitisieren.
Zudem hat sich gezeigt, dass es hilfreich sein kann, wenn die Summe der Gehalte von Silizium und Aluminium begrenzt sind. Bein einer bevorzugten Variante beträgt daher die Summe der Gehalte von Si und Al (üblicherweise bezeichnet als Si+Al) maximal 1,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 1,2 Gew.-%. Ergänzend oder alternativ beträgt die Summe der Gehalte von Si und Al mindestens 0,06 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,08 Gew.-%.
Bei den Elementen P, S, N handelt es sich um typische Verunreinigungen, die bei der Stahlerzeugung nicht vollständig vermieden werden können. Bei bevorzugten Varianten beträgt der P-Gehalt maximal 0,03 Gew.-%. Unabhängig davon beträgt der S-Gehalt bevorzugt maximal 0,012 Gew.-%. Zusätzlich oder ergänzend beträgt der N-Gehalt bevorzugt maximal 0,009 Gew.-%.
Phosphor (P) und Schwefel (S) sind Elemente, die als Verunreinigungen durch Eisenerz in den Stahl eingeschleppt werden und nicht vollständig im großtechnischen Stahlwerksprozess beseitigt werden können. Der P-Gehalt und der S-Gehalt sollten so gering wie möglich gehalten werden, da sich die mechanischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Kerbschlagarbeit mit zunehmendem P-Gehalt bzw. S-Gehalt verschlechtern. Ab P-Gehalten von 0,1 Gew.-% tritt zudem eine zunehmende Versprödung des Martensits auf, weshalb der P-Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts auf maximal 0,05 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,03 Gew.-% begrenzt ist. Der S-Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist auf maximal 0,02 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,012 Gew.-% begrenzt.
Stickstoff (N) ist aufgrund des Stahlfertigungsprozesses in geringen Mengen im Stahl vorhanden. Der N-Gehalt ist möglichst gering zu halten und sollte weniger als 0,02 Gew.-% betragen. Insbesondere bei Legierungen, die Bor enthalten, ist Stickstoff schädlich, da es durch die Bildung von Bornitriden den umwandlungsverzögernden Effekt von Bor verhindert, weshalb der Stickstoffgehalt in diesem Fall bevorzugt maximal 0,010 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,009 Gew.-%, betragen sollte.
Der Sn-Gehalt beträgt maximal 0,03 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,02 Gew.-%. Der As-Gehalt beträgt maximal 0,010 Gew.-%, insbesondere maximal 0,005 Gew.-%.
Optional enthält der Stahl zudem Chrom mit einem Gehalt von 0,01 - 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,08 - 1,0 Gew.-%. Bevorzugt beträgt der Cr-Gehalt maximal 0,75 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%.
Chrom wird dem Stahl eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts in Gehalten von 0,01 - 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,08 - 1,0 Gew.-%, zugegeben. Chrom beeinflusst die Härtbarkeit des Stahlflachprodukts, indem es die diffusive Umwandlung während des Presshärtens verlangsamt. Chrom wirkt in erfindungsgemäßen Stahlflachprodukten ab einem Gehalt von 0,08 Gew.-% günstig auf die Härtbarkeit, wobei ein Cr-Gehalt > 0,1 Gew.-% für eine sichere Prozessführung, vor allem zur Verhinderung der Bainitbildung, bevorzugt wird. Enthält der Stahl mehr als 1,0 Gew.-% Chrom, so verschlechtert sich das Beschichtungsverhalten. Um eine gute Oberflächenqualität zu erhalten, kann der Cr-Gehalt bevorzugt auf maximal 0,75 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%. begrenzt sein.
Im Falle einer optionalen Zulegierung von Chrom ist bevorzugt die Summe der Gehalte von Chrom und Mangan begrenzt. Die Summe beträgt maximal 3,3 Gew.-%, insbesondere maximal 3,15 Gew.-%. Weiterhin beträgt die Summe mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,75 Gew.-%.
Bevorzugt enthält der Stahl optional zudem Bor mit einem Gehalt von 0,001 - 0,010 Gew.-%. Insbesondere beträgt der B-Gehalt maximal 0,005 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,004 Gew.-%.
Bor kann optional hinzulegiert werden, um die Härtbarkeit des Stahlflachprodukts zu verbessern, indem auf den Austenitkorngrenzen angelagerte Boratome oder Borausscheidungen die Korngrenzenenergie verringern, wodurch die Nukleation von Ferrit während des Presshärtens unterdrückt wird. Ein deutlicher Effekt auf die Härtbarkeit tritt bei B-Gehalten von mindestens 0,001 Gew.-% auf. Bei B-Gehalten über 0,010 Gew.-% bilden sich hingegen vermehrt Borkarbide, Bornitride oder Bornitrokarbide, welche wiederum bevorzugte Keimstellen für die Nukleation von Ferrit darstellen und den härtenden Effekt wieder absenken. Aus diesem Grund wird der B-Borgehalt auf höchstens 0,010 Gew.-% beschränkt.
Bei einer Zulegierung von Bor wird bevorzugt auch Titan zur Abbindung von Stickstoff hinzulegiert. Der Ti-Gehalt sollte in diesem Fall dann bevorzugt mindestens das 3,42-fache des Gehalts in Gew.-% an Stickstoff betragen sollte.
Optional kann der Stahl Molybdän mit einem Gehalt von maximal 0,5 Gew.-% enthalten, insbesondere maximal 0,1 Gew.-%.
Molybdän (Mo) kann zur Verbesserung der Prozessstabilität optional hinzugegeben werden, da es die Ferritbildung deutlich verlangsamt. Ab Gehalten von 0,002 Gew.-% bilden sich dynamisch Molybdän-Kohlenstoff Cluster bis hin zu ultrafeinen Molybdänkarbiden auf den Korngrenzen, welche die Beweglichkeit der Korngrenze und somit diffusive Phasenumwandlungen deutlich verlang-samen. Außerdem wird durch Molybdän die Korngrenzenenergie verringert, was die Nukleationsrate von Ferrit verringert. Aufgrund der hohen Kosten, welche mit einer Legierung von Molybdän verbunden sind, sollte der Mo-Gehalt höchstens 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,3 Gew.-%, betragen.
Optional kann der Stahl zudem Kupfer enthalten mit einem Gehalt von maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,15 Gew.-%.
Kupfer (Cu) kann optional hinzulegiert werden, um bei Zugaben von mindestens 0,01 Gew.-% die Härtbarkeit zu erhöhen. Darüber hinaus verbessert Kupfer den Widerstand gegen atmosphärische Korrosion unbeschichteter Bleche oder Schnittkanten.
Weiterhin kann der Stahl optional Nickel enthalten mit einem Gehalt von maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,15 Gew.-%.
Nickel (Ni) stabilisiert die austenitische Phase und kann optional hinzulegiert werden, um die Ac3-Temperatur zu verringern und die Bildung von Ferrit und Bainit zu unterdrücken. Nickel hat darüber hinaus einen positiven Einfluss auf die Warmwalzbarkeit, insbesondere, wenn der Stahl Kupfer enthält. Kupfer verschlechtert die Warmwalzbarkeit. Um dem negativen Einfluss von Kupfer auf die Warmwalzbarkeit entgegenzuwirken, können dem Stahl mindestens 0,01 Gew.-% Nickel hinzulegiert werden. Aus ökonomischen Gründen sollte der Nickelgehalt auf Anteile von maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,4 Gew.-% beschränkt bleiben.
Zudem kann der Stahl optional eines oder mehrere der Mikrolegierungselemente Nb, Ti und V enthalten. Dabei beträgt der optionale Nb-Gehalt mindestens 0,01 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,02 Gew.-% und maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,08 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,04 Gew.-%. Der optionale Ti-Gehalt beträgt mindestens 0,01 Gew.-% und maximal 0,10 Gew.-%, insbesondere maximal 0,08 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,04 Gew.-%. Der optionale V-Gehalt beträgt maximal 0,3 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere maximal 0,1 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,05 Gew.-%.
Niob (Nb) kann optional hinzulegiert werden, um ab einem Gehalt von 0,01 Gew.-%, insbesondere ab 0,010 Gew.-% zur Kornfeinung beizutragen. Allerdings verschlechtert Niob die Rekristallisierbarkeit des Stahls. Bei einem Nb-Gehalt von über 0,1 Gew.-% lässt sich der Stahl nicht mehr in üblichen Durchlauföfen vor der Feuerbeschichtung rekristallisieren.
Titan (Ti) ist ein Mikrolegierungselement, welches optional hinzulegiert werden kann, um zur Kornfeinung beizutragen. Außerdem bildet Titan mit Stickstoff grobe Titannitride, weshalb der Ti-Gehalt vergleichsweise geringgehalten werden soll. Titan bindet Stickstoff ab und ermöglicht Bor so, seine stark ferrithemmende Wirkung zu entfalten. Für eine ausreichende Abbindung von Stickstoff wird mindestens das 3,42-fache des Stickstoffgehalts benötigt, wobei mindestens 0,008 Gew.-% Ti für eine ausreichende Verfügbarkeit hinzugegeben werden sollten. Bevorzugt beträgt der Titan-Gehalt mindestens 0,010 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,015 Gew.-%. Ab 0,1 Gew.-% Ti verschlechtert sich die Kaltwalzbarkeit und Rekristallisierbarkeit deutlich, weshalb größere Ti-Gehalte vermieden werden sollten.
Vanadium (V) ist ein sehr kohlenstoffaffines Element. Wenn Vanadium frei, das heißt in ungebundenem oder gelöstem Zustand, vorliegt, kann es übersättigt gelösten Kohlenstoff in Form von Karbiden oder Clustern binden oder zumindest seine Diffusionsgeschwindigkeit verringern. Entscheidend ist dabei, dass V in gelöstem Zustand vorliegt. Überraschenderweise haben sich insbesondere sehr geringe V-Gehalte als besonders günstig für die Alterungsbeständigkeit erwiesen. Bei höheren V-Gehalten können schon bei höheren Temperaturen größere Vanadiumkarbide ausscheiden, welche sich dann bei Temperaturen von 800-900°C, welche typisch für Durchlaufglühen von Schmelztauchbeschichtungsanlagen sind, nicht mehr auflösen. Schon kleinste Mengen Vanadium von 0,001 Gew.-% können bereits freien Kohlenstoff bei der Anlagerung an Versetzungen behindern. Ab einem V-Gehalt von 0,2 Gew.-% tritt keine Verbesserung der Alterungsbeständigkeit mehr durch Vanadium auf. Die alterungshemmende Wirkung von Vanadium ist bei V-Gehalten bis zu 0,009 Gew.-% besonders ausgeprägt, wobei sich ein maximaler Effekt ab einem bevorzugten V-Gehalt von 0,002 Gew.-% einstellt. Bei V-Gehalten größer 0,009 Gew.-% bilden sich vermehrt Vanadiumkarbide. Vanadiumkarbide können ab einem Vanadiumgehalt im Stahl von 0,009 Gew.-% nicht bei Temperaturen von 860°C, welche zum Beispiel typisch für Glühtemperaturen in einer Schmelztauchbeschichtungsanlage sind, aufgelöst werden. Der Vanadium-Gehalt des Stahls eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist zum einen aus Kostengründen auf höchstens 0,1 Gew.-% beschränkt. Zum anderen bewirken höhere V-Gehalte keine wesentliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.
Im Falle einer optionale Zulegierung von mehreren der Elemente Nb, Ti und V ist bevorzugt die Summe der Gehalte von Nb, Ti und V begrenzt. Die Summe beträgt maximal 0,1 Gew.-%, insbesondere maximal 0,068 Gew.-%. Weiterhin beträgt die Summe bevorzugt mindestens 0,015 Gew.-%.
Wolfram (W) kann optional in Gehalten von 0,001 - 1,0 Gew.-% zur Verlangsamung der Ferritbildung hinzulegiert werden. Ein positiver Effekt auf die Härtbarkeit ergibt sich bereits bei W-Gehalten von mindestens 0,001 Gew.-%. Aus Kostengründen wird maximal 1,0 Gew.-% Wolfram hinzulegiert.
Die vorstehenden Erläuterungen zu bevorzugten Stahlsubstraten gelten selbstverständlich ebenso für das Stahlsubstrat bzw. Stahl des, im nachfolgenden beschriebene Stahlflachproduktes, sowie die Stahlsubstrate bzw. Stähle in den beschriebenen Herstellungsverfahren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils beziehungsweise des zweiten Stahlblechformteils, bevorzugt von beiden Stahlblechformteilen:

A) Bereitstellen des unbeschichteten Stahlflachprodukts,
B) Schmelztauchbeschichten des Stahlflachprodukts zum Aufbringen einer Korrosionsschutzbeschichtung,
C) Warmumformen, bevorzugt zusätzlich Presshärten, des Stahlflachprodukts zum Erhalten des ersten Stahlblechformteils beziehungsweise des zweiten Stahlblechformteils.

Die Durchführung der Verfahrensschritte A) bis C) erfolgt in der alphabetischen Reihenfolge. Nach Schritt B) und vor Schritt C) liegt das beschichtete Stahlflachprodukt als Vorprodukt vor.
Das Bereitstellen des Stahlflachprodukts kann insbesondere umfassen, dass ein Stahlband bereitgestellt wird, das mit den nachfolgenden Schritten hergestellt wurde:

a) Zurverfügungstellen einer Bramme oder einer Dünnbramme, die aus einem Stahl besteht, der beispielsweise eine der eingangs genannten Legierungszusammensetzungen aufweist;
b) Durcherwärmen der Bramme oder Dünnbramme bei einer Temperatur (T1) von 1000-1400 Grad Celsius;
c) optionales Vorwalzen der durcherwärmten Bramme oder Dünnbramme zu einem Zwischenprodukt mit einer Zwischenprodukttemperatur (T2) von 1000-1200 Grad Celsius;
d) Warmwalzen zu einem warmgewalzten Stahlflachprodukt, wobei die Endwalztemperatur (T3) 750-1000 Grad Celsius beträgt;
e) optionales Haspeln des warmgewalzten Stahlflachprodukts, wobei die Haspeltemperatur (T4) höchstens 700 Grad Celsius beträgt;
f) Entzundern des warmgewalzten Stahlflachprodukts;
g) optionales Kaltwalzen des Stahlflachprodukts, wobei der Kaltwalzgrad mindestens 30 % beträgt;

Das Schmelztauchbeschichten wird bevorzugt in einem Schmelzbad durchgeführt.
Dabei wird das Stahlflachprodukt durch eine flüssige Schmelze geführt, die aus 0,1 - 15 Gew.-% Si, bevorzugt mehr als 1,0 Gew-% Si, optional 2 - 4 Gew.-% Fe, optional bis zu 5 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, bevorzugt bis zu 1,0 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, und optional bis zu 15 % Gew.-% Zn, bevorzugt bis zu 10 Gew.-% Zn und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest, neben unvermeidbaren Verunreinigungen, Aluminium besteht. Bevorzugt beträgt der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen mindestens 0,1 Gew.-%.
Bei einer bevorzugten Variante beträgt der Si-Gehalt der Schmelze 0,5 - 3,5 Gew.-% oder 7 - 12 Gew.-%, insbesondere 8-10 Gew.-%.
Bei einer bevorzugten Variante umfasst der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen in der Schmelze 0,1 - 1,0 Gew.-% Mg, insbesondere 0,1 - 0,7 Gew.-% Mg, bevorzugt 0,1 - 0,5 Gew.-% Mg. Weiterhin kann der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen in der Schmelze insbesondere mindestens 0,0015 Gew.-% Ca, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-% Ca, umfassen. Weiterhin bevorzugt besteht der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen in der Schmelze aus 0,1 - 1,0 Gew.-% Mg, insbesondere 0,1 - 0,7 Gew.-% Mg, bevorzugt 0,1 - 0,5 Gew.-% Mg und optional mindestens 0,0015 Gew.-% Ca, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-% Ca.
Weiterhin bevorzugt ist der Gehalt an optionalen weiteren Bestandteilen auf 1,5 Gew.-%, insbesondere auf 1,0 Gew.-%, bevorzugt auf 0,5 Gew.-%, insbesondere auf 0,3 Gew.-%, bevorzugt auf 0,10 Gew.-%, insbesondere auf 0,05 Gew.-% beschränkt. Insbesondere entsprechen die optionalen weiteren Bestandteile unvermeidbaren Verunreinigungen und sind lediglich in technisch nicht vermeidbaren Gehalten vorhanden. Dies gilt für alle zuvor erläuterten Schmelzenzusammensetzungen.
Eine bevorzugte Schmelzenzusammensetzung besteht aus:

9 bis 11 Si;
2 bis 3,5 Fe;
optional 0,1-1,0 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle; Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen, dabei alle Angaben in Gew.-Prozent, kurz: Gew.-%.

Beim Schmelztauchbeschichten diffundiert Eisen aus dem Stahlsubstrat in den flüssigen Überzug, so dass der Korrosionsschutzüberzug des Stahlflachproduktes beim Erstarren insbesondere eine Legierungsschicht und eine Al-Basisschicht aufweist.
Das Ergebnis des Schritts B) ist sodann ein Stahlflachprodukt, das die Al-basierte Korrosionsschutzbeschichtung aufweist und als Vorprodukt für die Herstellung des ersten Stahlblechformteils und/oder des zweiten Stahlblechformteils verwendet werden kann.
Die oben unter Schritt B) zusammengefasste Maßnahme des Schmelztauchbeschichtens umfasst gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung insbesondere die nachfolgenden Teilschritte:

B1) Vorwärmen des Stahlflachprodukts auf eine Vormwärmtemperatur (VWT) von 650 Grad Celsius bis 900 Grad Celsius;
B2) Abkühlen des Stahlflachprodukts auf eine Badeintauchtemperatur (BET) von 650 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, bevorzugt 680 Grad Celsius bis 720 Grad Celsius;
B3) Eintauchen des BET aufweisenden Stahlflachprodukts in das Schmelzbad, aufweisend eine Schmelzentemperatur von 660 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, bevorzugt 670 Grad Celsius bis 710 Grad Celsius;
B4) Abblasen des Stahlflachprodukts nach Austritt aus dem Schmelzbad zum Einstellen eines beidseitigen Auflagegewichts, das zwischen 30 und 200 g/m² liegt, bevorzugt zwischen 30 und 160 g/m², besonders bevorzugt zwischen 35 und 100 g/m²;
B5) Abkühlen des Stahlflachprodukts; bevorzugt beträgt dabei eine erste Abkühldauer im Temperaturbereich zwischen 600 Grad Celsius und 450 Grad Celsius mehr als 10 s, insbesondere mehr als 14 s, und eine zweite Abkühldauer im Temperaturbereich zwischen 400 Grad Celsius und 300 Grad Celsius mehr als 8 s, insbesondere mehr als 12 s;
B6) optional: Dressieren.

Beim Austritt aus dem Schmelzbad wird das Stahlflachprodukt bevorzugt mittels eines Gasstroms abgeblasen. Dadurch wird die Dicke der Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung kontrolliert, wobei insbesondere auf beiden Seiten eine gleiche Schichtdicke vorliegt und bevorzugt das beidseitige Auflagegewicht, in der Summe aus den Werten beider Seiten, zwischen 30 und 100 g/m², besonders bevorzugt zwischen 30 und 90 g/m², liegt.
Besonders bevorzugt liegt das beidseitige Auflagegewicht beim Vorprodukt zwischen 30 und 65 g/m². Noch bevorzugter liegt es, mit in Reihenfolge der Aufzählung zunehmender Präferenz, zwischen 30 und 45 g/m² oder zwischen 30 und 39 g/m² oder zwischen 30 und 38 g/m² oder zwischen 30 und 35 g/m².
Das, bevorzugt als Abschnitte des Stahlbands beziehungsweise als Stahlplatinen, ausgebildete und mit Korrosionsschutzbeschichtung versehene Stahlflachprodukt wird als Vorprodukt einer Warmumformung unterzogen, bevorzugt zusätzlich einem Presshärten. Die Warmumformung oder die Warmumformung inklusive Presshärtens umfasst bevorzugt die folgenden Schritte:

C1) Erwärmen des Stahlflachprodukts bei einer Temperatur zwischen 840 Grad Celsius und 1000 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 880 Grad Celsius und 950 Grad Celsius. Die Dauer des Erwärmens liegt bevorzugt zwischen 240 Sekunden und 900 Sekunden. Für das Erwärmen kann beispielsweise ein Rollenherdofen oder ein Kammerofen genutzt werden.
C2) Transferieren des erwärmten Stahlflachprodukts in ein Warmumformwerkzeug. Die Transferzeit liegt bevorzugt zwischen 4 und 15 Sekunden.
C3) Warmumformen, bevorzugt zusätzlich Presshärten, des beschichteten Stahlflachprodukts im Warmumformwerkzeug. Das Werkzeug wird geschlossen, beispielsweise mit einer Schließgeschwindigkeit von 20 bis 500 mm/s. Um ein Presshärten zu erreichen, was bevorzugt ist, ist das Werkzeug wassergekühlt, bevorzugt mit einer Temperatur zwischen 10 und 80 Grad Celsius. Dies führt zu einer Abkühlgeschwindigkeit des Stahlflachprodukts zwischen 30 und 300 K/s und führt dazu, dass das Warmumformen in eine Gefügeumwandlung im umgeformten Produkt übergeht, sodass eine Martensitbildung und dadurch eine Festigkeitssteigerung im Substratmaterial stattfindet, wodurch das sogenannte Presshärten erreicht wird.
C4) Entnahme des Stahlflachprodukts, das dabei bevorzugt eine Temperatur zwischen 50 und 250 Grad Celsius aufweist.

Durch das Warmumformen und das Presshärten hat sich die an der Oberfläche des Stahlflachprodukts aufgebrachte Korrosionsschutzbeschichtung, beispielsweise Al-basierte Korrosionsschutzbeschichtung, ebenfalls verändert; sie liegt als auf dem Substrat aufliegende Legierungsschicht mit einer Al-reichen Decklage vor, gegebenenfalls abgeschlossen mit einer dünnen oxidischen Passivierungsschicht. Diese weist substratnah zunächst einen vergleichsweise hohen Eisenanteil auf, beispielsweise zwischen 55 Gew.-% und 90 Gew.-%, der mit höherem Abstand von der Substratoberfläche rapide abfällt, wodurch die Legierungsschicht mit einer Al-reichen Deckschicht bedeckt ist, die bei hohem Al-Anteil zudem mit einer sehr dünnen oxidischen Passivierungsschicht bedeckt ist.
Gemäß bevorzugten Ausführungsvarianten ist das Maximalgesamtauflagegewicht 70 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 50 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 40 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 39 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 38 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 37 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 36 g/m².
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Maximalgesamtauflagegewicht 35 g/m².
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts insgesamt eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zusammenführen, die einen unteren Grenzwert nicht unterschreitet. Dieser untere Grenzwert wird als Minimalgesamtauflagegewicht bezeichnet.
Das heißt, dass die in dem Überlappbereich aneinandergelegten Abschnitte der zueinander zugewandten Korrosionsschutzbeschichtungen in der Gesamtheit der am Korrosionsschutzlagenstapel beteiligten Korrosionsschutzbeschichtungen, also in Summe, eine Menge an am Vorprodukt angebrachter und weiterbehandelter Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung enthält, die größer ist als das Minimalgesamtauflagegewicht.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Minimalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels 30,0 g/m² oder 27,5 g/m² oder 25 g/m² oder 20 g/m² oder 17,5 g/m² beträgt. Dies ist besonders bevorzugt in einem Fall, in dem das einseitige Maximalgesamtauflagegewicht 100 g/m² oder 90 g/m² oder 70 g/m² beträgt.
Alternativ kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das einseitige Minimalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels 20 g/m² oder 17,5 g/m² beträgt. Dies ist besonders bevorzugt in einem Fall, in dem das Maximalgesamtauflagegewicht 50 g/m² beträgt.
Die Menge der insgesamt in dem Korrosionsschutzlagenstapel vorhandenen Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung ist dadurch auch nach unten hin begrenzt, da gemäß Beobachtungen bei zu niedrigen Mengen an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung der beobachtete überraschende Effekt nicht mehr vorhanden ist. Dies wird hypothetisch darauf zurückgeführt, dass unterhalb des Minimalgesamtauflagegewichts das Stahlblech ähnliche Eigenschaften beim Verschweißen aufweist wie ein nicht beschichtetes Stahlblech, oder es sich den Eigenschaften des nicht beschichteten Stahlblechs zumindest annähert. Die Angabe der unteren Grenzen trägt außerdem der Tatsache Rechnung, dass bei Herstellung der Beschichtungen mittels Schmelztauchbeschichtens gewisse Mindestdicken der erhaltenen Schichten allein bereits aus prozesstechnischen Gründen nicht unterschritten werden können.
Mit den genannten Werten des Maximalgesamtauflagegewichts des Lagenstapels wird die Gesamtdicke der Korrosionsschutzbeschichtungen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils, die in dem Überlappbereich einen Korrosionsschutzlagenstapel bilden, nach oben hin begrenzt, und zwar in den angegebenen oberen Grenzen des als einseitiges Auflagegewicht betrachteten Auflagengewichts von 100 g/m², bevorzugt 90 g/m², besonders bevorzugt 70 g/m², insbesondere bevorzugt 50 g/m², und noch mehr bevorzugt, bei in Reihenfolge der Nennung steigender Präferenz, 40 g/m² oder 39 g/m² oder 38 g/m² oder 37 g/m² oder 36 g/m² oder 35 g/m².
Bevorzugt ist sowohl die Korrosionschutzbeschichtung des ersten Stahlblechformteils eine Al-basierte Korrosionsschutzbeschichtung als auch die Korrosionschutzbeschichtung des zweiten Stahlblechformteils eine Al-basierte Korrosionsschutzbeschichtung, besonders bevorzugt mittels Schmelztauchverfahrens in einer gleichen Schmelzenzusammensetzung am noch unbeschichteten Stahlflachprodukt vor der Warmumformung aufgetragen, um ein Vorprodukt für die nachfolgende Warmumformung, bevorzugt zusätzlich das Presshärten, zu erhalten.
Besonders bevorzugt sind das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil gleichartig. Das bedeutet beispielsweise, dass sowohl das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil aus warmumgeformtem, bevorzugt zusätzlich pressgehärtetem, Stahlflachprodukt bestehen, das vor dem Warmumformen eine Al-basierte Korrosionsschutzbeschichtung mit einem gleichen beidseitigen Auflagegewicht A_1 aufweist mit A_1 zwischen 30 und 100 g/m², bevorzugt zwischen 30 und 90 g/m². Jede Seite des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils weist damit eine Beschichtung auf, die einem einseitigen Auflagegewicht der Hälfte von A_1, also (A_1)/2, am Vorprodukt entspricht. Der der Korrosionsschutzlagenstapel weist damit zwei Abschnitte Aluminium-basierter Korrosionsschutzbeschichtung auf, die im Bereich des Überlapps in der Summe der an den Vorprodukten des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils vorhandenen Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zueinander zugewandt zusammenführen, die einem einseitigen Ursprungsauflagegewicht an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung von zweimal (A_1)/2, also insgesamt A_1, entspricht.
Wie erwähnt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Lagenabschnitt und der zweite Lagenabschnitt insgesamt eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zueinander zugewandt zusammenführen, die in der Summe ein Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels nicht überschreitet, wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 100 g/m² oder weniger beträgt, bevorzugt 90 g/m² oder weniger.
Beispielsweise können das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil gleichartig sein, nämlich im Vorprodukt, also vor der Warmumformung, mit einer Al-basierten Korrosionschutzbeschichtung mit jeweils einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 150 g/m² versehen sein. Das Bilden eines Korrosionschutzlagenstapels aus einem Abschnitt des ersten Stahlblechformteils und einem Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils führt zu dem zueinander zugewandten Zusammenführen von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Gesamtmenge von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung, die 2x(A_1)/2 = 2x150/2 g/m² = 150 g/m², beträgt, wobei dieser Wert entsprechend der eingangs ausgeführten Erläuterung sich auf das Auflagengewicht der Korrosionsschutzbeschichtung am Vorprodukt bezieht. Dieser Wert von 150 g/m² ist größer als ein Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels von 100 g/m², oder bevorzugt 90 g/m², sodass das Aneinanderlegen zweier warmumgeformter, bevorzugt zusätzlich pressformgehärteter, Stahlblechformteile, die vor der Warmumformung jeweils eine Al-basierte Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 150 g/m² aufwiesen, keine erfindungsgemäße Verfahrensführung ist.
Beispielsweise können das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil gleichartig sein, nämlich vor der Warmumformung mit einer Al-basierten Korrosionschutzbeschichtung mit jeweils einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 80 g/m² versehen sein. Das Bilden eines Korrosionschutzlagenstapels aus einem Abschnitt des ersten Stahlblechformteils und einem Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils führt zu dem zueinander zugewandten Zusammenführen von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Gesamtmenge von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung, die 2x(A_1)/2 = 2x80/2 g/m² = 80 g/m² beträgt, wobei dieser Wert entsprechend der eingangs ausgeführten Erläuterung sich auf das Auflagengewicht der Korrosionsschutzbeschichtung am Vorprodukt bezieht. Dieser Wert von 80 g/m² ist kleiner als ein Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels von 100 g/m², oder bevorzugt 90 g/m², sodass das Aneinanderlegen zweier warmumgeformter, bevorzugt zusätzlich pressformgehärteter, Stahlblechformteile, die vor der Warmumformung jeweils eine Al-basierte Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 80 g/m² aufwiesen, eine erfindungsgemäße Verfahrensführung ist.
Beispielsweise können das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil gleichartig sein, nämlich vor der Warmumformung mit einer Al-basierten Korrosionschutzbeschichtung mit jeweils einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 40 g/m² versehen sein. Das Bilden eines Korrosionschutzlagenstapels aus einem Abschnitt des ersten Stahlblechformteils und einem Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils führt zu dem zueinander zugewandten Zusammenführen von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Gesamtmenge von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung, die 2x(A_1)/2 = 2x40/2 g/m² = 40 g/m² beträgt, wobei dieser Wert entsprechend der eingangs ausgeführten Erläuterung sich auf das Auflagengewicht der Korrosionsschutzbeschichtung am Vorprodukt bezieht. Dieser Wert von 40 g/m² ist kleiner als ein einseitiges Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels von 100 g/m², oder bevorzugt 90 g/m², sodass das Aneinanderlegen zweier warmumgeformter, bevorzugt zusätzlich pressformgehärteter, Stahlblechformteile, die vor der Warmumformung jeweils eine Al-basierte Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 40 g/m² aufwiesen, eine erfindungsgemäße Verfahrensführung ist. Diese Verfahrensführung erfüllt auch die zusätzliche Bedingung der weitergebildeten Verfahrensführung, gemäß der das einseitige Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels 70 g/m² beträgt. Diese Verfahrensführung erfüllt zudem die zusätzliche Bedingung der weitergebildeten Verfahrensführung, gemäß der das einseitige Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels 50 g/m² beträgt. Auch die zusätzliche optionale Bedingung, dass das Minimalgesamtauflagegewicht der Korrosionsschutzbeschichtung im Lagenstapel wenigstens 17,5 g/m², alternativ 20 g/m², beträgt, ist erfüllt.
Beispielsweise können das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil gleichartig sein, nämlich vor der Warmumformung mit einer Al-basierten Korrosionschutzbeschichtung mit jeweils einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 35 g/m² versehen sein. Das Bilden eines Korrosionschutzlagenstapels aus einem Abschnitt des ersten Stahlblechformteils und einem Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils führt zu dem zueinander zugewandten Zusammenführen von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Gesamtmenge von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung, die 2x(A_1)/2 = 2x35/2 g/m² = 35 g/m² beträgt, wobei dieser Wert entsprechend der eingangs ausgeführten Erläuterung sich auf das Auflagengewicht der Korrosionsschutzbeschichtung am Vorprodukt bezieht. Dieser Wert von 35 g/m² ist kleiner als ein einseitiges Maximalgesamtauflagegewicht des Lagenstapels von 100 g/m², oder bevorzugt 90 g/m², oder auch noch niedrigeren Werten wie beispielsweise 39 g/m², sodass das Aneinanderlegen zweier warmumgeformter, bevorzugt zusätzlich pressformgehärteter, Stahlblechformteile, die vor der Warmumformung jeweils eine Al-basierte Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 35 g/m² aufwiesen, eine erfindungsgemäße Verfahrensführung ist. Auch die zusätzliche optionale Bedingung, dass das Minimalgesamtauflagegewicht der Korrosionsschutzbeschichtung im Lagenstapel wenigstens 17,5 g/m², alternativ 20 g/m², beträgt, ist erfüllt.
Alternativ ist beispielsweise auch möglich, dass das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil nicht gleichartig sind. So kann nämlich beispielsweise das erste Stahlblechformteil vor der Warmumformung mit einer Al-basierten Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 30 g/m² versehen sein und das zweite Stahlblechformteil vor der Warmumformung mit einer Al-basierten Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_2 = 35 g/m² versehen sein. Das Bilden eines Korrosionschutzlagenstapels aus einem Abschnitt des ersten Stahlblechformteils und einem Abschnitt des zweiten Stahlblechformteils führt zu dem zueinander zugewandten Zusammenführen von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Gesamtmenge von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung, die (A_1/2+A_2/2) = 30/2 g/m² + 35/2 g/m² = 32,5 g/m² beträgt, wobei dieser Wert entsprechend der eingangs ausgeführten Erläuterung sich auf das Auflagengewicht der Korrosionsschutzbeschichtung am jeweiligen Vorprodukt bezieht. Dieser Wert von 32,5 g/m² ist kleiner als ein Maximalgesamtauflagegewicht von 100 g/m², oder bevorzugt 90 g/m², oder noch bevorzugter 39 g/m². Das bedeutet, dass das Aneinanderlegen zweier warmumgeformter, bevorzugt zusätzlich pressformgehärteter, Stahlblechformteile, von denen eines vor der Warmumformung eine Al-basierte Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 30 g/m² aufwies und das andere eine Al-basierte Korrosionschutzbeschichtung mit einem beidseitigen Auflagegewicht von A_1 = 35 g/m² aufwies, eine erfindungsgemäße Verfahrensführung ist und auch die Bedingungen von Weiterbildungen der Erfindung erfüllt. Auch die zusätzliche optionale Bedingung, dass das Minimalgesamtauflagegewicht der Korrosionsschutzbeschichtung im Lagenstapel wenigstens 17,5 g/m², alternativ 20 g/m², beträgt, ist erfüllt.
Alternativ ist auch möglich, dass das erste Stahlblechformteil die beschriebene Al-Korrosionsschutzbeschichtung aufweist und das zweite Stahlblechformteil eine Zn-basierte Korrosionsschutzbeschichtung.
Das erste Stahlblechformteil und/oder das zweite Stahlblechformteil weisen bevorzugt eine Blechdicke von 0,8 mm bis 3,5 mm auf, bevorzugt von 1,0 mm bis 2,8 mm, besonders bevorzugt von 1,2 bis 2,4 mm.
Das Verschweißen wird bevorzugt als Laserstrahlschweißen durchgeführt. Mittels des Laserstrahlschweißens wird eine Schweißnaht im Überlappbereich ausgebildet, eine sogenannte Überlappnaht. Der Überlappbereich ist bevorzugt zwischen 15 und 20 mm breit, wobei eine Breite von 16 mm bevorzugt ist. Insbesondere kann ein Laserstrahlschweißen im Sinne der Definition aus DIN EN ISO 4063:2023-07 genutzt werden.
Bevorzugt ist die mittels Laserstrahlschweißens herbeigeführte Schweißnaht eine kontinuierliche Schweißnaht und weist eine Länge zwischen 5 mm und 5 m, bevorzugt von 10 mm bis 1 m, besonders bevorzugt von 20 mm bis 50 cm, auf.
Ein wesentlicher Vorteil des Laserstrahlschweißens beim Schweißen von überlappenden Blechen ist die Möglichkeit, tiefere und schmalere Schweißnähte zu erzeugen. Dadurch wird der Wärmeeintrag minimiert, was das Risiko von Verformungen und Materialschädigungen reduziert. Zudem ermöglicht der präzise Energieeintrag, die Schweißnähte exakt zu positionieren, was für Anwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen entscheidend ist. Bei den vorliegenden Stahlblechformteilen, die Korrosionsschutzbeschichtungen aufweisen, hat sich erstaunlicherweise gezeigt, dass bei geeigneter Begrenzung von Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung oftmals beobachtete nachteilige Herabsetzungen der Festigkeit in den Schweißnähten beim Laserstrahlschweißen weitgehend vermieden werden können. Es kann durch Beobachtung ermittelt werden, dass die Art der vorliegenden Beschichtung bei Begrenzung der Schichtdicke mit dem Laserstrahlschweißen die Erzeugung von Schweißnähten vergleichsweise hoher Festigkeit begünstigt. Diese Vorteile gehen einher mit prozessbedingten Vorteilen des Laserstrahlschweißens, nämlich insbesondere einer hohen Prozessgeschwindigkeit, die eine gute Wirtschaftlichkeit durch den Einsatz begünstigen, beispielsweise in der Automobilindustrie.
Besonders bevorzugt werden bei dem Laserstrahlschweißen einer oder mehrere der nachfolgend genannten Laserparameter eingestellt:

Fokuspunktdurchmesser 0,2 mm-1,0 mm;
Laserleistung 2-10 kW, bevorzugt 3-8 kW, besonders bevorzugt 4-6kW;
Wellenlängenbereich: 800 bis 1100 nm;
Vorschubgeschwindigkeit 1-10 m/min, bevorzugt 2-5 m/min.

Für die Durchführung des Laserstrahlschweißens wird bevorzugt ein fasergeführter Festkörperlaser genutzt.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Laserstrahlschweißen von Stahlblechformteilen mit Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung unter Erzeugung von Überlappschweißnähten Stahlbauteile mit überraschend guter Festigkeit hergestellt werden konnten. Gegenüber dem in der industriellen Fertigung nach wie vor stark verbreiteten Widerstandspunktschweißen erweist sich das Laserstrahlschweißen damit für den Verwendungszweck des Laserstrahlschweißens von Stahlblechformteilen mit Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung als sehr gut geeignet. Die Herstellung der Stahlbauteile mittels Laserstrahlschweißens führt damit zu einer Kombination aus überraschend guter Festigkeit sowie aus vorteilhaften Prozesseigenschaften und aus diesen hervorgehenden vorteilhaften Auswirkungen auf die Stahlbauteile. Insbesondere handelt es sich bei dem Laserstrahlschweißen um ein kraftlos wirkendes Verfahren, während bei dem WPS eine Kraftausübung auf die zu verschweißenden Bauteile in Höhe von beispielsweise 1 N-10 N erforderlich ist. Die mittels Laserstrahlschweißens erzeugten Stahlbauteile weisen gegenüber WPS-Verschweißungen daher typischerweise in geringerem Maße induzierte mechanische Spannungen im Bauteil auf.
Die beim Laserstrahlschweißen erzeugte Schweißnaht, die als Linienverbindung ausgebildet ist, begünstigt die mechanische Festigkeit der erzeugten Schweißnaht gegenüber den beim WPS erzeugten Punktverbindungen.
Beim Laserstrahlschweißen besteht zudem keine Abhängigkeit des Verfahrens vom Ohmschen Widerstand der zu verschweißenden Stahlblechformteile, was mit einer höheren Flexibilität und einem höheren Maß an Reproduzierbarkeit einhergeht. Dies gilt insbesondere auch bei einem Verschweißen von Stahlblechformteilen mit Korrosionsschutzbeschichtungen unterschiedlichen Auflagengewichts.
Weitere Vorteile der Nutzung von Laserstrahlschweißen gegenüber der Nutzung von WPS sind die kleinere Wärmeeinflusszone, die höhere Leistungsdichte, 10^6-10^8 W/cm² gegenüber 10^3-10^5 W/cm² beim WPS, und die im Unterschied zum WPS beim Laserstrahlschweißen nicht vorkommende Fähnchenbildung durch aus der Wärmeeinflusszone herausspritzendes und anschließend erstarrendes Material.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung betrifft ein Stahlbauteil, das mit einem erfindungsgemäßen Verfahren und einer seiner Weiterbildungen erhalten werden kann. Das Stahlbauteil wird dabei exklusiv definiert über die Zusammenwirkung aus der spezifischen Herstellung eines Korrosionsschutzüberzugs in den Stahlblechformteilen, aus denen das Stahlbauteil gefügt wird, und der Auswahl eines bestimmten Verfahrens zum Fügen dieser Stahlblechformteile.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Weiterbildungen ergibt sich, dass im Bereich der Schweißnaht die herbeigeführten komplexen strukturellen Vorgänge, beispielsweise lokales Aufschmelzen und Diffusionsprozesse, zu der Ausbildung eines strukturell komplexen Bauteils führt, das jedoch auf Basis empirischer Beobachtung anhand der überraschend guten Festigkeit als unerwartete Verbesserung auf dem Gebiet der Stahlbauteile anzusehen ist.
Insbesondere liegt bei geeigneter Wahl des Auflagegewichts der Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung eine maximale Zugkraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch nach SEP 1220-3:2011-08 vor, die wenigstens 25 kN, bevorzugt wenigstens 30 kN, besonders bevorzugt wenigstens 40 kN, noch mehr bevorzugt wenigstens 42,00 kN, beträgt. Die SEP 1220-3:2011-08 verweist für die Durchführung der quasistatischen Scherzugprüfung auf die ISO 14273. Der Titel der ISO 14273 ist: "Widerstandsschweißen - Zerstörende Prüfung von Schweißnähten - Probenabmessungen und Verfahren zur Zugscherprüfung von Widerstandspunkt- und Prägebuckelschweißungen". Für Laserschweißnähte gibt es keine entsprechende Norm. Die Prüfung erfolgte in Anlehnung an die ISO 14273:2000.
Es wurden Versuche durchgeführt, mit denen die beschriebenen Erkenntnisse erhalten werden konnten.

Es wurden Stahlbleche hergestellt. Die Bleche wurden erhalten aus einem Stahlband mit der Dicke 1,5 mm aus einer Legierung mit der in Tabelle 1 genannten Zusammensetzung (alle Werte in Gew.-%):

Tabelle 1

Element	Gehalt in Gew.-%
C	0,212
Si	0,26
Mn	1,15
P	0,016
S	0,001
Al	0,029
Cr	0,18
Nb	0,001
N	0,003
Ti	0,02
B	0,0028
Fe und unvermeidbare Verunreinigungen	Rest zu 100

Es wurde ein Schmelztauchbeschichten durchgeführt mit einer Schmelzenzusammensetzung von 10,9 Gew.-% Si, 3,0 Gew.-% Fe, Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Temperatur der Schmelze betrug 670 °C. Das Stahlband wurde zunächst innerhalb von 55 s auf eine Vorwärmtemperatur von 800 °C erwärmt und auf der Temperatur für 10 s gehalten, sodann auf eine Badeintauchtemperatur 680°C abgekühlt und hiernach durch das Bad geführt. Nach Austritt wurde das beidseitige Auflagegewicht eingestellt. Es wurden mit den genannten Parametern sechs Bänder beschichtet, und zwar mit nominalen beidseitigen Auflagengewichten von 30 g/m², von 35 g/m², von 40 g/m², von 60 g/m², von 80 g/m² und von 150 g/m². Es wurden die folgenden tatsächlichen Auflagengewichte erzielt:

Tabelle 2

Bezeichnung	Nominales beidseitiges Auflagengewicht in g/m²	einseitiges Auflagengewicht erste Seite in g/m²	einseitiges Auflagengewicht zweite Seite in g/m²
Versuch 1	150	73,0	72,2
Versuch 2	80	43,3	44,2
Versuch 3	60	32,5	33,0
Versuch 4	40	21,6	22,2
Versuch 5	35	19,4	18,6
Versuch 6	30	16,4	16,8

Aus dem Stahlband, das nach der Beschichtung als Vorprodukt vorlag, wurden Blechabschnitte abgetrennt und einem Presshärten unterworfen. Hierfür wurden die folgenden Parameter genutzt:

C1) Erwärmen des als Vorprodukt vorliegenden Stahlflachprodukts bei einer Temperatur von 920 Grad Celsius für 300 Sekunden in einem Rollenherdofen.
C2) Transferieren des erwärmten Stahlflachprodukts in ein Warmumformwerkzeug. Die Transferzeit lag bei 10 Sekunden.
C3) Als Presshärten ausgebildetes Warmumformen des Stahlflachprodukts im Warmumformwerkzeug. Das Werkzeug wurde geschlossen, nämlich mit einer Schließgeschwindigkeit von 80 mm/s und einer Schließdauer von 15 Sekunden. Um ein Presshärten zu erreichen, wurde das Werkzeug wassergekühlt auf eine Innenwandtemperatur von 30 Grad Celsius. Hiermit wurde eine Abkühlrate des Stahlflachprodukts von 46 K/s erreicht, sodass das Warmumformen infolge einer Gefügeumwandlung im umgeformten Produkt in ein pressgehärtetes umgeformtes Stahlflachprodukt umgewandelt wurde.
C4) Entnahme des umgeformten Stahlflachprodukts bei einer Temperatur des umgeformten Stahlflachprodukts von 75 Grad Celsius.

Das entnommene umgeformte Stahlflachprodukt ist nach Fertigstellen des Schritts C4) ein Stahlblechformteil für die erfindungsgemäße Herstellung eines Stahlbauteils.
Für die Untersuchung der Eignung der hergestellten Stahlblechformteile für das Schweißen wurden Schweißnähte erzeugt. Hierfür wurden jeweils zwei gleichartige gemäß oben beschriebener Weise in den Schritten C1) bis C4) umgeformte Blechzuschnitte aus den Blechabschnitten jeweils gemäß Versuch 1, Versuch 2, Versuch 3, Versuch 4, Versuch 5 und Versuch 6 als ein erstes Stahlblechformteil und ein zweites Stahlblechformteil überlappend aneinandergelegt. Es wurde jeweils eine erste Seite des Blechs an eine zweite Seite des Blechs aneinandergelegt, wobei der Bezug auf die jeweilige erste Seite und zweite Seite den Angaben in der Tabelle 2 entspricht. In dem Überlappbereich von 16 mm sind dadurch ein erster Lagenabschnitt der Korrosionschutzbeschichtung des ersten Stahlblechformteils und ein zweiter Lagenabschnitt der Korrosionschutzbeschichtung des zweiten Stahlblechformteils aneinander anliegend und zueinander zugewandt gestapelt. Die im Vormaterial vorhandene Beschichtung hat sich infolge der Warmumformung zu einer Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung entwickelt, die als komplexe Legierungsschicht mit aufliegender Al-reicher Deckschicht vorliegt. Die beiden Lagen werden zusammengeführt, sodass die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts insgesamt eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zusammenführen, die insgesamt beträgt: für Versuch 1: 145,2 g/m²; für Versuch 2: 87,5 g/m²; für Versuch 3: 65,5 g/m²; für Versuch 4: 43,8 g/m²; Versuch 5: 38,0 g/m²; für Versuch 6: 33,2 g/m². Hierbei wird auf das Ursprungsauflagegewicht Bezug genommen, um darauf hinzuweisen, dass der zusammengeführte Lagenstapel aus Lagen gebildet ist, die nicht der ursprünglichen Korrosionsschutzbeschichtung entsprechen, sondern aus Lagen gebildet ist, die durch die bei der Warmumformung stattgefundenen Prozesse aus der im Vorprodukt vorhandenen Korrosionsschutzbeschichtung entstanden ist und daher durch die Bezugnahme auf das Vorprodukt genauer zu definieren sind.
Die so überlappenden Abschnitte des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils wurden unter Verwendung eines fasergeführten Festkörperlasers mittels Laserstrahlschweißens geschweißt, um eine Schweißnaht zu bilden.
Es wurden die folgenden Parameter eingestellt:

Fokuspunktdurchmesser 0,6 mm;
Laserleistung 4 kW;
Laserwellenlänge: 1070 nm;
Vorschubgeschwindigkeit 3,4 m/min.

Die maximale Kraftübertragung wird dabei mittels einer Zugprobe gemessen. Dabei wird ein rechteckiger Streifen aus dem Stahlbauteil so entnommen, dass die Überlappschweißnaht parallel zur kurzen Kante des rechteckigen Streifens entlang der gesamten Erstreckung des Streifens verläuft und mittig im Streifen liegt. Die kurze Kante des Streifens hat eine Länge von 45 mm. Die genaue Länge der langen Ausdehnungsrichtung ist nicht relevant. Als praktikabel hat sich eine Länge von 200 mm erwiesen. Dieser Streifen wird nun in eine Prüfvorrichtung beidseitig eingespannt und mit einer Kraft in Richtung der langen Ausdehnungsrichtung beaufschlagt. Die Kraft wird sukzessive bis zum Bruch der Schweißnaht erhöht. Der Wert des Kraftmaximum vor dem Bruch wird als maximale Kraftübertragung bezeichnet. Zur Darstellung der Vorgehensweise sind drei Zugversuche in Fig. 1 (Versuch 3), Fig. 2 (Versuch 2) und Fig. 3 (Versuch 1) dargestellt. Es sind jeweils fünf Kurven "Kraft/N-Verlängerung/mm" dargestellt. Vier der fünf Kurven sind in der Darstellung der Figs. 1, 2 und 3 auf der die Verlängerung in mm darstellenden x-Achse verschoben dargestellt. Diese Verschiebung der Kurven dient lediglich der Übersichtlichkeit der Darstellung und kann durch Verschieben jeder der Kurven zu einem Start im Koordinatenschnittpunkt korrigiert werden. Die Zugversuche zu Versuchen 4 bis 6 wurden analog durchgeführt und ausgewertet.

Für jedes Auflagegewicht wurden fünf Proben entnommen und untersucht, um die maximale Zugkraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch als arithmetischer Mittelwert der maximalen Kraft beim Bruch der Probe zu ermitteln. Es ergab sich:

Tabelle 3

Bezeichnung	Scherzugfestigkeit: maximale Zugkraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch
Versuch 1	(28,29 +/- 0,86) kN
Versuch 2	(33,52 +/- 0,75) kN
Versuch 3	(41,60 +/- 0,52) kN
Versuch 4	(42,72 +/- 0,45) kN
Versuch 5	(43,04 +/- 0,51) kN
Versuch 6	(42,97 +/- 0,41) kN

Es ist zu erkennen, dass für den Lagenstapel in Versuch 1 mit dem einseitigen Ursprungsauflagegewicht an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung von etwa 150 g/m² (zusammengesetzt aus zweimal der Hälfte von etwa 150 g/m²) eine Zugkraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch von unterhalb 30 kN ermittelt wurde. Dies entspricht den bisher bekannten Erwartungen, dass das Laserschweißen von Blechen mit Al-reichen Korrosionschutzüberzügen mit einer für viele Anwendungen nicht tolerierbaren Verschlechterung der Scherzugfestigkeit einhergeht.
Im Gegensatz dazu ergab sich für die Lagenstapel mit einer geringeren Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung entgegen der aus den Beobachtungen der Praxis abgeleiteten Erwartungen der Entwickler, dass gemäß Versuch 2 mit dem einseitigen Ursprungsauflagegewicht an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung von etwa 80 g/m² (zusammengesetzt aus zweimal der Hälfte von etwa 80 g/m²) und gemäß Versuch 3 von etwa 60 g/m² (zusammengesetzt aus zweimal der Hälfte von etwa 60 g/m²) eine deutlich bessere Scherzugfestigkeit an der Schweißnaht erhalten werden konnte, nämlich mit einem Wert der Zugkraft bei Versagen im Scherzugfestigkeitsversuch von über 33 kN im Fall von zwei Lagen gemäß Versuch 2 und einem Wert von sogar über 40 kN im Fall gemäß Versuch 3. Wie der Tabelle 3 zu entnehmen ist, werden bei zwischen den Blechsubstraten gebildeten Lagenstapeln mit noch geringerem in der Summe zusammengeführtem Auflagegewicht von 43,8 g/m² in Versuch 4 oder von 38,0 g/m² in Versuch 5 oder von 33,2 g/m² in Versuch 6 noch höhere Werte für die Scherzugfestigkeit erhalten. Dies führt zu der kontraintuitiven Erkenntnis, dass ein Laserstrahlverschweißen von Stahlblechformteilen mit vergleichsweise geringem Auflagegewicht an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zu höheren Scherzugfestigkeiten führt als es bei höheren Auflagegewichten der Fall ist. Darüber hinaus ist die Scherzugfestigkeit deutlich höher als üblicherweise bei WPS beobachtet. Die beschriebenen Erkenntnisse ermöglichen somit, Stahlbauteile mit Überlappschweißnaht mit höheren Scherzugfestigkeiten an der Überlappschweißnaht herzustellen und dabei das Auflagegewicht der Al-basierten Korrosionsschutzbeschichtung vergleichsweise gering zu halten. Letzteres geht nicht zuletzt mit einem Kostenvorteil einher.
Es hat sich also entgegen den bisherigen Erwartungen der Fachpersonen gezeigt, dass durch geeignete Begrenzung des Al-reichen Auflagematerials eine Schweißverbindung mit sehr guter Festigkeit erhalten werden kann.
Zur Referenz wurde ein Stahlblechformteil gemäß Versuch 2 mit einem Stahlblechformteil mit einer Zn-Beschichtung verschweißt, aufgrund Vorgabe der Norm SEP 1220-3:2011-08 mit einer Distanz von 0,1 mm zwischen Al-basierter Lage und Zn-Lage, und zwar bei unterschiedlicher Zn-Schichtdicke. Die Verwendung eines beschichteten Stahlblechformteils gemäß Versuch 2 entsprach einem einseitigen Ursprungsauflagegewicht an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung von etwa 40 g/m². Scherzugversuche ergaben Ergebnisse von 43 kN und bei 45,4 kN.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils aus wenigstens einem ersten Stahlblechformteil und einem zweiten Stahlblechformteil,
umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils, das als warmumgeformtes Stahlflachprodukt ausgebildet ist, und des zweiten Stahlblechformteils, das als warmumgeformtes Stahlflachprodukt ausgebildet ist, wobei wenigstens eines des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils eine Korrosionsschutzbeschichtung aufweist,

Aneinanderlegen eines ersten Abschnitts des ersten Stahlblechformteils und eines zweiten Abschnitts des zweiten Stahlblechformteils zur Bildung eines aus dem ersten Stahlblechformteil und dem zweiten Stahlblechformteil gebildeten Überlappbereichs, wobei die in dem Überlappbereich zueinander zugewandt aneinandergelegten Oberflächen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts insgesamt eine Menge an Al-basierter Korrosionsschutzbeschichtung zusammenführen, die ein Maximalgesamtauflagegewicht nicht überschreitet, wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 100 g/m² oder weniger beträgt;

Verschweißen des ersten Stahlblechformteils und des zweiten Stahlblechformteils im Überlappbereich zum Bilden einer Schweißnaht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stahlflachprodukt der folgenden Legierungszusammensetzung folgt: C: 0,04 - 0,45 Gew.-%, Si: 0,02 - 1,2 Gew.-%, Mn: 0,50 - 3,0 Gew.-%, bevorzugt 0,5 - 2,6 Gew.-%, Al: 0,02 - 1,0 Gew.-%, P: ≤ 0,05 Gew.-%, S: ≤ 0,02 Gew.-%, N: ≤ 0,02 Gew.-%, Sn: ≤ 0,03 Gew.-%, As: ≤ 0,010 Gew.-%, Ca: ≤ 0,005 Gew.-%,

sowie optional einem oder mehreren der Elemente "Cr, B, Mo, Ni, Cu, Nb, Ti, V, W" in folgenden Gehalten Cr: 0,01 - 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,08 - 1,0 Gew.-%, B: 0,001 - 0,010 Gew.-%, Mo: ≤ 0,5 Gew.-%, Ni: ≤ 0,5 Gew.-%, Cu: ≤ 0,2 Gew.-%, Nb: 0,01 - 0,2 Gew.-%, Ti: 0,008 - 0,10 Gew.-%, V: ≤ 0,3 Gew.-%, W: 0,001 - 1,00 Gew.-%,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,

dabei alle Angaben in Gew.-Prozent, kurz: Gew.-%.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des ersten Stahlblechformteils beziehungsweise des zweiten Stahlblechformteils umfasst:
A) Bereitstellen des unbeschichteten Stahlflachprodukts,

B) Schmelztauchbeschichten des Stahlflachprodukts,

C) Warmumformen, bevorzugt zusätzlich Presshärten, des Stahlflachprodukts zum Erhalten des ersten Stahlblechformteils beziehungsweise des zweiten Stahlblechformteils.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Schmelztauchbeschichten in einem Schmelzbad durchgeführt wird mit folgender Schmelzenzusammensetzung:
0,1 bis 15 Si,

optional 2 bis 4 Fe,

optional bis 5 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,

optional bis zu 15 Zn,

Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen,

dabei alle Angaben in Gew.-Prozent, kurz: Gew.-%.
Verfahren nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 4, wobei zusätzlich eine oder mehrere der nachfolgenden Begrenzungen der Schmelzenzusammensetzung gilt beziehungsweise gelten:
1,0 bis 12, bevorzugt 8 bis 10 Si;

2 bis 3,5 Fe;

optional 0,1-1,0 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle;

optional bis zu 10 Zn.
Verfahren nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 4, durchgeführt mit folgender Schmelzenzusammensetzung:
8 bis 10 Si,

optional 2 bis 4 Fe,

optional bis 1,0 Alkali- und/oder Erdalkalimetalle,

Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen,

dabei alle Angaben in Gew.-Prozent, kurz: Gew.-%.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Schmelztauchbeschichten die folgenden Schritte umfasst:
B1) Vorwärmen des Stahlflachprodukts auf eine Vorwärmtemperatur (VWT) von 650 Grad Celsius bis 900 Grad Celsius;

B2) Abkühlen des Stahlflachprodukts auf eine Badeintauchtemperatur (BET) von 650 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, bevorzugt 680 Grad Celsius bis 720 Grad Celsius;

B3) Eintauchen des BET aufweisenden Stahlflachprodukts in das Schmelzbad, aufweisend eine Schmelzentemperatur von 660 Grad Celsius bis 800 Grad Celsius, bevorzugt 670 Grad Celsius bis 710 Grad Celsius;

B4) Abblasen des Stahlflachprodukts nach Austritt aus dem Schmelzenbad zum Einstellen eines beidseitigen Auflagegewichts, das zwischen 30 und 200 g/m² liegt, bevorzugt zwischen 30 und 160 g/m² liegt;

B5) Abkühlen des Stahlflachprodukts;

B6) optional: Dressieren.
Verfahren nach Anspruch 7,
wobei das beidseitige Auflagegewicht zwischen 30 und 90 g/m² liegt, und/oder

wobei das beidseitige Auflagegewicht zwischen 30 und 65 g/m² liegt, und/oder

wobei das beidseitige Auflagegewicht zwischen 30 und 45 g/m² liegt, und/oder

wobei das beidseitige Auflagegewicht zwischen 30 und 39 g/m² liegt, und/oder

wobei das beidseitige Auflagegewicht zwischen 30 und 38 g/m² liegt, und/oder

wobei das beidseitige Auflagegewicht zwischen 30 und 35 g/m² liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Warmumformen, bevorzugt als Presshärten ausgebildet oder Presshärten umfassend, die folgenden Schritte umfasst:
C1) Erwärmen des Stahlflachprodukts bei einer Temperatur zwischen 840 Grad Celsius und 1000 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 880 Grad Celsius und 950 Grad Celsius;

C2) Transferieren des erwärmten Stahlflachprodukts in ein Warmumformwerkzeug;

C3) Warmumformen, bevorzugt Presshärten, des Stahlflachprodukts im Warmumformwerkzeug;

C4) Entnahme des umgeformten Stahlflachprodukts.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 70 g/m² beträgt, oder

wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 50 g/m² beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 40 g/m² beträgt, oder

wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 39 g/m² beträgt, oder

wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 38 g/m² beträgt, oder

wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 37 g/m² beträgt, oder

wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 36 g/m² beträgt, oder

wobei das Maximalgesamtauflagegewicht 35 g/m² beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Stahlblechformteil und das zweite Stahlblechformteil gleichartig sind, und/oder

wobei das erste Stahlblechformteil und/oder das zweite Stahlblechformteil jeweils eine Blechdicke von 0,8 mm bis 3,5 mm aufweisen beziehungsweise aufweist, bevorzugt von 1,0 mm bis 2,8 mm, besonders bevorzugt von 1,2 bis 2,4 mm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschweißen als Laserstrahlschweißen durchgeführt wird zum Herbeiführen einer als Überlappnaht ausgebildeten Schweißnaht im Überlappbereich,
wobei bevorzugt für das Laserstrahlschweißen einer oder mehrere der nachfolgend genannten Laserparameter eingestellt werden:
Fokuspunktdurchmesser 0,2 mm-1,0 mm;

Laserleistung 2-10 kW, bevorzugt 3-8 kW, besonders bevorzugt 4-6 kW;

Vorschubgeschwindigkeit 1-10 m/min, bevorzugt 2-5 m/min, und/oder

wobei das Laserstrahlschweißen mit einem fasergeführten Festkörperlaser durchgeführt wird.
Stahlbauteil, erhältlich mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Stahlbauteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Scherzugfestigkeit nach SEP 1220-3:2011-08 von wenigstens 25 kN, bevorzugt wenigstens 30 kN, besonders bevorzugt von wenigstens 40 kN aufweist, noch bevorzugter von zwischen 41,00 kN und 50,00 kN aufweist.