WO2015024903A1 - Verfahren zum herstellen eines stahlbauteils - Google Patents

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flat steel
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steel product
steel
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PCT/EP2014/067571
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Brigitte Hammer
Thomas Heller
Frank Hisker
Rudolf Kawalla
Grzegorz Korpala
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a steel component, which has a tensile strength Rm of more than 1200 MPa and an elongation at break A50 of at least 6%.
  • Steel components produced according to the invention are distinguished by a very high strength in combination with good elongation properties and, as such, are particularly suitable as components for motor vehicle bodies.
  • flat steel product steel sheets or steel strips produced therefrom by a rolling process as well as sinkers divided therefrom and the like are understood.
  • Steel components of the type according to the invention are produced from such flat steel products by a shaping process.
  • alloy contents are stated here only in “%”, this always means “% by weight”, unless expressly stated otherwise.
  • the process envisages that a slab containing (in% by weight) 0.05-0.30% C, 0.03-1.0% Si, 1.5-3.5% Mn, up to 0.02% P, up to 0.005% S, up to 0.150% Al, up to 0.0200% N, and alternatively or in combination
  • Hot rolling end temperature of at least 800 ° C, in particular 950 - 1050 ° C, is hot rolled to a hot strip.
  • the cooling starts within 2 seconds after the end of the hot rolling.
  • the hot strip thus obtained should have a fine bainitic structure with a bainite content of at least 90%, the mean grain size of which does not exceed 3.0 ⁇ m, the ratio of the length of the longest axis to the length of the shortest axis of the grains not exceeding 1, 5 and the length of the longest axis of the grains should be no more than 10 ⁇ .
  • the remainder of the structure not occupied by bainite should consist of tempered martensite, which is very similar in its appearance and properties to bainite.
  • Hot rolled strips produced and produced in this manner have tensile strengths of 850 - 1103 MPa at an elongation of 15 - 23%.
  • the steel constituting the steel sheet contains, in addition to iron and unavoidable impurities (in% by weight) 0.30-0.73% C, up to 3.0% Si, up to 3.0% Al, wherein the sum of the Si and Al contents is at least 0.7%, 0.2-8.0% Cr, up to 10.0% Mn, the sum of the Cr and Mn contents being at least 1.0% , up to 0.1% P, up to 0.07% S and up to 0.010% N.
  • iron and unavoidable impurities in% by weight
  • Composite steel sheet is processed such that the martensite area ratio of the whole microstructure of the steel is in the range of 15-90% and the content of residual austenite of the texture is 10-50%. At least 50% of martensite should be considered as
  • tempered martensite and the area fraction of annealed martensite be at least 10%. If present in the structure, at the same time the area ratio of polygonal ferrites present in the structure should be at most 10%.
  • Steel pre-material such as a slab, is heated to 1000 - 1300 ° C and then rolled to a hot strip at a 870 - 950 ° C hot rolling end temperature.
  • the resulting hot strip is then wound at a reel temperature of 350 - 720 ° C to form a coil.
  • pickling followed by cold rolling takes place at degrees of deformation of 40-90%.
  • the cold-rolled strip thus obtained is annealed for 15-1000 seconds at a temperature where it has a purely austenitic structure, and then at a cooling rate of at least 3 ° C / s cooled to a temperature beginning at a temperature below the martensite starting temperature and reaching a lower temperature of 150 ° C, to give tempered martensite
  • the cold-rolled steel strip is for a period of 15 - 1000
  • cold-rolled steel sheets achieved tensile strengths of more than 1600 MPa at an elongation of up to 27%.
  • the object of the invention was to specify a method which makes it possible in a simple way to produce complex shaped components from flat steel products of the type described above.
  • this object has been achieved in that for the production of high-strength and good
  • the method according to the invention is suitable for producing a steel component which has a tensile strength Rm of more than 1200 MPa and an elongation at break A50 of at least 6%.
  • the method according to the invention comprises the following steps: Providing a flat steel product which, in addition to iron and unavoidable impurities (in% by weight):
  • V contains up to 0.5, the structure of the flat steel product comprising at least 10% by volume of retained austenite comprising globular retained austenite islands with a grain size of at least 1 ⁇ m,
  • Forming temperature which is 150-400 ° C
  • the invention is based on the recognition that a component which is made by forming a 150-400 ° C warm
  • the extensibility of the inventively processed steel flat product increases significantly, so that without special effort and minimized risk of the formation of cracks can be prevented and component shapes can be generated, which have a particularly complex shape.
  • the invention thus results from a pre-deformation at 150 - 400 ° C a significant increase in strength with unchanged extensibility of each component obtained. No cooling is required to cool down after forming. Thus, the cooling of the flat steel product can take place after forming in still air.
  • the tensile strength could be regularly increased by about 80-120 MPa compared to the tensile strength of samples which also have a degree of deformation of 15%, but at Room temperature have been transformed.
  • the elongation properties of the component obtained according to the invention correspond to the elongation properties of
  • Automotive bodies is suitable.
  • the reason for the increase in strength achieved by the procedure according to the invention is according to the findings of the invention is that in the structure of the present invention processed steel flat existing globular Restaustenit, which is characterized by a grain size of at least 1 ⁇ , under the load of the forming in accordance with the invention Temperature range of
  • Residual austenite ensures the good residual strain achieved after forming. This effect can be used particularly reliably if the flat steel product for the inventive transformation to the component is heated to 200-400 ° C., in particular 200-300 ° C.
  • the method according to the invention is particularly suitable for
  • the metallic protective layer is at most slightly influenced by the invention taking place heating.
  • the protective coating may be, for example, a conventional zinc, zinc alloy, aluminum or aluminum alloy, magnesium or aluminum alloy
  • composition of a flat steel product processed according to the invention has been chosen taking into account the following aspects:
  • the C content of the flat steel product according to the invention to at least 0.25 wt .-%, in particular at least 0.27 wt .-%, at least 0.28 wt .-% or at least 0.3 wt .-%, are set, wherein the be used by the comparably high carbon content effects particularly safe when the C content in the range of> 0.25 to 0.5 wt .-%, in particular 0.27 to 0.4 wt .-% or 0.28 - 0.4 wt .-%, is.
  • the carbide formation in the bainite can be suppressed and, consequently, the residual austenite be stabilized by dissolved carbon.
  • Si contributes to solid solution hardening.
  • the Si content may be limited to 2.0 wt%.
  • AI can partially replace the Si content in the steel processed according to the invention.
  • a minimum content of 0.4 wt .-% AI can be provided. This is especially true if the addition of Al should set the hardness or tensile strength of the steel to a lower value in favor of improved ductility.
  • Bainit avoirdadium with the optional additionally present levels of Cu, Cr and Ni also contribute to the formation of bainite.
  • micro-alloying elements contribute to increasing the hardness by forming precipitates.
  • the positive effects of Ti, V and Nb in the flat steel product processed according to the invention can then be achieved particularly effectively use, if their content is in each case in the range of 0.002 to 0.15 wt .-%, in particular 0.14 wt .-% does not exceed.
  • a starting material for the process according to the invention are basically hot or cold rolled
  • Patent application EP 12 17 83 30.2 the content of which is hereby expressly incorporated in the disclosure of the present
  • Patent application is included.
  • the hot-rolled flat steel products produced according to this patent application are characterized by an optimum combination of elongation properties and strength.
  • This combination of properties can be achieved in a particularly reliable way that the structure of flat steel products processed according to the invention, in addition to optionally present proportions of up to 5% by volume of ferrite and up to 10% by volume of martensite, at least
  • the retained austenite content being at least 10% by volume, at least a portion of the retained austenite being present in block form and the blocks of the retained austenite in block form being at least 98% medium
  • a hot-rolled flat steel product obtained according to EP 12 17 83 30.2 has a structure dominated by two phases, one of which dominates
  • Major components may contain low levels of martensite and ferrite, but their levels are too low to affect the properties of the hot rolled flat steel product.
  • retained austenite Structure constituents of retained austenite the ratio of length / width, d. H. longest extent / thickness, 1 to 5. In contrast, retained austenite is called "film-like"
  • Retained austenite accumulations the ratio length / width is greater than 5 and the width of the respective microstructure constituents in retained austenite is less than 1 ⁇ ⁇ . filmy
  • a method for producing a hot-rolled flat steel product suitable as a starting material for the method according to the invention comprises the following steps:
  • Hot rolling end temperature of at least 880 ° C
  • composition of the cold-rolled steel flat product preferably consists of at least 20% by volume of bainite, 10% to 35% by volume of retained austenite and the remainder of martensite. It goes without saying that in the structure of the flat steel product technically unavoidable traces of other structural constituents can be present. Such a thing for the
  • suitable cold-rolled flat steel product accordingly has a three-phase structure, the dominant constituent of which is bainite and which, moreover, consists of retained austenite and the remainder of martensite.
  • the bainite content is at least 50% by volume, in particular at least
  • Marten content is at least 10% by volume.
  • the C content of the retained austenite is typically more than 1.0% by weight.
  • Flat steel product includes the following steps:
  • a precursor in the form of a slab, thin slab or a cast strip which, in addition to iron and unavoidable impurities (in% by weight) C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.5%, Al: up to 3.0%, Mn: 0.4 - 3.0%, Ni: up to 1.0%, Cu: up to 2.0%, Mo: up to 0.4%, Cr: up to 2%, Co: up to 1.5%, Ti: up to 0.2%, Nb: up to 0.2%, V: up to 0.5%;
  • Hot rolling end temperature of at least 830 ° C; - Coiling of the obtained hot strip at a
  • Reel temperature which is between the hot rolling end temperature and 560 ° C;
  • Holding temperature range is the upper limit of 470 ° C and whose lower limit is higher than that
  • Martensite start temperature MS from which martensite is produced in the microbeam structure
  • martensite can be prepared according to the method described in the article "Thermodynamic Exatrapolation and
  • the invention is based on
  • Fig. 1 is a diagram in which four hot rolled
  • Fig. 2 is an illustration of a structural sample of the component
  • 3a, 3b are illustrations of a structural sample of
  • FIGS. 4a, 4b are illustrations of a structural sample of the
  • Composition has been melted.
  • the molten steel has been cast in a conventional way to slabs, which subsequently on as well
  • the heated slabs are in one too
  • the hot strips W1-W4 emerging from the hot rolling scale each had a hot rolling end temperature ET, from which they started with a cooling rate KR to one
  • Reel temperature HT accelerated have been cooled. At this reel temperature HT, the hot strips W1 - W4 have been wound into coils.
  • Martensite start temperature MS was set. The calculation of the martensite start temperature MS was carried out according to the article "Thermodynamic Exatrapolation and Martensite-Start Temperature of Substituted Alloyed Steels" by H.
  • Coiler temperature HT and martensite start temperature MS are given in Table 2.
  • Table 3 also shows the mechanical properties tensile strength Rm, yield strength Rp, elongation at break A80, quality Rm * A80 and the residual austenite content RA determined for the individual hot strips W1-W4.
  • Samples of the steel flat products obtained in the form of the hot strips W1-W4 are then heated to a forming temperature UT lying in the range of 200-250 ° C. and converted to one component each with a degree of deformation of up to 15%.
  • the elongation at break A50 of the samples was> 30%, so that it was also possible to image complex shaped elements without the risk of crack formation in the temperature range of the forming process according to the invention.
  • Components have been reshaped. Also on the so shaped Components, the elongation at break A50 and the tensile strength Rm has been determined.
  • FIG. 2 shows a section of a structural sample which has been removed from the component at room temperature, which has been formed from the hot strip W2 consisting of the steel S1 in the manner according to the invention at temperatures of 200-250 ° C.
  • the residual austenite RAf formed by the transformation in the temperature range mentioned above from the previously globulitic retained austenite islands.
  • Fig. 3a, 3b are in each case 20000-fold magnification sections of a structural sample of steel from the Sl
  • the inventive method thus allows the production of a complex shaped steel component with a tensile strength Rm> 1200 MPa and a
  • a flat steel product which, in addition to iron and unavoidable impurities (in% by weight) C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.5%, Al: up to 3.0% Mn: 0.4 - 3.0%, Ni: up to 1%, Cu: up to 2.0%, Mo: up to 0.4%, Cr: up to 2%, Co: up to 1.5 %, Ti: up to 0.2%, Nb: up to 0.2%, V: up to 0.5%, the structure of the
  • Grain size of at least 1 ⁇ comprises.

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auf einfache Weise die Herstellung eines komplex geformten Stahlbauteils mit einer Zugfestigkeit Rm > 1200 MPa und einer Bruchdehnung A50 > 6 %. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Stahlflachprodukt bereitgestellt, das neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%). C: 0,10 - 0,60 %, Si: 0,4 - 2,5 %, AI: bis zu 3,0 %, Mn: 0,4 - 3,0 %, Ni: bis zu 1 %, Cu: bis zu 2,0 %, Mo: bis zu 0,4 %, Cr: bis zu 2 %, Co: bis zu 1,5 %, Ti: bis zu 0,2 %, Nb: bis zu 0,2 %, V: bis zu 0,5 %, enthält, wobei das Gefüge des Stahlflachprodukts zu mindestens 10 Vol. -% aus Restaustenit besteht, der globulare Restaustenitinseln mit einer Korngröße von mindestens 1 μm umfasst. Das Stahlflachprodukt wird auf eine 150 - 400 °C betragende Umformtemperatur erwärmt und bei der Umformtemperatur mit einem Umformgrad, der höchstens gleich der Gleichmaßdehnung Ag ist, zu dem Bauteil umgeformt. Abschließend wird das so erhaltene Stahlflachprodukt abgekühlt. Ein derart bei erhöhten Temperaturen geformtes Bauteil besitzt gegenüber aus demselben Stahlflachprodukt, jedoch bei Raumtemperatur geformten Bauteilen eine deutlich gesteigerte Festigkeit.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils, das eine Zugfestigkeit Rm von mehr als 1200 MPa und eine Bruchdehnung A50 von mindestens 6 % aufweist.
Erfindungsgemäß hergestellte Stahlbauteile zeichnen sich durch eine sehr hohe Festigkeit in Kombination mit guten Dehnungseigenschaften aus und sind als solche insbesondere als Bauteile für Kraftfahrzeugkarosserien geeignet.
Unter dem Begriff "Stahlflachprodukt" werden hier durch einen Walzprozess erzeugte Stahlbleche oder Stahlbänder sowie davon abgeteilte Platinen und desgleichen verstanden Stahlbauteile der erfindungsgemäßen Art werden durch einen ümformprozess aus solchen Stahlflachprodukten hergestellt.
Sofern hier Legierungsgehalte lediglich in "%" angegeben sind, ist damit immer "Gew.-%" gemeint, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Wenn hier von "Bruchdehnung A50", "Bruchdehnung A80" oder "Zugfestigkeit Rm" die Rede ist, so sind damit die gemäß DIN EN 6892-1 ermittelten mechanischen Kennwerte gemeint.
Aus der US 6,364,968 Bl ist ein Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlblechs bekannt, das bei einer Dicke von nicht mehr als 3,5 mm eine gleichmäßige
Verteilung seiner mechanischen Eigenschaften und ein besonders gutes Lochaufweitungsverhalten aufweisen soll. Das Verfahren sieht dabei vor, dass eine Bramme, die (in Gew.-%) 0,05 - 0,30 % C, 0,03 - 1,0 % Si, 1,5 - 3,5 % Mn, bis zu 0,02 % P, bis zu 0,005 % S, bis zu 0,150 % AI, bis zu 0,0200 % N sowie alternativ oder in Kombination
0,003 - 0,20 % Nb oder 0,005 - 0,20 % Ti, aufweist, auf bis zu 1200 °C erwärmt wird und anschließend mit einer
Warmwalzendtemperatur von mindestens 800 °C, insbesondere 950 - 1050 °C, zu einem Warmband warmgewalzt wird.
Anschließend wird das erhaltene Warmband mit einer
Abkühlrate von 20 - 150 °C/sec auf eine Haspeltemperatur von 300 - 550 °C abgekühlt, bei der es zu einem Coil gewickelt wird. Die Abkühlung setzt dabei innerhalb von 2 Sekunden nach Ende des Warmwalzens ein. Das so erhaltene Warmband soll ein feines bainitisches Gefüge mit einem Bainit-Anteil von mindestens 90 % besitzen, dessen mittlere Korngröße 3,0 μιτι nicht überschreitet, wobei das Verhältnis der Länge der längsten Achse zur Länge der kürzesten Achse der Körner nicht mehr als 1,5 und die Länge der längsten Achse der Körner nicht mehr als 10 μπι betragen soll. Der nicht vom Bainit eingenommene Rest des Gefüges soll aus angelassenem Martensit bestehen, der hinsichtlich seiner Erscheinung und seiner Eigenschaften dem Bainit sehr ähnlich ist. In dieser Weise erzeugte und beschaffene Warmbänder weisen Zugfestigkeiten von 850 - 1103 MPa bei einer Dehnung von 15 - 23 % auf.
Aus der EP 2 546 382 AI ist zudem ein Verfahren zur
Herstellung eines Stahlblechs mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1470 MPa bekannt, bei dem das Produkt aus Dehnung und Zugfestigkeit mindestens 29000 MPa% beträgt. Der Stahl, aus dem das Stahlblech besteht, enthält dabei neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) 0,30 - 0,73 % C, bis zu 3,0 % Si, bis zu 3,0 % AI, wobei die Summe der Si- und Al-Gehalte mindestens 0,7 % beträgt, 0,2 - 8,0 % Cr, bis zu 10,0 % Mn, wobei die Summe der Cr- und Mn-Gehalte mindestens 1,0 % beträgt, bis zu 0,1 % P, bis zu 0,07 % S sowie bis zu 0,010 % N. Das derart
zusammengesetzte Stahlblech wird derart verarbeitet, dass der Flächenanteil an Martensit bezogen auf das gesamte Mikrogefüge des Stahls im Bereich von 15 - 90 % liegt und der Gehalt an Restaustenit des Gefüges 10 - 50 % beträgt. Dabei sollen mindestens 50 % des Martensits als
angelassener Martensit vorliegen und der Flächenanteil des angelassenen Martensits mindestens 10 % sein. Sofern im Gefüge vorhanden, soll gleichzeitig das Flächenverhältnis von im Gefüge anwesenden polygonalen Ferriten höchstens 10 % betragen.
Um dies zu erreichen, wird gemäß der EP 2 546 382 AI zunächst ein in der angegebenen Weise zusammengesetztes warmgewalztes Stahlband erzeugt, indem ein
Stahlvormaterial, wie eine Bramme, auf 1000 - 1300 °C erwärmt wird und darauf folgend bei einer 870 - 950 °C betragenden Warmwalzendtemperatur zu einem Warmband gewalzt wird. Das erhaltene Warmband wird anschließend bei einer Haspeltemperatur von 350 - 720 °C zu einem Coil gewickelt. Nach dem Haspeln erfolgt ein Beizen mit anschließendem Kaltwalzen bei Verformungsgraden von 40 - 90 %. Das so erhaltene kaltgewalzte Band wird für 15 - 1000 Sekunden bei einer Temperatur geglüht, in dem es ein rein austenitisches Gefüge besitzt, und dann mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 3 °C/s auf eine Temperatur abgekühlt, die in einem unterhalb der Martensitstarttemperatur beginnenden und bis zu einer 150 °C niedrigeren Temperatur reichenden Temperaturbereich liegt, um angelassenen Martensit im
Gefüge des Stahlblechs zu erzeugen. Daraufhin wird das kaltgewalzte Stahlband über eine Dauer von 15 - 1000
Sekunden auf 340 - 500 °C erwärmt, um den vorhandenen Restaustenit zu stabilisieren. Die so erzeugten
kaltgewalzten Stahlbleche erreichten Zugfestigkeiten von mehr als 1600 MPa bei einer Dehnung von bis zu 27 %.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, das auf einfache Weise die Herstellung komplex geformter Bauteile aus Stahlflachprodukten der voranstehend erläuterten Art ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, dass zur Herstellung von hochfesten und gute
Dehnungseigenschaften aufweisenden Stahlbauteilen die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte durchlaufen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Herstellen eines Stahlbauteils geeignet, das eine Zugfestigkeit Rm von mehr als 1200 MPa und eine Bruchdehnung A50 von mindestens 6 % besitzt. Zu diesem Zweck umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Arbeitsschritte: Bereitstellen eines Stahlflachprodukts, das neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%):
C: 0, 10 - 0, 60
Si: 0,4 - 2,5
AI: bis zu 3,0
Mn: 0,4 - 3,0
Ni: bis zu 11 9·
Cu: bis zu 2,0
Mo: bis zu 0,4
Cr: bis zu 9
Co: bis zu 1,5 ° r
Ti: bis zu 0,2
Nb: bis zu 0,2
V: bis zu 0,5 enthält, wobei das Gefüge des Stahlflachprodukts zu mindestens 10 Vol.-% aus Restaustenit besteht, der globulare Restaustenitinseln mit einer Korngröße von mindestens 1 μπι umfasst,
Erwärmen des Stahlflachprodukts auf eine
Umformtemperatur, die 150 - 400 °C beträgt,
Umformen des auf die Umformtemperatur erwärmten
Stahlflachprodukts zu dem Bauteil mit einem höchstens bis zur Gleichmaßdehnung Ag reichenden Umformgrad, in der Praxis auch Umformdehnung oder Verformungsgrad genannt ,
- Abkühlen des erhaltenen Bauteils. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein Bauteil, das durch Umformen eines 150 - 400 °C warmen
Stahlflachprodukts der erfindungsgemäß beschaffenen Art hergestellt wird, nach einer anschließenden Abkühlung auf Raumtemperatur eine gegenüber der Festigkeit des
ursprünglichen Stahlflachprodukts deutlich erhöhte Festigkeit bei nahezu unveränderten Dehnungseigenschaften besitzt.
In Folge der Erwärmung in dem erfindungsgemäß vorgegebenen Temperaturbereich steigt die Dehnbarkeit des erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukts deutlich an, so dass ohne besonderen Aufwand und bei minimierter Gefahr der Entstehung von Rissen vorgebeugt und Bauteilformen erzeugt werden können, die eine besonders komplexe Gestalt besitzen.
Praktische Versuche haben hier ergeben, dass
Stahlflachprodukte der erfindungsgemäß bereitgestellten Art im Temperaturbereich, in dem erfindungsgemäß die Umformung erfolgen soll, regelmäßig eine Bruchdehnung A50 von
mindestens 30 % erreichen, wogegen die Bruchdehnung A50 des Bauteils bei Raumtemperatur gegenüber dem als Ausgangsprodukt dienenden Stahlflachprodukt unverändert im Bereich von typischerweise 22 % liegt.
Überraschender Weise nehmen somit die Dehnungseigenschaften eines erfindungsgemäß hergestellten Bauteils trotz der gestiegenen Festigkeit im Vergleich zu einem bei
Raumtemperatur geformten Bauteil nicht ab. Die Erfindung ergibt somit durch eine Vorverformung bei 150 - 400 °C eine deutliche Festigkeitssteigerung bei unveränderter Dehnbarkeit des jeweils erhaltenen Bauteils. Für die nach der Umformung erfolgende Abkühlung muss kein besonderer Aufwand getrieben werden. So kann die Abkühlung des Stahlflachprodukts nach dem Umformen an ruhender Luft erfolgen .
Die durch die erfindungsgemäß vorgenommene Umformung erzielte Steigerung der Festigkeit ist beträchtlich. So konnte
nachgewiesen werden, dass durch eine Bauteilumformung von 15 %, die bei erfindungsgemäß erhöhten Temperaturen durchgeführt worden ist, regelmäßig die Zugfestigkeit um ca. 80 - 120 MPa gegenüber der Zugfestigkeit von Proben gesteigert werden konnte, die ebenfalls mit einem Umformgrad von 15 %, jedoch bei Raumtemperatur umgeformt worden sind. Gleichzeitig entsprechen die Dehnungseigenschaften des erfindungsgemäß erhaltenen Bauteils den Dehnungseigenschaften des bei
Raumtemperatur umgeformten Bauteils, so dass das
erfindungsgemäß erzeugte Bauteil aufgrund seines
Verformungsverhaltens insbesondere für den Einsatz in
Automobilkarosserien geeignet ist.
Der Grund für die durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise erzielte Festigkeitssteigerung besteht nach den Erkenntnissen der Erfindung darin, dass sich im Gefüge des erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukts vorhandener globularer Restaustenit , der durch eine Korngröße von mindestens 1 μπι gekennzeichnet ist, unter der Last der Umformung in dem erfindungsgemäß vorgegebenen Temperaturbereich von
150 - 400 °C in filmartigen Restaustenit und bainitischen Ferrit bzw. unterhalb von der Martensitstarttemperatur in Martensit umwandelt. Während der Umformung im betreffenden Temperaturbereich trägt somit der im Stahlflachprodukt vorhandene globulare Restaustenit zur Steigerung der Dehnung bei. Nach der Umformung und Abkühlung des Bauteils zeigt der erfindungsgemäß verarbeitete Stahl dann höhere
Zugfestigkeiten in Folge des zusätzlich gebildeten
ferritischen Bainits bzw. Martensits. Die über die Abkühlung unverändert erhalten bleibenden Anteile an filmartigem
Restaustenit gewährleisten die nach der Umformung erreichte gute Restdehnung. Besonders sicher lässt sich dieser Effekt nutzen, wenn das Stahlflachprodukt für die erfindungsgemäße Umformung zu dem Bauteil auf 200 - 400 °C, insbesondere 200 - 300 °C, erwärmt wird.
Aufgrund der vergleichbar niedrigen Temperaturen, bei denen erfindungsgemäß die Umformung durchgeführt wird, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dazu,
Stahlflachprodukte, die mit einer metallischen
Schutzbeschichtung versehen sind, zu Bauteilen umzuformen. Die metallische Schutzschicht wird durch die erfindungsgemäß erfolgende Erwärmung allenfalls geringfügig beeinflusst. Dabei kann es sich bei der Schutzbeschichtung beispielsweise um eine konventionelle Zink-, Zinklegierungs- , Aluminiumoder Aluminiumlegierungs-, Magnesium- oder
Magnesiumlegierungsbeschichtung handel .
Die Zusammensetzung eines erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukts ist unter Berücksichtigung folgender Gesichtspunkte gewählt worden:
Kohlenstoff in Gehalten von 0,1 - 0,6 Gew.-% verzögert im Stahl des erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukts die Umwandlung zu Ferrit/Perlit , senkt die
Martensitstarttemperatur MS und trägt zur Erhöhung der Härte bei. Um diese positiven Effekte zu nutzen, kann der C-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts auf mindestens 0,25 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,27 Gew.- %, mindestens 0,28 Gew.-% oder mindestens 0,3 Gew.-%, gesetzt werden, wobei sich die durch den vergleichbar hohen Kohlenstoffgehalt erzielten Effekte dann besonders sicher nutzen lassen, wenn der C-Gehalt im Bereich von > 0,25 - 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,27 - 0,4 Gew.-% oder 0,28 - 0,4 Gew.-%, liegt.
Durch die Anwesenheit von Si in Gehalten von 0,4 - 2,5 Gew.-% und AI in Gehalten von bis zu 3 Gew.-% im
erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukt kann die Karbidbildung im Bainit unterdrückt und damit einhergehend der Restaustenit durch gelösten Kohlenstoff stabilisiert werden. Zudem trägt Si zur Mischkristallverfestigung bei. Um möglicherweise schädliche Einflüsse von Si zu vermeiden, kann der Si-Gehalt auf 2,0 Gew.-% beschränkt werden. Um Si als Mischkristallbildner zur Steigerung der Festigkeit zu nutzen, kann es zweckmäßig sein, wenn das erfindungsgemäß verarbeitete Stahlflachprodukt mindestens 1 Gew.-% Si enthält .
AI kann im erfindungsgemäß verarbeiteten Stahl den Si- Gehalt zum Teil ersetzen. Hierzu kann ein Mindestgehalt von 0,4 Gew.-% AI vorgesehen sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn durch die Zugabe von AI die Härte oder Zugfestigkeit des Stahls zu Gunsten einer verbesserten Verformbarkeit auf einen niedrigeren Wert eingestellt werden soll.
Die positiven Einflüsse der gleichzeitigen Anwesenheit von AI und Si können dann besonders effektiv genutzt werden, wenn die Gehalte an Si und AI innerhalb der erfindungsgemäß vorgegebenen Grenzen die Bedingung %Si + 0,8%A1 > 1,2 Gew.- % oder sogar die Bedingung %Si + 0,8%A1 > 1,5 Gew . - % (mit %Si: jeweiliger Si-Gehalt in Gew . -% , %A1 : jeweiliger AI- Gehalt in Gew.-%) erfüllen.
Mn in Gehalten von mindestens 0,4 Gew.-% und bis zu
3,0 Gew . - % , insbesondere bis zu 2,5 Gew.-% oder 2,0 Gew . -% , fördert im erfindungsgemäß verarbeiteten Stahl die
Bainitbildung, wobei die optional zusätzlich vorhandenen Gehalte an Cu, Cr und Ni ebenfalls zur Bildung von Bainit beitragen. Abhängig von den jeweils anderen Bestandteilen des erfindungsgemäß verarbeiteten Stahls kann es dabei zweckmäßig sein, den Mn-Gehalt auf maximal 1,6 Gew.-% oder 1,5 Gew . - % zu beschränken.
Durch die optionale Zugabe von Cr kann die
Martensitstarttemperatur abgesenkt und die Neigung des Bainits zur Umwandlung in Perlit oder Zementit unterdrückt werden. Des Weiteren fördert Cr in Gehalten bis zur erfindungsgemäß vorgegebenen Obergrenze von maximal
2 Gew.-% die ferritische Umwandlung, wobei sich optimale Wirkungen der Anwesenheit von Cr in einem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt dann ergeben, wenn der Cr-Gehalt auf 1,5 Gew.-% beschränkt ist.
Durch die optionale Zugabe von Ti, V oder Nb kann die
Entstehung von feinkörnigem Gefüge unterstützt und die ferritische Umwandlung gefördert werden. Darüber hinaus tragen diese Mikrolegierungselemente durch die Bildung von Ausscheidungen zur Steigerung der Härte bei. Besonders effektiv lassen sich die positiven Wirkungen von Ti, V und Nb im erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukt dann nutzen, wenn ihr Gehalt jeweils im Bereich von 0,002 - 0,15 Gew.-% liegt, insbesondere 0,14 Gew.-% nicht überschreitet.
Die Bildung des erfindungsgemäß vorgesehenen Gefüges lässt sich insbesondere dadurch gewährleisten, dass die Gehalte des erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukts an Mn, Cr, Ni, Cu und C die folgende Bedingung
1 < 0,5%Mn + 0,167%Cr + 0,125%Ni + 0,125%Cu + 1,334%C < 2 erfüllen, wobei mit %Mn der jeweilige Mn-Gehalt in Gew.-%, mit %Cr der jeweilige Cr-Gehalt in Gew.-%, mit %Ni der jeweilige Ni-Gehalt in Gew.-%, mit %Cu der jeweilige Cu- Gehalt in Gew.-% und mit %C der jeweilige C-Gehalt in
Gew.-% bezeichnet sind.
Als Ausgangsprodukt für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich grundsätzlich warm- oder kaltgewalzte
Stahlflachprodukte mit einer den erfindungsgemäßen Vorgaben entsprechenden Zusammensetzung. Hierzu in Frage kommende warmgewalzte Stahlflachprodukte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind Gegenstand der Europäischen
Patentanmeldung EP 12 17 83 30.2, deren Inhalt hiermit ausdrücklich in die Offenbarung der vorliegenden
Patentanmeldung einbezogen wird.
Wie in der genannten Europäischen Patentanmeldung
EP 12 17 83 30.2 erläutert, zeichnen sich die gemäß dieser Patentanmeldung erzeugten warmgewalzten Stahlflachprodukte durch eine optimale Kombination aus Dehnungseigenschaften und Festigkeit aus. Diese Eigenschaftskombination kann dadurch besonders sicher erreicht werden, dass das Gefüge von erfindungsgemäß verarbeiteten Stahlflachprodukten, neben optional vorhandenen Anteilen von bis zu 5 Vol.-% Ferrit und bis zu 10 Vol.-% Martensit, zu mindestens
60 Vol.-% aus Bainit und als Rest aus Restaustenit besteht, wobei der Restaustenitgehalt mindestens 10 Vol.-% beträgt, zumindest ein Teil des Restaustenits in blockiger Form vorliegt und die Blöcke des in blockiger Form vorliegenden Restaustenits zu mindestens 98 % einen mittleren
Durchmesser von weniger als 5 μηα aufweisen.
Ein gemäß der EP 12 17 83 30.2 beschaffenes warmgewalztes Stahlflachprodukt weist dementsprechend ein von zwei Phase dominiertes Gefüge auf, dessen einer dominierender
Bestandteil Bainit und dessen zweiter dominierender
Bestandteil Restaustenit ist. Neben diesen beiden
Hauptkomponenten können geringe Anteile an Martensit und Ferrit vorhanden sein, deren Gehalte jedoch zu gering sind, um einen Einfluss auf die Eigenschaften des warmgewalzten Stahlflachprodukts zu haben.
Von "blockartigem" Restaustenit spricht man in diesem
Zusammenhang dann, wenn bei den im Gefüge vorhandenen
Gefüge-Bestandteilen an Restaustenit das Verhältnis aus Länge/Breite, d. h. längste Ausdehnung/Dicke, 1 bis 5 beträgt. Dagegen wird Restaustenit als "filmartig"
bezeichnet, wenn bei den im Gefüge vorhandenen
Restaustenitansammlungen das Verhältnis Länge/Breite größer als 5 ist und die Breite der jeweiligen Gefüge-Bestandteile an Restaustenit kleiner als 1 μπ\ ist. Filmartiger
Restaustenit liegt dementsprechend typischerweise als fein verteilte Lamelle vor. Ein Verfahren zum Herstellen eines als Ausgangsprodukt für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten warmgewalzten Stahlflachprodukts umfasst folgende Arbeitsschritte:
- Bereitstellen eines Vorprodukts in Form einer Bramme,
Dünnbramme oder eines gegossenen Bands, das neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%): 0,10 - 0,60 % C, 0,4 - 2,0 % Si, bis zu 2,0 % AI, 0,4 - 2,5 % Mn, bis zu 1 % Ni, bis zu 2,0 % Cu, bis zu 0,4 % Mo, bis zu 2 % Cr, bis zu 0,2 % Ti, bis zu 0,2 % Nb und bis zu 0, 5 % V enthält;
- Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband in einem oder mehreren Walzstichen, wobei das erhaltene Warmband beim Verlassen des letzten Walzstichs eine
Warmwalzendtemperatur von mindestens 880 °C aufweist;
- beschleunigtes Abkühlen des erhaltenen Warmbands mit einer Abkühlrate von mindestens 5 °C/s auf eine
Haspeltemperatur, die zwischen der
MartensitStarttemperatur MS und 600 °C liegt;
- Haspeln des Warmbands zu einem Coil;
- Abkühlen des Coils, wobei die Temperatur des Coils
während der Abkühlung zur Bildung von Bainit solange in einem Temperaturbereich gehalten wird, dessen Obergrenze gleich der Bainitstarttemperatur BS, ab der Bainit im Gefüge des Warmbands entsteht, und dessen Untergrenze gleich der Martensitstarttemperatur MS ist, ab der
Martensit im Gefüge des Warmbands entsteht, bis
mindestens 60 Vol.-% des Gefüges des Warmbands aus Bainit bestehen. Ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ausgangsprodukt geeignetes kaltgewalztes
Stahlflachprodukt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen kaltgewalzten Stahlflachprodukts sind Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung 12 17 83 32.8, deren
Inhalt hiermit ebenfalls ausdrücklich in die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen wird.
Bei einer unter die erfindungsgemäß vorgegebene
Stahlzusammensetzung fallenden Legierung besteht das Gefüge des kaltgewalzten Stahlflachprodukts vorzugweise zu mindestens 20 Vol.-% aus Bainit, zu 10 - 35 Vol.-% aus Restaustenit und als Rest aus Martensit. Dabei versteht es sich von selbst, dass im Gefüge des Stahlflachprodukts technisch unvermeidbare Spuren anderer Gefügebestandteile vorhanden sein können. Ein derartiges für die
erfindungsgemäße Verarbeitung geeignetes kaltgewalztes Stahlflachprodukt weist dementsprechend ein dreiphasiges Gefüge auf, dessen dominierender Bestandteil Bainit ist und das darüber hinaus aus Restaustenit sowie als Rest aus Martensit besteht. Optimaler Weise liegt der Bainitanteil bei mindestens 50 Vol.-%, insbesondere mindestens
60 Vol.-%, und der Restaustenitanteil im Bereich von
10 - 25 Vol.-%, wobei auch hier der Rest des Gefüges jeweils durch Martensit aufgefüllt ist. Der optimale
Martensitanteil beträgt mindestens 10 Vol.-%. Ein derart zusammengesetztes Gefüge bewirkt bei der für ein
erfindungsgemäß verarbeitetes kaltgewalztes
Stahlflachprodukt geforderten hohen Zugfestigkeit Rm von typischerweise mindestens 1400 MPa und einer Bruchdehnung A80 von mindestens 5 % ein optimales Produkt Rm x A80 von Dehnung und Zugfestigkeit. Neben den Hauptkomponenten "Bainit", "Restaustenit " und "Martensit" können im
kaltgewalzten erfindungsgemäß verarbeiteten
Stahlflachprodukt Gehalte an anderen Gefügebestandteilen vorhanden sein, deren Anteile jedoch zu gering sind, um einen Einfluss auf die Eigenschaften des kaltgewalzten Stahlflachprodukts zu haben. Der Restaustenit liegt bei einem derart beschaffenen, für die erfindungsgemäße
Verarbeitung geeigneten Stahlflachprodukt überwiegend filmartig mit kleinen globularen Inseln von blockigem
Restaustenit mit einer Korngröße < 5 μτ vor, so dass der Restaustenit eine hohe Stabilität und damit einhergehend eine geringe Neigung zur unerwünschten Umwandlung in
Martensit besitzt. Der C-Gehalt des Restaustenits beträgt dabei typischerweise mehr als 1,0 Gew.-%.
Ein Verfahren zum Herstellen eines solcherart beschaffenen, erfindungsgemäß verarbeiteten kaltgewalzten
Stahlflachprodukts umfasst folgende Arbeitsschritte:
- Bereitstellen eines Vorprodukts in Form einer Bramme, Dünnbramme oder eines gegossenen Bands, das neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: 0,10 - 0,60 %, Si: 0,4 - 2,5 %, AI: bis zu 3,0 %, Mn: 0,4 - 3,0 %, Ni: bis zu 1,0 %, Cu: bis zu 2,0 %, Mo: bis zu 0,4 %, Cr: bis zu 2 %, Co: bis zu 1,5 %, Ti: bis zu 0,2 %, Nb: bis zu 0,2 %, V: bis zu 0,5 % enthält;
- Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband in einem oder mehreren Walzstichen, wobei das erhaltene Warmband beim Verlassen des letzten Walzstichs eine
Warmwalzendtemperatur von mindestens 830 °C aufweist; - Haspeln des erhaltenen Warmbands bei einer
Haspeltemperatur, die zwischen der Warmwalzendtemperatur und 560 °C liegt;
- Kaltwalzen des Warmbands zu einem Kaltband mit einem
Kaltwalzgrad von mindestens 30 % ;
- Wärmebehandeln des erhaltenen Kaltbands, wobei das
Kaltband im Zuge der Wärmebehandlung
- auf eine mindestens 800 °C betragende Glühtemperatur erwärmt wird,
- optional über eine Glühdauer von 50 - 150 s bei der Glühtemperatur gehalten wird,
- ausgehend von der Glühtemperatur mit einer mindestens 8 °C/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit auf eine Haltetemperatur abgekühlt wird, die in einem
Haltetemperaturbereich liegt, dessen Obergrenze 470 °C beträgt und dessen Untergrenze höher ist als die
Martensitstarttemperatur MS, ab der Martensit im Gefüge des Kaltbands entsteht, und
- im Haltetemperaturbereich über einen Zeitraum gehalten wird, der ausreicht, um im Gefüge des Kaltbands mindestens 20 Vol.-% Bainit zu bilden.
Die voranstehend erwähnte Martensitstarttemperatur, d. h. die Temperatur, ab der sich in erfindungsgemäß
verarbeitetem Stahl Martensit bildet, kann jeweils gemäß der im Artikel "Thermodynamic Exatrapolation and
Martensite-Start-Temperature of Substitutxonally Alloyed Steels" von H. Bhadeshia, erschienen in Metal Science (1981), Seiten 178 -180 erläuterten Vorgehensweise berechnet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, in dem für vier warmgewalzte
Stahlflachprodukte derselben Zusammensetzung Sl in erfindungsgemäßer Weise erzeugten Bauteile B1,B2,B3,B4 die Bruchdehnung A50 über die
Zugfestigkeit Rm aufgetragen ist;
Fig. 2 eine Abbildung einer Gefügeprobe des Bauteils
B4;
Fig. 3a, 3b Abbildungen einer Gefügeprobe des
Stahlflachprodukts, aus dem das Bauteil B4 geformt ist, in 20000-facher Vergrößerung und zwar vor (Fig. 3a) und nach (Fig. 3b) der Umformung;
Fig. 4a, 4b Abbildungen einer Gefügeprobe des
Stahlflachprodukts, aus dem das Bauteil B4 geformt ist, in 50000-facher Vergrößerung und zwar vor (Fig. 4a) und nach (Fig. 4b) der Umformung .
Es ist ein Stahl mit der in Tabelle 1 angegebenen
Zusammensetzung erschmolzen worden. Die Stahlschmelze ist auf konventionelle Weise zu Brammen vergossen worden, die anschließend auf ebenso
konventionelle Weise auf eine Wiedererwärmungstemperatur OT erwärmt worden sind.
Die erwärmten Brammen sind in einer ebenfalls
konventionellen Warmwalzstaffel zu Warmbändern Wl
einer Dicke von jeweils 2,0 mm warmgewalzt worden.
Die aus der Warmwalzstaffel austretenden Warmbänder Wl - W4 wiesen jeweils eine Warmwalzendtemperatur ET auf, von der ausgehend sie mit einer Abkühlrate KR auf eine
Haspeltemperatur HT beschleunigt abgekühlt worden sind. Bei dieser Haspeltemperatur HT sind die Warmbänder Wl - W4 zu Coils gewickelt worden.
Die Coils sind anschließend jeweils in einem
Temperaturbereich abgekühlt worden, dessen Obergrenze durch die jeweilige Haspeltemperatur HT und dessen Untergrenze durch die für den Stahl Sl berechnete
Martensitstarttemperatur MS festgelegt war. Die Berechnung der Martensitstarttemperatur MS erfolgte dabei gemäß der im Artikel "Thermodynamic Exatrapolation and Martensite-Start- Temperature of Substitutionally Alloyed Steels" von H.
Bhadeshia, erschienen in Metal Science 15 (1981), Seiten 178 -180 erläuterten Vorgehensweise .
Die Dauer, über die das Coil in dem in der voranstehend beschriebenen Weise definierten Temperaturbereich abgekühlt worden ist, war so bemessen, dass die so erhaltenen
Warmbänder jeweils ein aus Bainit und Restaustenit
bestehendes Gefüge aufwiesen, in dem die Anteile anderer Gefügebestandteile allenfalls in unwirksamen, gegen "0" gehende Mengen vorhanden waren.
Die jeweiligen Betriebsparameter Wiedererwärmungstemperatur OT, Warmwalzendtemperatur ET, Abkühlrate KR,
Haspeltemperatur HT und MartensitStarttemperatur MS sind in Tabelle 2 angegeben.
In Tabelle 3 sind darüber hinaus die für die einzelnen Warmbänder Wl - W4 ermittelten mechanischen Eigenschaften Zugfestigkeit Rm, Streckgrenze Rp, Bruchdehnung A80, Güte Rm*A80 sowie der jeweilige Restaustenitgehalt RA angegeben.
Proben der so erhaltenen, in Form der Warmbänder Wl - W4 vorliegenden Stahlflachprodukte sind anschließend auf eine im Bereich von 200 - 250 °C liegende Umformtemperatur UT erwärmt und mit einem Umformgrad von bis zu 15 % zu jeweils einem Bauteil umgeformt worden. Bei der Temperatur UT war die Bruchdehnung A50 der Proben > 30 %, so dass in dem erfindungsgemäßen Temperaturbereich der Umformung auch die Abbildung von komplexen Formelementen ohne die Gefahr einer Rissbildung möglich war.
Nach dem Umformen im Temperaturbereich von 200 - 250 °C sind die aus den Proben der Warmbänder Wl - W4 15 %
umgeformten Bauteile an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt und ihre Bruchdehnung A50 sowie ihre Zugfestigkeit Rm bestimmt worden.
Zum Vergleich sind weitere Proben der Warmbänder Wl - W4 bei Raumtemperatur RT, d. h. kalt, zu den jeweiligen
Bauteilen umgeformt worden. Auch an den so geformten Bauteilen ist die Bruchdehnung A50 und die Zugfestigkeit Rm bestimmt worden.
Es zeigte sich, dass nach der Abkühlung auf Raumtemperatur bei im Wesentlichen konstanten Werten der Bruchdehnung A50 die Zugfestigkeit Rm der erfindungsgemäß umgeformten Proben um jeweils 80 - 120 MPa höher lag als bei den bei
Raumtemperatur umgeformten Proben.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Gefügeprobe dargestellt, die bei Raumtemperatur aus dem Bauteil entnommenen worden ist, das aus dem aus dem Stahl Sl bestehenden Warmband W2 in erfindungsgemäßer Weise bei Temperaturen von 200 - 250 °C geformt worden ist. Deutlich zu erkennen ist dort der durch die Umformung im genannten Temperaturbereich aus den zuvor globulitischen Restaustenitinseln entstandene, filmartig vorliegende Restaustenit RAf .
In Fig. 3a, 3b sind in jeweils 20000-facher Vergrößerung Ausschnitte einer Gefügeprobe des aus dem Stahl Sl
bestehenden Stahlbauteils vor (Fig. 3a) und nach (Fig. 3b) der erfindungsgemäßen Umformung wiedergegeben.
In Fig. 4a, 4b finden sich entsprechende Aufnahmen der
Gefügeproben des aus dem Stahl Sl bestehenden Stahlbauteils vor (Fig. 4a) und nach (Fig. 4b) der erfindungsgemäßen Umformung in 50000-facher Vergrößerung.
Auch der Vergleich der Figur 3a mit der Figur 3b und der Figur 4a mit der Figur 4b zeigen deutlich die
Veränderungen, die mit einer erfindungsgemäßen Verformung bewirkt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit auf einfache Weise die Herstellung eines komplex geformten Stahlbauteils mit einer Zugfestigkeit Rm > 1200 MPa und einer
Bruchdehnung A50 > 6 %. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Stahlflachprodukt bereitgestellt, das neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: 0,10 - 0,60 %, Si: 0,4 - 2,5 %, AI: bis zu 3,0 % Mn: 0,4 - 3,0 %, Ni: bis zu 1 %, Cu: bis zu 2,0 %, Mo: bis zu 0,4 %, Cr: bis zu 2 %, Co: bis zu 1,5 %, Ti: bis zu 0,2 %, Nb: bis zu 0,2 %, V: bis zu 0,5 %, enthält, wobei das Gefüge des
Stahlflachprodukts zu mindestens 10 Vol.-% aus Restaustenit besteht, der globulare Restaustenitinseln mit einer
Korngröße von mindestens 1 μπι umfasst. Das
Stahlflachprodukt wird auf eine 150 - 400 °C betragende ümformtemperatur erwärmt und bei der Umformtemperatur mit einem Umformgrad, der höchstens gleich der Gleichmaßdehnung Ag ist, zu dem Bauteil umgeformt. Abschließend wird das so erhaltene Stahlflachprodukt abgekühlt. Ein derart bei erhöhten Temperaturen geformtes Bauteil besitzt gegenüber aus demselben Stahlflachprodukt, jedoch bei Raumtemperatur geformten Bauteilen eine deutlich gesteigerte Festigkeit.
Stahl c Si AI Mn Ni Cu Cr Sonstige
Sl 0,48 1,5 0, 02 1,48 0, 034 1, 51 0, 9
Angaben in Gew.-%,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen
Tabelle 1
Figure imgf000023_0001
Tabelle 2
Figure imgf000023_0002
Tabelle 3

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Herstellen eines Stahlbauteils, das eine Zugfestigkeit Rm von mehr als 1200 MPa und eine
Bruchdehnung A50 von mehr als 6 % aufweist, umfassend folgende Ärbeitsschritte :
Bereitstellen eines Stahlflachprodükts , das neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew. -%) :
C: 0, 10 - 0, 60 g,
Si: 0,4 - 2,5 o,
o
AI: bis zu 3,0 o
o
Mn: 0,4 - 3,0 g,
Ni: bis zu 1X 2o- ,
Cu: bis zu 2, 0 o
° /
Mo: bis zu 0,4 °
Cr: bis zu 9 2-
Co: bis zu 1,5 g,
° /
Ti: bis zu 0,2 o,
Nb: bis zu 0,2 o
V: bis zu 0,5 o.
° /
enthält, wobei das Gefüge des Stahlflachprodukts zu mindestens 10 Vol.-% aus Restaustenit besteht, der globulare Restaustenitinseln mit einer Korngröße von mindestens 1 m umfasst, Erwärmen des Stahlflachprodukts auf eine Umformtemperatur, die 150 - 400 °C beträgt,
Umformen des auf die Umformtemperatur erwärmten Stahlflachprodukts zu dem Bauteil mit einem höchstens bis zur Gleichmaßdehnung Ag reichenden Umformgrad,
Abkühlen des umgeformten Stahlflachprodukts.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das
bereitgestellte Stahlflachprodukt mit einer metallischen Schut zbeschichtung versehen ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bereitgestellte Stahlflachprodukt ein warmgewalztes Stahlband oder -blech ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Gefüge des warmgewalzten Stahlflachprodukts mindestens 60 Vol.-% Bainit und mindestens 10 Vol.-% Restaustenit sowie optional bis zu 5 Vol.-% Ferrit und bis zu 10 Vol.-% Martensit enthält und d a s s zumindest ein Teil des Restaustenits in blockiger Form und die Blöcke des in blockiger Form vorliegenden Restaustenits zu mindestens 98 % einen mittleren Durchmesser von weniger als 5 μπι aufweisen .
5. Stahlflachprodukt nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s seine Gehalte an Mn, Cr, Ni, Cu und C die folgende Bedingung erfüllen:
1 < 0, 5%Mn+0, 167%Cr+0, 125%Ni+0, 125%Cu+l, 334%C < 2 mit %Mn: jeweiliger Mn-Gehalt in Gew.-%,
%Cr: jeweiliger Cr-Gehalt in Gew.-%,
%Ni: jeweiliger Ni-Gehalt in Gew.-%,
%Cu: jeweiliger Cu-Gehalt in Gew.-%,
%C: jeweiliger C-Gehalt in Gew.-%.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das bereitgestellte Stahlflachprodukt ein kaltgewalztes Stahlband oder -blech ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Gefüge des kaltgewalzten Stahlflachprodukts mindestens 20 Vol.-% Bainit, 10 - 35 Vol.-% Restaustenit und mindestens 10 Vol.-% Martensit enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das kaltgewalzte Stahlflachprodukt mindestens 50 Vol.-% Bainit enthält.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Summe der AI- und Si-Gehalte des bereitgestellten Stahlflachprodukts mindestens 1,5 Gew.-% beträgt.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die nach dem Umformen erfolgende Abkühlung des
Stahlflachprodukts an ruhender Luft erfolgt.
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