WO2016030171A1

WO2016030171A1 - Mikrolegierter stahl und zusammengesetzte platinen aus mikrolegiertem stahl und pressgehärtetem stahl

Info

Publication number: WO2016030171A1
Application number: PCT/EP2015/068290
Authority: WO
Inventors: Andreas Pichler; Thomas Kurz; Helga Brandstetter
Original assignee: Voestalpine Stahl Gmbh
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2016-03-03
Also published as: DE102014112126A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikrolegierten Stahl, insbesondere ULC- oder IF-Stahl, insbesondere zur Verwendung in zusammengesetzten Platinen mit presshärtbaren Stählen, wobei der ULC- oder IF-Stahl mechanische Eigenschaften aufweist, die weitestgehend unabhängig von der Kühlrate sind, wobei der ULC- oder IF-Stahl eine Kühlratenzahl besitzt, die KRZ_80-10< 0,75 und/oder KRZ_WQ-10 < 0,7 beträgt, wobei die Kühlratenzahl wie folgt ermittelt wird: - Kühlratenzahl (Formel I) - KRZ_KR2-KR1 - Kühlratenzahl im Bereich KR1 bis KR2 - KR1, KR2... Kühlrate [K/s] - R_m,KR1, R_M,KR2 - Zugfestigkeit nach Abkühlen mit KR1 bzw. KR2 [MPa] - log... dekadischer Logarithmus wobei : KRZ_80-10 = Kühlratenzahl im Bereich 10 bis 80 K/s Kühlrate KRZ_WQ-10 = Kühlratenzahl im Bereich 10 K/s Kühlrate bis water quench, wobei für water quench 400 K/s als Kühlrate angenommen werden und wobei die Zusammensetzung der ULC- bzw. IF-Stähle die nachfolgende Bedingung erfüllen: C < 0,1 Gew. %, insbesondere, < 0,05 % - Mn > 1,0 Gew. %, Si < 0,75 %, P < 0,10%, insbesondere < 0,02 %

Description

Mikrolegierter Stahl und zusammengesetzte Platinen aus mikrolegiertem Stahl und pressgehärtetem Stahl

Die Erfindung betrifft einen mikrolegierten Stahl und zusammengesetzte Platinen aus dem mikrolegierten Stahl und presshärtbarem Stahl.

Um Blechbauteile an die Bedürfnisse des modernen Karosserie^¬ baus in Kraftfahrzeugen anzupassen, wurden in den vergangenen Jahren vielerlei unterschiedliche Anstrengungen vorgenommen, den Werkstoff Stahl vielseitiger zu machen.

Hierbei war es insbesondere ein Ziel, Stahlbauteile leichter und gleichzeitig fester und härter zu machen, um insbesondere die Konkurrenz anderer möglicher Konstruktionsmetalle für Karosserien einzudämmen.

In vergangenen Jahren wurden bereits erfolgreich Fahrgastzellen aus Stahl konstruiert, welche bezüglich ihrer Festigkeit und damit Schutzwirkung für die Insassen früheren Kostruktio- nen deutlich überlegen sind. Hierzu wurden Teile der Fahrgastzellenkonstruktion aus sogenannten pressgehärteten Stählen hergestellt. Pressgehärtete Stähle sind Stähle, welche über die Austenitisierungstemperatur erhitzt werden und anschließend durch eine Abschreckung mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit ein besonders hartes Gefü^¬ ge des Stahlwerkstoffs erhalten. Über das Presshärten lassen sich Härten bis 1.500 MPa und darüber erzielen.

Hierbei sind insbesondere zwei Verfahrenswege gangbar, einer^¬ seits kann der Stahlwerkstoff im kalten Zustand, in welchem er relativ gut verformbar ist, zu dem gewünschten Stahlblechbau- teil umgeformt werden, anschließend aufgeheizt werden und an^¬ schließend in ein Abkühlwerkzeug eingelegt werden, welches ei^¬ ne der fertigen Bauteilform korrespondierende Werkzeugform hat. Bei diesem sogenannten indirekten Presshärteverfahren wird es ermöglicht, auch komplizierte Geometrien, welche übli^¬ cherweise mit mehreren hintereinander geschalteten Formwerkzeugen und Pressen erzielt werden, zu realisieren.

Beim sogenannten direkten Verfahren wird eine Stahlblechplatine aus einem presshärtbaren Stahl in dem Abkühlwerkzeug auch gleichzeitig mit einem einzigen Pressenhub umgeformt und abge^¬ kühlt. Da hierbei nur ein einziger Pressenhub zur Verfügung steht einerseits und andererseits durch das Abkühlen sehr schnell die hohen Härtewerte erreicht werden, kann bei diesem Verfahren nur eine vergleichsweise einfache Geometrie reali^¬ siert werden.

Es hat sich herausgestellt, dass eine derart harte steife Fahrgast zelle nicht allen Anforderungen gerecht wird. Einer^¬ seits können die entsprechenden Bauteile aufgrund der großen Härte und der damit eingehenden Sprödigkeit bei Überlast bre^¬ chen, andererseits ist eine besonders steife und harte Fahr^¬ gastzelle nicht in der Lage, gegebenenfalls auftretende Belas^¬ tungen durch Verformung abzufangen. Es war somit ein Bestreben, solche Fahrgast zellen mit duktilen Bereichen auszubilden und insbesondere in dem Anbindungsbereichen der gehärteten Stahlblechbauteile an andere gehärtete Stahlblechbauteile oder entsprechende Karosserieteile duktile Bereiche vorzusehen, welche es erlauben, Energie abzubauen.

Hierfür gibt es mehrere Ansätze. Es ist zum Beispiel möglich, während des Umformens und/oder Härtens Teile des zu härtenden und umzuformenden Blechbauteils nicht zu stark abzuschrecken, so dass in diesen Bereichen die kritische Härtegeschwindigkeit nicht erzielt wird. Dies führt dazu, dass in dem nicht gehär^¬ teten Bereichen das Gefüge sich von den gehärteten Bereichen unterscheidet und dieser Bereich duktiler verbleibt. Andere Ansätze waren die entsprechenden gehärteten Bereiche, die duktil sein sollen, erneut zu erhitzen und hiermit eine Gefügeumwandlung, insbesondere bei einer langsamen Abkühlung zu erreichen .

Bei diesem Verfahren ist von Nachteil, dass derartige Verfah^¬ ren relativ aufwendig sind, einerseits muss die Prozesssicher^¬ heit sichergestellt werden, wenn bestimmte Bereiche nicht ge^¬ härtet werden, andererseits ist das Wiedererhitzen von Plati^¬ nen ein hoher apparativer und thermischer Aufwand.

Auch bei relativ weichen Stählen, welche nur leicht aufgehärtet werden, wie z. B. ULC oder IF-Stählen spielt die Abkühlge^¬ schwindigkeit eine wichtige Rolle. Mit steigender Abkühlrate wird die Zugfestigkeit sowie die Streckgrenze erhöht. Jedoch werden die Dehnungswerte verringert.

Die Abkühlrate sollte daher konstant sein. Dies ist im groß^¬ technische Umfeld schwierig zu realisieren, da dies von komplexen Abläufen und nicht zu kontrollieren Umgebungsbedingungen abhängt .

Ein weiterer möglicher Weg, der gegangen wurde, ist die Kombination von unterschiedlichen Blechdicken, die aufgrund ihrer Dicke unterschiedlich stark aufgeheizt werden und auch unterschiedlich stark abgekühlt werden, so dass sich grundsätzlich unterschiedliche Gefüge bilden zu insbesondere dünneren Blech^¬ bereichen, die durcherhitzt und entsprechend kritisch abge^¬ kühlt wurden. Darüber hinaus ist es bekannt, Bleche unterschiedlicher metal^¬ lurgischer Zusammensetzungen miteinander zu verschweißen (sogenannte "tailor welded blanks") , bei denen beispielsweise ein in Bereichen, in denen eine hohe Härte erzielt werden soll, ein presshärtener Stahl eingesetzt wird und in den Bereichen, in denen das Bauteil duktiler verbleiben soll, ein Material verwendet wird, welches während des Presshärtevorgangs keine oder eine geringere Härte erzielt.

Typische presshärtende Stähle sind zum Beispiel der weit ver^¬ breitete 22MnB5 und vergleichbare Stähle.

Als "weicherer" Partner kommen beispielsweise mikrolegierte Stähle (z. B. HC 340 LAD) zum Einsatz.

Hierbei hat sich jedoch herausgestellt, dass die verwendeten Stahlsorten für den harten Bereich, d. h. die presshärtenden Stähle sehr zuverlässig bezüglich ihrer Eigenschaften, wie Härte, Dehngrenze mit den bekannten Verfahren einstellbar sind. Die Festigkeit des „weicheren" Partner-Werkstoffes hängt jedoch stark von der lokal am Bauteil auftretenden Kühlrate abund kann daher sowohl über ein Bauteil als auch insbesondere zwischen Bauteilen verschiedener Blechdicken oder aus verschiedenen Werkstoffen stark variieren, so dass die Festigkeit und Dehnwerte in keiner Weise wirklich exakt einstellbar sind. Um nachvollziehbare Bauteile und Crash-Eigenschaften zu erzie^¬ len, ist dies jedoch zwingend.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet .

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mikrolegierten Stahl, insbesondere als Partner für presshärtende Stähle in zusammenge- setzten Platinen, zu schaffen, welcher nach dem Presshärten vorbestimmbare nachvollziehbare Werkstoffeigenschaften be^¬ sitzt .

Die Aufgabe wird mit einem Stahl mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet .

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem zusammengesetzte Platinen aus presshärtenden Bor-Manganstählen einerseits und ULC- bzw. IF-Stähle andererseits geschaffen werden, bei denen die Bestandteile der zusammengesetzten Platine auch nach dem Presshärten nachvollziehbare einstellbare Materialeigenschaften haben.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

Erfindungsgemäß soll der mikrolegierte Stahl als Partner für einen presshärtenden Stahl bei einer zusammengesetzten Platine eine Festigkeit von 450 bis 500 MPa nach dem Härteschritt be^¬ sitzen. Bislang waren derartige Härtewerte nach dem Presshärten nicht sicher zu stellen, die Schwankungen waren außerordentlich hoch.

Während sich die üblichen Presshärtestähle beim Presshärten sehr gutmütig verhalten, konnte festgestellt werden, dass die Streuung der Eigenschaften bei den mikrolegierten Stählen erheblich sind.

Die Erfinder haben herausgefunden, dass die verwendeten mikrolegierten Stähle hierbei sehr empfindlich auf die Abkühlrate reagieren, während die Presshärtestähle bezüglich der Abkühlraten sehr gutmütig sind.

Die Erfinder haben herausgefunden, dass im Abkühlwerkzeug und je nach Verfahren auch Umformwerkzeug die Abkühlraten abhängig von der Lage im Werkzeug bzw. im fertigen Bauteil offenbar so stark schwanken, dass zwar die Presshärtestähle hiervon völlig unbeeinflusst sind, jedoch die mikrolegierten Stähle aufgrund der unterschiedlichen Abkühlraten im Werkzeug auch unterschiedliche Eigenschaften aufzeigen, d. h. hier eine ausgesprochen große Empfindlichkeit auf die Abkühlrate besitzen.

Einflussfaktoren hierfür sind u. a. die Blechdicke, der Anpressdruck und der Kontakt mit dem Werkzeug. Insbesondere zum Beispiel im Bereich von sogenannten Zargen kann es sein, dass der Anpressdruck und der Werkzeugkontakt geringer sind als in ebenen Flächen oder im Bereich von Radien.

Die unterschiedlichen Kühlraten im Werkzeug können prozesstechnisch praktisch kaum beeinflusst werden und sind bei reinen presshärtenden Stählen, insbesondere bei Mangan-Bor- Stählen, z. B. 22MnB5, unkritisch, da bei diesen Stählen lediglich die kritische Abkühlgeschwindigkeit überschritten wer^¬ den muss, um gleichbleibende stabile Eigenschaften zu schaf^¬ fen. Bei den mikrolegierten Stählen sowohl als Partnerwerkstoff in lasergeschweißten zusammengesetzten Platinen ("tailor welded blanks") , aber auch bei monolyt ischen Bauteilen mit geringer Festigkeit, aber hoher Geometrieanforderung, ist dies jedoch kritisch, wobei für die mikrolegierten Stähle im Gegensatz zu den Mangan-Bor-Stählen das Prozessfenster bislang sehr klein ist. Damit ist wie bereits ausgeführt eine exakte Ein^¬ stellung der Festigkeits- und Dehnwerte derzeit nicht möglich. Die Kühlratenstabilität ist bei diesen mikrolegierten Stählen dadurch verbesserbar, dass die Aufhärtungsneigung reduziert wird und der Kohlenstoff entfernt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Maßnahmen auch gleichzeitig die Festigkeit verringern, was nicht im Sinne der praktischen Anwendung ist .

Es muss daher eine Stabilisierung der Werkstoffeigenschaften bei unterschiedlichen Abkühlraten ohne Beeinträchtigung der Festigkeit erzielt werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Legierungs^¬ konzept angepasst wird, wobei der Kohlenstoffgehalt sehr nied^¬ rig ist und die Festigkeit durch andere Mechanismen durch Zu- legierung anderer Elemente, z. B. Mangan, Silizium, Molybdän, Chrom und gegebenenfalls Phosphor, durchgeführt wird.

Hierbei wird insbesondere der Bor-Gehalt unter 0,0005 % gehal^¬ ten, um Umwandlung und die Einflüsse auf die Ferrit-Umwandlung zu vermeiden. Insbesondere werden Stähle bzw. Legierungskonzepte verwendet, die einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt besitzen, das sind insbesondere IF- bzw. ULC-Stähle.

Insbesondere soll hiermit ein Stahl erreicht werden, der nach dem Abkühlen eine Festigkeit Rm von 450 bis 500 MPa besitzt.

Ein erfindungsgemäßer mikrolegierter Stahl, insbesondere ein ULC- oder IF-Stahl soll mechanische Eigenschaften besitzen, die weitestgehend unabhängig von der Kühlrate sind. Hierzu ha^¬ ben die Erfinder eine Kenngröße festgelegt und ermittelt, die als Kühlratenzahl bezeichnet wird. Erfindungsgemäß ist ein mikrolegierter Stahl dann, wenn die Kühlratenzahl KRZgo-io<0, 75 beträgt, was bedeutet, dass hierbei die Kühlratenzahl bei Kühlraten von 10 bis 80 K/s den entsprechenden Wert besitzt. Ein mikrolegierter Stahl ist auch dann erfindungsgemäß oder dann erfindungsgemäß, wenn die Kühlratenzahl KRZ_WQ_io<0,7 beträgt, wobei dies die Kühlratenzahl im Bereich von 10 K/s Kühlrate bis water quench (WQ) ist, wobei für water quench (Abkühlung in Wasser) 400 K/s als Kühlrate angenommen werden.

Hierbei wird die Kühlratenzahl wie folgt ermittelt: °g(^Rm,KR2 -^Rm,KRl)

KR2-KR1 \og(KR2-KRl)

- KRZ_KR2-KRI ... Kühlratenzahl im Bereich KR1 bis KR2

- KR1, KR2 ... Kühlrate [K/s]

- Rm,KRi - ^Rm,KR2 - Zugfestigkeit nach Abkühlen mit KR1 bzw. KR2 [MPa]

- log ... dekadischer Logarithmus

Zudem soll erfindungsgemäß der micolegierte Stahl die nachfol^¬ genden Bedingungen erfüllen:

C < 0,1 Gew. %, insbesondere, < 0,03 %

Mn > 1,0 Gew. %,

Si < 0,75 %,

(Cr < 0,1 %, )

P < 0,02 %

Insbesondere soll für den Cromgehalt gelten, dass dieser Cr < 0,1 % ist.

Ferner sieht das Legierungskonzept vor, abhängig von der End^¬ festigkeit, die folgende Formel einzuhalten:

Mn + 2^■ Si + 10 · P > 2,5[Gew. - %] Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass durch die Einstellung der Legierung gleichmäßige mechanische Eigenschaften über das ganze Bauteil erreicht werden, wobei diese unabhängig von der Blechdicke sind. Gleichzeitig sind die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Kühlwirkung des Werkzeuges geringer, wobei Blechdickensprünge sich mit gleichmäßigen Eigenschaften realisieren lassen. Insgesamt wird die Kundenzufriedenheit durch Einhaltung der Spezifikationen verbessert und der Ausschuss vermindert. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung bei^¬ spielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1: Die Festigkeiten abhängig von der Kühlrate bei einem vergleichsweise hohen Kohlenstoffgehalt von IF-/LC- Stählen und unterschiedlichen Mangangehalten;

Die Dehnung abhängig von der Kühlrate für die Stähle gemäß Figur 1 ;

Das Gefüge entsprechender Stähle bei einer praxisge rechten Kühlrate von 80 K/s;

Fig. 4: Die erreichbare Festigkeit abhängig von der Kühlrate bei unterschiedlichen Mangangehalten entsprechend den Schmelzen der IF-/ULC-Stähle nach Figuren 1 bis 3 und einem mittleren Kohlenstoffgehalt ;

Fig. 5: Die Dehnung abhängig von der Kühlrate bei den Stählen nach Fig. 4;

Fig. 6: Das sich einstellende Gefüge bei einer Kühlrate von

80 K/s für die Stähle nach Figuren 4 und 5; Fig. 7: Die Festigkeiten abhängig von der Kühlrate von IF-/ULC-Stählen nach der Erfindung mit unterschiedlichen Mangangehalten wie bei den Stählen nach den vorhergehenden Figuren jedoch einem erfindungsgemäß sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt ;

Fig. 8: Die Dehnung abhängig von der Kühlrate bei erfindungs^¬ gemäßen Stählen nach Figur 7;

Fig. 9: Das sich einstellende Gefüge bei einer praxisgerech^¬ ten Abkühlrate von 80 K/s;

Fig. 10: Die von der Kühlrate abhängigen Festigkeiten bei einem nicht erfindungsgemäßen sehr hohen Kohlenstoffgehalt und Abwesenheit von Titan;

Fig. 11: Die erreichbaren Dehnungswerte abhängig von der Kühlrate eines Stahls nach Figur 10;

Fig. 12: Das entsprechende Gefüge der Stähle nach Figuren 10 und 11 bei einer Kühlrate von 80 K/s:

Fig. 13: Die abgeleiteten Kenngrößen bei unterschiedlichen Legierungszusätzen mit erfindungsgemäßen Legierungen.

Herkömmliche IF- bzw. LC-Stähle zeigen kühlratenabhängig starke Schwankungen bezüglich der Festigkeit und der Dehnung wie dies in den Figuren 1, 2; 4, 5; 10, 11 zu erkennen ist. Die dort dokumentierten Schwankungen insbesondere z. B. bei der Dehnung in Figur 11 sind bezüglich erzielbarer Werkstoffeigen- schaften katastrophal, da insbesondere bei den Abkühl- bzw. Warmumformwerkzeugen die Kühlraten zwar sicher über den kritischen Abkühlgeschwindigkeiten für Bor-Manganstählen liegen, jedoch in den Bereichen, die über der kritischen Härtege- schwindigkeit von Bor-Manganstählen liegen, für die als Partner in lasergeschweißten Platinen verwendeten IF- und LC- Stählen zu völlig unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Zwar mag insbesondere bei dem Beispiel mit 0,07 % Kohlenstoff, 0,3 % Mangan und 0,05 % Niob entsprechend der Figuren 10 und 11 die Schwankung in der Festigkeit bei herkömmlichen Kühlraten zwischen 400 und 500 MPa liegen, was gegebenenfalls bezüg^¬ lich der Festigkeiten als nicht derart hoch empfunden wird, hierbei sind jedoch die Dehnungswerte, die zwischen etwa 27 % und 22 % liegen unter keinem denkbaren Aspekt tolerabel.

Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass eine Anpassung des Legierungskonzeptes mit sehr niedrigen Kohlenstoffgehalten und einer Festigkeitsbildung durch die Zulegierung von z. B. Mangan, Silizium, Molybdän, Chrom oder auch Phosphor dazu führt, dass eine höhere Kühlrate in Unabhängigkeit der ent^¬ sprechenden IF- bzw. LC-Stähle erreicht wird.

Nach dem Presshärten soll der mikrolegierte Stahl vorteilhaf^¬ terweise eine Festigkeit r_m von 450 bis 500 mP besitzen.

Weiter von Vorteil ist, wenn der Phosphorgehalt < 0,01 % be^¬ trägt .

Ferner ist vorteilhaft, wenn der Borgehalt < 50 ppm beträgt. Insbesondere von Vorteil ist, wenn der Kohlenstoffgehalt < 0,05 Gewichtsprozent beträgt.

Erfindungsgemäß ist vorteilhaft, wenn der Mangangehalt zwi^¬ schen 1,2 und 2,7 % beträgt.

Vorteilhafterweise wird insbesondere der Aluminiumgehalt auf zwischen 0,02 und 1,5 % festgelegt. Darüberhinaus ist vorteilhaft, wenn der Niobgehalt zwischen 0,002 und 0,09 % und insbesondere zwischen 0,01 und 0,05 % be^¬ trägt .

Weiter vorteilhaft ist, wenn der Titangehalt zwischen 0,01 und 0,08 %, insbesondere zwischen 0,01 und 0,04 % beträgt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Niobgehalt < 0,05 % und der Titangehalt < 0,02 % ist.

Vorteilhafterweise kann der mikrolegierte Stahl mit einer Kor^¬ rosionsschutzschicht auf Basis von Zink oder Aluminium be^¬ schichtet sein, wobei die Korrosionsschutzschicht eine Schmelztauchbeschichtung oder eine elektrolytische Beschich- tung sein kann.

Die angegebenen Prozentgehalte sind im Rahmen dieser Schrift sämtlichst Masseprozent.

Hierbei ist wie bereits aufgeführt der Kohlenstoffgehalt sehr niedrig, jedoch wird auch angestrebt, dass der Bohrgehalt un^¬ ter 0,005 % liegt, um einer Umwandlung und insbesondere Ein^¬ flüsse auf die Ferritumwandlung zu vermeiden.

Die Zielgröße bezüglich der Festigkeit liegt bei der Erfindung bei 450 bzw. 500 MPa, wobei die nachfolgende Bedingung erfin^¬ dungsgemäß erfüllt sein soll:

Mn + 2^■ Si + 10 · P > 2,5[Gew. - %] wobei möglichst kein Phosphor enthalten sein soll und insbe^¬ sondere der Phosphorgehalt < 0,02 % beträgt. In den Beispielen erkennt man in den Figuren 7 und 8, dass bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 % einem erhöhten Mangangehalt, einem Niobgehalt von 0,05 % und einem Titangehalt von 0,02 %. Die Schwankungsbreite im Bereich der technisch erziehbaren Abkühlraten in ganz erheblicher Weise und technisch beherrschbarer Weise verringert wurde. Insbesondere erkennt man, dass bei 1,5 bis 2,4 % Mangan die Festigkeitswerte sehr kon^¬ stant bleiben und auch die Dehnungswerte in einem tolerablen Bereich sich befinden.

Das dementsprechende Gefüge, welches sich bei einer Abkühlrate von 80 K/sec einstellt, ist in Figur 9 gezeigt.

Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass durch eine Legierungs^¬ anspassung von ULC- und IF-Stählen es erreicht wird, dass die^¬ se Stähle bei unterschiedlichen Kühlraten derart zuverlässig und gleichmäßig ihre Festigkeit und Dehnwerte ausbilden, dass man von einer Kühlratenstabilität sprechen kann, die vorher nicht erreichbar war. Diese Kühlratenstabilität bewirkt, dass diese Stähle als Partnerwerkstoffe in sogenannten "tailored blanks" eingesetzt werden können und bei der gemeinsamen Umformung und Abschreckung mit Presshärtestählen wie z. B. 22MnB5 nachvollziehbare und innerhalb der geforderten Toleran^¬ zen liegende Festigkeits- und Dehnungswerte liefern.

Claims

Patentansprüche

1. Mikrolegierter Stahl, insbesondere ULC- oder IF-Stahl, insbesondere zur Verwendung in zusammengesetzten Platinen mit presshärtbaren Stählen, wobei der ULC- oder IF-Stahl mechanische Eigenschaften aufweist, die weitestgehend un^¬ abhängig von der Kühlrate sind, dadurch gekennzeichnet, dass der ULC- oder IF-Stahl eine Kühlratenzahl besitzt, die

KRZgo-io < 0, 75 und/ oder KRZ_WQ_₁₀ < 0, 7 beträgt, wobei die Kühlratenzahl wie folgt ermittelt wird:

- Kühlratenzahl

KRZ °g(^Rm,KR2 -^Rm,KRl)

K,R2 -KR1 — \og(KR2 -KRl)

- KRZ_KR2-_KRI - Kühlratenzahl im Bereich KR1 bis KR2

- KR1, KR2 ... Kühlrate [K/s]

- Rm,KRi_/- Rm,KR2 - Zugfestigkeit nach Abkühlen mit KR1 bzw. KR2 [MPa]

- log ... dekadischer Logarithmus wobei :

- KRZso-io = Kühlratenzahl im Bereich 10 bis 80 K/s Kühlrate - KRZ_WQ_I O = Kühlratenzahl im Bereich 10 K/s Kühlrate bis water quench, wobei für water quench 400 K/s als Kühlrate angenommen werden und wobei die Zusammensetzung der ULC- bzw. IF-Stähle die nachfolgende Bedingung erfüllen:

C < 0,1 Gew. %, insbesondere, < 0,05 %

Mn > 1,0 Gew. %,

Si < 0,75 %,

P < 0,10%, insbesondere < 0,02 %

2. ULC- oder IF-Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ULC- oder IF-Stahl die folgende Bedingung erfüllt :

Mn + 2^■ Si + 10 · P > 2,5[Gew. - %]

3. Mikrolegierter Stahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl nach dem Presshärten eine Festigkeit RM von 430 bis 600 MPa, insbesondere 490 bis 570 MPa besitzt.

4. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorgehalt < 0,01 % beträgt .

5. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Borgehalt <50 ppm be^¬ trägt .

6. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt < 0,03 Gew.-% beträgt.

7. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mangangehalt zwischen 1,2 und 3,2 % insbesondere 1,5 bis 2,7 % beträgt.

8. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumgehalt zwischen 0,02 und 1,5 % beträgt.

9. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Niobgehalt zwischen 0,002 und 0,09 % insbesondere zwischen 0,02 und 0,05 % beträgt.

10. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Titangehalt zwischen 0,001 und 0,08 % insbesondere zwischen 0,01 und 0,04 % be^¬ trägt .

11. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Niobgehalt < 0,05 % und der Titangehalt < 0,04 % ist.

12. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl mit einer Korrosi^¬ onsschutzschicht auf Basis von Zink oder Aluminium be^¬ schichtet ist.

13. Mikrolegierter Stahl nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht eine Schmelztauchbeschichtung oder eine elektrolytische Beschichtung ist. Zusammengesetze Platine aus einem presshärtbaren

Mangan-Stahl und einem mikroliegierten Stahl nach der vorhergehenden Ansprüche.

15. Verfahren zum Herstellen zusammengesetzter Platinen aus ULC- bzw. IF-Stählen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine aus Teilplatinen aus MnB- Stählen und Teilplatinen aus den mikrolegierten Stählen nach einem der Ansprüche 1 bis 13 miteinander verschweißt oder verlötet sind.