WO2020020889A1 - Method for producing a component which is subject to vibration, and use of said component - Google Patents

Method for producing a component which is subject to vibration, and use of said component Download PDF

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WO2020020889A1
WO2020020889A1 PCT/EP2019/069802 EP2019069802W WO2020020889A1 WO 2020020889 A1 WO2020020889 A1 WO 2020020889A1 EP 2019069802 W EP2019069802 W EP 2019069802W WO 2020020889 A1 WO2020020889 A1 WO 2020020889A1
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WO
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weight
component
maximum
steel
material composite
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/069802
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German (de)
French (fr)
Inventor
Vanessa WOLSKE
Jens-Ulrik Becker
Magnus Miller
Felix WEYAND
Sabine FISCHER-WILL
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
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    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2251/00—Treating composite or clad material
    • C21D2251/02—Clad material

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component subject to vibration and the use of this component.
  • Composite materials consist of at least two differently composed materials, which essentially combine or complement properties that are essentially opposite and generally opposite to monolithic materials, as a result of which composite materials can provide essentially improved properties and thus a wide range Spectrum that monolithic materials cannot display can cover.
  • Composite materials and their production are known from the prior art, for example from the documents DE 10 2005 006 606 B3, DE 10 2015 114 989 B3 of the applicant.
  • Stainless steels especially austenitic stainless steels, are more expensive to manufacture than conventional steels (carbon steels) due to their high proportion of alloy additives. The prices fluctuate and depend on the current alloy surcharge. Due to a minimum chromium content of 10.5% by weight, stainless steels have very good corrosion resistance. Depending on the alloy composition, the tensile strength in the middle range between 600 and 950 MPa.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for producing a component subjected to vibration, with which components which are less susceptible to cracking and have good mechanical characteristics and at the same time high corrosion resistance can be produced inexpensively.
  • a component made of a steel material composite is provided for the production of a component subject to vibration, which component is then shaped to produce the component.
  • a steel material composite comprising at least one layer made of carbon steel with a predominantly ferritic structure and at least one layer made of stainless steel with a predominantly austenitic structure can lead, in particular, to an increase in strength or a reduction in strength of the overall structure due to an internal build-up of stress can have an advantageous effect on the vibration-stressed load, which can be adjusted in particular by targeted heat treatment in the steel material composite. Due to the different heat Thermal expansions or thermal expansion coefficients of the individual layers, which are temperature-dependent, lead to temperature changes to thermal stresses, which can be used specifically to build up internal stresses within the overall network, thereby reducing the susceptibility to (micro) cracks (s) in particular can.
  • the steel material composite is preferably produced by means of hot roll cladding, thermal stresses between the at least two layers on the one hand during the warming-up process due to the different coefficients of thermal expansion and / or through the different thermal strengths of the layers and on the other hand through hot rolling and thus to produce the integral connection of the Layers arise with each other.
  • Components are to be understood to mean blanks or (form) blanks which are cut from semi-finished products of a steel material composite in the form of sheets or strips and which can optionally already correspond to the development of the component to be produced. Molding can include one or more stages in one or more tools. Additional trimming can be done before, during and / or after molding. The introduction of one or more holes and / or one or more secondary form elements is also conceivable.
  • the steel material composite comprises at least one layer made of steel with a predominantly ferritic microstructure which, in addition to Fe and impurities which are unavoidable as a result of production, consists of% by weight C: up to 0.30%,
  • alloy elements from the group (Cr, Cu, Nb, Mo, Ti, V, Ni, B, Sn, H, As, Co, 0, Ca, Al)
  • the layer of carbon steel made of stainless steel with a predominantly austenitic structure, which, in addition to Fe and impurities which are unavoidable in production, consists of% by weight
  • the layer with the predominantly ferritic structure influences the mechanical properties and the layer made of stainless steel with the predominantly austenitic structure contributes to the corrosion resistance.
  • a proportion of 100 area% ferrite is also possible.
  • up to a maximum of 5% by area of production-related, unavoidable structural components can also be permitted in the edge regions of the layer.
  • the predominantly austenitic microstructure is the lattice structure of the stainless steel with a proportion of austenite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, particularly preferably at least 90 Area% to understand, where other or remaining structural components in the form of ferrite and / or pearlite may be present.
  • a proportion of austenite of 100% by area is also possible.
  • up to a maximum of 5% by area of production-related, unavoidable structural components can also be permitted in the edge regions of the layer.
  • alloying elements of carbon steel with the predominantly ferritic structure are given as follows:
  • the C is a strengthening alloy element and contributes to increasing strength with increasing content. Since the steel material composite is intended in particular for cold forming, the C content is preferably to a maximum of 0.30% by weight, in particular to a maximum of 0.25% by weight, preferably to a maximum of 0.20% by weight limited to a maximum of 0.15% by weight in order to be able to impart sufficient toughness properties or a corresponding deformability with adequate strength to the steel material composite. Levels above the mentioned limit can also have a negative impact on weldability.
  • Si is an alloy element which, depending on the content, can have a positive effect on increasing the strength, so that there is a content of at least 0.050% by weight, in particular at least 0.10% by weight.
  • the effectiveness of Si cannot be clearly demonstrated at lower contents.
  • Si also has no negative impact on the properties of carbon steel. If too much Si is added to the carbon steel, this has a negative influence on the weldability, the deformability and the toughness properties.
  • the alloy element is therefore limited to a maximum of 1.20% by weight, in particular to a maximum of 0.90% by weight, preferably to a maximum of 0.60% by weight, in particular in order to also ensure sufficient rollability .
  • Si can be used to deoxidize the carbon steel if, for example, the use of Al is to be avoided in order to prevent an undesired setting, e.g. B. to avoid in the presence of N.
  • Mn is an alloying element that can contribute to increasing strength and is used in particular for setting S to MnS, so that there is a content of at least 0.10% by weight, in particular at least 0.40% by weight.
  • the alloying element must be ensured to a maximum of 2.50% by weight, in particular to a maximum of 2.10% by weight, preferably to a maximum of 1.80% by weight, in order to ensure adequate weldability and good forming behavior.
  • Mn has a strongly segregating effect and is therefore particularly preferably limited to a maximum of 1.30% by weight.
  • P is an iron companion, which has a strong impact on toughness. In order to be able to use its strength-increasing effect, it can optionally be alloyed with contents of at least 0.0050% by weight. Due to its low diffusion rate, P can staring the melt lead to strong segregations. For these reasons mentioned, the element is limited to a maximum of 0.050% by weight, in particular to a maximum of 0.030% by weight.
  • S has a strong tendency to segregate in steel and forms undesirable FeS, which is why it must be bound by Mn.
  • the S content is therefore limited to a maximum of 0.030% by weight, in particular to a maximum of 0.010% by weight.
  • N can have an effect similar to that of C because its ability to form nitrides can have a positive effect on strength.
  • aluminum nitrides form, which improve nucleation and hinder grain growth.
  • the content is limited to a maximum of 0.020% by weight.
  • a maximum content of 0.0150% by weight is preferably set in order to avoid the undesirable formation of coarse titanium nitrides, which would have a negative effect on the toughness if Ti is present.
  • the optional alloy element boron is used, this is bound by nitrogen if the aluminum and / or the titanium content is not high enough or not available.
  • Cr can also contribute to the setting of the strength as an optional alloying element, in particular with a content of at least 0.050% by weight.
  • Cr alone or in combination with other alloying elements can be used as carbide formers.
  • the Cr content can preferably be set to at least 0.50% by weight.
  • the alloy element is limited to a maximum of 1.50% by weight, in particular to a maximum of 1.30% by weight, preferably to a maximum of 1.10% by weight, in order also to ensure adequate weldability ,
  • Cu as an optional alloying element can contribute to an increase in strength with a content of 0.010% to 0.50% by weight by precipitation hardening.
  • Ti, Nb, and / or V can be added as optional alloying elements individually or in combination for grain refinement. Ti can also be used to bind N. Above all, however, these elements can be used as microalloying elements in order to form strength-increasing carbides, nitrides and / or carbonitrides. To ensure their effectiveness, Ti, Nb and / or V with contents of at least 0.010% by weight or in total can be used. The Ti content should be at least 3.42 * N for the complete setting of N.
  • Nb is a maximum of 0.050% by weight, in particular a maximum 0.030% by weight
  • Ti is limited to a maximum of 0.020% by weight, in particular to a maximum of 0.0150% by weight
  • V is limited to a maximum of 0.020% by weight, since higher contents adversely affect the material properties, in particular themselves can have a negative impact on the toughness properties.
  • Mo can optionally be added to increase strength. Mo also has a positive effect on the toughness properties. Mo can be used as a carbide former to increase the yield strength and improve toughness. To ensure the effectiveness of these effects, a content of at least 0.010% by weight can be added. For economic reasons, the maximum content is limited to 1.0% by weight, in particular 0.8% by weight, preferably 0.5% by weight, preferably 0.30% by weight.
  • Ni which can optionally be added up to a maximum of 1.0% by weight, can have a positive effect on the deformability.
  • B can delay the structural change to ferrite / bainite and improve the strength, especially if N is set by strong nitride formers such as Al and / or Nb and can contain at least 0, in particular 0001 wt .-% be present.
  • the alloying element is limited to a maximum of 0.010% by weight, in particular to a maximum of 0.0070% by weight, since higher contents can have a disadvantageous effect on the material properties, in particular on the toughness properties at the grain boundaries.
  • Sn, As and / or Co are alloying elements that can be counted among the contaminants individually or in combination, if they are not optionally specifically added to set special properties.
  • the contents are limited to a maximum of 0.050% by weight of Sn, in particular to a maximum of 0.040% by weight of Sn, to a maximum of 0.020% by weight of Co, to a maximum of 0.020% by weight of As.
  • the maximum content for oxygen is given as 0.0050% by weight, preferably 0.0020% by weight.
  • H is very mobile at interstitial sites in carbon steel and has a negative effect on the properties.
  • the element hydrogen is therefore on a content from a maximum of 0.0010% by weight, in particular from a maximum of 0.0006% by weight, preferably from a maximum of 0.0004% by weight, more preferably from a maximum of 0.0002% by weight.
  • Ca can optionally be added to the melt as a desulfurization agent and for targeted sulfide influencing in contents of up to 0.0150% by weight, in particular up to 0.010% by weight, preferably up to 0.0050% by weight, which leads to a change Plasticity of the sulfides during hot rolling.
  • the addition of calcium also preferably improves the cold-forming behavior. The effects described are effective from a content of 0.0005% by weight, which is why this limit can be selected as a minimum when using Ca.
  • AI contributes in particular to deoxidation, which is why a content of at least 0.010% by weight can optionally be set.
  • the alloying element is limited to a maximum of 1.0% by weight to ensure the best possible castability, in particular to a maximum of 0.6% by weight, preferably to a maximum of 0.30% by weight, in particular to avoid undesirable precipitations in the material in the form of non-metallic oxidic inclusions essentially to reduce and / or avoid, which can negatively influence the material properties.
  • the content can be set between 0.010 and 0.30% by weight.
  • AI can also be used to bind the nitrogen present in carbon steel so that an optionally added boron can develop its strength-increasing effect.
  • Grain refining is a consolidation mechanism in which not only strength but also toughness can be increased. As a result, a sufficiently high toughness and thus a carbon steel with a similar strength compared to other carbon steels known from the prior art and a high resistance to crack propagation in the steel material composite can be provided.
  • the alloying elements of stainless steel with the predominantly austenitic structure are specified as follows:
  • C is present with a maximum of 0.350% by weight, in particular a maximum of 0.20% by weight, preferably a maximum of 0.150% by weight, further preferably a maximum of 0.10% by weight.
  • Cr contributes to the corrosion resistance of the stainless steel or the layer and is present with at least 10.50% by weight, in particular at least 11.0% by weight, preferably at least 12.0% by weight and is at most 30, 0% by weight, in particular limited to a maximum of 27.0% by weight, preferably to a maximum of 25.0% by weight.
  • Ni is an austenite former and can contribute to increasing strength and ductility.
  • the proportion should not be less than 6.0% by weight.
  • a proportion of at least 7.50% by weight is added.
  • the proportion is limited to a maximum of 26.0% by weight, in particular to a maximum of 18.0% by weight, preferably to a maximum of 16.0% by weight.
  • Si and Al can each be present with a maximum of 2.0% by weight, in particular with a maximum of 1.50% by weight, preferably with a maximum of 1.0% by weight, further preferably with a maximum of 0.50% by weight, in particular to favor weldability.
  • AI and / or Si can also only be included as impurities and / or normal companions.
  • Mn is limited to a maximum of 2.50% by weight, in particular to a maximum of 2.0% by weight, preferably to a maximum of 1.50% by weight, more preferably to a maximum of 0.80% by weight with a content of at least 0.010% by weight have a positive influence on the setting of the strength.
  • Mo can contribute to corrosion resistance and is, particularly for economic reasons, to a maximum of 7.0% by weight and can also be particularly preferred to a maximum of 5.0% by weight, preferably to a maximum of 3.0% by weight limited to a maximum of 1.0% by weight. With a content of at least 0.010% by weight, Mo can have a positive influence on the strength.
  • the alloying elements in each case being limited to a maximum of 1.0% by weight , and in particular in the range from 0.10 to 2.0% by weight, preferably in the range from 0.250 to 1.50% by weight and particularly preferably in the range from 0.30 to 1.20% by weight , based on the total amount of Ti, Nb, Zr and V. It is not necessary for the stainless steel to contain all four of the alloying elements mentioned, but it is also possible that the content is only results in two or three of the alloy elements mentioned.
  • the elements Ti, Nb, Zr and V ensure that the free Cr content is not reduced by nitride formation due to their preferred bond to N over Cr.
  • the steel material composite consists of a layer made of carbon steel with a predominantly ferritic structure and a layer made of stainless steel with a predominantly austenitic structure.
  • the thicknesses of the individual layers can be the same or different.
  • the steel material composite consists of at least three layers, preferably of exactly three layers, the carbon steel as the core layer and the stainless steel as cover layers, which are integrally connected to the core layer and cover the core layer from both sides , are carried out so that an essentially corrosion-resistant component can be produced without having to carry out further cost-increasing corrosion protection measures, for example in the form of inorganic coatings.
  • the structure of the at least three layers can be symmetrical or asymmetrical, depending on the application.
  • the cover layers can have a material thickness between 4% and 25%, in particular between 8% and 15% per side, based on the total material thickness of the steel material composite.
  • the total material thickness is between 0.7 and 40.0 mm, in particular between 1.0 and 30.0 mm, preferably between 1.5 and 20.0 mm.
  • the invention relates to the use of a component produced according to the above method in areas subject to vibrations.
  • the component can be used as a support or as a supporting element of a steel structure on bridges, in plant construction or on or in buildings, which is exposed to vibrating loads and can therefore be designed to be durable and without early failure.
  • the component can also be used as a chassis component on the vehicle, in particular as a leaf spring or wheel, in particular as a wheel disc and / or rim ring of the wheel, or as a component of a suspension, in particular an engine suspension.
  • the component can also be used as a pipe, especially for the oil industry and the offshore sector. Description of the preferred embodiments (Best Mode for Carrying out the Invention)
  • a steel-material composite comprising three layers was produced from standard steel flat products using hot roll cladding.
  • An austenitic stainless steel with the material number 1.4404 was used as the top layer and a ferritic carbon steel with the material number 1.0312 was used as the core layer.
  • slab / sheet metal blanks with two cover layers and a core layer arranged between them were stacked on top of one another, which were bonded to one another at least in regions along their edges, preferably by welding to form a preliminary bond.
  • the preliminary composite was brought to a temperature of> 1200 ° C and hot-rolled in several steps to a steel material composite with a total thickness of 4 mm.
  • the carbon steel had a thickness of 80% and the two cover layers made of stainless steel each had a thickness of 10% based on the total material thickness. After the hot rolling, the steel material composite was cooled in such a way that stress relaxation between the layers could be prevented.
  • the difference in tensile strength between the expected tensile strength, purely arithmetically determined on the basis of the thickness ratios, and the size determined on the basis of tests corresponded approximately to 150 MPa. This is due to the fact that the build-up of an internal tension between the individual layers led to an (unexpected) increase in the tensile strength of the overall composite.
  • the material properties of the individual layers are listed in Table 2.
  • the approximation formula for the change in length deltaL is calculated from the product of the thermal expansion, LO and the difference T-TO.
  • the approximation formula for the thermal stress Sigma therm is calculated from the product of the thermal expansion, modulus of elasticity and the difference T-TO, divided by the difference from the 1-transverse contraction number.
  • the interaction of the alloy elements between the individual layers in the steel material composite and, in particular, the differently combined structural structures of the respectively adjacent and interconnected layers compared to previous, in particular monolithic, materials made of durable and crack-resistant components can be provided for vibrational stresses.
  • the components manufactured according to the invention can replace existing components, in particular those consisting of monolithic stainless steels, at low cost and, in particular, by providing an internal tension at the boundary layer between the layers, comparable or improved mechanical characteristics can be made available in comparison to existing components.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a component which is subject to vibration, and to the use of said component.

Description

Verfahren zur Herstellung eines schwingungsbelasteten Bauteils und Verwendung dieses Bauteils  Process for producing a component subject to vibration and use of this component
Technisches Gebiet (Technical Field) Technical field
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schwingungsbelasteten Bauteils so- wie die Verwendung dieses Bauteils. The invention relates to a method for producing a component subject to vibration and the use of this component.
Technischer Hintergrund (Background Art) Technical Background (Background Art)
Die Eigenschaften, welche durch monolithische Werkstoffe bereitgestellt werden, können nur individuellen Anforderungen gerecht werden. Werkstoffverbunde hingegen bestehen aus min- destens zwei unterschiedlich zusammengesetzten Werkstoffen, die im Wesentlichen gegensätz- liche und in der Regel im Vergleich zu monolithischen Werkstoffen konträre Eigenschaften im Verbund vereinen bzw. ergänzt werden können, wodurch Werkstoffverbunde im Wesentlichen verbesserte Eigenschaften bereitstellen können und dadurch ein weites Spektrum, welches mo- nolithische Werkstoffe nicht abbilden können, abdecken kann. Werkstoffverbunde und deren Herstellung sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus den Schriften DE 10 2005 006 606 B3, DE 10 2015 114 989 B3 der Anmelderin. The properties provided by monolithic materials can only meet individual requirements. Composite materials, on the other hand, consist of at least two differently composed materials, which essentially combine or complement properties that are essentially opposite and generally opposite to monolithic materials, as a result of which composite materials can provide essentially improved properties and thus a wide range Spectrum that monolithic materials cannot display can cover. Composite materials and their production are known from the prior art, for example from the documents DE 10 2005 006 606 B3, DE 10 2015 114 989 B3 of the applicant.
Edelstähle, vor allem austenitische Edelstähle sind aufgrund ihres hohen Anteils an Legierungs- zusätzen im Gegensatz zu konventionellen Stählen (Kohlenstoffstählen) teurer in der Herstel- lung. Die Preise schwanken und sind abhängig vom aktuellen Legierungszuschlag. Durch einen Mindestanteil von Chrom mit 10,5 Gew.-% weisen Edelstähle eine sehr gute Korrosionsbestän- digkeit auf. Je nach Legierungszusammensetzung kann die Zugfestigkeit im mittleren Bereich zwischen 600 und 950 MPa liegen. Stainless steels, especially austenitic stainless steels, are more expensive to manufacture than conventional steels (carbon steels) due to their high proportion of alloy additives. The prices fluctuate and depend on the current alloy surcharge. Due to a minimum chromium content of 10.5% by weight, stainless steels have very good corrosion resistance. Depending on the alloy composition, the tensile strength in the middle range between 600 and 950 MPa.
Konventionelle Stähle, insbesondere Kohlen Stoff stähle hingegen sind aufgrund des relativ ge- ringen Anteils an Legierungszusätzen kostengünstig in der Herstellung. Die Preise sind stabiler und korrelieren zum aktuellen Legierungszuschlag, wobei sie nicht der Größenordnung der Schwankungen zu den Preisen der Edelstähle unterliegen. Die Korrosionseigenschaften bei Kohlenstoffstählen sind eher schlecht. Je nach Legierungszusammensetzung kann Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften genommen werden. Bauteile, die schwingbelasteter Beanspruchungen ausgesetzt sind, sind in der Regel versa- gensanfälliger als Bauteile die nicht schwingungsbelasteter Beanspruchungen ausgesetzt sind, insbesondere wenn Risse bzw. Mikrorisse im Bauteil beispielsweise herstellungsbedingt vorlie- gen, an denen durch die Beanspruchung der bzw. die (Mikro-)Risse voranschreiten und somit zu einem frühzeitigen Versagen des Bauteils führen können. Die Standzeit derartiger Bauteile ist daher moderat. Conventional steels, especially carbon steels, on the other hand, are inexpensive to manufacture due to the relatively low proportion of alloy additives. The prices are more stable and correlate with the current alloy surcharge, although they are not subject to the magnitude of fluctuations in the prices of stainless steels. The corrosion properties of carbon steels are rather poor. Depending on the alloy composition, the mechanical properties can be influenced. Components that are exposed to vibrational loads are generally more susceptible to failure than components that are not exposed to vibrations, especially if there are cracks or micro-cracks in the component, for example due to production, on which the (micro-) ) Cracks advance and can lead to premature component failure. The service life of such components is therefore moderate.
Bestehende Stahlwerkstoffverbund-Konzepte können weiter optimiert werden, insbesondere hinsichtlich ihrer Rissunempfindlichkeit, welche für die Herstellung von Bauteilen in schwin- gungsbelasteten Bereichen bevorzugt sind, und eine hohe Korrosionsbeständigkeit in Verbin- dung mit guten mechanischen Kennwerten bereitstellen können. Existing steel material composite concepts can be further optimized, in particular with regard to their resistance to cracks, which are preferred for the production of components in areas exposed to vibrations and which can provide high corrosion resistance combined with good mechanical characteristics.
Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention) Summary of the Invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines schwin- gungsbelasteten Bauteils anzugeben, mit welchem rissunempfindlichere Bauteile mit guten mechanischen Kennwerten und zugleich hoher Korrosionsbeständigkeit kostengünstig herge- stellt werden können. The invention is therefore based on the object of specifying a method for producing a component subjected to vibration, with which components which are less susceptible to cracking and have good mechanical characteristics and at the same time high corrosion resistance can be produced inexpensively.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Herstellung eines schwingungsbelasteten Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This object is achieved by producing a component subject to vibration with the features of patent claim 1.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass Bauteile, welche schwingungsbelasteten Beanspruchungen ausgesetzt werden bzw. sind, hergestellt aus Komponenten bestehend aus Stahlwerkstoffverbunden insbesondere rissunempfindlicher sind und verbesserte Eigenschaf- ten im Vergleich zu monolithischen Werkstoffen bereitstellen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Komponente aus einem Stahlwerkstoffverbund für die Herstellung eines schwin- gungsbelasteten Bauteils bereitgestellt wird, welche anschließend zur Erzeugung des Bauteils geformt wird. Die Verwendung eines Stahlwerkstoffverbunds umfassend mindestens eine La- ge aus einem Kohlenstoffstahl mit überwiegend ferritischer Gefügestruktur und mindestens ei- ner Lage aus einem Edelstahl mit einer überwiegend austenitischen Gefügestruktur kann durch einen inneren Spannungsaufbau insbesondere zu einer Festigungserhöhung oder Festigkeits- Verminderung des Gesamtverbundes führen, welcher sich vorteilhaft auf die schwingungsbe- lastete Beanspruchung auswirken kann, welcher insbesondere durch gezielte Wärmebehand- lung in dem Stahlwerkstoffverbund eingestellt werden kann. Durch die unterschiedlichen Wär- meausdehnungen respektive Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Lagen, die tem- peraturabhängig sind, führen Temperaturänderungen zu thermischen Spannungen, welche ge- zielt zum Aufbau von inneren Spannungen innerhalb des Gesamtverbundes genutzt werden können, wodurch insbesondere die Anfälligkeit gegenüber (Mikro-) Risse(n) reduziert werden können. Dadurch kann ein vollständiges bzw. frühzeitiges Versagen bei schwingungsbelasteter Beanspruchung im Wesentlichen verhindert werden, insbesondere durch einen gezielten ther- mischen respektive inneren Spannungsaufbau an der Verbundgrenzschicht bzw. im Bereich zwischen den mindestens zwei Lagen. Durch den Spannungsaufbau insbesondere in der Grenz- schicht kann bei Vorliegen eines (Mikro-) Risses in mindestens einer der Lagen eine Ausbrei- tung in die benachbarte Lage verhindert werden. Bevorzugt wird der Stahlwerkstoffverbund mit- tels Warmwalzplattieren hergestellt, wobei thermische Spannungen zwischen den mindestens zwei Lagen einerseits während des Aufwärmprozesses durch die unterschiedlichen Wärmeaus- dehnungskoeffizienten und/oder durch die unterschiedlichen Warmfestigkeiten der Lagen und anderseits durch das Warmwalzen und somit zur Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung der Lagen miteinander entstehen. Verstärkt wird dieser Effekt bei der Kombination von ferriti- schen und austenitischen Lagen, die miteinander verbunden werden/sind. Des Weiteren kann nach dem bevorzugten Warmwalzplattieren bzw. Warmwalzen zur Erzeugung des Stahlwerk- stoffverbundes eine Spannungsrelaxation zwischen den einzelnen Lagen durch Abkühlen, ins- besondere durch starkes Abkühlen verhindert werden, wobei die Abkühlgeschwindigkeit maxi- mal so groß gewählt wird, dass eine kritische Abkühlung, welche die Ausbildung eines Härte- gefüges begünstigen würde, nicht überschritten wird. Die kritische Abkühlgeschwindigkeit ist abhängig von den Legierungszusätzen und lässt sich aus sogenannten, legierungsspezifischen ZTU- bzw. ZTA-Diagrammen ableiten. The inventors have surprisingly found that components which are or are exposed to vibrational stresses, made from components consisting of steel material composites, are in particular less sensitive to cracks and provide improved properties compared to monolithic materials. According to the invention, it is provided that a component made of a steel material composite is provided for the production of a component subject to vibration, which component is then shaped to produce the component. The use of a steel material composite comprising at least one layer made of carbon steel with a predominantly ferritic structure and at least one layer made of stainless steel with a predominantly austenitic structure can lead, in particular, to an increase in strength or a reduction in strength of the overall structure due to an internal build-up of stress can have an advantageous effect on the vibration-stressed load, which can be adjusted in particular by targeted heat treatment in the steel material composite. Due to the different heat Thermal expansions or thermal expansion coefficients of the individual layers, which are temperature-dependent, lead to temperature changes to thermal stresses, which can be used specifically to build up internal stresses within the overall network, thereby reducing the susceptibility to (micro) cracks (s) in particular can. In this way, a complete or premature failure in the case of vibration-stressed stress can essentially be prevented, in particular by a targeted thermal or internal build-up of tension at the bonded boundary layer or in the area between the at least two layers. Spreading, particularly in the boundary layer, can prevent a (micro) crack from spreading into the adjacent layer in at least one of the layers. The steel material composite is preferably produced by means of hot roll cladding, thermal stresses between the at least two layers on the one hand during the warming-up process due to the different coefficients of thermal expansion and / or through the different thermal strengths of the layers and on the other hand through hot rolling and thus to produce the integral connection of the Layers arise with each other. This effect is reinforced by the combination of ferritic and austenitic layers that are / are connected to one another. Furthermore, after the preferred hot roll cladding or hot rolling to produce the steel material composite, stress relaxation between the individual layers can be prevented by cooling, in particular by strong cooling, the cooling rate being chosen to be a maximum such that critical cooling, which would favor the formation of a hardness structure is not exceeded. The critical cooling rate depends on the alloy additives and can be derived from so-called, alloy-specific ZTU or ZTA diagrams.
Als Komponenten sind Zuschnitte oder (Form-) Platinen, welche aus Halbzeugen eines Stahl- werkstoffverbunds in Form von Blechen oder Bändern abgetrennt werden und optional bereits der Abwicklung des zu erzeugenden Bauteils entsprechen können, zu verstehen. Das Formen kann eine Stufe oder mehrere Stufen in einem Werkzeug oder in mehreren Werkzeugen umfas- sen. Ein zusätzlicher Beschnitt kann vor, während und/oder nach dem Formen erfolgen. Auch das Einbringen von einem oder mehreren Löchern und/oder einem oder mehreren Nebenform- elementen ist denkbar. Components are to be understood to mean blanks or (form) blanks which are cut from semi-finished products of a steel material composite in the form of sheets or strips and which can optionally already correspond to the development of the component to be produced. Molding can include one or more stages in one or more tools. Additional trimming can be done before, during and / or after molding. The introduction of one or more holes and / or one or more secondary form elements is also conceivable.
Der Stahlwerkstoffverbund umfasst mindestens eine Lage aus einem Stahl mit einer überwie- gend ferritischen Gefügestruktur, welcher neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: bis 0,30 %, The steel material composite comprises at least one layer made of steel with a predominantly ferritic microstructure which, in addition to Fe and impurities which are unavoidable as a result of production, consists of% by weight C: up to 0.30%,
Si: 0,050 bis 1,20 %,  Si: 0.050 to 1.20%,
Mn: 0, 10 bis 2,50 %,  Mn: 0, 10 to 2.50%,
P: bis 0,050 %,  P: up to 0.050%,
S: bis 0,030 %,  S: up to 0.030%,
N: bis 0,020 %,  N: up to 0.020%,
optional eines oder mehrere der Legierungselemente aus der Gruppe (Cr, Cu, Nb, Mo, Ti, V, Ni, B, Sn, H, As, Co, 0, Ca, AI) optionally one or more of the alloy elements from the group (Cr, Cu, Nb, Mo, Ti, V, Ni, B, Sn, H, As, Co, 0, Ca, Al)
Cr: bis 1,50 %,  Cr: up to 1.50%,
Cu: bis 0,50 %,  Cu: up to 0.50%,
Nb: bis 0,050 %,  Nb: up to 0.050%,
Mo: bis 1,0 %,  Mo: up to 1.0%,
Ti: bis 0,020 %,  Ti: up to 0.020%,
V: bis 0,020 %,  V: up to 0.020%,
Ni: bis 1,0 %,  Ni: up to 1.0%,
B: bis 0,010 %,  B: up to 0.010%,
Sn: bis 0,050 %,  Sn: up to 0.050%,
H : bis 0,0010 %,  H: up to 0.0010%,
As: bis 0,020 %,  As: up to 0.020%,
Co: bis 0,020 %,  Co: up to 0.020%,
0: bis 0,0050 %,  0: up to 0.0050%,
Ca: bis 0,0150 %,  Ca: up to 0.0150%,
AI: bis 1,0 %,  AI: up to 1.0%,
besteht und mindestens eine stoffschlüssig mit der Lage aus Kohlenstoffstahl verbundene La- ge aus einem Edelstahl mit einer überwiegend austenitischen Gefügestruktur, welcher neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus and there is at least one layer integrally connected to the layer of carbon steel made of stainless steel with a predominantly austenitic structure, which, in addition to Fe and impurities which are unavoidable in production, consists of% by weight
C: bis 0,350 %, C: up to 0.350%,
Cr: mindestens 10,50 %,  Cr: at least 10.50%,
Ni: mindestens 6,0 %,  Ni: at least 6.0%,
Si: bis 2,0 %,  Si: up to 2.0%,
AI: bis 2,0 %,  AI: up to 2.0%,
Mn: bis 2,50 %,  Mn: up to 2.50%,
Mo: bis 7,0 %,  Mon: up to 7.0%,
P: bis 0,050 %,  P: up to 0.050%,
S: bis 0,050 %, Ti: bis 1,0 %, S: up to 0.050%, Ti: up to 1.0%,
Nb: bis 1,0 %,  Nb: up to 1.0%,
Zr: bis 1,0 %,  Zr: up to 1.0%,
V: bis 1,0 % besteht.  V: up to 1.0%.
Durch das Zusammenspiel der Legierungselemente zwischen den einzelnen Lagen im Stahl- werkstoffverbund beeinflusst die Lage mit der überwiegend ferritischen Gefügestruktur die me- chanischen Eigenschaften und die Lage aus Edelstahl mit der überwiegend austenitischen Ge- fügstruktur trägt zur Korrosionsbeständigkeit bei. Due to the interaction of the alloy elements between the individual layers in the steel material composite, the layer with the predominantly ferritic structure influences the mechanical properties and the layer made of stainless steel with the predominantly austenitic structure contributes to the corrosion resistance.
Unter überwiegend ferritscher Gefügestruktur ist die Gitterstruktur des Kohlenstoffstahls mit ei- nem Anteil an Ferrit mit mindestens 50 Flächen-%, insbesondere mindestens 60 Flächen-%, vorzugsweise mindestens 70 Flächen-%, bevorzugt mindestens 80 Flächen-%, besonders be- vorzugt mindestens 90 Flächen-% zu verstehen, wobei andere bzw. verbleibende Gefügebe- standteile in Form von Perlit und/oder Bainit vorhanden sein können. Auch ein Anteil von 100 Flächen-% Ferrit ist möglich. Im Rahmen der Erfindung können auch in den Randbereichen der Lage jeweils bis maximal 5 Flächen-% herstellungsbedingte, unvermeidbare Gefügebestand- teile zugelassen werden. Under a predominantly ferritic microstructure, the lattice structure of the carbon steel with a proportion of ferrite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, particularly preferably at least 90 Area% to understand, wherein other or remaining structural components in the form of pearlite and / or bainite may be present. A proportion of 100 area% ferrite is also possible. Within the scope of the invention, up to a maximum of 5% by area of production-related, unavoidable structural components can also be permitted in the edge regions of the layer.
Unter überwiegend austenitischer Gefügestruktur ist die Gitterstruktur des Edelstahls mit einem Anteil an Austenit mit mindestens 50 Flächen-%, insbesondere mindestens 60 Flächen-%, vor- zugsweise mindestens 70 Flächen-%, bevorzugt mindestens 80 Flächen-%, besonders bevor- zugt mindestens 90 Flächen-% zu verstehen, wobei andere bzw. verbleibende Gefügebestand- teile in Form von Ferrit und/oder Perlit vorhanden sein können. Auch ein Anteil von 100 Flä- chen-% Austenit ist möglich. Im Rahmen der Erfindung können auch in den Randbereichen der Lage jeweils bis maximal 5 Flächen-% herstellungsbedingte, unvermeidbare Gefügebestand- teile zugelassen werden. The predominantly austenitic microstructure is the lattice structure of the stainless steel with a proportion of austenite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, particularly preferably at least 90 Area% to understand, where other or remaining structural components in the form of ferrite and / or pearlite may be present. A proportion of austenite of 100% by area is also possible. Within the scope of the invention, up to a maximum of 5% by area of production-related, unavoidable structural components can also be permitted in the edge regions of the layer.
Alle Angaben zu Gehalten der in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Legierungsele- mente sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Alle Gehalte sind daher als Angaben in Gew.-% zu verstehen. Die angegebenen Gefügebestandteile werden durch Auswertung licht- oder elektronenmikroskopischer Untersuchungen bestimmt und sind daher als Flächenanteile in Flächen-% zu verstehen. Die Legierungselemente des Kohlenstoffstahls mit der überwiegend ferritischen Gefügestruktur sind wie folgt angegeben: All information on the contents of the alloy elements specified in the present application are based on weight, unless expressly stated otherwise. All contents are therefore to be understood as data in% by weight. The specified structural components are determined by evaluating light or electron microscopic examinations and are therefore to be understood as area percentages in area%. The alloying elements of carbon steel with the predominantly ferritic structure are given as follows:
C ist ein festigkeitssteigerndes Legierungselement und trägt mit zunehmendem Gehalt zur Fes- tigkeitssteigerung bei. Da der Stahlwerkstoffverbund insbesondere zum Kaltformen vorgese- hen ist, ist der C-Gehalt auf maximal 0,30 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,25 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,20 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0, 15 Gew.-% beschränkt, um dem Stahlwerkstoffverbund noch ausreichende Zähigkeitseigenschaften bzw. ein entsprechen- des Verformungsvermögen bei noch ausreichender Festigkeit verleihen zu können. Gehalte oberhalb der genannten Grenze können sich auch negativ auf die Schweißbarkeit auswirken. C is a strengthening alloy element and contributes to increasing strength with increasing content. Since the steel material composite is intended in particular for cold forming, the C content is preferably to a maximum of 0.30% by weight, in particular to a maximum of 0.25% by weight, preferably to a maximum of 0.20% by weight limited to a maximum of 0.15% by weight in order to be able to impart sufficient toughness properties or a corresponding deformability with adequate strength to the steel material composite. Levels above the mentioned limit can also have a negative impact on weldability.
Si ist ein Legierungselement, welches sich je nach Gehalt positiv in einer Festigkeitssteigerung auswirken kann, so dass ein Gehalt von mindestens 0,050 Gew.-%, insbesondere mindestens 0, 10 Gew.-% vorhanden ist. Bei geringeren Gehalten ist eine Wirksamkeit von Si nicht klar nach- weisbar. Si wirkt sich aber auch nicht negativ auf die Eigenschaften des Kohlen stoffstahls aus. Wird dem Kohlenstoffstahl zu viel Si zugegeben, hat dies einen negativen Einfluss auf die Schweißbarkeit, das Verformungsvermögen und die Zähigkeitseigenschaften. Daher ist das Le- gierungselement auf maximal 1,20 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,90 Gew.-%, vorzug- weise auf maximal 0,60 Gew.-% beschränkt, insbesondere um auch eine ausreichende Walz- barkeit sicherzustellen. Zudem kann Si zur Desoxidation des Kohlestoffstahls verwendet wer- den, falls der Einsatz von AI beispielsweise vermieden werden soll, um eine unerwünschte Ab- bindung z. B. bei Anwesenheit von N zu vermeiden. Si is an alloy element which, depending on the content, can have a positive effect on increasing the strength, so that there is a content of at least 0.050% by weight, in particular at least 0.10% by weight. The effectiveness of Si cannot be clearly demonstrated at lower contents. Si also has no negative impact on the properties of carbon steel. If too much Si is added to the carbon steel, this has a negative influence on the weldability, the deformability and the toughness properties. The alloy element is therefore limited to a maximum of 1.20% by weight, in particular to a maximum of 0.90% by weight, preferably to a maximum of 0.60% by weight, in particular in order to also ensure sufficient rollability , In addition, Si can be used to deoxidize the carbon steel if, for example, the use of Al is to be avoided in order to prevent an undesired setting, e.g. B. to avoid in the presence of N.
Mn ist ein Legierungselement, welches zur Festigkeitssteigerung beitragen kann, und wird ins- besondere zum Abbinden von S zu MnS eingesetzt, so dass ein Gehalt von mindestens 0, 10 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,40 Gew.-% vorhanden ist. Das Legierungselement ist auf maximal 2,50 Gew.-%, insbesondere auf maximal 2, 10 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 1,80 Gew.-% um eine ausreichende Schweißbarkeit und ein gutes Umformverhalten sicherzu- stellen. Zudem wirkt Mn stark seigernd und ist daher besonders bevorzugt auf maximal 1,30 Gew.-% beschränkt. Mn is an alloying element that can contribute to increasing strength and is used in particular for setting S to MnS, so that there is a content of at least 0.10% by weight, in particular at least 0.40% by weight. The alloying element must be ensured to a maximum of 2.50% by weight, in particular to a maximum of 2.10% by weight, preferably to a maximum of 1.80% by weight, in order to ensure adequate weldability and good forming behavior. In addition, Mn has a strongly segregating effect and is therefore particularly preferably limited to a maximum of 1.30% by weight.
P ist ein Eisenbegleiter, welcher sich stark zähigkeitsmindernd auswirkt. Um seine festigkeits steigernde Wirkung nutzen zu können, kann es optional mit Gehalten von mindestens 0,0050 Gew. -% zulegiert werden. P kann aufgrund seiner geringen Diffusionsgeschwindigkeit beim Er- starren der Schmelze zu starken Seigerungen führen. Aus diesen genannten Gründen wird das Element auf maximal 0,050 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,030 Gew.-% beschränkt. P is an iron companion, which has a strong impact on toughness. In order to be able to use its strength-increasing effect, it can optionally be alloyed with contents of at least 0.0050% by weight. Due to its low diffusion rate, P can staring the melt lead to strong segregations. For these reasons mentioned, the element is limited to a maximum of 0.050% by weight, in particular to a maximum of 0.030% by weight.
S weist im Stahl eine starke Neigung zur Seigerung auf und bildet unerwünschtes FeS, weswe- gen es durch Mn abgebunden werden muss. Der S-Gehalt wird daher auf maximal 0,030 Gew.- %, insbesondere auf maximal 0,010 Gew.-% beschränkt. S has a strong tendency to segregate in steel and forms undesirable FeS, which is why it must be bound by Mn. The S content is therefore limited to a maximum of 0.030% by weight, in particular to a maximum of 0.010% by weight.
N kann als Legierungselement eine ähnliche Wirkung wie C entfalten, denn seine Fähigkeit zur Nitridbildung kann sich positiv auf die Festigkeit auswirken. Bei Anwesenheit von AI bilden sich Aluminiumnitride, die die Keimbildung verbessern und das Kornwachstum behindern. Der Ge- halt ist auf maximal 0,020 Gew.-% beschränkt. Bevorzugt wird ein maximaler Gehalt von 0,0150 Gew.-% eingestellt, um die unerwünschte Bildung grober Titannitride zu vermeiden, die sich negativ auf die Zähigkeit auswirken würden, falls Ti vorhanden ist. Zudem wird bei Einsatz des optionalen Legierungselements Bor dieses von Stickstoff abgebunden, falls der Alumini- um- und/oder der Titangehalt nicht hoch genug bzw. nicht vorhanden ist. As an alloying element, N can have an effect similar to that of C because its ability to form nitrides can have a positive effect on strength. In the presence of Al, aluminum nitrides form, which improve nucleation and hinder grain growth. The content is limited to a maximum of 0.020% by weight. A maximum content of 0.0150% by weight is preferably set in order to avoid the undesirable formation of coarse titanium nitrides, which would have a negative effect on the toughness if Ti is present. In addition, when the optional alloy element boron is used, this is bound by nitrogen if the aluminum and / or the titanium content is not high enough or not available.
Cr kann als optionales Legierungselement je nach Gehalt auch zur Einstellung der Festigkeit beitragen, insbesondere mit einem Gehalt von mindestens 0,050 Gew.-%. Zudem kann Cr al- lein oder in Kombination mit anderen Legierungselementen als Karbidbildner eingesetzt wer- den. Wegen der positiven Wirkung auf die Zähigkeit des Materials kann der Cr-Anteil bevorzugt auf mindestens 0,50 Gew.-% eingestellt werden. Das Legierungselement ist aus wirtschaftli chen Gründen auf maximal 1,50 Gew.-%, insbesondere auf maximal 1,30 Gew.-%, vorzugs- weise auf maximal 1, 10 Gew.-% beschränkt, um auch eine ausreichende Schweißbarkeit si- cherzustellen. Depending on the content, Cr can also contribute to the setting of the strength as an optional alloying element, in particular with a content of at least 0.050% by weight. In addition, Cr alone or in combination with other alloying elements can be used as carbide formers. Because of the positive effect on the toughness of the material, the Cr content can preferably be set to at least 0.50% by weight. For economic reasons, the alloy element is limited to a maximum of 1.50% by weight, in particular to a maximum of 1.30% by weight, preferably to a maximum of 1.10% by weight, in order also to ensure adequate weldability ,
Cu als optionales Legierungselement kann mit einem Gehalt von 0,010 Gew.-% bis 0,50 Gew.- % durch Ausscheidungshärtung zu einer Festigkeitssteigerung beitragen. Cu as an optional alloying element can contribute to an increase in strength with a content of 0.010% to 0.50% by weight by precipitation hardening.
Ti, Nb, und/oder V können als optionale Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung zulegiert werden. Zudem kann Ti zur Abbindung von N verwendet werden. Vor al- lem aber können diese Elemente als Mikrolegierungselemente eingesetzt werden, um festig keitssteigernde Carbide, Nitride und/oder Carbonitride zu bilden. Zur Gewährleistung ihrer Wirk samkeit können Ti, Nb, und/oder V mit Gehalten von jeweils oder in Summe mindestens 0,010 Gew.-% eingesetzt werden. Zur vollständigen Abbindung von N wäre der Gehalt an Ti mit min- destens 3,42*N vorzusehen. Nb ist auf maximal 0,050 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,030 Gew.-%, Ti ist auf maximal 0,020 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,0150 Gew.-%, und V ist auf maximal 0,020 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere sich negativ auf die Zähigkeitseigenschaften auswirken können. Ti, Nb, and / or V can be added as optional alloying elements individually or in combination for grain refinement. Ti can also be used to bind N. Above all, however, these elements can be used as microalloying elements in order to form strength-increasing carbides, nitrides and / or carbonitrides. To ensure their effectiveness, Ti, Nb and / or V with contents of at least 0.010% by weight or in total can be used. The Ti content should be at least 3.42 * N for the complete setting of N. Nb is a maximum of 0.050% by weight, in particular a maximum 0.030% by weight, Ti is limited to a maximum of 0.020% by weight, in particular to a maximum of 0.0150% by weight, and V is limited to a maximum of 0.020% by weight, since higher contents adversely affect the material properties, in particular themselves can have a negative impact on the toughness properties.
Mo kann optional zur Erhöhung der Festigkeit zulegiert werden . Des Weiteren wirkt sich Mo posi- tiv auf die Zähigkeitseigenschaften aus. Mo kann als Karbidbildner zur Erhöhung der Streck- grenze und Verbesserung der Zähigkeit eingesetzt werden. Um die Wirksamkeit dieser Effekte zu gewährleisten, kann ein Gehalt von mindestens 0,010 Gew.-% zulegiert werden. Aus wirt- schaftlichen Gründen wird der Maximalgehalt auf 1,0 Gew.-%, insbesondere auf 0,8 Gew.-%, vorzugsweise auf 0,5 Gew.-%, bevorzugt auf 0,30 Gew.-% beschränkt.  Mo can optionally be added to increase strength. Mo also has a positive effect on the toughness properties. Mo can be used as a carbide former to increase the yield strength and improve toughness. To ensure the effectiveness of these effects, a content of at least 0.010% by weight can be added. For economic reasons, the maximum content is limited to 1.0% by weight, in particular 0.8% by weight, preferably 0.5% by weight, preferably 0.30% by weight.
Ni, welches optional bis zu maximal 1,0 Gew.-% zulegiert werden kann, kann sich positiv auf das Verformungsvermögen auswirken. Aus wirtschaftlichen Gründen werden bevorzugt Gehal- te von maximal 0,50 Gew.-%, insbesondere maximal 0,30 Gew.-% eingestellt. Ni, which can optionally be added up to a maximum of 1.0% by weight, can have a positive effect on the deformability. For economic reasons, contents of at most 0.50% by weight, in particular at most 0.30% by weight, are preferred.
B kann als optionales Legierungselement in atomarer Form die Gefügeumwandlung zu Fer- rit/Bainit verzögern und die Festigkeit verbessern, insbesondere wenn N durch starke Nitridbild- ner wie AI und/oder Nb abgebunden wird und kann mit einem Gehalt insbesondere von min- destens 0,0001 Gew.-% vorhanden sein. Das Legierungselement ist auf maximal 0,010 Gew.- %, insbesondere auf maximal 0,0070 Gew.-% beschränkt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere auf die Zähigkeitseigenschaften an den Korn- grenzen auswirken können. As an optional alloying element in atomic form, B can delay the structural change to ferrite / bainite and improve the strength, especially if N is set by strong nitride formers such as Al and / or Nb and can contain at least 0, in particular 0001 wt .-% be present. The alloying element is limited to a maximum of 0.010% by weight, in particular to a maximum of 0.0070% by weight, since higher contents can have a disadvantageous effect on the material properties, in particular on the toughness properties at the grain boundaries.
Sn, As und/oder Co sind Legierungselemente, die einzeln oder in Kombination, wenn sie nicht optional gezielt zur Einstellung spezieller Eigenschaften zulegiert werden, zu den Verunreinigun- gen gezählt werden können. Die Gehalte sind beschränkt auf maximal 0,050 Gew.-% Sn, ins- besondere auf maximal 0,040 Gew.-% Sn, auf maximal 0,020 Gew.-% Co, auf maximal 0,020 Gew.-% As. Sn, As and / or Co are alloying elements that can be counted among the contaminants individually or in combination, if they are not optionally specifically added to set special properties. The contents are limited to a maximum of 0.050% by weight of Sn, in particular to a maximum of 0.040% by weight of Sn, to a maximum of 0.020% by weight of Co, to a maximum of 0.020% by weight of As.
0 ist ein unerwünschtes Element, welches vorhanden sein kann. Der Maximalgehalt für Sauer- stoff wird mit 0,0050 Gew.-%, bevorzugt 0,0020 Gew.-% angegeben. 0 is an undesirable element that may be present. The maximum content for oxygen is given as 0.0050% by weight, preferably 0.0020% by weight.
H ist als kleinstes Atom auf Zwischengitterplätzen im Kohlenstoffstahl sehr beweglich und wirkt sich negativ auf die Eigenschaften aus. Das Element Wasserstoff wird daher auf einen Gehalt von maximal 0,0010 Gew.-%, insbesondere von maximal 0,0006 Gew.-%, vorzugsweise von maximal 0,0004 Gew.-%, weiter bevorzugt von maximal 0,0002 Gew.-% reduziert. As the smallest atom, H is very mobile at interstitial sites in carbon steel and has a negative effect on the properties. The element hydrogen is therefore on a content from a maximum of 0.0010% by weight, in particular from a maximum of 0.0006% by weight, preferably from a maximum of 0.0004% by weight, more preferably from a maximum of 0.0002% by weight.
Ca kann optional der Schmelze als Entschwefelungsmittel und zur gezielten Sulfidbeeinflussung in Gehalten von bis zu 0,0150 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,010 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,0050 Gew.-% zulegiert werden, was zu einer veränderten Plastizität der Sulfide beim Warm- walzen führen kann. Darüber hinaus wird durch die Kalziumzugabe bevorzugt auch das Kalt- formverhalten verbessert. Die beschriebenen Effekte sind ab Gehalten von 0,0005 Gew.-% wirksam, weswegen diese Grenze bei Einsatz von Ca als Minimum gewählt werden kann. Ca can optionally be added to the melt as a desulfurization agent and for targeted sulfide influencing in contents of up to 0.0150% by weight, in particular up to 0.010% by weight, preferably up to 0.0050% by weight, which leads to a change Plasticity of the sulfides during hot rolling. In addition, the addition of calcium also preferably improves the cold-forming behavior. The effects described are effective from a content of 0.0005% by weight, which is why this limit can be selected as a minimum when using Ca.
AI trägt insbesondere zur Desoxidation bei, weshalb optional ein Gehalt von mindestens 0,010 Gew.-% eingestellt werden kann. Das Legierungselement ist auf maximal 1,0 Gew.-% zur Ge- währleistung einer möglichst guten Vergießbarkeit, insbesondere auf maximal 0,6 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,30 Gew.-% beschränkt, um unerwünschte Ausscheidungen im Werkstoff insbesondere in Form von nichtmetallischen oxidischen Einschlüssen im Wesentli- chen zu reduzieren und/oder zu vermeiden, welche die Werkstoffeigenschaften negativ beein- flussen können. Beispielsweise kann der Gehalt zwischen 0,010 und 0,30 Gew.-% eingestellt werden. AI kann auch dafür eingesetzt werden, den im Kohlenstoffstahl vorhandenen Stickstoff abzubinden, so dass ein optional zulegiertes Bor seine festigkeitssteigernde Wirkung entfalten kann. AI contributes in particular to deoxidation, which is why a content of at least 0.010% by weight can optionally be set. The alloying element is limited to a maximum of 1.0% by weight to ensure the best possible castability, in particular to a maximum of 0.6% by weight, preferably to a maximum of 0.30% by weight, in particular to avoid undesirable precipitations in the material in the form of non-metallic oxidic inclusions essentially to reduce and / or avoid, which can negatively influence the material properties. For example, the content can be set between 0.010 and 0.30% by weight. AI can also be used to bind the nitrogen present in carbon steel so that an optionally added boron can develop its strength-increasing effect.
Sind im Kohlenstoffstahl Nb, B und/oder AI, optional Ca in den vorgegebenen Grenzen vorhan- den, können diese Legierungselemente unter anderem eine Kornfeinung bewirken. Die Korn- feinung ist ein Verfestigungsmechanismus, bei dem neben der Festigkeit auch die Zähigkeit an- gehoben werden kann. Dadurch kann eine ausreichend hohe Zähigkeit und somit eine, mit ei- ner im Vergleich zu anderen aus dem Stand der Technik bekannten Kohlenstoffstählen mit ähn- licher Festigkeit sowie einen hohen Widerstand gegenüber Rissausbreitung im Stahlwerkstoff- verbund bereitgestellt werden. If Nb, B and / or Al, optionally Ca are present in the carbon steel within the specified limits, these alloying elements can, among other things, cause grain refinement. Grain refining is a consolidation mechanism in which not only strength but also toughness can be increased. As a result, a sufficiently high toughness and thus a carbon steel with a similar strength compared to other carbon steels known from the prior art and a high resistance to crack propagation in the steel material composite can be provided.
Die Legierungselemente des Edelstahls mit der überwiegend austenitischen Gefügestruktur sind wie folgt angegeben: The alloying elements of stainless steel with the predominantly austenitic structure are specified as follows:
C liegt mit maximal 0,350 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,20 Gew.-%, bevorzugt auf ma- ximal 0, 150 Gew.-%, weiter bevorzugt auf maximal 0, 10 Gew.-% vor. Cr trägt zur Korrosionsbeständigkeit des Edelstahls respektive der Lage bei und liegt mit min- destens 10,50 Gew.-%, insbesondere mindestens 11,0 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 12,0 Gew.-% vor und ist auf maximal 30,0 Gew.-%, insbesondere auf maximal 27,0 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 25,0 Gew.-% beschränkt. C is present with a maximum of 0.350% by weight, in particular a maximum of 0.20% by weight, preferably a maximum of 0.150% by weight, further preferably a maximum of 0.10% by weight. Cr contributes to the corrosion resistance of the stainless steel or the layer and is present with at least 10.50% by weight, in particular at least 11.0% by weight, preferably at least 12.0% by weight and is at most 30, 0% by weight, in particular limited to a maximum of 27.0% by weight, preferably to a maximum of 25.0% by weight.
Ni ist ein Austenitbildner und kann einen Beitrag zur Steigerung von Festigkeit und Duktilität lie fern. Zur Sicherstellung einer stabilen austenitischen Gefügestruktur (kubisch-flächenzentrier- te Gitterstruktur) sollte ein Anteil von mindestens 6,0 Gew.-% nicht unterschritten werden. Ins besondere wird ein Anteil von mindestens 7,50 Gew.-% zulegiert. Der Anteil ist aus wirtschaft- lichen Gründen auf maximal 26,0 Gew.-%, insbesondere auf maximal 18,0 Gew.-%, vorzugs- weise auf maximal 16,0 Gew.-% beschränkt. Ni is an austenite former and can contribute to increasing strength and ductility. To ensure a stable austenitic structure (cubic face-centered lattice structure), the proportion should not be less than 6.0% by weight. In particular, a proportion of at least 7.50% by weight is added. For economic reasons, the proportion is limited to a maximum of 26.0% by weight, in particular to a maximum of 18.0% by weight, preferably to a maximum of 16.0% by weight.
Si und AI können jeweils mit maximal 2,0 Gew.-%, insbesondere mit maximal 1,50 Gew.-%, bevorzugt mit maximal 1,0 Gew.-%, weiter bevorzugt mit maximal 0,50 Gew.-% vorliegen, um insbesondere die Schweißbarkeit zu begünstigen. AI und/oder Si können auch nur als Verun- reinigung und/oder normale Begleiter enthalten sein. Si and Al can each be present with a maximum of 2.0% by weight, in particular with a maximum of 1.50% by weight, preferably with a maximum of 1.0% by weight, further preferably with a maximum of 0.50% by weight, in particular to favor weldability. AI and / or Si can also only be included as impurities and / or normal companions.
Mn ist auf maximal 2,50 Gew.-%, insbesondere auf maximal 2,0 Gew.-%, bevorzugt auf maxi- mal 1,50 Gew.-%, weiter bevorzugt auf maximal 0,80 Gew.-% beschränkt und kann mit einem Gehalt von mindestens 0,010 Gew.-% positiv Einfluss auf die Einstellung der Festigkeit neh- men. Mn is limited to a maximum of 2.50% by weight, in particular to a maximum of 2.0% by weight, preferably to a maximum of 1.50% by weight, more preferably to a maximum of 0.80% by weight with a content of at least 0.010% by weight have a positive influence on the setting of the strength.
Mo kann zur Korrosionsbeständigkeit beitragen und ist, insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen, auf maximal 7,0 Gew.-% und kann auch weiter insbesondere auf maximal 5,0 Gew.- %, vorzugsweise auf maximal 3,0 Gew.-%, besonders bevorzugt auf maximal 1,0 Gew.-% be- schränkt werden. Mit einem Gehalt von mindestens 0,010 Gew.-% kann Mo positiv Einfluss auf die Festigkeit nehmen. Mo can contribute to corrosion resistance and is, particularly for economic reasons, to a maximum of 7.0% by weight and can also be particularly preferred to a maximum of 5.0% by weight, preferably to a maximum of 3.0% by weight limited to a maximum of 1.0% by weight. With a content of at least 0.010% by weight, Mo can have a positive influence on the strength.
Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, wenn ein Anteil an Ti, Nb, Zr und/oder V vorhanden ist, der in Summe größer ist als die herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei die Legierungselemente jeweils auf maximal 1,0 Gew.-% beschränkt sind, und insbeson- dere im Bereich von 0, 10 bis 2,0 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,250 bis 1,50 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,30 bis 1,20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Ti, Nb, Zr und V liegt. Es ist nicht erforderlich, dass der Edelstahl alle vier der genannten Le- gierungselemente enthält, sondern es ist auch möglich, dass sich der Gehalt nur durch eines, zwei oder drei der genannten Legierungselemente ergibt. Die Elemente Ti, Nb, Zr und V sorgen durch ihre gegenüber Cr bevorzugte Bindung an N dafür, dass der freie Cr-Gehalt nicht durch Nitridbildung reduziert wird. In addition, it can be advantageous if a proportion of Ti, Nb, Zr and / or V is present which is greater in total than the impurities which are unavoidable in the course of production, the alloying elements in each case being limited to a maximum of 1.0% by weight , and in particular in the range from 0.10 to 2.0% by weight, preferably in the range from 0.250 to 1.50% by weight and particularly preferably in the range from 0.30 to 1.20% by weight , based on the total amount of Ti, Nb, Zr and V. It is not necessary for the stainless steel to contain all four of the alloying elements mentioned, but it is also possible that the content is only results in two or three of the alloy elements mentioned. The elements Ti, Nb, Zr and V ensure that the free Cr content is not reduced by nitride formation due to their preferred bond to N over Cr.
Der Stahlwerkstoffverbund besteht in seiner einfachsten Ausführungsform aus einer Lage aus einem Kohlenstoffstahl mit einer überwiegend ferritischen Gefügestruktur und einer Lage aus einem Edelstahl mit einer überwiegend austenitischen Gefügestruktur. Die Dicken der einzelnen Lagen können gleich oder unterschiedlich ausgeführt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh- rungsform besteht der Stahlwerkstoffverbund aus mindestens drei Lagen, vorzugsweise aus genau drei Lagen, wobei der Kohlenstoffstahl als Kernlage und der Edelstahl jeweils als Deck- lagen, welche mit der Kernlage stoffschlüssig verbunden sind und die Kernlage von beiden Sei- ten abdecken, ausgeführt sind, so dass ein im Wesentlichen korrosionsbeständiges Bauteil her- gestellt werden kann, ohne weitere kostentreibende Korrosionsschutzmaßnahmen beispiels- weise in Form von anorganischen Beschichtungen durchführen zu müssen. Der Aufbau der mindestens drei Lagen kann anwendungsspeziell symmetrisch oder auch asymmetrisch aus- geführt sein. Die Decklagen können eine Materialdicke zwischen 4 % und 25 %, insbesondere zwischen 8 % und 15 % pro Seite bezogen auf die Gesamtmaterialdicke des Stahlwerkstoffver- bunds auf. Die Gesamtmaterialdicke beträgt zwischen 0,7 und 40,0 mm, insbesondere zwi- schen 1,0 und 30,0 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 und 20,0 mm. In its simplest embodiment, the steel material composite consists of a layer made of carbon steel with a predominantly ferritic structure and a layer made of stainless steel with a predominantly austenitic structure. The thicknesses of the individual layers can be the same or different. According to a preferred embodiment, the steel material composite consists of at least three layers, preferably of exactly three layers, the carbon steel as the core layer and the stainless steel as cover layers, which are integrally connected to the core layer and cover the core layer from both sides , are carried out so that an essentially corrosion-resistant component can be produced without having to carry out further cost-increasing corrosion protection measures, for example in the form of inorganic coatings. The structure of the at least three layers can be symmetrical or asymmetrical, depending on the application. The cover layers can have a material thickness between 4% and 25%, in particular between 8% and 15% per side, based on the total material thickness of the steel material composite. The total material thickness is between 0.7 and 40.0 mm, in particular between 1.0 and 30.0 mm, preferably between 1.5 and 20.0 mm.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung eines nach obigem Ver- fahren hergestellten Bauteils in schwingbelasteten Bereichen. Das Bauteil kann als Träger bzw. als Stützelement einer Stahlkonstruktion an Brücken, im Anlagenbau oder an bzw. in Gebäu- den, welcher jeweils schwingenden Belastungen ausgesetzt, daher dauerfest und ohne frühzei- tiges Versagen ausgeführt sein kann. Alternativ kann das Bauteil auch als Fahrwerkskompo- nente am Fahrzeug verwendet werden, insbesondere als Blattfeder oder Rad, insbesondere als Radschüssel und/oder Felgenring des Rades, oder als Komponente einer Aufhängung, insbe- sondere einer Motoraufhängung. Als weitere Alternative für eine dauerfeste schwingende Be- anspruchung kann das Bauteil auch als Rohr verwendet werden, insbesondere für die Ölindus trie und den Offshore-Bereich. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying out the Invention) According to a second aspect, the invention relates to the use of a component produced according to the above method in areas subject to vibrations. The component can be used as a support or as a supporting element of a steel structure on bridges, in plant construction or on or in buildings, which is exposed to vibrating loads and can therefore be designed to be durable and without early failure. Alternatively, the component can also be used as a chassis component on the vehicle, in particular as a leaf spring or wheel, in particular as a wheel disc and / or rim ring of the wheel, or as a component of a suspension, in particular an engine suspension. As a further alternative for permanent, vibrating loads, the component can also be used as a pipe, especially for the oil industry and the offshore sector. Description of the preferred embodiments (Best Mode for Carrying out the Invention)
Aus handelsüblichen Stahlflachprodukten wurde mittels Warmwalzplattieren ein Stahlwerkstoff- verbünd erzeugt, welcher drei Lagen umfasste. Als Decklagen wurde ein austenitischer Edel stahl mit der Werkstoffnummer 1.4404 und als Kernlage ein ferritischer Kohlenstoffstahl mit der Werkstoffnummer 1.0312 verwendet. Dabei wurden jeweils Brammen-/ Blechzuschnitte mit zwei Decklagen und einer dazwischen angeordneten Kernlage aufeinander gestapelt, welche zumindest bereichsweise entlang ihrer Kanten stoffschlüssig, vorzugsweise mittels Schweißen zu einem Vorverbund miteinander verbunden wurden. Der Vorverbund wurde auf Temperatur > 1200°C gebracht und in mehreren Schritten zu einem Stahlwerkstoffverbund mit einer Ge- samtdicke von 4 mm warmgewalzt. Der Kohlenstoffstahl wies eine Dicke von 80% und die bei- den Decklagen aus Edelstahl wiesen jeweils eine Dicke von 10% bezogen auf die Gesamtma- terialdicke auf. Im Anschluss an das Warmwalzen wurde der Stahlwerkstoffverbund derart ab- gekühlt, dass eine Spannungsrelaxation zwischen den Lagen verhindert werden konnte. A steel-material composite comprising three layers was produced from standard steel flat products using hot roll cladding. An austenitic stainless steel with the material number 1.4404 was used as the top layer and a ferritic carbon steel with the material number 1.0312 was used as the core layer. In each case, slab / sheet metal blanks with two cover layers and a core layer arranged between them were stacked on top of one another, which were bonded to one another at least in regions along their edges, preferably by welding to form a preliminary bond. The preliminary composite was brought to a temperature of> 1200 ° C and hot-rolled in several steps to a steel material composite with a total thickness of 4 mm. The carbon steel had a thickness of 80% and the two cover layers made of stainless steel each had a thickness of 10% based on the total material thickness. After the hot rolling, the steel material composite was cooled in such a way that stress relaxation between the layers could be prevented.
Aus dem hergestellten Stahlwerkstoffverbund wurden Platinen abgeteilt, welche näher unter- sucht wurden. Die ermittelten Ergebnisse in Bezug auf die Dehngrenze Rp0,2 und Zugfestigkeit Rm aus Versuchen nach DIN EN ISO 6892-1, Stand 2017-02 sind in Tabelle 1 aufgeführt. Blanks were divided from the manufactured steel material composite, which were examined in more detail. The results obtained in relation to the yield strength R p0 , 2 and tensile strength R m from tests according to DIN EN ISO 6892-1, as of 2017-02 are listed in Table 1.
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Tabelle 1  Table 1
Die Differenz der Zugfestigkeit zwischen der zu erwartenden, rein rechnerisch aufgrund der Di- ckenverhältnisse bestimmten Zugfestigkeit und der anhand von Versuchen ermittelten Größe entsprach in etwa 150 MPa. Dies ist dem Umstand geschuldet, dass der Aufbau einer inneren Spannung zwischen den einzelnen Lagen zu einer (unerwarteten) Steigerung der Zugfestigkeit des Gesamtverbundes führte. Die Werkstoffeigenschaften der einzelnen Lagen sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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The difference in tensile strength between the expected tensile strength, purely arithmetically determined on the basis of the thickness ratios, and the size determined on the basis of tests corresponded approximately to 150 MPa. This is due to the fact that the build-up of an internal tension between the individual layers led to an (unexpected) increase in the tensile strength of the overall composite. The material properties of the individual layers are listed in Table 2.
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Tabelle 2  Table 2
Die Näherungsformel für die Längenänderung deltaL berechnet sich aus dem Produkt der Wär- meausdehnung, LO und der Differenz T-TO. Die Näherungsformel für die Wärmespannung Sig- ma therm berechnet sich aus dem Produkt der Wärmeausdehnung, Elastizitätsmodul und der Differenz T-TO, dividiert durch die Differenz aus 1-Querkontraktionszahl. Durch den Aufbau und Erhalt einer thermischen Spannung an der Grenzschicht zwischen den einzelnen Lagen ist rein rechnerisch eine Festigkeitssteigerung von 180 MPa möglich. Die Untersuchungen anhand des vorliegenden Materials ergaben Festigkeitssteigerungen von 130-150 MPa. Die Unterschiede ergeben sich aufgrund von Reibungsverlusten als auch zusätzlichen Verlusten durch Wärmelei- tung und Wärmeabfuhr. The approximation formula for the change in length deltaL is calculated from the product of the thermal expansion, LO and the difference T-TO. The approximation formula for the thermal stress Sigma therm is calculated from the product of the thermal expansion, modulus of elasticity and the difference T-TO, divided by the difference from the 1-transverse contraction number. By building up and maintaining a thermal stress at the boundary layer between the individual layers, a strength increase of 180 MPa is purely mathematically possible. The investigations using the available material showed strength increases of 130-150 MPa. The differences result from friction losses as well as additional losses due to heat conduction and heat dissipation.
In Untersuchungen wurde ermittelt, dass durch das Zusammenspiel der Legierungselemente zwischen den einzelnen Lagen im Stahlwerkstoffverbund und insbesondere durch die unter- schiedlich kombinierten Gefügestrukturen der jeweils benachbarten und miteinander verbun- denen Lagen im Vergleich zu bisherigen eingesetzten, insbesondere monolithischen Werkstof- fenden dauerfeste und rissunempfindlichere Bauteile für schwingungsbelastete Beanspruchun- gen bereitgestellt werden können. Des Weiteren können die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile bisherige insbesondere aus monolithischen Edelstählen bestehende Bauteile kosten- günstig ersetzen und insbesondere durch den bevorzugten Aufbau einer inneren Spannung an der Grenzschicht zwischen den Lagen vergleichbare oder verbesserte mechanische Kennwerte im Vergleich zu bestehenden Bauteilen zur Verfügung gestellt werden. In investigations, it was determined that the interaction of the alloy elements between the individual layers in the steel material composite and, in particular, the differently combined structural structures of the respectively adjacent and interconnected layers compared to previous, in particular monolithic, materials made of durable and crack-resistant components can be provided for vibrational stresses. Furthermore, the components manufactured according to the invention can replace existing components, in particular those consisting of monolithic stainless steels, at low cost and, in particular, by providing an internal tension at the boundary layer between the layers, comparable or improved mechanical characteristics can be made available in comparison to existing components.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines schwingungsbelasteten Bauteils, umfassend die Schritte: 1. A method for producing a component subject to vibration, comprising the steps:
Bereitstellen einer Komponente aus einem Stahlwerkstoffverbund umfassend mindestens ei ne Lage aus einem Kohlenstoffstahl mit einer überwiegend ferritischen Gefügestruktur, wel cher neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus C: bis 0,30 %,  Provision of a component made of a steel material composite comprising at least one layer made of carbon steel with a predominantly ferritic structure, which, in addition to Fe and impurities inevitable due to production, in% by weight of C: up to 0.30%,
Si: 0,050 bis 1,20 %,  Si: 0.050 to 1.20%,
Mn: 0,10 bis 2,50 %,  Mn: 0.10 to 2.50%,
P: bis 0,050 %,  P: up to 0.050%,
S: bis 0,030 %,  S: up to 0.030%,
N : bis 0,020 %,  N: up to 0.020%,
optional eines oder mehrere der Legierungselemente aus der Gruppe (Cr, Cu, Nb, Mo, Ti, V, Ni, B, Sn, H, As, Co, O, Ca, AI)  optionally one or more of the alloy elements from the group (Cr, Cu, Nb, Mo, Ti, V, Ni, B, Sn, H, As, Co, O, Ca, Al)
Cr: bis 1,50 %,  Cr: up to 1.50%,
Cu: bis 0,50 %,  Cu: up to 0.50%,
Nb: bis 0,050 %,  Nb: up to 0.050%,
Mo: bis 1,0 %,  Mo: up to 1.0%,
Ti: bis 0,020 %,  Ti: up to 0.020%,
V: bis 0,020 %,  V: up to 0.020%,
Ni: bis 1,0 %,  Ni: up to 1.0%,
B: bis 0,010 %,  B: up to 0.010%,
Sn: bis 0,050 %,  Sn: up to 0.050%,
H: bis 0,0010 %,  H: up to 0.0010%,
As: bis 0,020 %,  As: up to 0.020%,
Co: bis 0,020 %,  Co: up to 0.020%,
0: bis 0,0050 %,  0: up to 0.0050%,
Ca: bis 0,0150 %,  Ca: up to 0.0150%,
AI: bis 1,0 %  AI: up to 1.0%
besteht und mindestens eine stoffschlüssig mit der Lage aus Kohlenstoffstahl verbundene Lage aus einem Edelstahl mit einer überwiegend austenitischen Gefügestruktur, welcher neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus  and there is at least one materially bonded layer with the layer of carbon steel made of stainless steel with a predominantly austenitic structure, which, in addition to Fe and impurities inevitable due to production, consists of% by weight
C: bis 0,350 %,  C: up to 0.350%,
Cr: mindestens 10,50 %,  Cr: at least 10.50%,
Ni: mindestens 6,0 %,  Ni: at least 6.0%,
Si: bis 2,0 %,  Si: up to 2.0%,
AI: bis 2,0 %,  AI: up to 2.0%,
Mn: bis 2,50 %, Mo: bis 7,0 °/o, Mn: up to 2.50%, Mo: up to 7.0 ° / o,
P: bis 0,050 %,  P: up to 0.050%,
S: bis 0,050 %,  S: up to 0.050%,
Ti: bis 1,0 %,  Ti: up to 1.0%,
Nb: bis 1,0 %,  Nb: up to 1.0%,
Zr: bis 1,0 °/o,  Zr: up to 1.0 ° / o,
V: bis 1,0 % besteht;  V: up to 1.0%;
Formen der Komponente zur Erzeugung des Bauteils.  Shaping the component to create the part.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Stahlwerkstoffverbund warmwalzplattiert wird . 2. The method according to claim 1, wherein the steel material composite is hot-rolled plated.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Stahlwerkstoffverbund nach dem Warmwalzplattieren ab gekühlt wird, um eine Spannungsrelaxation zwischen den Lagen zu verhindern. 3. The method according to claim 2, wherein the steel material composite is cooled after the hot roll cladding to prevent stress relaxation between the layers.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Stahlwerkstoffverbund mindes tens drei Lagen aufweist, wobei der Kohlenstoffstahl als Kernlage und der Edelstahl jeweils als Decklagen, welche mit der Kernlage stoffschlüssig verbunden sind und die Kernlage von beiden Seiten abdecken, ausgeführt sind . 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the steel material composite has at least three layers, the carbon steel as the core layer and the stainless steel each as cover layers, which are integrally connected to the core layer and cover the core layer from both sides.
5. Verwendung eines nach einem der vorgenannten Ansprüche hergestellten Bauteils in schwing belasteten Bereichen . 5. Use of a component manufactured according to one of the preceding claims in areas subject to vibrations.
6. Verwendung nach Anspruch 5 als Träger einer Stahlkonstruktion an Brücken, im Anlagenbau oder in oder an Gebäuden . 6. Use according to claim 5 as a carrier of a steel structure on bridges, in plant construction or in or on buildings.
7. Verwendung nach Anspruch 5 als Fahrwerkskomponente am Fahrzeug, insbesondere als Blattfe der oder Rad, oder als Komponente einer Aufhängung, insbesondere einer Motoraufhängung . 7. Use according to claim 5 as a chassis component on the vehicle, in particular as Blattfe the or wheel, or as a component of a suspension, in particular an engine suspension.
8. Verwendung nach Anspruch 5 als Rohr, insbesondere für die Ölindustrie oder für den Offshore- Bereich. 8. Use according to claim 5 as a pipe, in particular for the oil industry or for the offshore sector.
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