WO2020187419A1 - Method for producing a hot-rolled flat steel product with different properties, a correspondingly hot-rolled flat steel product, and a corresponding use - Google Patents

Method for producing a hot-rolled flat steel product with different properties, a correspondingly hot-rolled flat steel product, and a corresponding use Download PDF

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WO2020187419A1
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flat steel
steel product
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rolled flat
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Dr. Rainer FECHTE-HEINEN
Christian Müller
Dr. Karina SCHUCK
Michael Bössler
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product with different properties.
  • the invention also relates to a hot-rolled flat steel product with different properties.
  • the invention also relates to a use of the hot-rolled with different properties.
  • the highest possible hardness is required, which, however, is associated with a greatly restricted ductility for previous wear-resistant steels.
  • a ductile component is also necessary for the intended use.
  • the toughness of the overall system is a particularly decisive factor, which is required in order to achieve better performance than with a conventional wear / safety material in the case of occasional sudden loads.
  • the steels produced for the purposes mentioned above have to meet high requirements in terms of behavior during cold forming and suitability for welding. Furthermore, in the construction machinery sector and for armoring civil vehicles, it would be advantageous if steels of this type had increased formability at the same time, so that smaller or narrower bending radii could be achieved during final processing and thus the degree of freedom in component design could be increased.
  • the invention is thus based on the object of providing a method for producing a hot-rolled flat steel product with which the required properties within the flat steel product can be adjusted more economically than in the prior art, specifying a correspondingly produced hot-rolled flat steel product and a corresponding use.
  • this object is achieved by a method having the features of claim 1.
  • a method for producing a hot-rolled flat steel product comprising the steps:
  • C 0.05 to 0.9%, in particular 0.1 to 0.6%, preferably 0.2 to 0.5%, preferably 0.2 to 0.4%, optionally one or more alloy elements from the group ( Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) with
  • Mn 0.1 to 3%, in particular 0.5 to 2%, preferably 1.0 to 1.6%,
  • AI 0.01 to 2%, in particular 0.015 to 1%, preferably 0.02 to 0.15%, preferred
  • P up to 0.15%, in particular 0.003 to 0.05%, preferably 0.007 to 0.02%,
  • N up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.008%, preferably 0.002 to 0.006%,
  • Si up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%, preferably 0.15 to
  • Mo up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%
  • Ni up to 2.5%, in particular 0.02 to 2.5%, preferably 0.05 to 2%, preferably 0.05 to
  • Ti up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.15%, preferably 0.01 to 0.1%, preferred
  • V up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
  • Nb up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
  • W up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
  • Zr up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
  • Ca up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.010%, preferably 0.0005 to 0.005%, preferably 0.001 to 0.004%,
  • B up to 0.01%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.005%, preferably 0.0015 to 0.004%,
  • Cu up to 0.5%, in particular 0.01 to 0.3%, preferably 0.05 to 0.25%,
  • Co up to 1%, in particular 0.01 to 1%, preferably 0.05 to 0.7%, preferably 0.1 to 0.5
  • Be up to 0.1%, in particular 0.002 to 0.05%, preferably 0.005 to 0.02%,
  • Sb up to 0.3%; in particular 0.001 to 0.2%, preferably 0.002 to 0.1%, preferred
  • Sn up to 0.3%, in particular 0.001 to 0.25%, preferably 0.005 to 0.2%, preferred
  • the impurities including:
  • H up to 0.001%, in particular up to 0.0004%, preferably up to 0.0002%,
  • alloying elements specified as optional can alternatively also be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits without affecting the properties of the flat steel product, preferably not worsening them, to a preliminary product;
  • this object is achieved by a hot-rolled flat steel product having the features of claim 7.
  • a hot-rolled flat steel product which, in addition to Fe and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process, consists in% by weight
  • alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb , Sn, SEM) with
  • Mn 0.1 to 3%, in particular 0.5 to 2%, preferably 1.0 to 1.6%,
  • AI 0.01 to 2%, in particular 0.015 to 1%, preferably 0.02 to 0.15%, preferably 0.02 to
  • P up to 0.15%, in particular 0.003 to 0.05%, preferably 0.007 to 0.02%,
  • N up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.008%, preferably 0.002 to 0.006%
  • Si up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%, preferably 0.15 to 0.35%
  • Mo up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%
  • Ni up to 2.5%, in particular 0.02 to 2.5%, preferably 0.05 to 2%, preferably 0.05 to 1.5%, particularly preferably 0.1 to 0.8%,
  • Ti up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.15%, preferably 0.01 to 0.1%, preferably 0.015 to
  • V up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
  • Nb up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
  • W up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
  • Zr up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
  • Ca up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.010%, preferably 0.0005 to 0.005%, preferred
  • B up to 0.01%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.005%, preferred
  • Cu up to 0.5%, in particular 0.01 to 0.3%, preferably 0.05 to 0.25%,
  • Co up to 1%, in particular 0.01 to 1%, preferably 0.05 to 0.7%, preferably 0.1 to 0.5%,
  • Be up to 0.1%, in particular 0.002 to 0.05%, preferably 0.005 to 0.02%,
  • Sb up to 0.3%; in particular from 0.001 to 0.2%, preferably from 0.002 to 0.1%, preferably from 0.005 to
  • Sn up to 0.3%, in particular 0.001 to 0.25%, preferably 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to
  • the impurities including:
  • H up to 0.001%, in particular up to 0.0004%, preferably up to 0.0002%,
  • the alloying elements specified as optional can also alternatively be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits without affecting, preferably not worsening, the properties of the flat steel product, the hot-rolled flat steel product on a first surface, which in particular in later use is facing a load, at least partially a hardness of at least 200 HV, in particular at least 300 HV, preferably at least 380 HV, preferably at least 430 HV, more preferably at least 490 HV, particularly preferably at least 600 HV and at least in sections over its thickness and / or width and / or length has different properties, the hot-rolled flat steel product at least from parts of its first to parts of its second surface having a hardness difference of at least 50 HV, in particular of at least 100 HV, preferably of at least 150 HV , preferably of at least 200 HV.
  • the result is a yield strength of at least 500 MPa, in particular of at least 650 MPa, preferably of at least 800 MPa, particularly preferably of at least 950 MPa.
  • the tensile strengths can be between 800 and 1500 MPa and higher, the yield point as well as the tensile strength being determined as an integral variable over the (total) thickness of the hot-rolled flat steel product in the tensile test according to DIN EN ISO 6892-1.
  • This object is achieved according to a third aspect of the invention through the use of a hot-rolled flat steel product with the features of claim 12, as a flat or shaped component in the area of wear or safety applications.
  • an economically manufactured flat steel product with high toughness and high hardness compared to the prior art can be provided, so that the flat product is preferably used as safety steel or Wear steel can be used.
  • the pre-product After casting a melt with an alloy composition within the specified ranges to form a pre-product, for example in a continuous caster or casting and rolling plant, the pre-product can be further processed directly, i.e. coming directly from the casting heat, for example in the case of the casting and rolling plant, so that the pre-product is kept at one temperature or, if necessary, is reheated to a temperature, for example in a compensation or re-heating Heating furnace in which the most complete possible homogenization is guaranteed and in which any precipitates that may have formed dissolve as completely as possible.
  • the melt is cast into a preliminary product in a continuous caster, the cast and completely solidified strand is cut into slabs of finite dimensions and finally allowed to cool down to ambient temperature by natural cooling.
  • the preliminary product or the slab is then reheated, for example in a walking beam furnace or by other suitable means, to a temperature at which the structure of the preliminary product consists essentially entirely of austenite, in particular at a temperature above Ac3, preferably above Ac3 + 50K ensure that the structure is completely austenitic.
  • a temperature of at least 1000 ° C. is preferably selected; in order to ensure that any precipitates that may be present are dissolved as completely as possible, a temperature of at least 1100 ° C. is particularly preferred.
  • the holding or reheating temperature should not exceed a temperature of 1300 ° C in order to avoid partial melting of the surface of the preliminary product.
  • the holding or reheating temperature is preferably limited to a maximum of 1260 ° C.
  • the warm preliminary product with a preferably essentially completely austenitic structure is hot-rolled in one or more roll stands with a final rolling temperature of between 600 and 1200 ° C. to form a flat steel product.
  • hot rolling is carried out in one or more steps Roll stands, preferably in a four-high roll stand known to those skilled in the art, carried out at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C.
  • a rolling end temperature of at least 800 ° C is selected for rolling sheet metal, preferably on a four-high roll stand, in order not to let the deformation resistance increase too much, in particular at least 900 ° C, preferably at least 950 ° C, is set as the rolling end temperature in order to use the grain-refining effect of the recrystallization after the roller passes as reliably as possible.
  • a roller end temperature of a maximum of 1100 ° C. is selected.
  • the final rolling temperature is preferably limited to a maximum of 1050 ° C.
  • the intermediate product is to be hot-rolled, for example, into a hot strip with a thickness between 1.5 and 25 mm, to ensure the desired hardness gradient, preferably over the thickness of the flat steel product, in particular between 6 and 25 mm, preferably between 8 and 20 mm
  • Hot rolling is carried out in several roll stands, in particular in a multi-stand finishing relay at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C, in particular between 750 and 1000 ° C.
  • the final rolling temperature during rolling in a multi-stand finishing relay is preferably set to at least 850 ° C. to ensure the highest possible austenite content, and preferably to at least 880 ° C. to ensure recrystallization.
  • final rolling temperatures of a maximum of 950 ° C. are particularly preferred, and a maximum of 930 ° C. is more preferably selected to avoid the undesirable formation of coarse grains.
  • the hot-rolled flat steel product can be cooled, in particular to room temperature, for example in still air, and reheated, in particular to a temperature at which the structure of the hot-rolled flat steel product consists essentially entirely of austenite.
  • room temperature for example in still air
  • reheated in particular to a temperature at which the structure of the hot-rolled flat steel product consists essentially entirely of austenite.
  • a targeted heat treatment to set different properties takes place at least in sections over the thickness and / or width and / or length in a monolithic flat steel product either in the course of or after a hot rolling process, quasi in situ after the last rolling pass, or after an additional one Warming. If the targeted heat treatment takes place directly in the course of or after a hot rolling process, the hot-rolled flat steel product has, at the beginning of the cooling, in particular a temperature equal to or slightly below the rolling end temperature, which is referred to as the cooling start temperature. If the targeted heat treatment takes place following additional heating, the cooling start temperature is specifically set as part of this heating process.
  • the cooling start temperature is above an alloy-dependent Acl temperature to set an at least partially austenitic starting structure, for carbon contents up to 0.60% by weight, in particular at least at the Ac3 temperature, preferably at a temperature of at least Ac3 + 50 ° C to ensure a completely austenitic initial structure, preferably at at least 900 ° C or above in order to dissolve the highest possible proportion of any precipitations.
  • the cooling start temperature is a maximum of 1000 ° C; cooling start temperatures of a maximum of 950 ° C are preferred to limit the amount of coolant required, and a maximum of 930 ° C is particularly preferred to avoid the undesired formation of coarse grains.
  • the cooling start temperature is in particular between Acl and Acl + 100 ° C.
  • the hot-rolled flat steel product is heat-treated or cooled by at least partially asymmetrical cooling in such a way that at least parts of a first to parts of a second surface of the hot-rolled flat steel product have a hardness difference of at least 50 HV.
  • HV corresponds to the Vickers hardness and is determined according to DIN EN ISO 6507-1: 2016.
  • the more strongly cooled side of the hot-rolled flat steel product is referred to as the first surface.
  • the cooling of the first surface is acted upon with locally differently strong cooling, which results in different cooling speeds, or the cooling is interrupted or reduced at a different temperature.
  • the area of the first surface hardened to the greatest extent by the cooling is referred to as the hardness area.
  • the hardness range is at least partially or partially available.
  • the first side can be cooled uniformly and essentially completely, so that the hardness range is set essentially completely on the first surface.
  • the surface opposite the first surface is referred to as the second surface and can also be cooled, but to a lesser extent or only up to a higher temperature than the first surface.
  • the cooling of the second surface is acted upon with locally differently strong cooling, which results in different cooling speeds, or the cooling is interrupted or reduced at a different temperature.
  • the area of the second surface that is least hardened by the optional cooling is referred to as the ductile area.
  • the level of hardness can be influenced in particular as a function of the cooling rate and in particular also due to the alloy elements used, so that the hot-rolled flat steel product is preferably active at least on one side with a cooling rate of at least 30 K / s, in particular of at least 40 K / s, preferably of at least 60 K / s is cooled in order to be able to set a higher hardness on the first surface or in the hardness range of the first surface within the hot-rolled flat steel product compared to the second surface or the ductile range of the second surface.
  • a liquid is preferred for cooling, in particular their water used.
  • the active cooling takes place on the first surface, whereas the second surface of the hot-rolled flat product can be actively cooled, with a lower cooling rate compared to the cooling on the first surface, or passively cooled or not cooled at all, so that on the second surface, respectively in the ductile region of the second surface, a structure that is less hard and, above all, tougher, can set in comparison to the first surface or the hardness region of the first surface.
  • the local toughness of the flat steel product can be determined through complex preparation and subsequent testing, for example, of impact specimens in different layers across the thickness. However, it has proven to be sufficient for the application to only set and test the hardness in a targeted manner in order to be able to guarantee the toughness properties desired on the component.
  • the asymmetrical cooling of the flat steel product is ended or at least significantly slowed down at a defined cooling stop temperature.
  • the cooling stop temperature is measured on the first surface or in the hardness range of the first surface and is below the alloy-dependent bainite start temperature Bs, preferably below the alloy-dependent martensite start temperature Ms, more preferably 50 ° C or more below Ms, particularly preferably 100 ° C or more below Ms.
  • the hot-rolled flat steel product has a structure of martensite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, on its first surface or in the hardness area on the first surface, particularly preferably at least 90% by area, other or remaining structural components in the form of bainite, austenite, retained austenite, cementite, pearlite and / or ferrite can be present.
  • the remaining non-martensitic structural component consists for the most part of bainite, with pearlite and / or ferrite preferably being present with up to 10 area%, preferably with up to 5 area%.
  • the first surface or the hardness range of the first surfaces within the hot-rolled flat steel product preferably has a structure consisting of 100% martensite, whereby the highest possible hardness can be provided, in particular in connection with the corresponding alloying elements used.
  • the hot-rolled flat steel product has a structure of bainite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, particularly on its first surface or in the hardness range on the first surface. %, particularly preferably at least 90% by area, it being possible for other or remaining structural components to be present in the form of austenite, retained austenite, martensite, cementite, pearlite and / or ferrite.
  • the remaining non-bainitic structural component consists for the most part of martensite, with pearlite and / or ferrite preferably being present with up to 10 area%, preferably up to 5 area%.
  • the hot-rolled flat steel product On its second surface or in the ductile area of the second surface, the hot-rolled flat steel product has a structure of at least one of the structural components ferrite, pearlite, bainite and / or martensite (in total) with at least 70 area%, in particular with at least 80 area%, preferably with at least 90% by area, preferably at least 95% by area, with other structural components in the form of austenite, retained austenite and / or cementite, with martensite being less present in the structure of the second surface than in the structure of the first surface, wherein structural constituents in the form of martensite can be present in particular with a maximum of 40 area%, preferably with a maximum of 20 area%, preferably with a maximum of 5 area%, or particularly preferably no martensite can be present.
  • the bainite content on the second surface or in the ductile area of the second surface is to be set so that the bainite content of the second surface or the ductile area of the second surface is less than the summed up proportions of bainite and martensite on the first surface or in the hardness range of the first surface.
  • the proportion of martensite on the second surface or in the ductile region of the second surface is in particular limited to a maximum of 10 area%, preferably to a maximum of 5 area%, or is preferably not present.
  • a tough area can be set on the second surface or in the ductile area of the second surface within the hot-rolled flat steel product.
  • the level of toughness depends in particular on whether and with what content martensite is present, in particular also in connection with the corresponding alloying elements.
  • both surfaces or, in their hardness or ductile range, up to a maximum of 5 area% production-related, unavoidable structural components such as cementite or other precipitates such as carbides, nitrides and / or oxides and their mixed forms are permitted.
  • the hardness curve between the first and second surfaces of the hot-rolled flat steel product has a curved (harmonic) curve, so that shock waves occurring in the event of impact loads can be diffusely scattered within the flat steel product / component, thereby essentially preventing premature failure can be.
  • the curved (harmonic) course is characterized, for example, in that in a range of at least 5%, in particular of at least 10%, preferably of at least 20%, preferably of at least 30% of the thickness of the flat steel product, there is a local hardness Hl for which applies :
  • HH is a factor that describes the degree of differentiation between the local hardness in the transition area compared to the maximum and minimum hardness. This factor is used to clearly delimit the hardness value of the transition area from the hardness values of the hardness area and the ductile area. If, in the ductile and / or hardness range, there is a structure made up of different components with significantly different hardnesses, an HH value of 10 or less should be used, in particular for reliable metrological delimitation of the areas.
  • the occurrence of a strong property gradient can also be avoided according to the invention, as has been observed in the prior art, due to the chemical analyzes of the steel material composites or through the use of a high-frequency heat source with which heat treatment can be carried out specifically over the thickness . Due to the different properties or microstructures on the two surfaces, in particular due to the second surface with the tougher microstructure, the service life of the components can be increased in the event of occasional, sudden loads.
  • the hot-rolled and, in particular, asymmetrically cooled flat steel product it is reeled as hot strip or stored as sheet metal, for example, with the reeled or stored flat steel product optionally being further cooled to ambient temperature or being allowed to cool to ambient temperature.
  • it is made available for further processing, for example for the production of components.
  • Bs bainite start, Bf bainite finish, Ms martensite start and Mf martensite finish indicate the temperatures at which a transformation into bainite or martensite begins or is completed.
  • Acl, Ac3, Bs, Bf, Ms and Mf are characteristic values which depend on the composition (alloying elements) of the steel material used and can be taken from so-called ZTA or ZTU diagrams.
  • Austenite can be converted into a hard structure, which in particular can predominantly have martensite and / or bainite, by means of suitable cooling speeds. The required cooling rates can also be taken from the ZTU diagrams, depending on the desired structure.
  • the active cooling is preferably carried out from the underside, which corresponds to the first surface or first side of the hot-rolled flat steel product.
  • the asymmetrical cooling on the cooled first side, for example, a transformation of austenite into bainite and / or martensite takes place in the structure, which is associated in particular with a greater volume increase, in particular on one side, which can lead to a deformation out of the plane of the flat product. If the active cooling were to take place exclusively on the upper side, which should not be excluded here, the deformation from the plane could have a negative effect on the transport properties.
  • measuring means In particular, contactless measuring means, which are usually aimed at the upper side of the flat steel products produced, operate more precisely, since no stray coolant can negatively influence the measuring accuracy and thus better process control can be achieved.
  • the hot-rolled flat steel product or the component made therefrom can be subjected to a heat treatment, for example a tempering treatment, which can be carried out at a temperature below Acl, so that a renewed conversion into austenite is prevented.
  • a tempering treatment which can be carried out at a temperature below Acl, so that a renewed conversion into austenite is prevented.
  • the hardness on the first surface or in the edge area of the first surface or on the first side can be reduced, but this can lead to an increase in toughness in the entire flat steel product or component and thus the susceptibility to cracks and / or breakouts can be reduced in the event of an abrasive and / or impact load.
  • a steel material is used according to the invention which has a high initial hardness with low hardenability.
  • the alloying elements of the melt or the steel material are specified as follows:
  • Carbon (C) takes on several important functions in the flat steel product according to the invention.
  • C is a martensite former and therefore essential for setting the desired hardness on the first surface or first side of the flat steel product in connection with the asymmetrical cooling, so that at least a content of 0.05% by weight, in particular for safe Setting a greater hardness difference at least a content of 0.1% by weight, preferably at least a content of 0.2% by weight is present.
  • the difference in hardness between the first and second surfaces of the flat steel product according to the invention is specifically adjusted by means of C and, in particular, the desired reinforcement of the difference in strength between the two surfaces or sides is specifically influenced.
  • the specified upper limit can prevent negative influences on the toughness properties, the forming properties and the suitability for welding.
  • the steel flat product can optionally contain one or more alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) included.
  • alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) included.
  • Manganese (Mn) is an optional alloying element that can contribute to hardenability. At the same time, Mn reduces the tendency for undesired formation of pearlite during cooling and lowers the critical cooling rate, whereby the hardenability is increased.
  • Mn can be used to set S, so that in particular a content of at least 0.1% by weight is present. Too high an Mn concentration, on the other hand, has a negative effect on weldability, so that Mn is limited to a maximum of 3% by weight. To ensure the desired formability, the content is limited in particular to a maximum of 2% by weight, and to improve the toughness properties, preferably to a maximum of 1.6% by weight.
  • a content of at least 0.5% by weight preferably at least 1.0% by weight, is used in particular to set the desired strength properties.
  • Aluminum (Al) can be used as an optional alloying element in contents of at least 0.01% by weight.
  • Al can be used to bind any nitrogen that may be present, so that optionally alloyed boron can develop its strength-increasing effect.
  • AI can also be alloyed to reduce density and to suppress undesired cementite formation. To avoid problems with casting technology, the content is limited to a maximum of 2% by weight, in particular to a maximum of 1% by weight.
  • the maximum content of 0.15% by weight should not be exceeded in order to substantially reduce undesired precipitations in the material, in particular in the form of non-metallic oxidic inclusions / or to avoid, which can negatively influence the material properties.
  • the preferred range is between 0.02 and 0.05% by weight in order not to reduce the hardenability too much due to the ferrite-stabilizing effect of Al, for example.
  • Phosphorus (P) is an optional alloying element that can be added in amounts of up to 0.15% by weight to increase the strength level. To ensure the desired increase in strength, in particular at least 0.003% by weight, preferably at least 0.007% by weight, are used. However, P has a strong toughness-reducing effect and therefore has an unfavorable effect on formability. P can also due to its low diffusion rate when solidifying lead to strong segregation of the melt. Negative influences on the formability can be safely excluded if the content is limited in particular to a maximum of 0.05% by weight, and preferably to a maximum of 0.02% by weight to further reduce the segregation effects.
  • Sulfur (S) can be used as an optional alloying element in contents of a maximum of 0.02% by weight in order to bring about a reduction in heat conduction through the formation of sulphides with Mn and / or Fe, in particular in the core of the hot-rolled flat steel product, which results in the desired Hardness difference in the material can be set particularly reliably.
  • a content of at least 0.0002% by weight, preferably at least 0.0005% by weight, preferably at least 0.0008% by weight, particularly preferably at least 0.001% by weight is required. -% used.
  • S in steel has a strong tendency to segregate and can impair formability as a result of the excessive formation of FeS, MnS or (Mn, Fe) S.
  • the content is therefore limited in particular to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.008% by weight, preferably to a maximum of 0.005% by weight, particularly preferably to a maximum of 0.003% by weight.
  • Nitrogen (N) can be used as an optional alloying element in contents of up to 0.015% by weight to form nitride and / or improve hardenability.
  • contents of at least 0.0005% by weight, preferably of at least 0.001% by weight, preferably of at least 0.002% by weight are used in particular.
  • N leads to the formation of coarse nitrides, which can have a negative effect on formability.
  • the content is therefore limited to a maximum of 0.015% by weight, in particular to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.008% by weight, preferably to a maximum of 0.006% by weight.
  • silicon (Si) can act as a deoxidation element in addition to Al and can therefore be added with a maximum content of 1.5% by weight.
  • a content of at least 0.01% by weight is used to ensure effectiveness.
  • it can also contribute to increasing the strength, so that a content of at least 0.1% by weight, preferably of at least 0.15% by weight, is preferably added. If too much Si is added to the steel, this can have a negative impact on the toughness properties, formability and weldability.
  • the content is therefore limited in particular to a maximum of 0.8% by weight, preferably to a maximum of 0.5% by weight, preferably to a maximum of 0.35% by weight, to improve the surface quality.
  • the Si content can be limited to a maximum of 0.03% by weight in order to ensure particularly good batch galvanizing capability for reasons of corrosion protection.
  • Chromium (Cr) as an optional alloying element, can contribute to setting the difference in hardness, in particular to increasing the difference in strength between the two surfaces or sides of the flat steel product, in particular with a content of at least 0.02% by weight, since like C the conversion ( in austenite).
  • the upper limit is defined as 2% by weight. If the content is too high, the weldability can be adversely affected, so that the content is limited in particular to a maximum of 1.5% by weight.
  • a maximum of 0.75% by weight is preferably alloyed.
  • contents of at least 0.02% by weight preferably at least 0.1% by weight, preferably at least 0.15% by weight, are alloyed.
  • Cr can be added up to the specified upper limit and, if the corresponding costs are less relevant, also beyond that.
  • the use of the optional alloy element Cr is preferred, for example, when the flat steel product has a thickness of 15 mm and more, in particular of 20 mm and more, in order to ensure greater hardening.
  • Molybdenum (Mo) can be used as an optional alloying element to increase strength and hardness. Since it can contribute to strengthening the effectiveness of Cr or can replace the use of this alloying element, it can optionally be used with a content of up to 1.5% by weight, in particular between 0.01 and 0.8% by weight To achieve the greatest possible hardness difference and to reduce carbon diffusion, preferably between 0.1 and 0.5% by weight are added. Mo is particularly preferably alloyed together with Cr.
  • nickel (Ni), like Cr, can improve the conversion (into austenite) and increase the strength, so that a content of up to 2.5% by weight can optionally be set.
  • a content of at least 0.02% by weight is set in particular.
  • contents of at least 0.05% by weight are preferably used, and to increase the toughness it is particularly preferred to use at least 0.1% by weight.
  • the content is preferably limited to a maximum of 2% by weight, for cost reasons preferably to a maximum of 1.5% by weight, particularly preferably to a maximum of 0.8% by weight.
  • titanium (Ti) can increase strength through the formation of carbides, nitrides and / or carbonitrides and act as a micro-segregation element.
  • the formation of a coarse austenite structure can be suppressed, in particular during reheating.
  • Cr can optionally be added with a content of up to 0.2% by weight.
  • the content is limited in particular to a maximum of 0.1% by weight, to reliably avoid the formation of excessively large titanium nitrides, preferably to a maximum of 0.1% by weight, preferably to a maximum of 0.05% by weight.
  • a content of in particular at least 0.005% by weight is added.
  • contents of at least 0.01% by weight, preferably of at least 0.015% by weight are preferably used.
  • Vanadium (V), niobium (Nb), tungsten (W) and / or zirconium (Zr) can be added as optional alloying elements individually or in combination for grain refinement. These optional alloying elements, like Ti, can be used as micro-alloying elements in order to form strength-increasing carbides, nitrides and / or carbonitrides.
  • V, Nb, W and / or Zr can be used in particular with contents of (each) at least 0.005% by weight, preferably at least 0.01% by weight, preferably at least 0.015% by weight .
  • the minimum content is particularly preferably at least 0.02% by weight, and for V, particularly preferably at least 0.04% by weight.
  • the optional alloy elements are limited by weight to a maximum of 0.2% by weight, in particular to a maximum of 0.15% by weight, preferably to a maximum of 0.1% by weight, since higher contents have a detrimental effect on the material properties, in particular can have a negative effect on the toughness properties of the flat steel product.
  • Calcium (Ca) can be used as an optional alloying element of the melt as a desulphurisation agent and for targeted sulphide influence in contents of up to 0.015% by weight, in particular up to a maximum of 0.01% by weight, preferably up to a maximum of 0.005% by weight, preferably up to a maximum of 0.004 wt .-% can be added, which can lead to a changed plasticity of the sulfides during hot rolling.
  • the cold forming behavior can also be improved by adding Ca.
  • the effects described can be effective from a content of in particular at least 0.0005% by weight, preferably of at least 0.001% by weight.
  • boron (B) can segregate on the phase boundaries and prevent their movement. This can lead to a fine-grain structure, which can have beneficial effects on the mechanical properties.
  • sufficient Ti should also be alloyed for the setting of N.
  • Copper (Cu) can be alloyed as an optional alloying element to increase strength and weather resistance with a content of up to 0.5% by weight.
  • contents of in particular at least 0.01% by weight are added; contents of at least 0.05% by weight are preferably used to increase the weathering resistance.
  • Levels in excess of 0.5% by weight provide no additional benefit.
  • the content is limited in particular to a maximum of 0.3% by weight, preferably to a maximum of 0.25% by weight, in order to avoid negative influences on the weldability and the toughness properties in the heat-affected zone of a weld made on the flat steel product.
  • Co Co
  • contents in particular of at least 0.01% by weight can be used.
  • contents of at least 0.05% by weight preferably of at least 0.1% by weight, can be used.
  • Contents below 0.01% by weight show no noticeable effect, but can be tolerated.
  • the Co content is limited to a maximum of 1% by weight, preferably to a maximum of 0.7% by weight, preferably to a maximum of 0.5% by weight.
  • Beryllium (Be) can be used as an optional alloying element in contents of up to 0.1% by weight in order to increase the wear resistance through the formation of high-strength carbides and / or oxides.
  • contents of at least 0.002% by weight, preferably of at least 0.005% by weight are used.
  • the content is limited in particular to a maximum of 0.05% by weight, preferably to a maximum of 0.02% by weight. It is particularly preferred not to use Be because of its toxicity.
  • Antimony (Sb) can be added as an optional alloying element in contents of up to 0.3% by weight in order to reduce the susceptibility to grain boundary oxidation and, if higher contents are used, to increase the corrosion resistance in acidic media by segregating and there the tendency to generate hydrogen and thus to hydrogen-induced cracking is reduced or completely prevented.
  • a content of at least 0.001% by weight, preferably of at least 0.002% by weight, is preferred of at least 0.005% by weight are used.
  • the maximum content is limited in particular to 0.2% by weight, preferably to 0.1% by weight, preferably to 0.05% by weight.
  • a maximum of 0.02% by weight is particularly preferably used to avoid embrittlement, particularly at grain boundaries. If an improved corrosion resistance in acidic media is required, in an alternative embodiment the minimum content is particularly preferably set at 0.02% by weight.
  • Tin (Sn) can be added as an optional alloying element in order to increase the corrosion resistance in acidic media and can be used for this purpose with a content of up to 0.3% by weight. To ensure at least a slight effectiveness, a content of at least 0.001% by weight is used. In order to ensure this effect to an increased extent, a content of at least 0.005% by weight, preferably of at least 0.01% by weight, is used. In order to avoid a deterioration in the toughness of the material, the upper limit is restricted in particular to a maximum of 0.25% by weight, preferably to a maximum of 0.2% by weight, preferably to a maximum of 0.1% by weight.
  • Rare earth metals such as cerium, lanthanum, neodymium, praseodymium, yttrium and others, which are individually or collectively abbreviated as SEM, can be added as optional alloying elements to bind S, P and / or O and the formation of oxides and / or sulfides as well To reduce or avoid phosphorus segregations at grain boundaries and thus increase toughness.
  • SEM a content of in particular at least 0.0005% by weight, preferably at least 0.001% by weight, is added.
  • the SEM content is limited to a maximum of 0.05% by weight, in particular to a maximum of 0.02% by weight, preferably to a maximum of 0.01% by weight, in order not to form too many additional precipitates, which affects the toughness can negatively affect. For reasons of cost, preference is given to adding up to a maximum of 0.005% by weight of SEM.
  • the flat steel product may contain one or more of the elements from the group (0, H, As) as unavoidable impurities, which are not specifically alloyed as alloy elements.
  • Oxygen (0) is an undesirable, but for technical reasons usually unavoidable impurity.
  • the maximum content for 0 is given as up to 0.005% by weight, in particular up to 0.002% by weight.
  • Hydrogen (H) as the smallest atom in interstitial spaces in steel, can be very mobile and, especially in high-strength steels, can lead to tears in the flat steel product when it cools down after hot rolling.
  • the possible impurity H is therefore reduced to a content of a maximum of 0.001% by weight, in particular of a maximum of 0.0004% by weight, preferably of a maximum of 0.0002% by weight.
  • Arsenic (As) is an impurity that can be present in the hot-rolled flat steel product, the content being limited to a maximum of 0.02% by weight in order to avoid negative influences.
  • alloying elements specified as optional can in particular alternatively also be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits without influencing the properties of the flat steel product, preferably not impairing them.
  • the hot-rolled flat steel product is available as sheet metal with a thickness between 3 and 150 mm, in particular between 8 and 150 mm, preferably between 15 and 150 mm, or as hot strip with a thickness between 1.5 and 25 mm, in particular between 6 and 25 mm, preferably carried out between 8 and 20 mm.
  • blanks or blanks can be worked out or cut or cut from the sheet metal or hot strip, which can be flat or shaped, depending on the component design, also with narrow bending radii, by cold forming, especially in wear or safety applications.
  • the hot-rolled flat steel product has a completely or predominantly martensitic microstructure on its first surface or in the hardness range of the first surface
  • the production process according to the invention initially results in a curvature of the flat steel product due to the increase in volume during martensite formation, if the flat steel product is not geometrically fixed during cooling. If the aforementioned curvature occurs, this is compensated in particular by deformation at a lower temperature, preferably by bending back and forth in a straightening machine, with the strength of the more ductile material of the second surface or in the ductile area of the second surface also being increased by strain hardening can increase.
  • the occurrence of the aforementioned curvature can be reduced or preferably completely prevented by geometric fixation, with the geometric fixation reducing or compensating for the curvature resulting from the volume increase through deformation directly in a corresponding device, for example in a quartet using suitable fixing means.
  • This allows any stresses that may arise on the second surface of the flat steel product to be completely or partially reduced directly, since the temperature on the second surface (second side) is higher than that of the first surface (first side), while on the first surface it is preferably due to cooling Martensite is formed.
  • the hot-rolled flat steel product according to the invention in addition to its high hardness on its first surface or in the hardness range, also has high toughness on its second surface or in the ductile range.
  • the hot-rolled flat steel product according to the invention in addition to its high hardness on its first surface or in the hardness range, also has high toughness on its second surface or in the ductile range.
  • a preferred use of the hot-rolled flat steel product according to the invention can be used in planar or shaped design as a component in security applications, for example as bullet-proof security steel.
  • the high hardness on one side can be aligned in the direction of a load case, with an impacting projectile on the high hardness side breaks and the tough part on the opposite side of the safety steel can absorb the kinetic energy of the projectile.
  • knives in particular self-sharpening knives, such as, for example, delta knives or cutting strips for the agricultural or construction machine sector.
  • the method of production as well as the hot-rolled flat steel product according to the invention can contribute both to increasing the service life of the end product (component) and to reducing costs by eliminating the additionally necessary process steps of hardening, for example thermochemical hardening.
  • One of the slabs was provided and, for example, reheated or thoroughly heated in a walking beam furnace to a temperature of 1250 ° C., so that the structure of the preliminary product consisted entirely of austenite.
  • the slab was fed to a rolling train, in which it was first rolled in a reversing manner in a stand and then seven roll stands acted on the slab to reduce its thickness, and from this a flat steel product with a final thickness of 19 mm was hot-rolled, the final rolling temperature being 920 ° C.
  • the hot-rolled flat steel product was cooled asymmetrically, in particular in the form of a hot strip, a coolant in the form of water, in particular at high pressure, acted on the underside or on the first surface or the first side (hardness range) of the flat steel product and was therefore only actively cooled on one side at a cooling rate of 40 K / s, in particular up to was cooled down to a temperature of 400 ° C and then, in particular into a coil, coiled. The coil was then cooled to ambient temperature. After cooling, a blank was cut off from the coil as a sample and hardness tests were carried out to determine the Vickers hardness (HV10) at different points across the thickness of the sample.
  • HV10 Vickers hardness
  • the results and a tensile strength calculated from the results are shown in the graph in FIG.
  • the hardness profile shows that the active, asymmetrical cooling took place from the left side, which is the first surface or first side of the hot-rolled and asymmetrically cooled flat steel product. It is also evident that there is a hardness difference between the first surface (hardness range) and the second surface (ductile range) of the flat steel product of at least 50 HV.
  • One of the slabs was provided and, for example, reheated or warmed through in a pusher furnace to a temperature of 1150 ° C., so that the structure of the preliminary product consisted entirely of austenite.
  • the slab was fed to a four-high roll stand and hot-rolled in reversing motion to form a sheet with a thickness of 25 mm, the final rolling temperature being 820 ° C.
  • the metal sheet was then stored in air and cooled to room temperature in the process.
  • the sheet metal was then reheated in a roller hearth furnace to a temperature of 905 ° C. and fed directly to a quench.
  • the temperature of the cast strand was insufficient and the cast strand passed through a reheating furnace installed in a line and was reheated or warmed through to a temperature of 1200 ° C so that the structure of the preliminary product consisted entirely of austenite.
  • the pre-product ran through a rolling line connected in a line, in which seven roll stands acted to reduce the thickness of the pre-product and this was hot-rolled to a flat steel product with a final thickness of 20 mm, the final rolling temperature being 900 ° C.
  • the hot-rolled flat steel product for example in the form of a hot strip
  • a coolant in the form of water in particular at high pressure, acting on the underside or on the first surface or the first side of the flat steel product and thus only on one side was actively cooled at a cooling rate of 40 K / s, in particular cooled down to a temperature of 300 ° C. and then reeled, in particular into a coil.
  • the coil was then cooled to ambient temperature.
  • a blank was cut off from the coil as a sample and hardness tests were carried out to determine the Vickers hardness (HV10) at different points across the thickness of the sample.
  • HV10 Vickers hardness

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Abstract

The invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product with different properties. The invention additionally relates to a hot-rolled flat steel product with different properties and to the use of the hot-rolled flat steel product with different properties.

Description

Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes mit unterschiedlichen Eigenschaften, ein entsprechend warmgewalztes Stahlflachprodukt sowie eine entsprechende Process for the production of a hot-rolled flat steel product with different properties, a corresponding hot-rolled flat steel product and a corresponding one
Verwendung use
Technisches Gebiet (Technical Field) Technical Field
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes mit unterschiedlichen Eigenschaften. Ferner betrifft die Erfindung ein warmgewalztes Stahlflachprodukt mit unterschiedlichen Eigenschaften. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung des warmgewalzten mit unterschiedlichen Eigenschaften. The invention relates to a method for producing a hot-rolled flat steel product with different properties. The invention also relates to a hot-rolled flat steel product with different properties. The invention also relates to a use of the hot-rolled with different properties.
Technischer Hintergrund (Background Art) Technical Background (Background Art)
Im Industriebereich gibt es viele Anwendungen, bei denen die aus einem Werkstoff gefertigten Bauteile einem extremen abrasiven Verschleiß unterliegen, zum Beispiel bei Spülrohren, welche in ihrem Inneren abrasive Medien befördern. Ein anderes Beispiel sind Prallplatten, an denen abrasive Medien entlang gleiten. Bauteile, die eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß benötigen, sind in industrietechnischen Bereichen wie Bau- und Landmaschinen oder Messerbau sowie für die Herstellung von Rohren zum Transport von Medien mit abrasiv wirkenden Bestandteilen von wachsender Bedeutung. In the industrial sector, there are many applications in which the components made from one material are subject to extreme abrasive wear, for example in flushing pipes which transport abrasive media inside. Another example are baffle plates, on which abrasive media slide along. Components that require increased resistance to abrasive wear are of increasing importance in industrial engineering areas such as construction and agricultural machinery or knife construction as well as for the production of pipes for the transport of media with abrasive components.
Damit unter Einsatzbedingungen akzeptable Standzeiten der Bauteile erreicht werden können, ist eine möglichst hohe Härte erforderlich, welche jedoch für bisherige verschleißresistente Stähle mit einer stark eingeschränkten Duktilität einhergeht. Für den angedachten Verwendungszweck ist jedoch ebenfalls ein duktiler Anteil notwendig. In diesem Fall ist insbesondere die Zähigkeit des Gesamtsystems ein entscheidender Faktor, die benötigt wird, um bei gelegentlicher schlagartiger Beanspruchung eine bessere Performance zu erreichen als bei einem konventionellen Verschleiß-/Sicherheitswerkstoff. In order that acceptable service life of the components can be achieved under operating conditions, the highest possible hardness is required, which, however, is associated with a greatly restricted ductility for previous wear-resistant steels. However, a ductile component is also necessary for the intended use. In this case, the toughness of the overall system is a particularly decisive factor, which is required in order to achieve better performance than with a conventional wear / safety material in the case of occasional sudden loads.
Im Bereich der Sicherheitsstahlanwendungen erhöht eine hohe Härte den Eindringwiderstand gegenüber Projektilen jedweder Art. Stähle mit hoher Härte neigen jedoch insbesondere bei stoßartigen Belastungen zu Ausbrüchen auf der Seite, welche der Belastung abgewandt ist. Dies wird im Stand der Technik beispielsweise durch mehrlagige Materialien gelöst, wobei eine Lage eine hohe Härte und eine andere die notwendige Zähigkeit aufweist, vgl. beispielsweise die Ausführungen in der europäischen Veröffentlichungsschrift EP 2 123 447 Al. Die Herstellung derartiger mehrlagiger Werkstoffverbunde ist jedoch sehr kosten intensiv. Für beide Anwendungsbereiche (Sicherheit und Verschleiß) sind Bleche geeignet, welche eine hohe Härte an einer ersten Oberfläche aufweisen und im Kern und/oder nahe der entgegengesetzten Oberfläche bzw. zweiten Oberfläche eine erhöhte Zähigkeit aufweisen. Neben hoher Festigkeit und Verschleißeignung haben die für die für oben genannten Einsatzzwecke hergestellten Stähle hohe Anforderungen an das Verhalten beim Kaltumformen und an die Schweißeignung zu erfüllen. Des Weiteren wäre es im Baumaschinensektor und für die Panzerung ziviler Fahrzeuge vorteilhaft, wenn derartige Stähle gleichzeitig eine erhöhte Umformbarkeit aufweisen würden, so dass bei der Endverarbeitung kleinere bzw. engere Biegeradien erreicht und damit die Freiheitsgrade beim Bauteildesign erhöht werden könnten. In the field of security steel applications, a high level of hardness increases the penetration resistance against projectiles of any kind. However, steels with high hardness tend to break out on the side facing away from the load, particularly when subjected to shock loads. In the prior art, this is achieved, for example, by means of multi-layer materials, one layer having a high hardness and another the necessary toughness, cf. for example the statements in the European publication EP 2 123 447 A1. The production of such multi-layer material composites is very costly. For both areas of application (safety and wear), sheets are suitable which have a high hardness on a first surface and have increased toughness in the core and / or near the opposite surface or second surface. In addition to high strength and wear resistance, the steels produced for the purposes mentioned above have to meet high requirements in terms of behavior during cold forming and suitability for welding. Furthermore, in the construction machinery sector and for armoring civil vehicles, it would be advantageous if steels of this type had increased formability at the same time, so that smaller or narrower bending radii could be achieved during final processing and thus the degree of freedom in component design could be increased.
Beispielsweise ist aus der internationalen Veröffentlichung WO 2017/ 153265 Al bekannt, ein Flachprodukt bestehend aus Stahl ein- oder beidseitig mittels einer Hochfrequenz-Wärmequelle zu erwärmen und anschließend abzukühlen, so dass sich an der bzw. den Oberflächen ein Härtegefüge einstellt. Diese Art der Wärmebehandlung führt innerhalb des Werkstoffs zu scharfen Übergängen zwischen den unterschiedlichen Materialeigenschaften, welche bei stoßartiger Belastung auftretende Schockwellen an den inneren Grenzflächen reflektieren können, was sich negativ auswirken und zu einem frühzeitigen Versagen führen kann, wodurch die Standzeit des Bauteils reduziert ist. Des Weiteren ist zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften mindestens ein weiterer Schritt (Härtung, beispielsweise durch Hochfrequenz-Wärmequelle in Verbindung mit geeigneten Kühlmitteln) mit entsprechender Anlageninvestition in der Prozesskette erforderlich. For example, from the international publication WO 2017/153265 A1, it is known to heat a flat product consisting of steel on one or both sides by means of a high-frequency heat source and then to cool it so that a hardness structure is established on the surface or surfaces. This type of heat treatment leads to sharp transitions between the different material properties within the material, which can reflect shock waves at the inner interfaces when subjected to shock loads, which can have negative effects and lead to early failure, which reduces the service life of the component. Furthermore, at least one further step (hardening, for example using a high-frequency heat source in conjunction with suitable coolants) with a corresponding investment in the process chain is required to set the desired properties.
Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit zur Herstellung von Stählen mit entsprechenden Eigenschaften, insbesondere zur Anwendung als Sicherheits- oder Verschleißstahl, besteht noch Optimierungsbedarf. There is still a need for optimization with regard to the cost-effectiveness of the production of steels with corresponding properties, in particular for use as safety or wear steel.
Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention) Summary of Invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes bereit zu stellen, mit welchem die geforderten Eigenschaften innerhalb des Stahlflachproduktes im Vergleich zum Stand der Technik wirtschaftlicher eingestellt werden kann, ein entsprechend hergestelltes warmgewalztes Stahlflachprodukt sowie eine entsprechende Verwendung anzugeben. The invention is thus based on the object of providing a method for producing a hot-rolled flat steel product with which the required properties within the flat steel product can be adjusted more economically than in the prior art, specifying a correspondingly produced hot-rolled flat steel product and a corresponding use.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes vorgesehen, umfassend die Schritte: According to a first aspect of the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1. According to the invention, a method for producing a hot-rolled flat steel product is provided, comprising the steps:
Vergießen einer Schmelze bestehend neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.- %) aus Pouring a melt consisting of Fe and unavoidable impurities (in% by weight)
C: 0,05 bis 0,9 %, insbesondere 0, 1 bis 0,6 %, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 %, bevorzugt 0,2 bis 0,4 %, optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) mit C: 0.05 to 0.9%, in particular 0.1 to 0.6%, preferably 0.2 to 0.5%, preferably 0.2 to 0.4%, optionally one or more alloy elements from the group ( Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) with
Mn: 0, 1 bis 3 %, insbesondere 0,5 bis 2 %, vorzugsweise 1,0 bis 1,6 %, Mn: 0.1 to 3%, in particular 0.5 to 2%, preferably 1.0 to 1.6%,
AI: 0,01 bis 2 %, insbesondere 0,015 bis 1 %, vorzugsweise 0,02 bis 0, 15 %, bevorzugt AI: 0.01 to 2%, in particular 0.015 to 1%, preferably 0.02 to 0.15%, preferred
0,02 bis 0,05 %, 0.02 to 0.05%,
P: bis 0, 15 %, insbesondere 0,003 bis 0,05 %, vorzugsweise 0,007 bis 0,02 %, P: up to 0.15%, in particular 0.003 to 0.05%, preferably 0.007 to 0.02%,
S: bis 0,02 %, insbesondere 0,0002 bis 0,01 %, vorzugsweise 0,0005 bis 0,008 %, bevorzugt 0,0008 bis 0,005 %, besonders bevorzugt 0,001 bis 0,003 %, S: up to 0.02%, in particular 0.0002 to 0.01%, preferably 0.0005 to 0.008%, preferably 0.0008 to 0.005%, particularly preferably 0.001 to 0.003%,
N: bis 0,015 %, insbesondere 0,0005 bis 0,01 %, vorzugsweise 0,001 bis 0,008 %, bevorzugt 0,002 bis 0,006 %, N: up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.008%, preferably 0.002 to 0.006%,
Si: bis 1,5 %, insbesondere 0,01 bis 0,8 %, vorzugsweise 0, 1 bis 0,5 %, bevorzugt 0, 15 bis Si: up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%, preferably 0.15 to
0,35 %, 0.35%,
Cr: bis 2 %, insbesondere 0,02 bis 1,5 %, vorzugsweise 0, 1 bis 0,75 %, bevorzugt 0, 15 bis Cr: up to 2%, in particular 0.02 to 1.5%, preferably 0.1 to 0.75%, preferably 0.15 to
0,45 %, 0.45%,
Mo: bis 1,5 %, insbesondere 0,01 bis 0,8 %, vorzugsweise 0, 1 bis 0,5 %, Mo: up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%,
Ni: bis 2,5 %, insbesondere 0,02 bis 2,5 %, vorzugsweise 0,05 bis 2 %, bevorzugt 0,05 bis Ni: up to 2.5%, in particular 0.02 to 2.5%, preferably 0.05 to 2%, preferably 0.05 to
1,5 %, besonders bevorzugt 0, 1 bis 0,8 %, 1.5%, particularly preferably 0.1 to 0.8%,
Ti: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0, 15 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 1 %, bevorzugt Ti: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.15%, preferably 0.01 to 0.1%, preferred
0,015 bis 0,05 %, 0.015 to 0.05%,
V: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt V: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
0,015 bis 0, 10 %, 0.015 to 0.10%,
Nb: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt Nb: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
0,015 bis 0, 10 %, W: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt0.015 to 0.10%, W: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
0,015 bis 0, 10 %, 0.015 to 0.10%,
Zr: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt Zr: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferred
0,015 bis 0, 10 %, 0.015 to 0.10%,
Ca: bis 0,015 %, insbesondere 0,0005 bis 0,010 %, vorzugsweise 0,0005 bis 0,005 %, bevorzugt 0,001 bis 0,004 %, Ca: up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.010%, preferably 0.0005 to 0.005%, preferably 0.001 to 0.004%,
B: bis 0,01 %, insbesondere 0,0005 bis 0,01 %, vorzugsweise 0,001 bis 0,005 %, bevorzugt 0,0015 bis 0,004 %, B: up to 0.01%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.005%, preferably 0.0015 to 0.004%,
Cu: bis 0,5 %, insbesondere 0,01 bis 0,3 %, vorzugsweise 0,05 bis 0,25 %, Cu: up to 0.5%, in particular 0.01 to 0.3%, preferably 0.05 to 0.25%,
Co: bis 1 %, insbesondere 0,01 bis 1 %, vorzugsweise 0,05 bis 0,7 %, bevorzugt 0, 1 bis 0,5 Co: up to 1%, in particular 0.01 to 1%, preferably 0.05 to 0.7%, preferably 0.1 to 0.5
%, %,
Be: bis 0, 1 %, insbesondere 0,002 bis 0,05 %, vorzugsweise 0,005 bis 0,02 %, Be: up to 0.1%, in particular 0.002 to 0.05%, preferably 0.005 to 0.02%,
Sb: bis 0,3 %; insbesondere 0,001 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,002 bis 0, 1 %, bevorzugt Sb: up to 0.3%; in particular 0.001 to 0.2%, preferably 0.002 to 0.1%, preferred
0,005 bis 0,05 %, 0.005 to 0.05%,
Sn: bis 0,3 %, insbesondere 0,001 bis 0,25 %, vorzugsweise 0,005 bis 0,2 %, bevorzugt Sn: up to 0.3%, in particular 0.001 to 0.25%, preferably 0.005 to 0.2%, preferred
0,01 bis 0, 1 %, 0.01 to 0.1%,
SEM: bis 0,05 %, insbesondere 0,0005 bis 0,02 %, vorzugsweise 0,001 bis 0,01 %, wobei zu den Verunreinigungen zählen: SEM: up to 0.05%, in particular 0.0005 to 0.02%, preferably 0.001 to 0.01%, the impurities including:
0: bis 0,005 %, insbesondere bis 0,002 %, 0: up to 0.005%, in particular up to 0.002%,
H: bis 0,001 %, insbesondere bis 0,0004 %, vorzugsweise bis 0,0002 %, H: up to 0.001%, in particular up to 0.0004%, preferably up to 0.0002%,
As: bis 0,02 %, insbesondere wobei die als optional angegebenen Legierungselemente alternativ auch als Verunreinigungen in Gehalten unterhalb der angegebenen Mindestgrenzen toleriert werden können, ohne die Eigenschaften des Stahlflachprodukts zu beeinflussen, vorzugsweise nicht zu verschlechtern, zu einem Vorprodukt; As: up to 0.02%, in particular where the alloying elements specified as optional can alternatively also be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits without affecting the properties of the flat steel product, preferably not worsening them, to a preliminary product;
Wiedererwärmen des Vorprodukts auf eine Temperatur oder Halten des Vorprodukts auf eine Temperatur, bei welcher das Gefüge des Vorprodukts im Wesentlichen vollständig aus Austenit besteht, wobei insbesondere eine Temperatur von 1300°C nicht überschritten wird; Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Stahlflachprodukt in einem oder mehreren Walzgerüsten mit einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200 °C; Reheating the intermediate product to a temperature or holding the intermediate product at a temperature at which the structure of the intermediate product consists essentially entirely of austenite, in particular a temperature of 1300 ° C. not being exceeded; Hot rolling of the intermediate product to a flat steel product in one or more roll stands with a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C;
Abkühlen des warmgewalzten Stahlflachprodukts auf eine Temperatur zwischen der Raumtemperatur RT und 500°C, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt asymmetrisch abgekühlt wird, derart, dass sich zumindest abschnittsweise über die Dicke und/oder Breite und/ oder Länge des warmgewalzten Stahlflachprodukts unterschiedliche Eigenschaften einstellen, wobei zumindest von Teilen einer ersten zu Teilen einer zweiten Oberfläche des warmgewalzten Stahlflachprodukts ein Härteunterschied von mindestens 50 HV eingestellt wird; Cooling of the hot-rolled flat steel product to a temperature between room temperature RT and 500 ° C, the hot-rolled flat steel product being cooled asymmetrically, in such a way that at least in sections, different properties are set over the thickness and / or width and / or length of the hot-rolled flat steel product, at least A hardness difference of at least 50 HV is set from parts of a first to parts of a second surface of the hot-rolled flat steel product;
Haspeln oder Lagern des asymmetrisch abgekühlten Stahlflachprodukts und optional Abkühlen des aufgehaspelten oder gelagerten Stahlflachprodukts auf Umgebungstemperatur. Coiling or storage of the asymmetrically cooled flat steel product and optionally cooling of the reeled or stored flat steel product to ambient temperature.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung durch ein warmgewalztes Stahlflachprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. According to a second aspect of the invention, this object is achieved by a hot-rolled flat steel product having the features of claim 7.
Erfindungsgemäß ist ein warmgewalztes Stahlflachprodukt vorgesehen, welches neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.-% aus According to the invention, a hot-rolled flat steel product is provided which, in addition to Fe and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process, consists in% by weight
C: 0,05 bis 0,9 %, insbesondere 0, 1 bis 0,6 %, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 %, bevorzugt 0,2 bis 0,4C: 0.05 to 0.9%, in particular 0.1 to 0.6%, preferably 0.2 to 0.5%, preferably 0.2 to 0.4
%, optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) mit %, optionally one or more alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb , Sn, SEM) with
Mn: 0, 1 bis 3 %, insbesondere 0,5 bis 2 %, vorzugsweise 1,0 bis 1,6 %, Mn: 0.1 to 3%, in particular 0.5 to 2%, preferably 1.0 to 1.6%,
AI: 0,01 bis 2 %, insbesondere 0,015 bis 1 %, vorzugsweise 0,02 bis 0, 15 %, bevorzugt 0,02 bis AI: 0.01 to 2%, in particular 0.015 to 1%, preferably 0.02 to 0.15%, preferably 0.02 to
0,05 %, 0.05%,
P: bis 0, 15 %, insbesondere 0,003 bis 0,05 %, vorzugsweise 0,007 bis 0,02 %, P: up to 0.15%, in particular 0.003 to 0.05%, preferably 0.007 to 0.02%,
S: bis 0,02 %, insbesondere 0,0002 bis 0,01 %, vorzugsweise 0,0005 bis 0,008 %, bevorzugt S: up to 0.02%, in particular 0.0002 to 0.01%, preferably 0.0005 to 0.008%, preferred
0,0008 bis 0,005 %, besonders bevorzugt 0,0005 bis 0,003 %, 0.0008 to 0.005%, particularly preferably 0.0005 to 0.003%,
N: bis 0,015 %, insbesondere 0,0005 bis 0,01 %, vorzugsweise 0,001 bis 0,008 %, bevorzugt 0,002 bis 0,006 %, Si: bis 1,5 %, insbesondere 0,01 bis 0,8 %, vorzugsweise 0, 1 bis 0,5 %, bevorzugt 0, 15 bis 0,35 %,N: up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.008%, preferably 0.002 to 0.006%, Si: up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%, preferably 0.15 to 0.35%,
Cr: bis 2 %, insbesondere 0,02 bis 1,5 %, vorzugsweise 0, 1 bis 0,75 %, bevorzugt 0, 15 bis 0,45 %,Cr: up to 2%, in particular 0.02 to 1.5%, preferably 0.1 to 0.75%, preferably 0.15 to 0.45%,
Mo: bis 1,5 %, insbesondere 0,01 bis 0,8 %, vorzugsweise 0, 1 bis 0,5 %, Mo: up to 1.5%, in particular 0.01 to 0.8%, preferably 0.1 to 0.5%,
Ni: bis 2,5 %, insbesondere 0,02 bis 2,5 %, vorzugsweise 0,05 bis 2 %, bevorzugt 0,05 bis 1,5 %, besonders bevorzugt 0, 1 bis 0,8 %, Ni: up to 2.5%, in particular 0.02 to 2.5%, preferably 0.05 to 2%, preferably 0.05 to 1.5%, particularly preferably 0.1 to 0.8%,
Ti: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0, 15 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 1 %, bevorzugt 0,015 bis Ti: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.15%, preferably 0.01 to 0.1%, preferably 0.015 to
0,05 %, 0.05%,
V: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt 0,015 bis V: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
0, 10 %, 0, 10%,
Nb: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt 0,015 bis Nb: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
0, 10 %, 0, 10%,
W: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt 0,015 bis W: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
0, 10 %, 0, 10%,
Zr: bis 0,2 %, insbesondere 0,005 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,01 bis 0, 15 %, bevorzugt 0,015 bis Zr: up to 0.2%, in particular 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.15%, preferably 0.015 to
0, 10 %, 0, 10%,
Ca: bis 0,015 %, insbesondere 0,0005 bis 0,010 %, vorzugsweise 0,0005 bis 0,005 %, bevorzugt Ca: up to 0.015%, in particular 0.0005 to 0.010%, preferably 0.0005 to 0.005%, preferred
0,001 bis 0,004 %, 0.001 to 0.004%,
B: bis 0,01 %, insbesondere 0,0005 bis 0,01 %, vorzugsweise 0,001 bis 0,005 %, bevorzugt B: up to 0.01%, in particular 0.0005 to 0.01%, preferably 0.001 to 0.005%, preferred
0,0015 bis 0,004 %, 0.0015 to 0.004%,
Cu: bis 0,5 %, insbesondere 0,01 bis 0,3 %, vorzugsweise 0,05 bis 0,25 %, Cu: up to 0.5%, in particular 0.01 to 0.3%, preferably 0.05 to 0.25%,
Co: bis 1 %, insbesondere 0,01 bis 1 %, vorzugsweise 0,05 bis 0,7 %, bevorzugt 0, 1 bis 0,5 %, Co: up to 1%, in particular 0.01 to 1%, preferably 0.05 to 0.7%, preferably 0.1 to 0.5%,
Be: bis 0, 1 %, insbesondere 0,002 bis 0,05 %, vorzugsweise 0,005 bis 0,02 %, Be: up to 0.1%, in particular 0.002 to 0.05%, preferably 0.005 to 0.02%,
Sb: bis 0,3 %; insbesondere 0,001 bis 0,2 %, vorzugsweise 0,002 bis 0, 1 %, bevorzugt 0,005 bis Sb: up to 0.3%; in particular from 0.001 to 0.2%, preferably from 0.002 to 0.1%, preferably from 0.005 to
0,05 %, 0.05%,
Sn: bis 0,3 %, insbesondere 0,001 bis 0,25 %, vorzugsweise 0,005 bis 0,2 %, bevorzugt 0,01 bis Sn: up to 0.3%, in particular 0.001 to 0.25%, preferably 0.005 to 0.2%, preferably 0.01 to
0, 1 %, 0.1%,
SEM: bis 0,05 %, insbesondere 0,0005 bis 0,02 %, vorzugsweise 0,001 bis 0,01 %, wobei zu den Verunreinigungen zählen: SEM: up to 0.05%, in particular 0.0005 to 0.02%, preferably 0.001 to 0.01%, the impurities including:
0: bis 0,005 %, insbesondere bis 0,002 %, 0: up to 0.005%, in particular up to 0.002%,
H: bis 0,001 %, insbesondere bis 0,0004 %, bevorzugt bis 0,0002 %, H: up to 0.001%, in particular up to 0.0004%, preferably up to 0.0002%,
As: bis 0,02 %, insbesondere wobei die als optional angegebenen Legierungselemente alternativ auch als Verunreinigungen in Gehalten unterhalb der angegebenen Mindestgrenzen toleriert werden können, ohne die Eigenschaften des Stahlflachprodukts zu beeinflussen, vorzugsweise nicht zu verschlechtern, besteht, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt an einer ersten Oberfläche, welche insbesondere im späteren Einsatz einer Belastung zugewandt ist, wenigstens teilweise eine Härte von mindestens 200 HV, insbesondere mindestens 300 HV, vorzugsweise mindestens 380 HV, bevorzugt mindestens 430 HV, weiter bevorzugt mindestens 490 HV, besonders bevorzugt mindestens 600 HV und zumindest abschnittsweise über seine Dicke und/oder Breite und/oder Länge unterschiedliche Eigenschaften aufweist, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt zumindest von Teilen seiner ersten zu Teilen seiner zweiten Oberfläche einen Härteunterschied von mindestens 50 HV, insbesondere von mindestens 100 HV, vorzugsweise von mindestens 150 HV, bevorzugt von mindestens 200 HV aufweist. As: up to 0.02%, In particular, the alloying elements specified as optional can also alternatively be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits without affecting, preferably not worsening, the properties of the flat steel product, the hot-rolled flat steel product on a first surface, which in particular in later use is facing a load, at least partially a hardness of at least 200 HV, in particular at least 300 HV, preferably at least 380 HV, preferably at least 430 HV, more preferably at least 490 HV, particularly preferably at least 600 HV and at least in sections over its thickness and / or width and / or length has different properties, the hot-rolled flat steel product at least from parts of its first to parts of its second surface having a hardness difference of at least 50 HV, in particular of at least 100 HV, preferably of at least 150 HV , preferably of at least 200 HV.
Wird das warmgewalzte Stahlflachprodukt in seiner gesamten Dicke einer Zugprüfung unterzogen, ergibt sich eine Streckgrenze von mindestens 500 MPa, insbesondere von mindestens 650 MPa, vorzugsweise von mindestens 800 MPa, besonders bevorzugt von mindestens 950 MPa. Die Zugfestigkeiten können zwischen 800 und 1500 MPa und höher liegen, wobei die Streckgrenze wie auch die Zugfestigkeit als integrale Größe über die (Gesamt-) Dicke des warmgewalzten Stahlflachprodukts im Zugversuch nach DIN EN ISO 6892- 1 ermittelt wird. If the hot-rolled flat steel product is subjected to a tensile test in its entire thickness, the result is a yield strength of at least 500 MPa, in particular of at least 650 MPa, preferably of at least 800 MPa, particularly preferably of at least 950 MPa. The tensile strengths can be between 800 and 1500 MPa and higher, the yield point as well as the tensile strength being determined as an integral variable over the (total) thickness of the hot-rolled flat steel product in the tensile test according to DIN EN ISO 6892-1.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung durch die Verwendung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, als ebenes oder geformtes Bauteil im Bereich der Verschleiß- oder Sicherheitsanwendung. This object is achieved according to a third aspect of the invention through the use of a hot-rolled flat steel product with the features of claim 12, as a flat or shaped component in the area of wear or safety applications.
Durch das Zusammenspiel der unterschiedlichen Eigenschaften zumindest abschnittsweise über die Dicke und/oder Breite und/oder Länge des warmgewalzten Stahlflachprodukts kann ein im Vergleich zum Stand der Technik wirtschaftlich hergestelltes Stahlflachprodukt mit hoher Zähigkeit und hoher Härte bereitgestellt werden, so dass das Flachprodukt vorzugsweise als Sicherheitsstahl bzw. Verschleißstahl verwendet werden kann. Due to the interaction of the different properties, at least in sections over the thickness and / or width and / or length of the hot-rolled flat steel product, an economically manufactured flat steel product with high toughness and high hardness compared to the prior art can be provided, so that the flat product is preferably used as safety steel or Wear steel can be used.
Nach dem Vergießen einer Schmelze mit einer Legierungszusammensetzung innerhalb der angegebenen Spannen zu einem Vorprodukt, beispielsweise in einer Stranggießanlage oder Gießwalzanlage, kann das Vorprodukt direkt weiterverarbeitet werden, d. h. direkt aus der Gießhitze kommend, beispielsweise im Falle der Gießwalzanlage, so dass das Vorprodukt auf einerTemperatur gehalten oder bei Bedarf auf eine Temperatur wiedererwärmt wird, beispielsweise in einem Ausgleich- oder Wieder- erwärm ungsofen, bei der eine möglichst vollständige Homogenisierung gewährleistet ist und bei der sich eventuell gebildete Ausscheidungen möglichst vollständig auflösen. Wird die Schmelze beispielsweise in einer Stranggießanlage zu einem Vorprodukt vergossen, wird der gegossene und vollständig erstarrte Strang zu Brammen endlicher Abmessung abgetrennt und abschließend zugelassen, dass sich die Brammen durch natürliche Abkühlung auf Umgebungstemperatur abkühlen. Alternativ kann zur Vermeidung von Heißrissen ein vollständiges Abkühlen mit Hilfe einer isolierenden Lagerung oder einer Ofenlagerung entweder vollständig vermieden oder signifikant verzögert werden. Das Vorprodukt respektive die Bramme wird anschließend beispielsweise in einem Hubbalkenofen oder mittels anderen geeigneten Mitteln auf eine Temperatur wiedererwärmt, bei welcher das Gefüge des Vorprodukts im Wesentlichen vollständig aus Austenit besteht, insbesondere bei einer Temperatur oberhalb von Ac3, vorzugsweise oberhalb von Ac3 + 50K, um sicherzustellen, dass ein vollständig austenitisches Gefüge vorliegt. Zur Verringerung des Verformungswiderstands wird bevorzugt eine Temperatur von mindestens 1000°C, zum Sicherstellen der möglichst vollständigen Auflösung eventuell vorhandener Ausscheidungen besonders bevorzugt von mindestens 1100°C gewählt. Die Halte- bzw. Wiedererwärmungstemperatur sollte eine Temperatur von 1300°C nicht überschreiten, um ein partielles Aufschmelzen der Vorproduktoberfläche zu vermeiden. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen wird die Halte- bzw. Wiedererwärmungstemperatur bevorzugt auf maximal 1260°C beschränkt. After casting a melt with an alloy composition within the specified ranges to form a pre-product, for example in a continuous caster or casting and rolling plant, the pre-product can be further processed directly, i.e. coming directly from the casting heat, for example in the case of the casting and rolling plant, so that the pre-product is kept at one temperature or, if necessary, is reheated to a temperature, for example in a compensation or re-heating Heating furnace in which the most complete possible homogenization is guaranteed and in which any precipitates that may have formed dissolve as completely as possible. If, for example, the melt is cast into a preliminary product in a continuous caster, the cast and completely solidified strand is cut into slabs of finite dimensions and finally allowed to cool down to ambient temperature by natural cooling. Alternatively, to avoid hot cracks, complete cooling can either be completely avoided or significantly delayed with the aid of insulating storage or oven storage. The preliminary product or the slab is then reheated, for example in a walking beam furnace or by other suitable means, to a temperature at which the structure of the preliminary product consists essentially entirely of austenite, in particular at a temperature above Ac3, preferably above Ac3 + 50K ensure that the structure is completely austenitic. In order to reduce the deformation resistance, a temperature of at least 1000 ° C. is preferably selected; in order to ensure that any precipitates that may be present are dissolved as completely as possible, a temperature of at least 1100 ° C. is particularly preferred. The holding or reheating temperature should not exceed a temperature of 1300 ° C in order to avoid partial melting of the surface of the preliminary product. For ecological and economic reasons, the holding or reheating temperature is preferably limited to a maximum of 1260 ° C.
Das warme Vorprodukt mit einem vorzugsweise im Wesentlichen vollständig austenitischen Gefüge wird in einem oder mehreren Walzgerüsten mit einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200°C zu einem Stahlflachprodukt warmgewalzt. The warm preliminary product with a preferably essentially completely austenitic structure is hot-rolled in one or more roll stands with a final rolling temperature of between 600 and 1200 ° C. to form a flat steel product.
Soll das Vorprodukt beispielsweise zu einem Blech mit einer Dicke zwischen 3 und 150 mm, insbesondere zwischen 8 und 150 mm, zur Gewährleistung eines möglichst kontinuierlichen und nicht sprunghaften Härteübergangs, vorzugsweise zwischen 15 und 150 mm, warmgewalzt werden, wird das Warmwalzen in einem oder mehreren Walzgerüsten, vorzugsweise in einem der Fachwelt bekannten Quarto-Walzgerüst, bei einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200 °C durchgeführt. Insbesondere wird für das Walzen von Blech, vorzugsweise an einem Quarto-Walzgerüst, eine Walzendtemperatur von mindestens 800°C gewählt, um den Umformwiderstand nicht zu stark ansteigen zu lassen, insbesondere werden mindestens 900°C, vorzugsweise mindestens 950°C, als Walzendtemperatur eingestellt, um einen kornfeinenden Effekt der Rekristallisation nach den Walzstichen möglichst sicher auszunutzen. Aus Gründen der Energieeffizienz wird insbesondere eine Walzendtemperatur von maximal 1100°C gewählt. Um eine unerwünschte Grobkornbildung zu vermeiden, wird die Walzendtemperatur bevorzugt auf maximal 1050°C beschränkt. Soll alternativ das Vorprodukt beispielsweise zu einem Warmband mit einer Dicke zwischen 1,5 und 25 mm, zur Sicherstellung des angestrebten Härtegradienten vorzugsweise über die Dicke des Stahlflachprodukts, insbesondere zwischen 6 und 25 mm, vorzugsweise zwischen 8 und 20 mm, warmgewalzt werden, wird das Warmwalzen in mehreren Walzgerüsten, insbesondere in einer mehrgerüstigen Fertigstaffel bei einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200°C, insbesondere zwischen 750 und 1000°C durchgeführt. Vorzugsweise wird die Walzendtemperatur beim Walzen in einer mehrgerüstigen Fertigstaffel zur Gewährleistung eines möglichst hohen Austenitgehalts auf mindestens 850°C, zur Sicherstellung der Rekristallisation auf bevorzugt mindestens 880°C eingestellt. Zur Begrenzung der benötigten Kühlmittelmenge werden besonders bevorzugt Walzendtemperaturen von maximal 950°C, zur Vermeidung der unerwünschten Grobkornbildung weiter bevorzugt maximal 930°C gewählt. If the pre-product is to be hot-rolled, for example, into a sheet with a thickness between 3 and 150 mm, in particular between 8 and 150 mm, to ensure the most continuous and non-abrupt transition in hardness, preferably between 15 and 150 mm, hot rolling is carried out in one or more steps Roll stands, preferably in a four-high roll stand known to those skilled in the art, carried out at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C. In particular, a rolling end temperature of at least 800 ° C is selected for rolling sheet metal, preferably on a four-high roll stand, in order not to let the deformation resistance increase too much, in particular at least 900 ° C, preferably at least 950 ° C, is set as the rolling end temperature in order to use the grain-refining effect of the recrystallization after the roller passes as reliably as possible. For reasons of energy efficiency, a roller end temperature of a maximum of 1100 ° C. is selected. In order to avoid undesirable coarse grain formation, the final rolling temperature is preferably limited to a maximum of 1050 ° C. Alternatively, if the intermediate product is to be hot-rolled, for example, into a hot strip with a thickness between 1.5 and 25 mm, to ensure the desired hardness gradient, preferably over the thickness of the flat steel product, in particular between 6 and 25 mm, preferably between 8 and 20 mm, this is the case Hot rolling is carried out in several roll stands, in particular in a multi-stand finishing relay at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C, in particular between 750 and 1000 ° C. The final rolling temperature during rolling in a multi-stand finishing relay is preferably set to at least 850 ° C. to ensure the highest possible austenite content, and preferably to at least 880 ° C. to ensure recrystallization. To limit the amount of coolant required, final rolling temperatures of a maximum of 950 ° C. are particularly preferred, and a maximum of 930 ° C. is more preferably selected to avoid the undesirable formation of coarse grains.
Optional kann in einem Zwischenschritt das warmgewalzte Stahlflachprodukt, insbesondere bis auf Raumtemperatur, abgekühlt werden, beispielsweise an ruhender Luft, und wiedererwärmt werden, insbesondere auf eine Temperatur, bei welcher das Gefüge des warmgewalzten Stahlflachprodukts im Wesentlichen vollständig aus Austenit besteht. Insbesondere kann bei der Herstellung von Stahlflachprodukten in Blechform erst warmgewalzt, dann das gewalzte Blech abgekühlt und (anschließend) das gewalzte Blech wiedererwärmt werden, beispielsweise in einem Rollenherdofen vollständig austeni- tisiert. Optionally, in an intermediate step, the hot-rolled flat steel product can be cooled, in particular to room temperature, for example in still air, and reheated, in particular to a temperature at which the structure of the hot-rolled flat steel product consists essentially entirely of austenite. In particular, in the manufacture of flat steel products in sheet form, first hot-rolled, then the rolled sheet cooled and (subsequently) the rolled sheet re-heated, for example completely austenitized in a roller hearth furnace.
Erfindungsgemäß erfolgt eine gezielte Wärmebehandlung zur Einstellung unterschiedlicher Eigenschaften zumindest abschnittweise über die Dicke und/oder Breite und/oder Länge in einem monolithischen Stahlflachprodukt entweder im Zuge bzw. im Anschluss eines Warmwalzprozesses, quasi in situ nach dem letzten Walzstich, oder im Anschluss an eine zusätzliche Erwärmung. Falls die gezielte Wärmebehandlung direkt im Zuge bzw. im Anschluss eines Warmwalzprozesses erfolgt, weist das warmgewalzte Stahlflachprodukt zu Beginn der Kühlung insbesondere eine Temperatur gleich oder geringfügig unterhalb der Walzendtemperatur auf, welche als Kühlstarttemperatur bezeichnet wird. Falls die gezielte Wärmebehandlung im Anschluss an eine zusätzliche Erwärmung stattfindet, wird die Kühlstarttemperatur im Rahmen dieses Erwärmungsvorganges gezielt eingestellt. According to the invention, a targeted heat treatment to set different properties takes place at least in sections over the thickness and / or width and / or length in a monolithic flat steel product either in the course of or after a hot rolling process, quasi in situ after the last rolling pass, or after an additional one Warming. If the targeted heat treatment takes place directly in the course of or after a hot rolling process, the hot-rolled flat steel product has, at the beginning of the cooling, in particular a temperature equal to or slightly below the rolling end temperature, which is referred to as the cooling start temperature. If the targeted heat treatment takes place following additional heating, the cooling start temperature is specifically set as part of this heating process.
Die Kühlstarttemperatur liegt oberhalb einer legierungsabhängigen Acl-Temperatur zum Einstellen eines zumindest teilweise austenitischen Ausgangsgefüges, für Kohlenstoffgehalte bis 0,60 Gew.-%, insbesondere mindestens bei der Ac3-Temperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens Ac3 + 50°C zur Sicherstellung eines vollständig austenitischen Ausgangsgefüges, bevorzugt bei mindestens 900°C oder oberhalb, um möglichst hohe Anteile eventuell vorhandener Ausscheidungen zu lösen. Insbesondere liegt die Kühlstarttemperatur aus Gründen der Energieeinsparung bei maximal 1000°C, zur Begrenzung der benötigten Kühlmittelmenge werden bevorzugt Kühlstarttemperaturen von maximal 950°C, zur Vermeidung der unerwünschten Grobkornbildung besonders bevorzugt von maximal 930°C gewählt. Für Kohlenstoffgehalte oberhalb von 0,6 Gew.-% liegt die Kühlstarttemperatur insbesondere zwischen Acl und Acl + 100 °C. The cooling start temperature is above an alloy-dependent Acl temperature to set an at least partially austenitic starting structure, for carbon contents up to 0.60% by weight, in particular at least at the Ac3 temperature, preferably at a temperature of at least Ac3 + 50 ° C to ensure a completely austenitic initial structure, preferably at at least 900 ° C or above in order to dissolve the highest possible proportion of any precipitations. In particular, for reasons of energy saving, the cooling start temperature is a maximum of 1000 ° C; cooling start temperatures of a maximum of 950 ° C are preferred to limit the amount of coolant required, and a maximum of 930 ° C is particularly preferred to avoid the undesired formation of coarse grains. For carbon contents above 0.6% by weight, the cooling start temperature is in particular between Acl and Acl + 100 ° C.
Von der Kühlstarttemperatur ausgehend wird das warmgewalzte Stahlflachprodukt über eine zumindest teilweise asymmetrische Kühlung derart wärmebehandelt respektive abgekühlt, dass zumindest von Teilen einer ersten zu Teilen einer zweiten Oberfläche des warmgewalzten Stahlflachprodukts ein Härteunterschied von mindestens 50 HV eingestellt wird. HV entspricht der Vickers-Härte und wird nach DIN EN ISO 6507-1:2016 ermittelt. Die stärker abgekühlte Seite des warmgewalzten Stahlflachprodukts wird hierbei als erste Oberfläche bezeichnet. Optional wird die Kühlung der ersten Oberfläche mit lokal unterschiedlich starker Kühlung beaufschlagt, wodurch sich unterschiedlich große Abkühlgeschwindigkeiten ergeben, oder die Kühlung wird bei einer unterschiedlich hohen Temperatur abgebrochen respektive verringert. Der durch die Kühlung am stärksten gehärtete Bereich der ersten Oberfläche wird als Härtebereich bezeichnet. Dadurch liegt der Härtebereich zumindest teilweise bzw. in Teilen vor. Alternativ kann die erste Seite einheitlich und im Wesentlichen vollständig gekühlt werden, so dass sich im Wesentlichen vollständig an der ersten Oberfläche der Härtebereich einstellt. Die der ersten Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche wird als zweite Oberfläche bezeichnet und kann ebenfalls gekühlt werden, allerdings in geringerem Maße oder nur bis zu einer höheren Temperatur als die erste Oberfläche. Optional wird die Kühlung der zweiten Oberfläche mit lokal unterschiedlich starker Kühlung beaufschlagt, wodurch sich unterschiedlich große Abkühlgeschwindigkeiten ergeben, oder die Kühlung wird bei einer unterschiedlich hohen Temperatur abgebrochen respektive verringert. Der durch die optionale Kühlung am wenigsten stark gehärtete Bereich der zweiten Oberfläche wird als Duktilbereich bezeichnet. Starting from the cooling start temperature, the hot-rolled flat steel product is heat-treated or cooled by at least partially asymmetrical cooling in such a way that at least parts of a first to parts of a second surface of the hot-rolled flat steel product have a hardness difference of at least 50 HV. HV corresponds to the Vickers hardness and is determined according to DIN EN ISO 6507-1: 2016. The more strongly cooled side of the hot-rolled flat steel product is referred to as the first surface. Optionally, the cooling of the first surface is acted upon with locally differently strong cooling, which results in different cooling speeds, or the cooling is interrupted or reduced at a different temperature. The area of the first surface hardened to the greatest extent by the cooling is referred to as the hardness area. As a result, the hardness range is at least partially or partially available. Alternatively, the first side can be cooled uniformly and essentially completely, so that the hardness range is set essentially completely on the first surface. The surface opposite the first surface is referred to as the second surface and can also be cooled, but to a lesser extent or only up to a higher temperature than the first surface. Optionally, the cooling of the second surface is acted upon with locally differently strong cooling, which results in different cooling speeds, or the cooling is interrupted or reduced at a different temperature. The area of the second surface that is least hardened by the optional cooling is referred to as the ductile area.
Insbesondere in Abhängigkeit von der Abkühlgeschwindigkeit und insbesondere auch bedingt durch die verwendeten Legierungselemente ist die Höhe der Härte beeinflussbar, so dass bevorzugt das warmgewalzte Stahlflachprodukt zumindest einseitig aktiv mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 30 K/s, insbesondere von mindestens 40 K/s, bevorzugt von mindestens 60 K/s abgekühlt wird, um auf der ersten Oberfläche respektive im Härtebereich der ersten Oberfläche innerhalb des warmgewalzten Stahlflachprodukts eine höhere Härte im Vergleich zur zweiten Oberfläche respektive zum Duktilbereich der zweiten Oberfläche einstellen zu können. Bevorzugt wird zur Abkühlung eine Flüssigkeit, insbeson- dere Wasser verwendet. Die aktive Abkühlung erfolgt auf der ersten Oberfläche, wohingegen die zweite Oberfläche des warmgewalzten Flachprodukts aktiv abgekühlt, mit einer geringeren Abkühlgeschwindigkeit im Vergleich zur Abkühlung an der ersten Oberfläche, oder passiv abgekühlt oder gar nicht gekühlt werden kann, so dass sich an der zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich der zweiten Oberfläche eine im Vergleich zur ersten Oberfläche respektive zum Härtebereich der ersten Oberfläche ein weniger hartes und vor allem zäheres Gefüge einstellen kann. The level of hardness can be influenced in particular as a function of the cooling rate and in particular also due to the alloy elements used, so that the hot-rolled flat steel product is preferably active at least on one side with a cooling rate of at least 30 K / s, in particular of at least 40 K / s, preferably of at least 60 K / s is cooled in order to be able to set a higher hardness on the first surface or in the hardness range of the first surface within the hot-rolled flat steel product compared to the second surface or the ductile range of the second surface. A liquid is preferred for cooling, in particular their water used. The active cooling takes place on the first surface, whereas the second surface of the hot-rolled flat product can be actively cooled, with a lower cooling rate compared to the cooling on the first surface, or passively cooled or not cooled at all, so that on the second surface, respectively in the ductile region of the second surface, a structure that is less hard and, above all, tougher, can set in comparison to the first surface or the hardness region of the first surface.
Die lokale Zähigkeit des Stahlflachproduktes kann durch aufwändige Präparation und anschließende Prüfung beispielsweise von Kerbschlagproben in unterschiedlichen Lagen über die Dicke bestimmt werden. Allerdings hat es sich für die Anwendung als ausreichend herausgestellt, nur die Härte gezielt einzustellen und zu prüfen, um die am Bauteil gewünschten Zähigkeitseigenschaften gewährleisten zu können. The local toughness of the flat steel product can be determined through complex preparation and subsequent testing, for example, of impact specimens in different layers across the thickness. However, it has proven to be sufficient for the application to only set and test the hardness in a targeted manner in order to be able to guarantee the toughness properties desired on the component.
Zur Erzielung eines zumindest teilweise gehärteten Gefüges wird die asymmetrische Abkühlung des Stahlflachprodukts bei einer definierten Kühlstopptemperatur beendet oder zumindest deutlich verlangsamt. Insbesondere erfolgt nach Erreichen der Kühlstopptemperatur eine weitere Abkühlung an ruhender oder bewegter Luft, wobei das Stahlflachprodukt optional zuvor zu einem Coil aufgewickelt wird. Die Kühlstopptemperatur wird an der ersten Oberfläche respektive im Härtebereich der ersten Oberfläche gemessen und liegt unterhalb der legierungsabhängigen Bainit-Start-Temperatur Bs, bevorzugt unterhalb der legierungsabhängigen Martensit- Starttemperatur Ms, weiter bevorzugt 50 °C oder mehr unterhalb von Ms, besonders bevorzugt 100°C oder mehr unterhalb von Ms. To achieve an at least partially hardened structure, the asymmetrical cooling of the flat steel product is ended or at least significantly slowed down at a defined cooling stop temperature. In particular, after the cooling stop temperature has been reached, further cooling takes place in still or moving air, the flat steel product optionally being wound up beforehand into a coil. The cooling stop temperature is measured on the first surface or in the hardness range of the first surface and is below the alloy-dependent bainite start temperature Bs, preferably below the alloy-dependent martensite start temperature Ms, more preferably 50 ° C or more below Ms, particularly preferably 100 ° C or more below Ms.
Das warmgewalzte Stahlflachprodukt weist in einer Ausführung an seiner ersten Oberfläche respektive im Härtebereich an der ersten Oberfläche ein Gefüge aus Martensit mit mindestens 50 Flächen-%, insbesondere mindestens 60 Flächen-%, vorzugsweise mindestens 70 Flächen-%, bevorzugt mindestens 80 Flächen-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Flächen-% auf, wobei andere bzw. verbleibende Gefügebestandteile in Form von Bainit, Austenit, Restaustenit, Zementit, Perlit und/oder Ferrit vorhanden sein können. Insbesondere besteht in dieser Ausführung der verbleibende nicht martensi- tische Gefügeanteil zum größten Teil aus Bainit, wobei vorzugsweise Perlit und/oder Ferrit mit bis zu 10 Flächen-%, bevorzugt mit bis zu 5 Flächen-% vorliegen können. Die erste Oberfläche respektive der Härtebereich der ersten Oberflächen innerhalb des warmgewalzten Stahlflachprodukts weist weiter bevorzugt ein Gefüge bestehend zu 100 Flächen-% aus Martensit auf, wodurch die höchstmögliche Härte, insbesondere in Verbindung mit den entsprechend eingesetzten Legierungselementen, bereitgestellt werden kann. In einer alternativen Ausführung weist das warmgewalzte Stahlflachprodukt insbesondere an seiner ersten Oberfläche respektive im Härtebereich an der ersten Oberfläche ein Gefüge aus Bainit mit mindestens 50 Flächen-%, insbesondere mindestens 60 Flächen-%, vorzugsweise mindestens 70 Flächen-%, bevorzugt mindestens 80 Flächen-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Flächen-% auf, wobei andere bzw. verbleibende Gefügebestandteile in Form von Austenit, Restaustenit, Martensit, Zementit, Perlit und/oder Ferrit vorhanden sein können. Insbesondere besteht in dieser Ausführung der verbleibende nicht bainitische Gefügeanteil zum größten Teil aus Martensit, wobei vorzugsweise Perlit und/oder Ferrit mit bis zu 10 Flächen-%, bevorzugt mit bis zu 5 Flächen-% vorliegen können. In one embodiment, the hot-rolled flat steel product has a structure of martensite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, on its first surface or in the hardness area on the first surface, particularly preferably at least 90% by area, other or remaining structural components in the form of bainite, austenite, retained austenite, cementite, pearlite and / or ferrite can be present. In particular, in this embodiment the remaining non-martensitic structural component consists for the most part of bainite, with pearlite and / or ferrite preferably being present with up to 10 area%, preferably with up to 5 area%. The first surface or the hardness range of the first surfaces within the hot-rolled flat steel product preferably has a structure consisting of 100% martensite, whereby the highest possible hardness can be provided, in particular in connection with the corresponding alloying elements used. In an alternative embodiment, the hot-rolled flat steel product has a structure of bainite with at least 50 area%, in particular at least 60 area%, preferably at least 70 area%, preferably at least 80 area%, particularly on its first surface or in the hardness range on the first surface. %, particularly preferably at least 90% by area, it being possible for other or remaining structural components to be present in the form of austenite, retained austenite, martensite, cementite, pearlite and / or ferrite. In particular, in this embodiment the remaining non-bainitic structural component consists for the most part of martensite, with pearlite and / or ferrite preferably being present with up to 10 area%, preferably up to 5 area%.
An seiner zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich der zweiten Oberfläche weist das warmgewalzte Stahlflachprodukt ein Gefüge aus mindestens einem der Gefügebestandteile Ferrit, Perlit, Bainit und/oder Martensit (in Summe) mit mindestens 70 Flächen-%, insbesondere mit mindestens 80 Flächen-%, vorzugsweise mit mindestens 90 Flächen-%, bevorzugt mit mindestens 95 Flächen-% auf, wobei andere Gefügebestandteile in Form von Austenit, Restaustenit und/oder Zementit vorhanden sein können, wobei Martensit im Gefüge der zweiten Oberfläche geringer vorhanden ist als im Gefüge der ersten Oberfläche, wobei Gefügebestandteile in Form von Martensit insbesondere mit maximal 40 Flächen-%, vorzugsweise mit maximal 20 Flächen-%, bevorzugt mit maximal 5 Flächen-% vorhanden sein können oder besonders bevorzugt kein Martensit vorhanden sein kann. On its second surface or in the ductile area of the second surface, the hot-rolled flat steel product has a structure of at least one of the structural components ferrite, pearlite, bainite and / or martensite (in total) with at least 70 area%, in particular with at least 80 area%, preferably with at least 90% by area, preferably at least 95% by area, with other structural components in the form of austenite, retained austenite and / or cementite, with martensite being less present in the structure of the second surface than in the structure of the first surface, wherein structural constituents in the form of martensite can be present in particular with a maximum of 40 area%, preferably with a maximum of 20 area%, preferably with a maximum of 5 area%, or particularly preferably no martensite can be present.
Falls an der ersten Oberfläche respektive im Härtebereich der ersten Oberfläche ein Bainitanteil von mindestens 50 Flächen-% vorliegt, so ist der Bainitanteil an der zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich der zweiten Oberfläche so einzustellen, dass der Bainitanteil der zweiten Oberfläche respektive des Duktilbereichs der zweiten Oberfläche geringer ist als die aufsummierten Anteile von Bainit und Martensit an der ersten Oberfläche respektive im Härtebereich der ersten Oberfläche. Dabei ist der Martensitanteil an der zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich der zweiten Oberfläche insbesondere auf maximal 10 Flächen-%, vorzugsweise auf maximal 5 Flächen-%, eingeschränkt oder bevorzugt nicht vorhanden. If there is a bainite content of at least 50 area% on the first surface or in the hardness area of the first surface, the bainite content on the second surface or in the ductile area of the second surface is to be set so that the bainite content of the second surface or the ductile area of the second surface is less than the summed up proportions of bainite and martensite on the first surface or in the hardness range of the first surface. The proportion of martensite on the second surface or in the ductile region of the second surface is in particular limited to a maximum of 10 area%, preferably to a maximum of 5 area%, or is preferably not present.
Durch die Einstellung der oben genannten Gefügeanteile bzw. -bestandteile kann ein zäher Bereich an der zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich der zweiten Oberfläche innerhalb des warmgewalzten Stahlflachprodukts eingestellt werden. Die Höhe der Zähigkeit hängt insbesondere davon ab, ob und mit welchem Gehalt Martensit vorhanden ist, insbesondere auch in Verbindung mit den entsprechenden Legierungselementen. Im Rahmen der Erfindung können auch an beiden Oberflächen respektive in deren Härte- bzw. Duktilbereich jeweils bis maximal 5 Flächen-% herstellungsbedingte, unvermeidbare Gefügebestandteile, wie Zementit oder andere Ausscheidungen wie Carbide, Nitride und/oder Oxide sowie deren Mischformen zugelassen werden. By setting the above-mentioned structural proportions or constituents, a tough area can be set on the second surface or in the ductile area of the second surface within the hot-rolled flat steel product. The level of toughness depends in particular on whether and with what content martensite is present, in particular also in connection with the corresponding alloying elements. In the context of the invention, both surfaces or, in their hardness or ductile range, up to a maximum of 5 area% production-related, unavoidable structural components such as cementite or other precipitates such as carbides, nitrides and / or oxides and their mixed forms are permitted.
Im Vergleich zum Stand der Technik weist der Härteverlauf zwischen der ersten und zweiten Oberfläche des warmgewalzten Stahlflachprodukts einen geschwungenen (harmonischen) Verlauf auf, so dass bei stoßartiger Belastung auftretende Schockwellen innerhalb des Stahlflachprodukts/Bauteils diffus gestreut werden können und dadurch ein frühzeitiges Versagen im Wesentlichen verhindert werden kann. Der geschwungene (harmonische) Verlauf ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich von mindestens 5 %, insbesondere von mindestens 10 %, vorzugsweise von mindestens 20 %, bevorzugt von mindestens 30 % der Dicke des Stahlflachprodukts eine lokale Härte Hl vorliegt, für die gilt: Compared to the state of the art, the hardness curve between the first and second surfaces of the hot-rolled flat steel product has a curved (harmonic) curve, so that shock waves occurring in the event of impact loads can be diffusely scattered within the flat steel product / component, thereby essentially preventing premature failure can be. The curved (harmonic) course is characterized, for example, in that in a range of at least 5%, in particular of at least 10%, preferably of at least 20%, preferably of at least 30% of the thickness of the flat steel product, there is a local hardness Hl for which applies :
Hmin + (Hmax - Hmin)/HH <= Hl <= Hmax - (Hmax - Hmin)/HH, wobei Hmax der maximalen Härte an der ersten Oberfläche respektive im Härtebereich an der ersten Oberfläche, Hmin der minimalen Härte an der zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich an der zweiten Oberfläche und HH einem Wert von 20, insbesondere von 10, vorzugsweise von 5, bevorzugt von 3 entspricht. HH ist hierbei ein Faktor, der den Grad der Differenzierung zwischen der lokalen Härte im Übergangsbereich im Vergleich zur maximalen und minimalen Härte beschreibt. Dieser Faktor dient dazu, den Härtewert des Übergangsbereichs klar von den Härtewerten des Härtebereichs und des Duktilbereichs abzugrenzen. Falls im Duktil- und/oder Härtebereich ein Gefüge aus verschiedenen Bestandteilen mit deutlich unterschiedlichen Härten besteht, sollte insbesondere zur sicheren messtechnischen Abgrenzung der Bereiche ein HH-Wert von 10 oder weniger verwendet werden. Hmin + (Hmax - Hmin) / HH <= Hl <= Hmax - (Hmax - Hmin) / HH, where Hmax is the maximum hardness on the first surface or in the hardness range on the first surface, Hmin is the minimum hardness on the second surface, respectively in the ductile range on the second surface and HH corresponds to a value of 20, in particular 10, preferably 5, preferably 3. HH is a factor that describes the degree of differentiation between the local hardness in the transition area compared to the maximum and minimum hardness. This factor is used to clearly delimit the hardness value of the transition area from the hardness values of the hardness area and the ductile area. If, in the ductile and / or hardness range, there is a structure made up of different components with significantly different hardnesses, an HH value of 10 or less should be used, in particular for reliable metrological delimitation of the areas.
Auch das Auftreten eines starken Eigenschaftsgradienten (scharfer Übergang) kann erfindungsgemäß vermieden werden, wie es im Stand der Technik beobachtet wurde, bedingt durch die chemischen Analysen der Stahlwerkstoffverbunde bzw. durch Verwendung einer Hochfrequenz-Wärmequelle, mit der gezielt über die Dicke eine Wärmebehandlung erfolgen kann. Bedingt durch die an den beiden Oberflächen unterschiedlichen Eigenschaften respektive Gefügestrukturen, insbesondere durch die zweite Oberfläche mit der zäheren Gefügestruktur, kann die Standzeit der Bauteile bei gelegentlicher, schlagartiger Belastung erhöht werden. Je nach Ausführung des warmgewalzten und insbesondere asymmetrisch abgekühlten Stahlflachprodukts wird es beispielsweise als Warmband aufgehaspelt oder beispielsweise als Blech gelagert, wobei das aufgehaspelte oder gelagerte Stahlflachprodukt optional weiter auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird bzw. zugelassen wird, dass es sich auf Umgebungstemperatur abkühlt. Je nach Ausführung wird es zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zur Herstellung von Bauteilen, bereitgestellt. The occurrence of a strong property gradient (sharp transition) can also be avoided according to the invention, as has been observed in the prior art, due to the chemical analyzes of the steel material composites or through the use of a high-frequency heat source with which heat treatment can be carried out specifically over the thickness . Due to the different properties or microstructures on the two surfaces, in particular due to the second surface with the tougher microstructure, the service life of the components can be increased in the event of occasional, sudden loads. Depending on the design of the hot-rolled and, in particular, asymmetrically cooled flat steel product, it is reeled as hot strip or stored as sheet metal, for example, with the reeled or stored flat steel product optionally being further cooled to ambient temperature or being allowed to cool to ambient temperature. Depending on the design, it is made available for further processing, for example for the production of components.
Alle Angaben zu Gehalten der in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Legierungselemente 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, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Eine Ausnahme hiervon bildet der Gefügebestandteil Austenit bzw. Restaustenit, welcher als Volumenanteil in Vol.-% angegeben wird, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. All information on the contents of the alloying elements specified in the present application are based on weight, unless expressly stated otherwise. All contents are therefore to be understood as figures in% by weight. The specified structural components are determined by evaluating light or electron microscopic examinations and are therefore to be understood as area proportions in area%, unless expressly stated otherwise. An exception to this is the structural component austenite or retained austenite, which is specified as a volume percentage in% by volume, unless expressly stated otherwise.
Bei derTemperatur Acl beginnt das Gefüge in Austenit umzuwandeln und liegt insbesondere vollständig austenitisch vor, wenn die Temperatur Ac3 überschritten wird. Bs Bainit-Start, Bf Bainit-Finish, Ms Martensit-Start und Mf Martensit- Finish geben die Temperaturen an, bei denen eine Umwandlung in Bainit respektive Martensit beginnt bzw. abgeschlossen ist. Acl, Ac3, Bs, Bf, Ms und Mf sind Kennwerte, welche abhängig von der Zusammensetzung (Legierungselemente) des verwendeten Stahlwerkstoffs sind und aus sogenannten ZTA- bzw. ZTU-Schaubildern entnommen werden können. Austenit kann durch geeignete Abkühlgeschwindigkeiten in ein hartes Gefüge, welches insbesondere überwiegend Martensit und/oder Bainit aufweisen kann, umgewandelt werden. Auch die erforderlichen Abkühlraten können in Abhängigkeit von dem gewünschten Gefüge aus den ZTU-Schaubildern entnommen werden. At the temperature Acl, the structure begins to transform into austenite and, in particular, is completely austenitic when the temperature Ac3 is exceeded. Bs bainite start, Bf bainite finish, Ms martensite start and Mf martensite finish indicate the temperatures at which a transformation into bainite or martensite begins or is completed. Acl, Ac3, Bs, Bf, Ms and Mf are characteristic values which depend on the composition (alloying elements) of the steel material used and can be taken from so-called ZTA or ZTU diagrams. Austenite can be converted into a hard structure, which in particular can predominantly have martensite and / or bainite, by means of suitable cooling speeds. The required cooling rates can also be taken from the ZTU diagrams, depending on the desired structure.
Durch das im Wesentlichen in der Horizontalen erfolgte Warmwalzen des Stahlflachprodukts wird die aktive Kühlung bevorzugt von der Unterseite, welche der ersten Oberfläche respektive ersten Seite des warmgewalzten Stahlflachprodukts entspricht, durchgeführt. Durch die asymmetrische Kühlung findet auf der gekühlten ersten Seite beispielsweise eine Umwandlung von Austenit in Bainit und/oder Martensit im Gefüge statt, welche insbesondere mit einer stärkeren Volumenvergrößerung insbesondere einseitig einhergeht, was zu einer Verformung aus der Ebene des Flachproduktes führen kann. Würde die aktive Kühlung ausschließlich auf der Oberseite erfolgen, welches hier nicht ausgeschlossen werden sollte, könnte sich die Verformung aus der Ebene negativ auf die Transporteigenschaften auswirken. Des Weiteren können dadurch, dass die bevorzugte aktive Abkühlung von der Unterseite erfolgt, Messmittel, insbesondere kontaktlose Messmittel, welche in der Regel auf die Oberseite der erzeugten Stahlflachprodukte gerichtet sind, genauer operieren, da kein vagabundierendes Kühlmittel die Messgenauigkeit negativ beeinflussen kann und somit eine bessere Prozesssteuerung erzielt werden kann. As the flat steel product is hot-rolled essentially in the horizontal plane, the active cooling is preferably carried out from the underside, which corresponds to the first surface or first side of the hot-rolled flat steel product. As a result of the asymmetrical cooling, on the cooled first side, for example, a transformation of austenite into bainite and / or martensite takes place in the structure, which is associated in particular with a greater volume increase, in particular on one side, which can lead to a deformation out of the plane of the flat product. If the active cooling were to take place exclusively on the upper side, which should not be excluded here, the deformation from the plane could have a negative effect on the transport properties. Furthermore, because the preferred active cooling takes place from the underside, measuring means, In particular, contactless measuring means, which are usually aimed at the upper side of the flat steel products produced, operate more precisely, since no stray coolant can negatively influence the measuring accuracy and thus better process control can be achieved.
Gemäß einer Ausführung kann das warmgewalzte Stahlflachprodukt bzw. das daraus gefertigte Bauteil einer Wärmebehandlung, beispielsweise einer Anlassbehandlung zugeführt werden, welche bei einer Temperatur unterhalb von Acl durchgeführt werden kann, so dass eine erneute Umwandlung in Austenit verhindert wird. Je nach Höhe der Anlasstemperatur kann die Härte an der ersten Oberfläche bzw. im Randbereich der ersten Oberfläche respektive an der ersten Seite verringert werden, was jedoch zur Erhöhung der Zähigkeit im gesamten Stahlflachprodukt respektive Bauteil führen kann und damit die Anfälligkeit gegen Risse und/oder Ausbrüche im Einsatzfall bei abrasiver und/oder schlagender Beanspruchung reduziert werden kann. According to one embodiment, the hot-rolled flat steel product or the component made therefrom can be subjected to a heat treatment, for example a tempering treatment, which can be carried out at a temperature below Acl, so that a renewed conversion into austenite is prevented. Depending on the tempering temperature, the hardness on the first surface or in the edge area of the first surface or on the first side can be reduced, but this can lead to an increase in toughness in the entire flat steel product or component and thus the susceptibility to cracks and / or breakouts can be reduced in the event of an abrasive and / or impact load.
Im Gegensatz zur Herstellung eines konventionellen, monolithischen Verschleiß- oder Sicherheitsstahls mit hoher Durchhärtbarkeit wird erfindungsgemäß insbesondere ein Stahlwerkstoff verwendet, welcher eine hohe Ansprunghärte mit geringer Durchhärtbarkeit aufweist. Die Legierungselemente der Schmelze respektive des Stahlwerkstoffs sind wie folgt angegeben: In contrast to the production of a conventional, monolithic wear or safety steel with high hardenability, in particular a steel material is used according to the invention which has a high initial hardness with low hardenability. The alloying elements of the melt or the steel material are specified as follows:
Kohlenstoff (C) übernimmt mehrere wichtige Funktionen in dem erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt. In erster Linie ist C ein Martensitbildner und damit essentiell für die Einstellung der gewünschten Härte auf der ersten Oberfläche bzw. ersten Seite des Stahlflachprodukts in Verbindung mit der asymmetrischen Abkühlung, so dass mindestens ein Gehalt von 0,05 Gew.-%, insbesondere zur sicheren Einstellung einer größeren Härtedifferenz mindestens ein Gehalt von 0, 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens ein Gehalt von 0,2 Gew.-% vorhanden ist. Weiterhin trägt C in großem Maße zu einem höheren CEV-Wert (CEV=Kohlenstoffäquivalent) bei, wodurch die Schweißeignung negativ beeinflusst wird, so dass ein Gehalt bis maximal 0,9 Gew.-%, zur Verringerung der Neigung zu Einrissen insbesondere bis maximal 0,6 Gew.-%, vorzugsweise bis maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt bis maximal 0,4 Gew.-% zulegiert wird. Durch C wird der Härteunterschied zwischen der ersten und zweiten Oberfläche des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts gezielt eingestellt und insbesondere die gewünschte Verstärkung des Festigkeitsunterschieds zwischen beiden Oberflächen respektive Seiten gezielt beeinflusst. Des Weiteren können durch die angegebene Obergrenze negative Einflüsse in Bezug auf die Zähigkeitseigenschaften, die Umformeigenschaften und die Schweißeignung vermieden werden. Je nach erforderlicher Umformbarkeit und Zähigkeit kann der C-Gehalt innerhalb der angegebenen Spannen individuell zulegiert werden. Das Stahlflachprodukt kann optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) enthalten. Carbon (C) takes on several important functions in the flat steel product according to the invention. First and foremost, C is a martensite former and therefore essential for setting the desired hardness on the first surface or first side of the flat steel product in connection with the asymmetrical cooling, so that at least a content of 0.05% by weight, in particular for safe Setting a greater hardness difference at least a content of 0.1% by weight, preferably at least a content of 0.2% by weight is present. Furthermore, C contributes to a large extent to a higher CEV value (CEV = carbon equivalent), which has a negative impact on the weldability, so that a content of up to 0.9% by weight, to reduce the tendency to cracks, in particular up to a maximum of 0 , 6% by weight, preferably up to a maximum of 0.5% by weight, preferably up to a maximum of 0.4% by weight. The difference in hardness between the first and second surfaces of the flat steel product according to the invention is specifically adjusted by means of C and, in particular, the desired reinforcement of the difference in strength between the two surfaces or sides is specifically influenced. Furthermore, the specified upper limit can prevent negative influences on the toughness properties, the forming properties and the suitability for welding. Depending on the required formability and toughness, the C content can be added individually within the specified ranges. The steel flat product can optionally contain one or more alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) included.
Mangan (Mn) ist ein optionales Legierungselement, das zur Härtbarkeit beitragen kann. Gleichzeitig verringert Mn die Neigung zur unerwünschten Bildung von Perlit während der Abkühlung und setzt die kritische Abkühlgeschwindigkeit herab, wodurch die Härtbarkeit erhöht wird. Zudem kann Mn zur Abbindung von S verwendet werden, so dass insbesondere ein Gehalt von mindestens 0, 1 Gew.-% vorhanden ist. Eine zu hohe Mn-Konzentration wirkt sich dagegen negativ auf die Schweißeignung aus, so dass Mn auf maximal 3 Gew.-% begrenzt ist. Zur Gewährleistung der gewünschten Umformbarkeit wird der Gehalt insbesondere auf maximal 2 Gew.-%, zur Verbesserung der Zähigkeitseigenschaften vorzugsweise auf maximal 1,6 Gew.-% beschränkt. Zur Verringerung des Perlitanteils wird insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 1,0 Gew.-% zur Einstellung der angestrebten Festigkeitseigenschaften verwendet. Manganese (Mn) is an optional alloying element that can contribute to hardenability. At the same time, Mn reduces the tendency for undesired formation of pearlite during cooling and lowers the critical cooling rate, whereby the hardenability is increased. In addition, Mn can be used to set S, so that in particular a content of at least 0.1% by weight is present. Too high an Mn concentration, on the other hand, has a negative effect on weldability, so that Mn is limited to a maximum of 3% by weight. To ensure the desired formability, the content is limited in particular to a maximum of 2% by weight, and to improve the toughness properties, preferably to a maximum of 1.6% by weight. In order to reduce the pearlite content, a content of at least 0.5% by weight, preferably at least 1.0% by weight, is used in particular to set the desired strength properties.
Aluminium (AI) kann als optionales Legierungselement in Gehalten von mindestens 0,01 Gew.-% verwendet werden. Insbesondere kann AI zum Abbinden von gegebenenfalls vorhandenem Stickstoff verwendet, so dass optional zulegiertes Bor seine festigkeitssteigernde Wirkung entfalten kann. Daher wird insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,015 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,02 Gew.- % eingestellt. AI kann zudem zur Dichtereduktion sowie zur Unterdrückung unerwünschter Zementit- bildung legiert werden. Zur Vermeidung gießtechnischer Probleme wird der Gehalt auf maximal 2 Gew.- %, insbesondere auf maximal 1 Gew.-%, begrenzt. Vorzugsweise sollte, wenn eine Dichtereduktion nicht erforderlich ist und die Zementitbildung durch andere Maßnahmen vermieden wird, der maximale Gehalt von 0, 15 Gew.-% nicht überschritten werden, um unerwünschte Ausscheidungen im Werkstoff insbesondere in Form von nichtmetallischen oxidischen Einschlüssen im Wesentlichen zu reduzieren und/oder zu vermeiden, welche die Werkstoffeigenschaften negativ beeinflussen können. Die bevorzugte Spanne liegt zwischen 0,02 und 0,05 Gew.-%, um durch die ferritstabilisierende Wirkung von AI beispielsweise die Härtbarkeit nicht zu stark herabzusetzen. Aluminum (Al) can be used as an optional alloying element in contents of at least 0.01% by weight. In particular, Al can be used to bind any nitrogen that may be present, so that optionally alloyed boron can develop its strength-increasing effect. A content of at least 0.015% by weight, preferably of at least 0.02% by weight, is therefore set in particular. AI can also be alloyed to reduce density and to suppress undesired cementite formation. To avoid problems with casting technology, the content is limited to a maximum of 2% by weight, in particular to a maximum of 1% by weight. If a reduction in density is not necessary and the formation of cementite is avoided by other measures, the maximum content of 0.15% by weight should not be exceeded in order to substantially reduce undesired precipitations in the material, in particular in the form of non-metallic oxidic inclusions / or to avoid, which can negatively influence the material properties. The preferred range is between 0.02 and 0.05% by weight in order not to reduce the hardenability too much due to the ferrite-stabilizing effect of Al, for example.
Phosphor (P) ist ein optionales Legierungselement, das zur Steigerung des Festigkeitsniveaus in Gehalten von bis zu 0, 15 Gew.-% zulegiert werden kann. Zur Sicherstellung der gewünschten Festigkeitssteigerung werden insbesondere mindestens 0,003 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,007 Gew.-% verwendet. Allerdings wirkt P sich stark zähigkeitsmindernd und dadurch ungünstig auf die Umformbarkeit aus. P kann zudem aufgrund seiner geringen Diffusionsgeschwindigkeit beim Erstarren der Schmelze zu starken Seigerungen führen. Negative Einflüsse auf die Umformbarkeit können sicher ausgeschlossen werden, wenn der Gehalt insbesondere auf maximal 0,05 Gew.-%, zur zusätzlichen Verringerung der Seigerungseffekte vorzugsweise auf maximal 0,02 Gew.-% begrenzt wird. Phosphorus (P) is an optional alloying element that can be added in amounts of up to 0.15% by weight to increase the strength level. To ensure the desired increase in strength, in particular at least 0.003% by weight, preferably at least 0.007% by weight, are used. However, P has a strong toughness-reducing effect and therefore has an unfavorable effect on formability. P can also due to its low diffusion rate when solidifying lead to strong segregation of the melt. Negative influences on the formability can be safely excluded if the content is limited in particular to a maximum of 0.05% by weight, and preferably to a maximum of 0.02% by weight to further reduce the segregation effects.
Schwefel (S) kann als optionales Legierungselement in Gehalten von maximal 0,02 Gew.-% eingesetzt werden, um durch Bildung von Sulfiden mit Mn und/oder Fe insbesondere im Kern des warmgewalzten Stahlflachproduktes eine Verringerung der Wärmeleitung zu bewirken, wodurch sich der angestrebte Härteunterschied im Werkstoff besonders sicher einstellen lässt. Um den gewünschten Effekt zu erreichen, wird insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,0002 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,0005 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,0008 Gew.-%, besonders bevorzugt von mindestens 0,001 Gew.-% eingesetzt. Allerdings weist S im Stahl eine starke Neigung zur Seigerung auf und kann die Umformbarkeit in Folge der übermäßigen Bildung von FeS, MnS bzw. (Mn, Fe)S beeinträchtigen. Der Gehalt wird daher insbesondere auf maximal 0,01 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,008 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,005 Gew.-%, besonders bevorzugt auf maximal 0,003 Gew.-% begrenzt. Sulfur (S) can be used as an optional alloying element in contents of a maximum of 0.02% by weight in order to bring about a reduction in heat conduction through the formation of sulphides with Mn and / or Fe, in particular in the core of the hot-rolled flat steel product, which results in the desired Hardness difference in the material can be set particularly reliably. In order to achieve the desired effect, a content of at least 0.0002% by weight, preferably at least 0.0005% by weight, preferably at least 0.0008% by weight, particularly preferably at least 0.001% by weight, is required. -% used. However, S in steel has a strong tendency to segregate and can impair formability as a result of the excessive formation of FeS, MnS or (Mn, Fe) S. The content is therefore limited in particular to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.008% by weight, preferably to a maximum of 0.005% by weight, particularly preferably to a maximum of 0.003% by weight.
Stickstoff (N) kann als optionales Legierungselement in Gehalten von bis zu 0,015 Gew.-% zur Nitridbildung und/oder Verbesserung der Härtbarkeit eingesetzt werden. Um diese Wirkung zu erzielen, werden insbesondere Gehalte von mindestens 0,0005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,001 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,002 Gew.-% verwendet. Allerdings führt N insbesondere in Verbindung mit AI und/oder Ti zur Bildung von groben Nitriden, die sich negativ auf die Umformbarkeit auswirken können. Der Gehalt ist daher auf maximal 0,015 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,01 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,008 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,006 Gew.-% begrenzt. Nitrogen (N) can be used as an optional alloying element in contents of up to 0.015% by weight to form nitride and / or improve hardenability. In order to achieve this effect, contents of at least 0.0005% by weight, preferably of at least 0.001% by weight, preferably of at least 0.002% by weight, are used in particular. However, especially in connection with Al and / or Ti, N leads to the formation of coarse nitrides, which can have a negative effect on formability. The content is therefore limited to a maximum of 0.015% by weight, in particular to a maximum of 0.01% by weight, preferably to a maximum of 0.008% by weight, preferably to a maximum of 0.006% by weight.
Silizium (Si) kann als optionales Legierungselement zusätzlich zu AI als Desoxidationselement wirken und daher mit einem Gehalt von maximal 1,5 Gew.-% zulegiert werden. Zur Sicherstellung der Wirksamkeit wird insbesondere ein Gehalt von mindestens 0,01 Gew.-% verwendet. Allerdings kann es auch zur Festigkeitssteigerung beitragen, so dass vorzugsweise ein Gehalt von mindestens 0, 1 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0, 15 Gew.-% zulegiert wird. Wird dem Stahl zu viel Si zulegiert, kann dies einen negativen Einfluss auf die Zähigkeitseigenschaften, die Umformbarkeit und die Schweißeignung haben. Daher ist der Gehalt insbesondere auf maximal 0,8 Gew.-%, zur Verbesserung der Oberflächenqualität vorzugsweise auf maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,35 Gew.-% begrenzt. In einer alternativen Ausführung kann der Si-Gehalt auf maximal 0,03 Gew.-% beschränkt werden, um aus Korrosionsschutzgründen eine besonders gute Stückverzinkungsfähigkeit zu gewährleisten. Chrom (Cr) kann als optionales Legierungselement zur Einstellung des Härteunterschieds, insbesondere zur Verstärkung des Festigkeitsunterschieds zwischen den beiden Oberflächen bzw. Seiten des Stahlflachprodukts beitragen, insbesondere mit einem Gehalt von mindestens 0,02 Gew.-%, da es wie C die Umwandlung (in Austenit) unterstützen kann. Aus Kostengründen ist die Obergrenze mit 2 Gew.-% definiert. Bei zu hohem Gehalt kann die Schweißeignung negativ beeinflusst werden, so dass der Gehalt insbesondere auf maximal 1,5 Gew.-% begrenzt wird. Um eine Verschlechterung der Zähigkeit der zweiten Oberfläche des Stahlflachprodukts zu vermeiden, werden vorzugsweise maximal 0,75 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,45 Gew.-% legiert. Um die Kohlenstoffdiffusion herabzusetzen und so eine gleichgewichtsferne Umwandlung zu begünstigen, werden insbesondere Gehalte von mindestens 0,02 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0, 1 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0, 15 Gew.-% legiert. Für Bauteile, die nicht geschweißt werden müssen, kann Cr bis zur genannten Obergrenze und, falls die entsprechenden Kosten weniger relevant sind, auch darüber hinaus zulegiert werden. Der Einsatz des optionalen Legierungselements Cr wird beispielsweise bei Dicken des Stahlflachprodukts von 15 mm und mehr, insbesondere von 20 mm und mehr, bevorzugt, um eine höhere Einhärtung zu gewährleisten. As an optional alloying element, silicon (Si) can act as a deoxidation element in addition to Al and can therefore be added with a maximum content of 1.5% by weight. In particular, a content of at least 0.01% by weight is used to ensure effectiveness. However, it can also contribute to increasing the strength, so that a content of at least 0.1% by weight, preferably of at least 0.15% by weight, is preferably added. If too much Si is added to the steel, this can have a negative impact on the toughness properties, formability and weldability. The content is therefore limited in particular to a maximum of 0.8% by weight, preferably to a maximum of 0.5% by weight, preferably to a maximum of 0.35% by weight, to improve the surface quality. In an alternative embodiment, the Si content can be limited to a maximum of 0.03% by weight in order to ensure particularly good batch galvanizing capability for reasons of corrosion protection. Chromium (Cr), as an optional alloying element, can contribute to setting the difference in hardness, in particular to increasing the difference in strength between the two surfaces or sides of the flat steel product, in particular with a content of at least 0.02% by weight, since like C the conversion ( in austenite). For reasons of cost, the upper limit is defined as 2% by weight. If the content is too high, the weldability can be adversely affected, so that the content is limited in particular to a maximum of 1.5% by weight. In order to avoid a deterioration in the toughness of the second surface of the flat steel product, a maximum of 0.75% by weight, preferably a maximum of 0.45% by weight, is preferably alloyed. In order to reduce carbon diffusion and thus promote a non-equilibrium conversion, contents of at least 0.02% by weight, preferably at least 0.1% by weight, preferably at least 0.15% by weight, are alloyed. For components that do not have to be welded, Cr can be added up to the specified upper limit and, if the corresponding costs are less relevant, also beyond that. The use of the optional alloy element Cr is preferred, for example, when the flat steel product has a thickness of 15 mm and more, in particular of 20 mm and more, in order to ensure greater hardening.
Molybdän (Mo) kann als optionales Legierungselement die Festigkeit und die Härte erhöhen. Da es zur Verstärkung der Wirksamkeit von Cr beitragen bzw. den Einsatz dieses Legierungselements ersetzen kann, kann es optional mit einem Gehalt von bis zu 1,5 Gew.-%, insbesondere zwischen 0,01 und 0,8 Gew.-%, zur Erzielung einer möglichst großen Härtedifferenz und zur Verringerung der Kohlenstoffdiffusion vorzugsweise zwischen 0, 1 und 0,5 Gew.-% zulegiert werden. Besonders bevorzugt wird Mo zusammen mit Cr legiert. Molybdenum (Mo) can be used as an optional alloying element to increase strength and hardness. Since it can contribute to strengthening the effectiveness of Cr or can replace the use of this alloying element, it can optionally be used with a content of up to 1.5% by weight, in particular between 0.01 and 0.8% by weight To achieve the greatest possible hardness difference and to reduce carbon diffusion, preferably between 0.1 and 0.5% by weight are added. Mo is particularly preferably alloyed together with Cr.
Nickel (Ni) kann als optionales Legierungselement ebenso wie Cr die Umwandlung (in Austenit) verbessern und die Festigkeit erhöhen, so dass optional ein Gehalt von bis zu 2,5 Gew.-% eingestellt werden kann. Zur Sicherstellung der Wirksamkeit wird ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,02 Gew.-% eingestellt. Zur Begünstigung der gewünschten Phasenumwandlung werden vorzugsweise Gehalte von mindestens 0,05 Gew.-%, zur Erhöhung der Zähigkeit besonders bevorzugt von mindestens 0, 1 Gew.-%, eingesetzt. Zur Verbesserung der Schweißbarkeit wird der Gehalt vorzugsweise auf maximal 2 Gew.-%, aus Kostengründen bevorzugt auf maximal 1,5 Gew.-%, besonders bevorzugt auf maximal 0,8 Gew.-% beschränkt. As an optional alloying element, nickel (Ni), like Cr, can improve the conversion (into austenite) and increase the strength, so that a content of up to 2.5% by weight can optionally be set. To ensure effectiveness, a content of at least 0.02% by weight is set in particular. To promote the desired phase transition, contents of at least 0.05% by weight are preferably used, and to increase the toughness it is particularly preferred to use at least 0.1% by weight. To improve the weldability, the content is preferably limited to a maximum of 2% by weight, for cost reasons preferably to a maximum of 1.5% by weight, particularly preferably to a maximum of 0.8% by weight.
Titan (Ti) kann als optionales Legierungselement die Festigkeit durch Bildung von Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden steigern und als Mikroseigerungselement wirken. Des Weiteren kann die Bildung von grobem Austenitgefüge, insbesondere bei einer Wiedererwärmung unterdrückt werden. Da es zudem zur Verstärkung der Wirksamkeit von Cr beitragen kann, kann es optional mit einem Gehalt von bis zu 0,2 Gew.-% zulegiert werden. Aus Kostengründen wird der Gehalt insbesondere auf maximal 0, 15 Gew.-%, zur sicheren Vermeidung der Bildung zu großer Titannitride vorzugsweise auf maximal 0, 1 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,05 Gew.-% beschränkt. Zur Sicherstellung der Wirksamkeit wird ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,005 Gew.-% zulegiert. Zur Ausnutzung der festigkeitssteigernden Wirkung werden vorzugsweise Gehalte von mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,015 Gew.-% verwendet. As an optional alloying element, titanium (Ti) can increase strength through the formation of carbides, nitrides and / or carbonitrides and act as a micro-segregation element. In addition, the formation of a coarse austenite structure can be suppressed, in particular during reheating. There it can also contribute to increasing the effectiveness of Cr, it can optionally be added with a content of up to 0.2% by weight. For reasons of cost, the content is limited in particular to a maximum of 0.1% by weight, to reliably avoid the formation of excessively large titanium nitrides, preferably to a maximum of 0.1% by weight, preferably to a maximum of 0.05% by weight. To ensure effectiveness, a content of in particular at least 0.005% by weight is added. To utilize the strength-increasing effect, contents of at least 0.01% by weight, preferably of at least 0.015% by weight, are preferably used.
Vanadium (V), Niob (Nb), Wolfram (W) und/oder Zirkonium (Zr) können als optionale Legierungselemente einzeln oder in Kombination zur Kornfeinung zulegiert werden. Diese optionalen Legierungselemente können wie Ti als Mikrolegierungselemente eingesetzt werden, um festigkeitssteigernde Carbide, Nitride und/oder Carbonitride zu bilden. Zur Gewährleistung ihrer Wirksamkeit können V, Nb, W und/oder Zr insbesondere mit Gehalten von (jeweils) mindestens 0,005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,015 Gew.-%, eingesetzt werden. Für Nb, W und Zr liegt der Mindestgehalt einzeln oder in Summe besonders bevorzugt bei mindestens 0,02 Gew.-% sowie für V besonders bevorzugt bei mindestens 0,04 Gew.-%. Die optionalen Legierungselemente sind Geweils) auf maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0, 15 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0, 1 Gew.-% begrenzt, da höhere Gehalte sich nachteilig auf die Werkstoffeigenschaften, insbesondere sich negativ auf die Zähigkeitseigenschaften des Stahlflachprodukts auswirken können. Vanadium (V), niobium (Nb), tungsten (W) and / or zirconium (Zr) can be added as optional alloying elements individually or in combination for grain refinement. These optional alloying elements, like Ti, can be used as micro-alloying elements in order to form strength-increasing carbides, nitrides and / or carbonitrides. To ensure their effectiveness, V, Nb, W and / or Zr can be used in particular with contents of (each) at least 0.005% by weight, preferably at least 0.01% by weight, preferably at least 0.015% by weight . For Nb, W and Zr, the minimum content, individually or in total, is particularly preferably at least 0.02% by weight, and for V, particularly preferably at least 0.04% by weight. The optional alloy elements are limited by weight to a maximum of 0.2% by weight, in particular to a maximum of 0.15% by weight, preferably to a maximum of 0.1% by weight, since higher contents have a detrimental effect on the material properties, in particular can have a negative effect on the toughness properties of the flat steel product.
Calcium (Ca) kann als optionales Legierungselement der Schmelze als Entschwefelungsmittel und zur gezielten Sulfidbeeinflussung in Gehalten von bis zu 0,015 Gew.-%, insbesondere bis maximal 0,01 Gew.-%, vorzugsweise bis maximal 0,005 Gew.-%, bevorzugt bis maximal 0,004 Gew.-% zulegiert werden, was zu einer veränderten Plastizität der Sulfide bei der Warmwalzung führen kann. Darüber hinaus kann durch die Zugabe von Ca auch das Kaltumformverhalten verbessert werden. Die beschriebenen Effekte können ab einem Gehalt insbesondere von mindestens 0,0005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,001 Gew.-% wirksam sein. Calcium (Ca) can be used as an optional alloying element of the melt as a desulphurisation agent and for targeted sulphide influence in contents of up to 0.015% by weight, in particular up to a maximum of 0.01% by weight, preferably up to a maximum of 0.005% by weight, preferably up to a maximum of 0.004 wt .-% can be added, which can lead to a changed plasticity of the sulfides during hot rolling. In addition, the cold forming behavior can also be improved by adding Ca. The effects described can be effective from a content of in particular at least 0.0005% by weight, preferably of at least 0.001% by weight.
Bor (B) kann als optionales Legierungselement auf den Phasengrenzen segregieren und deren Bewegung verhindern. Dies kann zu einem feinkörnigen Gefüge führen, was sich vorteilhaft auf die mechanischen Eigenschaften auswirken kann. Um die Wirksamkeit dieser Effekte zu gewährleisten, kann ein Gehalt von bis zu 0,01 Gew.-%, insbesondere aus Kostengründen bis maximal 0,005 Gew.-%, und zur sicheren Vermeidung der Versprödung an Korngrenzen bevorzugt bis maximal 0,004 Gew.-%, sowie insbesondere zur Gewährleistung der sicheren Wirksamkeit auch bei Vorhandensein von N, beispielsweise in Form von technisch unvermeidbaren Verunreinigungen der Stahlschmelze mit N, insbesondere von mindestens 0,0005 Gew.-%, zur Erhöhung der Feinkörnigkeit vorzugsweise von mindestens 0,0010 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,0015 Gew.-%, zulegiert werden. Beim optionalen Zulegieren von B sollte zudem ausreichend Ti für die Abbindung von N zulegiert sein. As an optional alloying element, boron (B) can segregate on the phase boundaries and prevent their movement. This can lead to a fine-grain structure, which can have beneficial effects on the mechanical properties. To ensure the effectiveness of these effects, a content of up to 0.01% by weight, in particular for cost reasons up to a maximum of 0.005% by weight, and to reliably avoid embrittlement at grain boundaries, preferably up to a maximum of 0.004% by weight, as well as in particular to guarantee the safe effectiveness even in the presence of N, for example in the form of technically unavoidable contamination of the steel melt with N, in particular of at least 0.0005% by weight, preferably of at least 0.0010% by weight, preferably of at least 0.0015% by weight, to increase the fine grain size will. With the optional alloying of B, sufficient Ti should also be alloyed for the setting of N.
Kupfer (Cu) kann als optionales Legierungselement zur Erhöhung der Festigkeit und der Witterungsbeständigkeit mit einem Gehalt von bis zu 0,5 Gew.-% legiert werden. Um die festigkeitssteigernde Wirkung zu gewährleisten, werden Gehalte insbesondere von mindestens 0,01 Gew.-% zugegeben, zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit werden Gehalte vorzugsweise von mindestens 0,05 Gew.-% eingesetzt. Gehalte von über 0,5 Gew.-% ergeben keinen zusätzlichen Nutzen. Der Gehalt wird insbesondere auf maximal 0,3 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,25 Gew.-% begrenzt, um negative Einflüsse auf die Schweißeignung und die Zähigkeitseigenschaften in der Wärmeeinflusszone einer am Stahlflachprodukt möglichen, vorgenommenen Schweißung zu vermeiden. Copper (Cu) can be alloyed as an optional alloying element to increase strength and weather resistance with a content of up to 0.5% by weight. In order to ensure the strength-increasing effect, contents of in particular at least 0.01% by weight are added; contents of at least 0.05% by weight are preferably used to increase the weathering resistance. Levels in excess of 0.5% by weight provide no additional benefit. The content is limited in particular to a maximum of 0.3% by weight, preferably to a maximum of 0.25% by weight, in order to avoid negative influences on the weldability and the toughness properties in the heat-affected zone of a weld made on the flat steel product.
Kobalt (Co) kann als optionales Legierungselement mit Gehalten insbesondere von mindestens 0,01 Gew.-% zur Härtesteigerung verwendet werden. Vorzugsweise können zur Nutzung dieses Effektes Gehalte von mindestens 0,05 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0, 1 Gew.-%, eingesetzt werden. Gehalte unter 0,01 Gew.-% zeigen keinen erkennbaren Effekt, können aber toleriert werden. Aus Kostengründen wird der Co-Gehalt auf maximal 1 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,7 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0,5 Gew.-% beschränkt. Cobalt (Co) can be used as an optional alloying element with contents in particular of at least 0.01% by weight to increase the hardness. To utilize this effect, contents of at least 0.05% by weight, preferably of at least 0.1% by weight, can be used. Contents below 0.01% by weight show no noticeable effect, but can be tolerated. For cost reasons, the Co content is limited to a maximum of 1% by weight, preferably to a maximum of 0.7% by weight, preferably to a maximum of 0.5% by weight.
Beryllium (Be) kann als optionales Legierungselement in Gehalten von bis zu 0, 1 Gew.-% eingesetzt werden, um durch die Bildung von hochfesten Carbiden und/oder Oxiden die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen. Zur sicheren Einstellung der Wirksamkeit werden Gehalte insbesondere von mindestens 0,002 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,005 Gew.-% eingesetzt. Aus Kostengründen wird der Gehalt insbesondere auf maximal 0,05 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,02 Gew.-% beschränkt. Besonders bevorzugt wird aufgrund seinerToxizität auf den Einsatz von Be verzichtet. Beryllium (Be) can be used as an optional alloying element in contents of up to 0.1% by weight in order to increase the wear resistance through the formation of high-strength carbides and / or oxides. To set the effectiveness reliably, contents of at least 0.002% by weight, preferably of at least 0.005% by weight, are used. For reasons of cost, the content is limited in particular to a maximum of 0.05% by weight, preferably to a maximum of 0.02% by weight. It is particularly preferred not to use Be because of its toxicity.
Antimon (Sb) kann als optionales Legierungselement in Gehalten von bis zu 0,3 Gew.-% zulegiert werden, um die Anfälligkeit für Korngrenzenoxidation zu verringern und bei Einsatz höherer Gehalte zudem die Korrosionsbeständigkeit in sauren Medien zu erhöhen, indem es an Korngrenzen seigert und dort die Neigung zur Wasserstoffgenerierung und damit zur wasserstoffinduzierten Rissbildung verringert oder ganz unterbindet. Um eine sichere Wirkung des Zulegierens zu erreichen, wird ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,001 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,002 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,005 Gew.-% eingesetzt. Aus Kostengründen wird der Maximalgehalt insbesondere auf 0,2 Gew.-%, vorzugsweise auf 0, 1 Gew.-%, bevorzugt auf 0,05 Gew.-% beschränkt. Wenn keine besonderen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit in sauren Medien bestehen, wird zur Vermeidung der Versprödung insbesondere an Korngrenzen besonders bevorzugt maximal 0,02 Gew.-% eingesetzt. Falls eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit in sauren Medien benötigt wird, wird in einer alternativen Ausführung besonders bevorzugt der Mindestgehalt auf 0,02 Gew.-% festgelegt. Antimony (Sb) can be added as an optional alloying element in contents of up to 0.3% by weight in order to reduce the susceptibility to grain boundary oxidation and, if higher contents are used, to increase the corrosion resistance in acidic media by segregating and there the tendency to generate hydrogen and thus to hydrogen-induced cracking is reduced or completely prevented. In order to achieve a reliable effect of the alloying, a content of at least 0.001% by weight, preferably of at least 0.002% by weight, is preferred of at least 0.005% by weight are used. For reasons of cost, the maximum content is limited in particular to 0.2% by weight, preferably to 0.1% by weight, preferably to 0.05% by weight. If there are no special requirements for corrosion resistance in acidic media, a maximum of 0.02% by weight is particularly preferably used to avoid embrittlement, particularly at grain boundaries. If an improved corrosion resistance in acidic media is required, in an alternative embodiment the minimum content is particularly preferably set at 0.02% by weight.
Zinn (Sn) kann als optionales Legierungselement zulegiert werden, um die Korrosionsbeständigkeit in sauren Medien zu erhöhen und kann zu diesem Zwecke mit einem Gehalt bis zu 0,3 Gew.-% eingesetzt werden. Zur Sicherstellung einer zumindest geringfügigen Wirksamkeit wird ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,001 Gew.-% verwendet. Um diese Wirkung in erhöhtem Maße zu gewährleisten, wird ein Gehalt vorzugsweise von mindestens 0,005 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 0,01 Gew.-% eingesetzt. Um eine Verschlechterung der Zähigkeit des Materials zu vermeiden, wird die Obergrenze insbesondere auf maximal 0,25 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt auf maximal 0, 1 Gew.-% eingeschränkt. Tin (Sn) can be added as an optional alloying element in order to increase the corrosion resistance in acidic media and can be used for this purpose with a content of up to 0.3% by weight. To ensure at least a slight effectiveness, a content of at least 0.001% by weight is used. In order to ensure this effect to an increased extent, a content of at least 0.005% by weight, preferably of at least 0.01% by weight, is used. In order to avoid a deterioration in the toughness of the material, the upper limit is restricted in particular to a maximum of 0.25% by weight, preferably to a maximum of 0.2% by weight, preferably to a maximum of 0.1% by weight.
Seltenerdmetalle wie Cer, Lanthan, Neodym, Praseodym, Yttrium und andere, die einzeln oder in Summe mit SEM abgekürzt werden, können als optionale Legierungselemente hinzugegeben werden, um S, P und/oder 0 abzubinden und die Bildung von Oxiden und/oder Sulfiden sowie Phosphorsegregationen an Korngrenzen zu verringern bzw. ganz zu vermeiden und so die Zähigkeit zu erhöhen. Um eine erkennbare Wirkung zu erzielen, wird bei Einsatz von SEM ein Gehalt insbesondere von mindestens 0,0005 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,001 Gew.-% zulegiert. Der SEM-Gehalt wird auf maximal 0,05 Gew.-%, insbesondere auf maximal 0,02 Gew.-%, vorzugsweise auf maximal 0,01 Gew.-% begrenzt, um nicht zu viele zusätzliche Ausscheidungen zu bilden, was die Zähigkeit negativ beeinflussen kann. Bevorzugt wird aus Kostengründen bis maximal 0,005 Gew.-% SEM zulegiert. Rare earth metals such as cerium, lanthanum, neodymium, praseodymium, yttrium and others, which are individually or collectively abbreviated as SEM, can be added as optional alloying elements to bind S, P and / or O and the formation of oxides and / or sulfides as well To reduce or avoid phosphorus segregations at grain boundaries and thus increase toughness. In order to achieve a recognizable effect, when using SEM, a content of in particular at least 0.0005% by weight, preferably at least 0.001% by weight, is added. The SEM content is limited to a maximum of 0.05% by weight, in particular to a maximum of 0.02% by weight, preferably to a maximum of 0.01% by weight, in order not to form too many additional precipitates, which affects the toughness can negatively affect. For reasons of cost, preference is given to adding up to a maximum of 0.005% by weight of SEM.
Neben Eisen kann das Stahlflachprodukt herstellungsbedingt als unvermeidbare Verunreinigungen eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe (0, H, As) enthalten, welche nicht gezielt als Legierungselemente zulegiert werden. In addition to iron, the flat steel product may contain one or more of the elements from the group (0, H, As) as unavoidable impurities, which are not specifically alloyed as alloy elements.
Sauerstoff (0) ist eine unerwünschte, aber aus technischen Gründen in der Regel nicht vermeidbare Verunreinigung. Der Maximalgehalt für 0 wird mit bis zu 0,005 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,002 Gew.-% angegeben. Wasserstoff (H) kann als kleinstes Atom auf Zwischengitterplätzen im Stahl sehr beweglich sein und kann insbesondere in höchstfesten Stählen beim Abkühlen von der Warmwalzung zu Aufreißungen im Stahlflachprodukt führen. Die mögliche Verunreinigung H wird daher auf einen Gehalt von maximal 0,001 Gew.-%, insbesondere von maximal 0,0004 Gew.-%, vorzugsweise von maximal 0,0002 Gew.-% reduziert. Oxygen (0) is an undesirable, but for technical reasons usually unavoidable impurity. The maximum content for 0 is given as up to 0.005% by weight, in particular up to 0.002% by weight. Hydrogen (H), as the smallest atom in interstitial spaces in steel, can be very mobile and, especially in high-strength steels, can lead to tears in the flat steel product when it cools down after hot rolling. The possible impurity H is therefore reduced to a content of a maximum of 0.001% by weight, in particular of a maximum of 0.0004% by weight, preferably of a maximum of 0.0002% by weight.
Arsen (As) ist eine Verunreinigung, die im warmgewalzten Stahlflachprodukt vorhanden sein kann, wobei der Gehalt auf maximal 0,02 Gew.-% begrenzt wird, um negative Einflüsse zu vermeiden. Arsenic (As) is an impurity that can be present in the hot-rolled flat steel product, the content being limited to a maximum of 0.02% by weight in order to avoid negative influences.
Die als optional angegebenen Legierungselemente können insbesondere alternativ auch als Verunreinigungen in Gehalten unterhalb der angegebenen Mindestgrenzen toleriert werden, ohne die Eigenschaften des Stahlflachprodukts zu beeinflussen, vorzugsweise nicht zu verschlechtern. The alloying elements specified as optional can in particular alternatively also be tolerated as impurities in contents below the specified minimum limits without influencing the properties of the flat steel product, preferably not impairing them.
Da gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung keine vollständige bzw. keine gleichmäßige Durchhärtung des Stahlflachprodukts angestrebt wird, können kostenintensive Legierungselemente wie beispielsweise Ni, Cr, Mo und/oder andere Legierungselemente, deren Obergrenzen insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen festgelegt wurden nur optional und in geringen Gehalten verwendet werden. Die geringen oder vollständig entfallenden Gehalte dieser Legierungselemente im Vergleich zu konventionellen Durchhärtungswerkstoffkonzepten ermöglichen daher eine Einsparung von Legierungsmittelkosten. Since, according to an embodiment of the invention, no complete or uniform hardening of the flat steel product is sought, cost-intensive alloying elements such as Ni, Cr, Mo and / or other alloying elements, the upper limits of which have been set for economic reasons, can only be used optionally and in small amounts. The low or no content of these alloying elements in comparison to conventional through-hardening material concepts therefore enables alloying agent costs to be saved.
Das warmgewalzte Stahlflachprodukt ist als Blech mit einer Dicke zwischen 3 und 150 mm, insbesondere zwischen 8 und 150 mm, vorzugsweise zwischen 15 und 150 mm, oder als Warmband mit einer Dicke zwischen 1,5 und 25 mm, insbesondere zwischen 6 und 25 mm, vorzugsweise zwischen 8 und 20 mm ausgeführt. Zur Herstellung von Bauteilen können aus dem Blech oder Warmband Zuschnitte oder Platinen herausgearbeitet bzw. aus- oder abgeschnitten werden, welche eben oder geformt, je nach Bauteildesign auch mit engen Biegeradien, durch Kaltumformung als Bauteil verwendet werden können, insbesondere in Verschleiß- oder Sicherheitsanwendungen. The hot-rolled flat steel product is available as sheet metal with a thickness between 3 and 150 mm, in particular between 8 and 150 mm, preferably between 15 and 150 mm, or as hot strip with a thickness between 1.5 and 25 mm, in particular between 6 and 25 mm, preferably carried out between 8 and 20 mm. For the production of components, blanks or blanks can be worked out or cut or cut from the sheet metal or hot strip, which can be flat or shaped, depending on the component design, also with narrow bending radii, by cold forming, especially in wear or safety applications.
Falls das warmgewalzte Stahlflachprodukt gemäß einer Ausführung an seiner ersten Oberfläche respektive im Härtebereich der ersten Oberfläche eine vollständig oder überwiegend martensitische Gefügestruktur aufweist, stellt sich beim erfindungsgemäßen Herstellungsprozess aufgrund der Volumenvergrößerung bei der Martensitbildung zunächst eine Krümmung des Stahlflachproduktes ein, falls das Stahlflachprodukt während der Kühlung nicht geometrisch fixiert ist. Im Falle des Entstehens der vorgenannten Krümmung wird diese insbesondere durch Verformung bei einer tieferen Temperatur, bevorzugt durch Hin- und Herbiegen in einer Richtmaschine, kompensiert, wobei sich zudem durch Kaltverfestigung insbesondere das duktilere Material der zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich der zweiten Oberfläche in seiner Festigkeit steigern lässt. Insbesondere kann das Entstehen der vorgenannten Krümmung durch geometrische Fixierung verringert oder vorzugsweise vollständig verhindert werden, wobei sich durch die geometrische Fixierung die durch die Volumenvergrößerung entstehende Krümmung durch Verformung direkt in einer entsprechenden Vorrichtung, beispielsweise in einer Quette über geeignete Fixiermittel, verringert respektive ausgleicht. Hierdurch können gegebenenfalls entstehende Spannungen an der zweiten Oberfläche des Stahlflachprodukts direkt ganz oder teilweise verringert werden, da sich an der zweiten Oberfläche (zweite Seite) eine im Vergleich zur ersten Oberfläche (erste Seite) eine erhöhte Temperatur einstellt, während an der ersten Oberfläche abkühlungsbedingt vorzugsweise Martensit gebildet wird. If, according to one embodiment, the hot-rolled flat steel product has a completely or predominantly martensitic microstructure on its first surface or in the hardness range of the first surface, the production process according to the invention initially results in a curvature of the flat steel product due to the increase in volume during martensite formation, if the flat steel product is not geometrically fixed during cooling. If the aforementioned curvature occurs, this is compensated in particular by deformation at a lower temperature, preferably by bending back and forth in a straightening machine, with the strength of the more ductile material of the second surface or in the ductile area of the second surface also being increased by strain hardening can increase. In particular, the occurrence of the aforementioned curvature can be reduced or preferably completely prevented by geometric fixation, with the geometric fixation reducing or compensating for the curvature resulting from the volume increase through deformation directly in a corresponding device, for example in a quartet using suitable fixing means. This allows any stresses that may arise on the second surface of the flat steel product to be completely or partially reduced directly, since the temperature on the second surface (second side) is higher than that of the first surface (first side), while on the first surface it is preferably due to cooling Martensite is formed.
Bauteile für Landwirtschafts- oder Baumaschinen unterliegen aufgrund ihres bestimmungsgemäßen Einsatzzwecks einem sehr hohen abrasiven Verschleiß. Gleichzeitig nehmen auch bei diesen Bauteilen der Designaspekt einen immer größeren Stellenwert ein. Herkömmliche konventionell, gehärtete Stähle sind hierbei, insbesondere bei der Umsetzung von engen Beigeradien, nicht geeignet, da sie zwar die geforderte Festigkeit besitzen, ihnen aber die notwendige Umformbarkeit fehlt. Durch die unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere die unterschiedliche Gefügestruktur zumindest abschnittsweise über die Dicke und/oder Breite und/oder Länge, vorzugsweise nur über die Dicke des erfindungsgemäß warmgewalzten Stahlflachproduktes werden sowohl hohe Festigkeiten als auch gegenüber der herkömmlichen Ausführung, verbesserte Umformbarkeit erreicht. Zudem weist das erfindungsgemäße warmgewalzte Stahlflachprodukt neben seiner hohen Härte an seiner ersten Oberfläche respektive im Härtebereich auch eine hohe Zähigkeit an seiner zweiten Oberfläche respektive im Duktilbereich auf. Hierdurch ist es im Gegensatz zu Stählen mit gleichmäßig hoher Härte an erster und zweiter Oberfläche deutlich besser auch für den Einsatz bei einer Kombination aus abrasiver und stoßartiger Belastung geeignet. Components for agricultural or construction machinery are subject to very high abrasive wear due to their intended use. At the same time, the design aspect is becoming increasingly important for these components too. Conventional, conventional, hardened steels are unsuitable here, especially when implementing narrow beige radii, because they have the required strength but lack the necessary formability. Due to the different properties, in particular the different microstructure, at least in sections over the thickness and / or width and / or length, preferably only over the thickness of the flat steel product hot-rolled according to the invention, both high strengths and improved formability compared to the conventional design are achieved. In addition, in addition to its high hardness on its first surface or in the hardness range, the hot-rolled flat steel product according to the invention also has high toughness on its second surface or in the ductile range. As a result, in contrast to steels with a consistently high hardness on the first and second surface, it is also significantly better suited for use with a combination of abrasive and shock loads.
Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen warmgewalzten Stahlflachprodukts ist in ebener oder geformter Ausführung als Bauteil in Sicherheitsanwendungen, beispielsweise als beschussfester Sicherheitsstahl, anwendbar. Hier kann beispielsweise die einseitig hohe Härte in Richtung eines Belastungsfalls ausgerichtet werden, wobei ein auftreffendes Projektil auf der Seite der hohen Härte bricht und der zähe Anteil auf der gegenüberliegenden Seite des Sicherheitsstahls die kinetische Energie des Projektils aufnehmen kann. A preferred use of the hot-rolled flat steel product according to the invention can be used in planar or shaped design as a component in security applications, for example as bullet-proof security steel. Here, for example, the high hardness on one side can be aligned in the direction of a load case, with an impacting projectile on the high hardness side breaks and the tough part on the opposite side of the safety steel can absorb the kinetic energy of the projectile.
Eine weitere mögliche Verwendung des erfindungsgemäßen warmgewalzten Stahlproduktes sind Messer, insbesondere selbstschärfende Messer, wie zum Beispiel Deltamesser bzw. Schneidleisten für den Agrar- oder Baumaschinensektor. Another possible use of the hot-rolled steel product according to the invention are knives, in particular self-sharpening knives, such as, for example, delta knives or cutting strips for the agricultural or construction machine sector.
Das Verfahren zur Herstellung wie auch das erfindungsgemäße warmgewalzte Stahlflachprodukt kann sowohl zur Standzeiterhöhung des Endproduktes (Bauteil) als auch zu einer Kostenreduktion durch Entfall der zusätzlich notwendigen Prozessschritte der Härtung, beispielsweise der thermochemischen Härtung, beitragen. The method of production as well as the hot-rolled flat steel product according to the invention can contribute both to increasing the service life of the end product (component) and to reducing costs by eliminating the additionally necessary process steps of hardening, for example thermochemical hardening.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (Brief Description of Drawing) Brief Description of Drawing
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der einzigen Figur 1) sind ein gemessener Härteverlauf und ein berechneter Zugfestigkeitsverlauf innerhalb eines warmgewalzten Stahlflachprodukts gemäß eines Ausführungsbeispiels dargestellt. The invention is explained in more detail below with the aid of a drawing showing an exemplary embodiment. In the single FIG. 1), a measured hardness curve and a calculated tensile strength curve within a hot-rolled flat steel product according to an exemplary embodiment are shown.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode fbr Carrying out the Invention) Description of the Preferred Embodiments (Best Mode for Carrying out the Invention)
In einem ersten Ausführungsbeispiel wurde eine Schmelze bestehend aus in Gew.-%: C=0,214%, Mn= l,3%, Al=0,03%, P=0,014%, S=0,002%, N=0,0025%, Si=0,243%, Cr=0, 179%, Mo=0,038%, Ni=0, 104%, Ti=0,023%, Ca=0,001%, B=0,003%, Cu=0,074%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, beispielsweise in einer Stranggießanlage, zu einem Vorprodukt vergossen und in Form von Brammen abgeteilt. Hier nicht angegebene Legierungselemente lagen dabei nicht in messbaren Gehalten bzw. nur als unvermeidbare Verunreinigungen vor. Es wurde zugelassen, dass sich die Brammen auf Umgebungstemperatur abkühlen. Eine der Brammen wurde bereitgestellt und beispielsweise in einem Hubbalkenofen auf eine Temperatur von 1250°C wiedererwärmt bzw. durchwärmt, so dass das Gefüge des Vorprodukts vollständig aus Austenit bestand. Die Bramme wurde nach erfolgter Wiedererwärmung einer Walzstraße zugeführt, in der sie zunächst in einem Gerüst reversierend vorgewalzt und anschließend sieben Walzgerüste dickenreduzierend auf die Bramme einwirkten und hieraus ein Stahlflachprodukt mit einer Enddicke von 19 mm warmgewalzt wurde, wobei die Walzendtemperatur 920°C betrug. Unmittelbar nach dem letzten Walzstich wurde das warmgewalzte Stahlflachprodukt insbesondere in Form eines Warmbands asymmetrisch abgekühlt, wobei ein Kühlmittel in Form von Wasser, insbesondere mit hohem Druck, auf der Unterseite bzw. auf der ersten Oberfläche respektive der ersten Seite (Härtebereich) des Stahlflachprodukts einwirkte und damit nur einseitig aktiv mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 40 K/s abgekühlt wurde, insbesondere bis zu einer Temperatur von 400°C heruntergekühlt und anschließend, insbesondere zu einem Coil, gehaspelt wurde. Das Coil wurde anschließend auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Nach der Abkühlung wurde eine Platine als Probe von dem Coil abgeschnitten und es wurden Härteuntersuchungen zur Ermittlung der Vickershärte (HV10) an unterschiedlichen Stellen über die Dicke der Probe durchgeführt. Die Ergebnisse sowie eine rechnerisch aus den Ergebnissen berechnete Zugfestigkeit sind in der Grafik in Figur 1 dargestellt. Anhand des Härteverlaufs ist ersichtlich, dass die aktive, asymmetrische Kühlung von der linken Seite, welche der ersten Oberfläche bzw. ersten Seite des warmgewalzten und asymmetrisch abgekühlten Stahlflachprodukts, erfolgt ist. Ersichtlich ist auch, dass ein Härteunterschied zwischen der ersten Oberfläche (Härtebereich) und der zweiten Oberfläche (Duktilbereich) des Stahlflachprodukts von mindestens 50 HV vorliegt. In a first embodiment, a melt was made up of, in% by weight: C = 0.214%, Mn = 1.3%, Al = 0.03%, P = 0.014%, S = 0.002%, N = 0.0025% , Si = 0.243%, Cr = 0.179%, Mo = 0.038%, Ni = 0.14%, Ti = 0.023%, Ca = 0.001%, B = 0.003%, Cu = 0.074%, the balance Fe and unavoidable impurities , for example in a continuous caster, cast into a preliminary product and divided in the form of slabs. Alloying elements not specified here were not present in measurable contents or only as unavoidable impurities. The slabs were allowed to cool to ambient temperature. One of the slabs was provided and, for example, reheated or thoroughly heated in a walking beam furnace to a temperature of 1250 ° C., so that the structure of the preliminary product consisted entirely of austenite. After reheating, the slab was fed to a rolling train, in which it was first rolled in a reversing manner in a stand and then seven roll stands acted on the slab to reduce its thickness, and from this a flat steel product with a final thickness of 19 mm was hot-rolled, the final rolling temperature being 920 ° C. Immediately after the last rolling pass, the hot-rolled flat steel product was cooled asymmetrically, in particular in the form of a hot strip, a coolant in the form of water, in particular at high pressure, acted on the underside or on the first surface or the first side (hardness range) of the flat steel product and was therefore only actively cooled on one side at a cooling rate of 40 K / s, in particular up to was cooled down to a temperature of 400 ° C and then, in particular into a coil, coiled. The coil was then cooled to ambient temperature. After cooling, a blank was cut off from the coil as a sample and hardness tests were carried out to determine the Vickers hardness (HV10) at different points across the thickness of the sample. The results and a tensile strength calculated from the results are shown in the graph in FIG. The hardness profile shows that the active, asymmetrical cooling took place from the left side, which is the first surface or first side of the hot-rolled and asymmetrically cooled flat steel product. It is also evident that there is a hardness difference between the first surface (hardness range) and the second surface (ductile range) of the flat steel product of at least 50 HV.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wurde eine Schmelze bestehend aus in Gew.-%: C=0,5%, Mn= l,04%, Al=0,02%, P=0,009%, S=0,003%, N=0,005%, Si=0,27%, Cr=0,96%, Mo=0,02%, Ni=0, l%, V=0,097%, Ca=0,001%, B=0,0015%, Cu=0,024%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, beispielsweise in einer Stranggießanlage, zu einem Vorprodukt vergossen und in Form von Brammen abgeteilt. Hier nicht angegebene Legierungselemente lagen dabei nicht in messbaren Gehalten bzw. nur als unvermeidbare Verunreinigungen vor. Es wurde zugelassen, dass sich die Brammen auf Umgebungstemperatur abkühlen. Eine der Brammen wurde bereitgestellt und beispielsweise in einem Stoßofen auf eine Temperatur von 1150 °C wiedererwärmt bzw. durchwärmt, so dass das Gefüge des Vorprodukts vollständig aus Austenit bestand. Die Bramme wurde nach erfolgter Wiedererwärmung einem Quarto-Walzgerüst zugeführt und darin reversierend zu einem Blech mit einer Dicke von 25 mm warmgewalzt, wobei die Endwalztemperatur 820 °C betrug. Anschließend wurde das Blech an Luft gelagert und dabei bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Im Anschluss daran wurde das Blech in einem Rollenherdofen auf eine Temperatur von 905 °C wiedererwärmt und direkt einer Quette zugeführt. In der Quette wurde es an mehreren Stellen mit Stempeln geometrisch fixiert, um einen zu großen Verzug durch die einseitige Abkühlung zu verhindern, und anschließend von unten mit Wasser beaufschlagt, bis es an seiner Unterseite bzw. an der ersten Oberfläche (Härtebereich) des Stahlflachprodukts eine Temperatur von 100 °C erreicht hatte. Anschließend wurde das Blech an Luft bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Da sich bei der einseitigen Abkühlung trotz der geometrischen Fixierung eine geringfügige Krümmung eingestellt hatte, wurde das Blech zur Einstellung der gewünschten Ebenheit anschließend einer Richtmaschine zugeführt. Nach der Abkühlung und dem Richten wurde eine Platine als Probe von dem Blech abgeschnitten und es wurden Härteuntersuchungen zur Ermittlung der Vickershärte (HV10) an unterschiedlichen Stellen über die Dicke der Probe durchgeführt. Anhand des Härteverlaufs wurde ersichtlich, dass ein Härteunterschied zwischen der ersten Oberfläche (Härtebereich) und zweiten Oberfläche (Duktilbereich) des Stahlflachprodukts von mindestens 100 HV vorlag. In a second embodiment, a melt was made up of, in% by weight: C = 0.5%, Mn = 1.04%, Al = 0.02%, P = 0.009%, S = 0.003%, N = 0.005% , Si = 0.27%, Cr = 0.96%, Mo = 0.02%, Ni = 0.1%, V = 0.097%, Ca = 0.001%, B = 0.0015%, Cu = 0.024% , Remainder Fe and unavoidable impurities, for example in a continuous caster, cast into a preliminary product and separated in the form of slabs. Alloying elements not specified here were not present in measurable contents or only as unavoidable impurities. The slabs were allowed to cool to ambient temperature. One of the slabs was provided and, for example, reheated or warmed through in a pusher furnace to a temperature of 1150 ° C., so that the structure of the preliminary product consisted entirely of austenite. After reheating, the slab was fed to a four-high roll stand and hot-rolled in reversing motion to form a sheet with a thickness of 25 mm, the final rolling temperature being 820 ° C. The metal sheet was then stored in air and cooled to room temperature in the process. The sheet metal was then reheated in a roller hearth furnace to a temperature of 905 ° C. and fed directly to a quench. In the quette, it was geometrically fixed in several places with stamps in order to prevent excessive distortion due to the one-sided cooling, and then subjected to water from below until there was a surface on its underside or on the first surface (hardness range) of the flat steel product Temperature of 100 ° C had reached. The metal sheet was then cooled in air to room temperature. Since the one-sided cooling caused a slight curvature in spite of the geometric fixation, the sheet metal was then fed to a straightening machine to set the desired evenness. After cooling down and the Straightening, a blank was cut off from the sheet metal as a sample and hardness tests were carried out to determine the Vickers hardness (HV10) at different points across the thickness of the sample. The hardness profile showed that there was a hardness difference between the first surface (hardness range) and the second surface (ductile range) of the flat steel product of at least 100 HV.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wurde eine Schmelze bestehend aus in Gew.-%: 0=0,23%, Mn= l,23%, Al=0,03%, P=0,015%, S=0,001%, N=0,005%, Si=0,22%, Cr=0, 16%, Ti=0,032%, Ca=0,001%, B=0,002%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, beispielsweise in einer Gießwalzanlage, zu einem Vorprodukt in Form eines Gießstrangs vergossen. Hier nicht angegebene Legierungselemente lagen dabei nicht in messbaren Gehalten bzw. nur als unvermeidbare Verunreinigungen vor. Aus der Gießhitze kommend, reichte die Temperatur des Gießstrangs nicht aus und der Gießstrang durchlief einen in Linie installierten Wiedererwärmungsofen und wurde auf eine Temperatur von 1200°C wiedererwärmt bzw. durchwärmt, so dass das Gefüge des Vorprodukts vollständig aus Austenit bestand. Nach erfolgter Wiedererwärmung durchlief das Vorprodukt eine in Linie angeschlossene Walzlinie, in der sieben Walzgerüste dickenreduzierend auf das Vorprodukt einwirkten und dieses zu einem Stahlflachprodukt mit einer Enddicke von 20 mm warmgewalzt wurde, wobei die Walzendtemperatur 900°C betrug. Unmittelbar nach dem letzten Walzstich wurde das warmgewalzte Stahlflachprodukt beispielsweise in Form eines Warmbands asymmetrisch abgekühlt, wobei ein Kühlmittel in Form von Wasser, insbesondere mit hohem Druck, auf der Unterseite bzw. auf der ersten Oberfläche respektive der ersten Seite des Stahlflachprodukts einwirkte und damit nur einseitig aktiv mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 40 K/s abgekühlt wurde, insbesondere bis zu einer Temperatur von 300°C heruntergekühlt und anschließend, insbesondere zu einem Coil, gehaspelt wurde. Das Coil wurde anschließend auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Nach der Abkühlung wurde eine Platine als Probe von dem Coil abgeschnitten und es wurden Härteuntersuchungen zur Ermittlung der Vickershärte (HV10) an unterschiedlichen Stellen über die Dicke der Probe durchgeführt. Hierbei wurde in ähnlicher Weise wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen eine Härtedifferenz bestimmt, die mehr als 80 HV betrug. In a third exemplary embodiment, a melt was made up of, in% by weight: 0 = 0.23%, Mn = 1.23%, Al = 0.03%, P = 0.015%, S = 0.001%, N = 0.005% , Si = 0.22%, Cr = 0.16%, Ti = 0.032%, Ca = 0.001%, B = 0.002%, the remainder Fe and unavoidable impurities, for example in a casting and rolling plant, cast into a preliminary product in the form of a cast strand. Alloying elements not specified here were not present in measurable contents or only as unavoidable impurities. Coming from the casting heat, the temperature of the cast strand was insufficient and the cast strand passed through a reheating furnace installed in a line and was reheated or warmed through to a temperature of 1200 ° C so that the structure of the preliminary product consisted entirely of austenite. After reheating, the pre-product ran through a rolling line connected in a line, in which seven roll stands acted to reduce the thickness of the pre-product and this was hot-rolled to a flat steel product with a final thickness of 20 mm, the final rolling temperature being 900 ° C. Immediately after the last rolling pass, the hot-rolled flat steel product, for example in the form of a hot strip, was asymmetrically cooled, with a coolant in the form of water, in particular at high pressure, acting on the underside or on the first surface or the first side of the flat steel product and thus only on one side was actively cooled at a cooling rate of 40 K / s, in particular cooled down to a temperature of 300 ° C. and then reeled, in particular into a coil. The coil was then cooled to ambient temperature. After cooling, a blank was cut off from the coil as a sample and hardness tests were carried out to determine the Vickers hardness (HV10) at different points across the thickness of the sample. Here, in a similar way to the previous exemplary embodiments, a hardness difference was determined which was more than 80 HV.
Weitere Schmelzen, mit Legierungselementen, wie sie in der Tabelle 1 angegeben sind, neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen wurden zu Vorprodukten vergossen. Zur Herstellung von warmgewalzten und asymmetrisch abgekühlten Stahlflachprodukten wurde die Vorgehensweise analog zum zweiten Ausführungsbeispiel gewählt, jedoch mit einer Walzendtemperatur von 900°C. Die Dicke der Stahlflachprodukte betrug jeweils 25 mm. Nach Abkühlung wurden jeweils Platinen als Proben abgeschnitten und eine Härteuntersuchung zur Ermittlung der Vickershärte (HV10) jeweils 1 mm unterhalb der ersten und zweiten Oberfläche auf beiden Seiten des jeweiligen Stahlflachprodukts bzw. der jeweiligen Proben durchgeführt. Zusätzlich wurden die Gefügebestandteile lichtmikroskopisch jeweils 1 mm unterhalb der beiden Oberflächen auf beiden Seiten ermittelt. Die Ergebnisse zu den jeweiligen Proben sind in der Tabelle 2 dargestellt. Aus der Tabelle 2 ist zu entnehmen, dass der Härteunterschied zwischen den beiden Oberflächen respektive dem Härte- und Duktilbereich an der ersten und an der zweiten Oberfläche mindestens 50 HV, insbesondere zwischen 70 und 350 HV, vorzugsweise zwischen 80 und 250 HV, beträgt. Further melts, with alloy elements as indicated in Table 1, in addition to Fe and unavoidable impurities, were cast into preliminary products. For the production of hot-rolled and asymmetrically cooled flat steel products, the procedure was chosen analogously to the second exemplary embodiment, but with a final rolling temperature of 900 ° C. The thickness of the flat steel products was in each case 25 mm. After cooling, each circuit board was used as a sample cut off and a hardness test to determine the Vickers hardness (HV10) was carried out 1 mm below the first and second surface on both sides of the respective flat steel product or the respective samples. In addition, the structural components were determined with a light microscope 1 mm below the two surfaces on both sides. The results for the respective samples are shown in Table 2. From Table 2 it can be seen that the hardness difference between the two surfaces or the hardness and ductile area on the first and second surface is at least 50 HV, in particular between 70 and 350 HV, preferably between 80 and 250 HV.
Für Beispiel C wurde nur ein Teil des Bleches einseitig stark abgekühlt, wobei der Rest der ersten Oberfläche bzw. ersten Seite des Bleches von spritzendem Wasser abgeschirmt wurde. Angegeben sind hier in derTabelle 2 die Härtewerte des Härtebereichs und der zweiten Oberfläche. Für Beispiel D wurde ein Teil des Bleches an der zweiten Oberfläche bzw. Seite während der Abkühlung vom Kühlwasser abgeschirmt, wodurch sich dieser Teil des Bleches langsamer abkühlte und so zum Duktilbereich wurde. Der Rest des Bleches wurde von beiden Seiten stark abgekühlt. Angegeben sind hier in derTabelle 2 die Härtewerte der ersten Oberfläche und des Duktilbereichs. For example C, only part of the sheet metal was strongly cooled on one side, the remainder of the first surface or first side of the sheet metal being shielded from splashing water. Table 2 shows the hardness values of the hardness range and the second surface. For example D, part of the sheet metal on the second surface or side was shielded from the cooling water during the cooling, as a result of which this part of the sheet metal cooled down more slowly and thus became the ductile area. The rest of the sheet was greatly cooled on both sides. Table 2 shows the hardness values of the first surface and the ductile area.
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Tabelle 1 Table 1
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Tabelle 2 Table 2

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines warmgewalzten Stahlflachproduktes umfassend die Schritte: 1. A method for producing a hot-rolled flat steel product comprising the steps:
a) Vergießen einer Schmelze bestehend neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) aus a) Casting a melt consisting of Fe and unavoidable impurities (in% by weight)
C: 0,05 bis 0,9 %, optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni,C: 0.05 to 0.9%, optionally one or more alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni,
Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) mit Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) with
Mn: 0,1 bis 3%, Mn: 0.1 to 3%,
AI: 0,01 bis 2%, AI: 0.01 to 2%,
P: bis 0,15%, P: up to 0.15%,
S: bis 0,02 %, S: up to 0.02%,
N: bis 0,015%, N: up to 0.015%,
Si: bis 1,5%, Si: up to 1.5%,
Cr: bis 2 %, Cr: up to 2%,
Mo: bis 1,5%, Mon: up to 1.5%,
Ni: bis 2,5%, Ni: up to 2.5%,
Ti: bis 0,2 %, Ti: up to 0.2%,
V: bis 0,2 %, V: up to 0.2%,
Nb: bis 0,2%, Nb: up to 0.2%,
W: bis 0,2 %, W: up to 0.2%,
Zr: bis 0,2 %, Zr: up to 0.2%,
Ca: bis 0,015%, Ca: up to 0.015%,
B: bis 0,01%, B: up to 0.01%,
Cu: bis 0,5 %, Cu: up to 0.5%,
Co: bis 1%, Co: up to 1%,
Be: bis 0,1%, Be: up to 0.1%,
Sb: bis 0,3%, Sb: up to 0.3%,
Sn: bis 0,3 %, Sn: up to 0.3%,
SEM: bis 0,05%, wobei zu den Verunreinigungen zählen: SEM: up to 0.05%, where the impurities include:
0: bis 0,005 %, 0: up to 0.005%,
H: bis 0,001 %, H: up to 0.001%,
As: bis 0,02 %, zu einem Vorprodukt; b) Wiedererwärmen des Vorprodukts auf eine Temperatur oder Halten des Vorprodukts auf eine Temperatur, bei welcher das Gefüge des Vorprodukts im Wesentlichen vollständig aus Austenit besteht; c) Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Stahlflachprodukt in einem oder mehreren Walzgerüsten bei einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200 °C; d) Abkühlen des warmgewalzten Stahlflachprodukts auf eine Temperatur zwischen der Raumtemperatur RT und 500°C, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt asymmetrisch abgekühlt wird, derart, dass sich zumindest abschnittsweise über die Dicke und/oder Breite und/oder Länge des warmgewalzten Stahlflachprodukts unterschiedliche Eigenschaften einstellen, wobei zumindest von Teilen einer ersten zu Teilen einer zweiten Oberfläche des warmgewalzten Stahlflachprodukts ein Härteunterschied von mindestens 50 HV eingestellt wird; e) Haspeln oder Lagern des asymmetrisch abgekühlten Stahlflachprodukts und optional Abkühlung des aufgehaspelten oder gelagerten Stahlflachprodukts auf Umgebungstemperatur. As: up to 0.02%, to an intermediate product; b) reheating the intermediate product to a temperature or holding the intermediate product at a temperature at which the structure of the intermediate product consists essentially entirely of austenite; c) hot rolling of the intermediate product to form a flat steel product in one or more roll stands at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C .; d) cooling the hot-rolled flat steel product to a temperature between room temperature RT and 500 ° C, the hot-rolled flat steel product being cooled asymmetrically, in such a way that at least in sections, different properties are established over the thickness and / or width and / or length of the hot-rolled flat steel product, a hardness difference of at least 50 HV is set at least from parts of a first to parts of a second surface of the hot-rolled flat steel product; e) reeling or storing the asymmetrically cooled flat steel product and optionally cooling the reeled or stored flat steel product to ambient temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt c) das Vorprodukt in einem oder mehreren Walzgerüsten bei einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200 °C zu einem Blech mit einer Dicke zwischen 3 und 150 mm warmgewalzt wird. 2. The method according to claim 1, wherein in step c) the preliminary product is hot rolled in one or more roll stands at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C to form a sheet with a thickness between 3 and 150 mm.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt c) das Vorprodukt in mehreren Walzgerüsten bei einer Walzendtemperatur zwischen 600 und 1200 °C zu einem Warmband mit einer Dicke zwischen 1,5 und 25 mm warmgewalzt wird. 3. The method according to claim 1, wherein in step c) the intermediate product is hot rolled in several roll stands at a final rolling temperature between 600 and 1200 ° C to form a hot strip with a thickness between 1.5 and 25 mm.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Schritt c) und vor Schritt d) das warmgewalzte Stahlflachprodukt abgekühlt und wiedererwärmt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein after step c) and before step d) the hot-rolled flat steel product is cooled and reheated.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt d) das warmgewalzte Stahlflachprodukt zumindest einseitig aktiv mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 30 K/s abgekühlt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step d) the hot-rolled flat steel product is actively cooled at least on one side at a cooling rate of at least 30 K / s.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Abkühlung eine Flüssigkeit verwendet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein a liquid is used for cooling.
7. Warmgewalztes Stahlflachprodukt, insbesondere hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches neben Fe und herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.- % aus 7. Hot-rolled flat steel product, in particular produced according to one of the preceding claims, which, in addition to Fe and impurities which are unavoidable due to the manufacturing process, in% by weight
C: 0,05 bis 0,9 %, optional eines oder mehrere Legierungselemente aus der Gruppe (Mn, AI, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) mit C: 0.05 to 0.9%, optionally one or more alloy elements from the group (Mn, Al, P, S, N, Si, Cr, Mo, Ni, Ti, V, Nb, W, Zr, Ca, B, Cu, Co, Be, Sb, Sn, SEM) with
Mn: 0, 1 bis 3 %, Mn: 0.1 to 3%,
AI: 0,01 bis 2 %, AI: 0.01 to 2%,
P: bis 0, 15 %, P: up to 0.15%,
S: bis 0,02 %, S: up to 0.02%,
N: bis 0,015 %, N: up to 0.015%,
Si: bis 1,5 %, Si: up to 1.5%,
Cr: bis 2 %, Cr: up to 2%,
Mo: bis 1,5 %, Mon: up to 1.5%,
Ni: bis 2,5 %, Ni: up to 2.5%,
Ti: bis 0,2 %, Ti: up to 0.2%,
V: bis 0,2 %, V: up to 0.2%,
Nb: bis 0,2 %, Nb: up to 0.2%,
W: bis 0,2 %, W: up to 0.2%,
Zr: bis 0,2 %, Zr: up to 0.2%,
Ca: bis 0,015 %, Ca: up to 0.015%,
B: bis 0,01 %, Cu: bis 0,5 %, B: up to 0.01%, Cu: up to 0.5%,
Co: bis 1%, Co: up to 1%,
Be: bis 0, 1 %, Be: up to 0.1%,
Sb: bis 0,3 %, Sb: up to 0.3%,
Sn: bis 0,3 %, Sn: up to 0.3%,
SEM: bis 0,05 %, wobei zu den Verunreinigungen zählen: SEM: up to 0.05%, whereby the impurities include:
0: bis 0,005 %, 0: up to 0.005%,
H: bis 0,001 %, H: up to 0.001%,
As: bis 0,02 %, besteht, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt an einer ersten Oberfläche wenigstens teilweise eine Härte von mindestens 200 HV und zumindest abschnittsweise über seine Dicke und/oder Breite und/oder Länge unterschiedliche Eigenschaften aufweist, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt zumindest von Teilen seiner ersten zu Teilen seiner zweiten Oberfläche einen Härteunterschied von mindestens 50 HV aufweist. As: up to 0.02%, the hot-rolled flat steel product at least partially has a hardness of at least 200 HV on a first surface and at least in sections different properties over its thickness and / or width and / or length, the hot-rolled flat steel product at least from Parts of its first to parts of its second surface has a hardness difference of at least 50 HV.
8. Warmgewalztes Stahlflachprodukt nach Anspruch 7, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt an seiner ersten Oberfläche ein Gefüge aus Martensit mit mindestens 50 Flächen-% aufweist, wobei andere Gefügebestandteile in Form von Bainit, Austenit, Restaustenit, Zementit, Perlit und/oder Ferrit vorhanden sein können, und an seiner zweiten Oberfläche ein Gefüge aus mindestens einem der Gefügebestandteile Ferrit, Perlit, Bainit und/oder Martensit mit mindestens 70 Flächen-% aufweist, wobei andere Gefügebestandteile in Form von Austenit, Restaustenit und/oder Zementit vorhanden sein können, wobei Martensit im Gefüge der zweiten Oberfläche geringer vorhanden ist als im Gefüge der ersten Oberfläche. 8. Hot-rolled flat steel product according to claim 7, wherein the hot-rolled flat steel product has a structure of martensite with at least 50 area% on its first surface, with other structural components in the form of bainite, austenite, retained austenite, cementite, pearlite and / or ferrite may be present , and has a structure of at least one of the structural components ferrite, pearlite, bainite and / or martensite with at least 70 area% on its second surface, with other structural components in the form of austenite, retained austenite and / or cementite, with martensite in the The structure of the second surface is less present than in the structure of the first surface.
9. Warmgewalztes Stahlflachprodukt nach Anspruch 7, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt an seiner ersten Oberfläche ein Gefüge aus Bainit mit mindestens 50 Flächen-% aufweist, wobei andere Gefügebestandteile in Form von Austenit, Restaustenit, Martensit, Zementit, Perlit und/oder Ferrit vorhanden sein können, und an seiner zweiten Oberfläche ein Gefüge aus mindestens einem der Gefügebestandteile Ferrit, Perlit, Bainit und/oder Martensit mit mindestens 70 Flächen-% aufweist, wobei andere Gefügebestandteile in Form von Austenit, Restaustenit und/oder Zementit vorhanden sein können, wobei der Bainitanteil an der zweiten Oberfläche geringer ist als die aufsummierten Anteile von Bainit und Martensit an der ersten Oberfläche. 9. Hot-rolled flat steel product according to claim 7, wherein the hot-rolled flat steel product has a structure of bainite with at least 50 area% on its first surface, with other structural components in the form of austenite, retained austenite, martensite, cementite, pearlite and / or ferrite may be present , and on its second surface has a structure of at least one of the structural components ferrite, pearlite, bainite and / or martensite with at least 70 area%, with other structural components in the form of austenite, retained austenite and / or cementite may be present, wherein the bainite content on the second surface is less than the summed up proportions of bainite and martensite on the first surface.
10. Warmgewalztes Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Härteverlauf zwischen der ersten und zweiten Oberfläche des warmgewalzten Stahlflachprodukts einen geschwungenen Verlauf aufweist. 10. Hot-rolled flat steel product according to one of claims 7 to 9, wherein the hardness profile between the first and second surfaces of the hot-rolled flat steel product has a curved profile.
11. Warmgewalztes Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das warmgewalzte Stahlflachprodukt in Form eines Blechs mit einer Dicke zwischen 3 und 150 mm oder in Form eines Warmbands mit einer Dicke zwischen 1,5 und 25 mm ausgeführt ist. 11. Hot-rolled flat steel product according to one of claims 7 to 10, wherein the hot-rolled flat steel product is in the form of a sheet metal with a thickness between 3 and 150 mm or in the form of a hot strip with a thickness between 1.5 and 25 mm.
12. Verwendung eines warmgewalzten Stahlflachprodukts nach einem der Ansprüche 7 bis 11 als ebenes oder geformtes Bauteil im Bereich der Verschleiß- oder Sicherheitsanwendung. 12. Use of a hot-rolled flat steel product according to one of claims 7 to 11 as a flat or shaped component in the area of wear or safety applications.
PCT/EP2019/057028 2019-03-21 2019-03-21 Method for producing a hot-rolled flat steel product with different properties, a correspondingly hot-rolled flat steel product, and a corresponding use WO2020187419A1 (en)

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