[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hochfesten Bauteils mit
verbesserter Bruchdehnung durch Warmpresshärten und ein hochfestes Bauteil mit verbesserter
Bruchdehnung und Zähigkeit.
[0002] Beim Warmpresshärten von Blechzuschnitten, die von kalt- oder warmgewalztem Stahlband
abgeteilt sind, werden die Blechzuschnitte auf eine Verformungstemperatur erwärmt
und im erwärmten Zustand in das Werkzeug einer Umformpresse gelegt. Im Zuge der anschließend
durchgeführten Umformung erfährt der Blechzuschnitt bzw. das aus ihm geformte Bauteil
durch den Kontakt mit dem kühlen Werkzeug eine schnelle Abkühlung, durch die sich
im Bauteil Härtegefüge ergibt. Unterstützt werden kann die schnelle Abkühlung dabei
dadurch, dass das Werkzeug selbst aktiv gekühlt wird.
[0004] Ein mit dem Stahl 22MnB5 vergleichbarer Stahl ist aus der
JP 2006104526 A bekannt. Dieser bekannte Stahl enthält neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen
(in Gew.-%) 0,05 - 0,55 % C, max. 2 % Si, 0,1 - 3 % Mn, max. 0.1 % P und max. 0,03
% S. Zur Härtesteigerung können dem Stahl zusätzlich Gehalte von 0,0002 - 0,005 %
B und 0,001 - 0,1 % Ti zugegeben werden. Der jeweilige Ti-Gehalt dient dabei zum Abbinden
des in dem Stahl vorhandenen Stickstoffs. Auf diese Weise kann das im Stahl vorhandene
Bor seine festigkeitssteigernde Wirkung möglichst vollständig entfalten.
[0005] Gemäß der
JP 2006104526 A werden aus dem derart zusammengesetzten Stahl zunächst Bleche gefertigt, die dann
auf eine oberhalb der Ac
3-Temperatur, typischerweise im Bereich von 850 - 950°C, liegende Temperatur vorgewärmt
werden. Bei der anschließend im Presswerkzeug erfolgenden, von diesem Temperaturbereich
ausgehenden schnellen Abkühlung bildet sich im aus dem jeweiligen Blechzuschnitt pressgeformten
Bauteil das die angestrebten hohen Festigkeiten gewährleistende martensitische Gefüge.
Günstig wirkt sich dabei aus, dass sich die auf das genannte Temperaturniveau erwärmten
Blechteile bei relativ geringen Umformkräften zu komplex geformten Bauteilen umformen
lassen. Dies gilt insbesondere auch für solche Blechteile, die aus hochfestem Stahl
gefertigt und mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sind.
[0006] Die auf die voranstehend erläuterte Weise aus borlegierten Stählen erzeugten Bauteile
erreichen Festigkeiten von über 1500 MPa. Allerdings hat das dazu benötigte vollständig
martensitische Gefüge der Bauteile zur Folge, dass die Bauteile eine für viele Anwendungen
unzureichende Restbruchdehnung von 5 - 6 % besitzen.
[0007] Die relativ geringe Restbruchdehnung geht mit einer geringen Zähigkeit einher. Diese
führt bei Anwendungen, bei denen es auf ein gutes Verformungsverhalten im Falle eines
Crashs ankommt, dazu, dass Bauteile, die aus den bekannten borlegierten Stählen in
der bekannten Weise hergestellt sind, diese Anforderung häufig nicht mehr erfüllen
können. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei den herzustellenden Bauteilen
um Teile für eine Automobilkarosserie handelt.
[0008] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, das es
erlaubt, komplex geformte Bauteile aus Stahl herzustellen, die einerseits eine ausreichend
hohe Festigkeit und gute Bruchdehnung sowie andererseits eine ausreichende Zähigkeit
besitzen, um den in der Praxis an sie gestellten Anforderungen zu genügen. Darüber
hinaus sollte ein Bauteil angegeben werden, dessen Eigenschaftsspektrum einerseits
unter Normalbedingungen eine hohe Formstabilität und andererseits bei einem Unfall
ein hohes Energieaufnahmevermögen gewährleistet.
[0009] In Bezug auf das Verfahren ist die voranstehend angegebene Aufgabe durch den Gegenstand
des Anspruchs 1 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind
in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
[0010] In Bezug auf das Bauteil ist die voranstehend angegebene Aufgabe durch den Gegenstand
von Anspruch 8 gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Bauteils sind in
den auf Anspruch 8 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
[0011] Die Erfindung basiert auf der Grundüberlegung, eine vollständige Martensithärtung
des Bauteiles beim Presshärten zu vermeiden. Stattdessen wird gemäß der Erfindung
in dem jeweils herzustellenden, erfindungsgemäß beschaffenen Bauteil ein Mischgefüge
erzeugt, das einerseits eine überraschend hohe Festigkeit und andererseits hohe Dehnungswerte
und eine für den jeweiligen Anwendungszweck ausreichende Zähigkeit des erfindungsgemäßen
Bauteils gewährleistet.
[0012] Um dies zu erreichen, werden erfindungsgemäß Blechteile warmpressgehärtet, die aus
einem hinsichtlich seiner Zusammensetzung an sich bekannten Stahl erzeugt sind. Dessen
Legierungsgehalte (C: 0,10 - 0,45 %, Si: 0,05 - 0,50 %, Mn: 0,8 - 1,7 %, Cr: 0,05
- 0,6 %, P: max. 0,015 %, S: max. 0,003 %, sowie optional eines oder mehrere der folgenden
Legierungselemente Al: 0,01 - 0,05 %, N: 0,002 - 0,005 %, Ti: 0,01 - 0,1 %, B: 0,0008
- 0,008 %, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, Angaben in Gew.-%) sind
so aufeinander abgestimmt, dass er von Haus aus ein hohes Festigkeitspotenzial besitzt.
[0013] Anders als im Stand der Technik wird das aus diesem Stahl bestehende Blechteil gemäß
der Erfindung jedoch nur auf eine Temperatur erwärmt, bei der die Austenitisierung
noch nicht abgeschlossen ist. Vielmehr wird erfindungsgemäß für das Presshärten eine
Erwärmungstemperatur gewählt, die zwischen den für den jeweiligen Stahl ermittelten
Ac
1- und Ac
3-Temperaturen liegt (Ac
1-Temperatur: Temperatur, bei der die Umwandlung in Austenit einsetzt; Ac
3-Temperatur: Temperatur, bei der die Umwandlung in Austenit abgeschlossen ist). Bei
diesen Erwärmungstemperaturen weist das jeweils verarbeitete Blech ein aus Austenit
und Ferrit bestehendes Mischgefüge auf.
[0014] Gemäß der Erfindung findet somit lediglich eine "Teilaustenitisierung" des Blechteils
statt, bei der das vor der Erwärmung vorhandene Ferrit-Gefüge des jeweils verarbeiteten
Blechs zu einem für die Eigenschaften des erhaltenen Bauteils entscheidenden Anteil
erhalten bleibt.
[0015] Im Zuge der erfindungsgemäß vorgenommenen Teilaustenitisierung des jeweiligen Blechteils
werden somit nur die Gefügebestandteile der kohlenstoffreichen Phasen wie Perlit,
Bainit, Martensit und Zementit in Austenit umgewandelt. Abhängig von der jeweils gewählten
Temperaturhöhe der Teilaustenitisierung wandelt sich zusätzlich auch ein Teil des
in dem Blechteil ursprünglich vorhandenen Ferrits in Austenit um.
[0016] Die Erwärmung der Blechteile wird erfindungsgemäß jedoch stets so gesteuert, dass
nach der Erwärmung im Blechteil Ferrit und Austenit nebeneinander vorliegen. Die jeweilige
Größe der Anteile an Ferrit und Austenit kann dabei über die Erwärmungstemperatur
gesteuert werden.
[0017] Bei der anschließenden Presshärtung des in erfindungsgemäßer Weise erwärmten Blechs
wandelt sich der austenitische Gefügeanteil in Martensit um. Dieser Martensitanteil
sorgt im fertigen Bauteil für die hohe Festigkeit. Hingegen ist der nach dem Erwärmen
im Blech vorhandene Ferritanteil auch nach dem Presshärten im Bauteil noch erhalten
und sorgt für die gewünscht hohe Bruchdehnung und verbesserte Zähigkeit.
[0018] Da der Kohlenstoffgehalt im Austenit bei der erfindungsgemäßen Teilaustenitisierung
jeweils deutlich höher ist als der Gesamtkohlenstoffgehalt des Stahles (beispielsweise
ist bei einem Gefüge mit jeweils 50% Austenit und 50% Ferrit der C-Gehalt des Austenits
etwa doppelt so hoch, wie der C-Gehalt des Stahls insgesamt), bleibt der Austenit
bis zum Presshärten im Wesentlichen stabil. Dies ermöglicht eine sichere Prozessführung
während der Presshärtung.
[0019] Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise wird folglich im jeweils erhaltenen Bauteil
gezielt eine Mikrostruktur eingestellt, die der von Dualphasenstählen gleicht. Über
die Größe der Anteile von Martensit und Ferrit kann dabei direkt eingestellt werden,
ob beim erfindungsgemäß erzeugten Bauteil die Festigkeit, die Bruchdehnung und/oder
die Zähigkeit im Fordergrund steht.
[0020] Bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise wird die Bildung der Anteile an Martensit unmittelbar
durch die Wahl einer geeigneten Erwärmungstemperatur beeinflusst. Nahe der Ac
3-Temperatur liegende Erwärmungstemperaturen führen im fertigen Bauteil zu größeren
Martensitanteilen und damit höherer Festigkeit, während durch niedrigere, nahe der
Ac
1-Temperatur liegende Erwärmungstemperaturen besonders gute Dehnungswerte erzielt werden
können.
[0021] Die Dehnungskennwerte eines erfindungsgemäß erzeugten Bauteils sind stets größer
als die korrespondierenden Werte, die für ein in bekannter Weise hergestelltes Bauteil
mit vollmartenitisiertem Gefüge ermittelt werden können. So lassen sich in erfindungsgemäßer
Weise problemlos und gezielt hochfeste Bauteile erzeugen, deren Bruchdehnung um bis
zum Doppelten größer ist als die Bruchdehnung eines in bekannter Weise hergestellten
Bauteils.
[0022] Mit der Erfindung steht somit eine Möglichkeit zur Verfügung, für deren praktische
Anwendung Maschinen benötigt werden, die im Vergleich zu den bisher bekannten Varianten
der Warmumformung weniger aufwändig sind und somit geringere Beschaffungs- und Unterhaltskosten
auslösen. Die Einsparungen werden dabei nicht nur durch die deutlich verringerten
Anforderungen an die für die Erwärmung des Blechteils benötigte Wärmequelle, sondern
auch durch die geringeren Anforderungen erreicht, die an das Umformwerkzeug gestellt
werden. Durch die erfindungsgemäß niedrigeren Temperaturen wird der Kühlaufwand im
Werkzeug minimiert. Darüber hinaus können Bauteile, die gemäß der Erfindung erzeugt
werden, je nach Festigkeitsklasse mit konventionellen Schneidwerkzeugen beschnitten
werden. Der teure Laserbeschnitt der erhaltenen Bauteile kann entfallen.
[0023] Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht dabei darin, dass sich bei erfindungsgemäßer
Vorgehensweise Bauteile erzeugen lassen, die eine optimale Kombination aus Festigkeit
und Dehnbarkeit besitzen. Im Vergleich zu den bekannten Maßnahmen zur Einstellung
eines bestimmten Festigkeits- und Dehnbarkeitsniveaus, wie beispielsweise dem nachträglichen
Anlassen von konventionell pressgehärteten Bauteilen, bietet die Erfindung ein weiteres
Einsparpotenzial. So erreichen erfindungsgemäß warmpressgehärtete Bauteile ein Festigkeitsniveau,
das dem von konventionell pressgehärteten und anschließend bei Temperaturen von 300
- 400 °C angelassenen Bauteilen mit vollständig martensitischem Gefüge entspricht.
Gleichzeitig liegen die Dehnungswerte erfindungsgemäß erzeugter Bauteile jedoch deutlich
höher als die der konventionell pressgehärteten und angelassenen Bauteile. Daher steht
mit dem erfindungsgemäß erzeugten Produkt bei minimiertem Produktionsaufwand ein Bauteil
zur Verfügung, dass eine dem Stand der Technik überlegene Eigenschaftskombination
aus hohen Festigkeiten und sehr guten Dehnungseigenschaften besitzt.
[0024] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Verarbeitung von Blechteilen, die
aus warm- oder kaltgewalzten Stahlbändern gewonnen sind. Erforderlichenfalls können
die betreffenden Stahlbänder vor dem erfindungsgemäß durchgeführten Warmpresshärten
einer Oberflächenveredelung unterzogen werden. Im Zuge dieser Oberflächenveredelung
können sie beispielsweise feueraluminiert (z. B. Beschichtung mit einer AlSi- (AS)
oder A1Zn-Schicht (AZ)), feuerverzinkt (z. B. Beschichtung mit einer einfachen Zink-
(Z), einer Zinkeisen- (ZF) oder einer Zinkaluminiumschicht (ZA)) oder mit einer organisch-anorganisch
Beschichtung (z. B. einer Lackbeschichtung, die einerseits einen Korrosionsschutz
und andererseits eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften der Platine beim
Presshärten bewirkt) versehen werden. Die Verwendung von oberflächenveredelten Blechteilen
hat gerade bei der Durchführung des Warmpresshärtens den Vorteil, dass die auf das
Grundsubstrat aufgetragene Beschichtung eine übermäßige Zunderbildung auf dem Blechteil
verhindert, durch die das Ergebnis der Pressformgebung verschlechtert würde.
[0025] Solange im Warmpresswerkzeug eine ausreichend schnelle Abkühlung gewährleistet ist,
ist der durch die Erfindung erzielte Erfolg unabhängig davon, wie das Warmpresshärten
selbst durchgeführt wird. Dementsprechend kann im Rahmen der Erfindung das Warmformpresshärten
direkt oder indirekt durchgeführt werden. Beim direkten Warmformpresshärten wird als
Blechteil eine Platine verwendet, die in erfindungsgemäßer Weise erwärmt wird und
aus der dann direkt, d. h. ohne weitere Verformungsschritte das jeweilige Bauteil
geformt wird. Bei der indirekten Warmpresshärtung dagegen wird in mindestens einem
Schritt aus einer Blechplatine ein beliebig geformtes Blechteil vorgeformt. Dieses
vorgeformte Blechteil wird dann in erfindungsgemäßer Weise erwärmt und erhält beim
anschließenden Warmpressformschritt seine endgültige Form.
[0026] An die erfindungsgemäß im Bereich der Ac
1- bis Ac
3-Temperaturen durchgeführte Erwärmung des jeweils warmpresszuhärtenden Blechteils
kann sich bis zum Eintritt in das Warmpresshärtwerkzeug eine Abkühlung anschließen,
damit mit Einsetzen des Umformvorgangs im Blechteil eine im Hinblick auf das jeweilige
Arbeitsergebnis jeweils optimale Temperatur vorhanden ist. Diese Abkühlung kann beispielsweise
im Zuge des Werkstücktransfers von der Erwärmungseinrichtung zum Presswerkzeug an
Luft oder unter einem Schutzgas stattfinden, durch welches eine Verzunderung der Oberfläche
des Blechteils verhindert werden soll.
[0027] Ein erfindungsgemäßes Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass es aus einem Stahl
besteht, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: 0,10 -
0,45 %, Si: 0,05 - 0,50 %, Mn: 0, 8 - 1,7 %, Cr: 0,05 - 0,6 %, P: max. 0,015 %, S:
max. 0,003 %, sowie optional eines oder mehrere der folgenden Legierungselemente Al:
0,01 - 0,05 %, N: 0,002 - 0,005 %, Ti: 0,01 - 0,1 %, B: 0,0008 - 0,008 %, enthält,
wobei das Bauteil ein Mischgefüge mit Anteilen an Ferrit und Martensit aufweist und
bei einer Bruchdehnung A80 von 6 - 14 % eine Zugfestigkeit von 800 - 1500 MPa besitzt.
[0028] Bevorzugt sind die Anteile an Martensit und Ferrit im Gefüge des erfindungsgemäßen
Bauteils so aufeinander abgestimmt, dass es eine Zugefestigkeit von 800 - 1100 MPa
besitzt. Ein derart beschaffenes Bauteil erfüllt die meisten der sich in der Praxis
hinsichtlich seiner Festigkeit gestellten Anforderungen und weist gleichzeitig eine
optimierte Zähigkeit auf.
[0029] Ein durch Einstellung der entsprechenden Anteile an Martensit und Ferrit in seinem
Gefüge optimal eingestelltes erfindungsgemäßes Bauteil zeichnet sich dabei dadurch
aus, das seine Bruchdehnung A80 im Bereich von 10 - 14 % beträgt.
[0030] Aufgrund ihres besonderen Eigenschaftsprofils eignen sich erfindungsgemäß beschaffene
Bauteile insbesondere zur Verwendung als Teile von Fahrzeugkarosserien. So lassen
sich erfindungsgemäße Bauteile problemlos so formen, dass sie als crashrelevante Bauelemente
in einer Automobilkarosserie eingesetzt werden können, die einerseits eine ausreichende
Steifigkeit der jeweiligen Karosserie gewährleisten, gleichzeitig jedoch in der Lage
sein sollen, die bei einem Unfall plötzlich auftretende kinetische Energie sicher
in Verformungsenergie umzuwandeln. Dementsprechend lassen sich in der erfindungsgemäßen.
Weise bevorzugt Stoßfängerverstärkungen, A-, B-, C- und D-Säulen sowie für diese Säulen
bestimmte Verstärkungen, Schweller, Dachrahmen, Längsträger, Tunnelverstärkungen,
Seitenaufprallfänger und Montageplatten für Automobilkarosserien herstellen.
[0031] Erfindungsgemäße Bauteile werden selbstverständlich besonders bevorzugt nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Dieses erlaubt nicht nur die einfache Anpassung
des Eigenschaftsprofils des jeweiligen Bauteils an seinen Verwendungszweck, sondern
ermöglicht dadurch, dass die Blechteile vor ihrer Warmpresshärtung erfindungsgemäß
nur auf eine auf verglichen mit dem Stand der Technik niedrige Erwärmungstemperatur,
eine besonders kostengünstige Herstellung von hochfesten Bauteilen mit einer Zähigkeit,
die der von konventionell erzeugten, rein martensitischen Bauteilen deutlich überlegen
ist. Dabei zeigt sich, dass die erfindungsgemäß erzeugten Bauteile aufgrund der Zusammensetzung
des erfindungsgemäß verwendeten Stahls und des besonderen Verarbeitungsweges auch
ein hohes Bake-Hardening-Potenzial besitzen, welches eine zusätzliche Steigerung der
Festigkeit erfindungsgemäßer Bauteile ermöglicht.
[0032] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
[0033] In dem beigefügten Diagramm ist schematisch das dem erfindungsgemäßen Verfahren zu
Grunde liegende Prinzip dargestellt. Auf der linken Seite des Diagramms ist dabei
ein Ausschnitt des für einen Mangan-Bor-Stahl erstellte Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
gezeigt, während auf der rechten Seite des Diagramms der Temperaturverlauf über die
jeweiligen Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sehen ist. Demgemäß
wird das jeweilige Blechteil zunächst innerhalb einer Zeit t1 auf eine zwischen der
Ac
1- und der Ac
3-Temperatur des einen Kohlenstoffgehalt X aufweisenden Stahls, aus dem es erzeugt
ist, liegende Erwärmungstemperatur TE erwärmt. Anschließend wird es über eine für
die angestrebte Teilaustenitisierung ausreichende Zeit t2 auf der Erwärmungstemperatur
TE gehalten. Darauf folgt innerhalb einer Zeit t3 die Übergabe an das Warmpresshärtwerkzeug,
innerhalb der das Blechteil an Luft auf eine immer noch oberhalb der Ac
1-Temperatur liegenden Verformungstemperatur TV abkühlt. Mit dieser Temperatur wird
das Blechteil in das Warmpresshärtwerkzeug gelegt, in dem es dann innerhalb einer
kurzen Zeit t4 schnell auf eine weniger als 100 °C betragende Temperatur unter Umwandlung
des während der Teilaustenitisierung gebildeten Austenits in Martensit abgekühlt wird.
[0034] Ein typischer, unter Einbeziehung der Erfindung ablaufender Prozess der Herstellung
von Bauteilen, die insbesonder für den Bau von Automobilen geeignet sind, lässt sich
wie folgt beschreiben:
- Stahlerzeugung mit Konverter;
- Vergießen des Stahls durch konventionellen Strangguss oder in einer Gießwalzanlage
zu einem Vormaterial, wie Bramme oder Dünnbramme, wobei der Einsatz einer Gießwalzanlage
bevorzugt ist;
- Warmwalzen bei einer 850-900°C betragenden Warmwalzendtemperatur;
- Haspeln des erhaltenen Warmbands bei einer 560 - 600 °C betragenden Haspeltemperatur;
- erforderlichenfalls Beizen des Warmbands.
[0035] Weist das Warmband bereits eine für die spätere Verwendung des aus ihm herzustellenden
Bauteils ausreichende Dicke und Beschaffenheit auf, so kann das Warmband an dieser
Stelle durch Feueraluminierung (AS, AZ), Feuerverzinkung (Z, ZF, ZA) und/oder organischanorganische
Beschichtung mit einem vor Korrosion schützenden Überzug bzw. Oxidation versehen werden.
[0036] Andernfalls erfolgt zunächst ein Kaltwalzen, das bevorzugt ohne Zwischenglühen durchgeführt
wird, wobei der Kaltwalzgrad über 40 % liegen sollte. Das erhaltene Kaltband kann
dann ebenfalls in der für das Warmband bereits beschriebenen Weise mit einem vor Korrosion
bzw. Oxidation schützenden Überzug versehen werden.
[0037] Von dem Warmband bzw. Kaltband werden anschließend Blechplatinen abgeteilt. Die Blechplatinen
werden dann auf eine zwischen der Ac
1- und Ac
3-Temperatur liegende Erwärmungstemperatur erwärmt.
[0038] Nach einer im Zuge des Transfers der Blechplatine von dem jeweiligen Erwärmungsofen
in das Pressformeinrichtung eintretenden Luftabkühlung um einen geringen Temperaturbetrag
werden die Blechplatinen in das Warmpresshärtwerkzeug gelegt, in dem sie zu dem Bauteil
geformt und gleichzeitig so schnell abgekühlt werden, dass der nach der Erwärmung
in ihrem Gefüge vorhandene Austenit bis auf geringe Restaustenitgehalte vollständig
in Martensit umwandelt.
[0039] Das erfindungsgemäße Verfahren ist an einem Blechteil erprobt worden, das als eben
geformte Platine von einem in der voranstehend beschriebenen Weise aus dem bekannten
22MnB5-Stahl produzierten Kaltband abgeteilt worden ist. Der 22MnB5-Stahl enthält
typischerweise (in Gew.-%) 0,240 % C, 1,3 % Mn, 0,25 % Si, max. 0,02 % P, max. 0,005
% S, 0,035 % Al, 0,035 % Ti, 0,155 % Cr, 0,003 % B sowie jeweils max. 0,1 % an Mo,
Cu und Ni, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
[0040] Das entsprechend zusammengesetzte Blechteil ist in einem Ofen auf eine Erwärmungstemperatur
von 780 °C erwärmt worden, bei der in dem Blechteil ein Mischgefüge aus Austenit/Ferrit
vorlag. Anschließend ist das Blechteil mittels einer Fördereinrichtung in ein aktiv
gekühltes Pressformwerkzeug eingelegt worden. Während des Transfers von dem Ofen zu
dem Pressformwerkzeug trat nur ein geringfügiger Wärmeverlust ein, der zu einer Temperaturabnahme
von weniger als 5 °C führte.
[0041] In dem Pressformwerkzeug ist das Blechteil zu einem Bauteil verformt worden, das
für eine Automobilkarosserie bestimmt war. Aufgrund des bei der Pressverformung eintretenden
intensiven Kontaktes des Blechteils mit dem Pressformwerkzeug ging mit der Pressverformung
eine Abkühlung einher, deren Abkühlgeschwindigkeit mit einer Abschreckung des Blechteils
in einem Ölbad vergleichbar war.
[0042] Das nach dem Warmpresshärten in erfindungsgemäßer Weise erhaltene Automobilkarosserie-Bauteil
wies ein Mischgefüge auf, das zu 63 % aus Ferrit, zu 30 % aus Martensit und 7 % aus
Restaustenit bestand. Die für das Bauteil ermittelte Endfestigkeit lag bei 900 MPa,
während seine Bruchdehnung A80 bei 13 % lag.
1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch Warmpresshärten eines Blechteils, das
aus einem Stahl erzeugt ist, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in
Gew.-%):
C: |
0,10 - 0,45 % |
Si: |
0,05 - 0,50 % |
Mn: |
0,8 - 1,7 % |
Cr: |
0,05 - 0,6 % |
P: |
max. 0,015 % |
S: |
max. 0,003 % |
sowie optional eines oder mehrere der folgenden Legierungselemente
Al: |
0,01 - 0,05 % |
N: |
0,002 - 0,005 % |
Ti: |
0,01 - 0,1 % |
B: |
0,0008 - 0,008 % |
enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil für das Warmpresshärten auf eine zwischen der Ac
1- und der Ac
3-Temperatur des Stahls liegende Temperatur erwärmt wird und
dass das so erwärmte Blechteil, erforderlichenfalls nach einer zwischengeschalteten Abkühlung,
warmpressgehärtet wird, so dass das nach dem Warmpressen erhaltene Bauteil ein Gefüge
besitzt, in dem Anteile an Ferrit und Martensit vorhanden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil von einem Warmband abgeteilt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil aus einem Kaltband abgeteilt ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Erwärmung und vor dem Warmpresshärten eintretende Abkühlung an Luft
erfolgt.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil vor dem Warmpresshärten einer Oberflächenveredelung unterzogen wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil als eben geformte Platine in einem Schritt zu dem Bauteil warmpressgeformt
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil in mindestens einem Schritt vorgeformt wird, und dass das vorgeformte Blechteil zu dem Bauteil warmpressgeformt wird.
8. Bauteil, das aus einem Stahl besteht, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen
(in Gew.-%):
C: |
0,10 - 0,45 % |
Si: |
0,05 - 0,50 % |
Mn: |
0, 8 - 1,7 % |
Cr: |
0,05 - 0,6 % |
P: |
max. 0,015 % |
S: |
max. 0,003 % |
sowie optional eines oder mehrere der folgenden Legierungselemente
Al: |
0,01 - 0,05 % |
N: |
0,002 - 0,005 % |
Ti: |
0,01 - 0,1 % |
B: |
0,0008 - 0,008 % |
enthält, wobei das Bauteil ein Mischgefüge mit Anteilen an Ferrit und Martensit aufweist
und bei einer Bruchdehnung A
80 von 6 - 14 % eine Zugfestigkeit von 800 - 1500 MPa besitzt.
9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Zugfestigkeit von 800 - 1100 MPa besitzt.
10. Bauteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass seine Bruchdehnung A80 10 - 14 % beträgt.