Kaltgewalztes Stahlflachprodukt für Tiefziehanwendungen und Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein kaltgewalztes Stahlflachprodukt für Tiefziehanwendungen aus einem Stahl, der neben Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: < 0,1 %, Al: 6, 5 - 11 %, REM: 0,02 - 0,2 %, P: < 0,1 %, S: < 0,03 %, N: < 0,1 % sowie optional eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" mit der Maßgabe enthält, Mn: < 6 %, Si: < 1 %, Nb: < 0,3 %, Ti: < 0,3 %, Zr: < 1 %, V: < 1 %, W: < 1 %, Mo: < 1 %, Cr: < 3 %, Co: < 1 %, Ni: < 2 %, B: < 0,1 %, Cu: < 3 %, Ca: < 0,015 %. Zur Herstellung eines solchen Stahlflachprodukts wird ein entsprechend zusammengesetzter Stahl zu einem Vorprodukt vergossen, das dann bei einer Warmwalzendtemperatur von 820 - 1000 °C zu Warmband warmgewalzt wird. Dieses wird anschließend bei einer Haspeltemperatur von bis zu 850 °C gehaspelt, nach dem Haspeln bei einer Glühtemperatur von >650 - 1200 C° über 1 - 50 h geglüht, anschließend in ein oder mehr Stufen mit einem Gesamt-Kaltwalzgrad von ≥ 30 % zum kaltgewalzten Stahlflachprodukt kaltgewalzt und schließlich bei 650 - 850 °C schlussgeglüht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein kaltgewalztes Stahlflachprodukt für Tiefziehanwendungen, das ein in Folge einer Dichtereduzierung vermindertes Gewicht bei optimierten mechanischen Eigenschaften und einer optimierten Verformbarkeit besitzt. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlflachprodukts.

[0002] Wenn hier von Stahlflachprodukten die Rede ist, so sind damit durch Walzprozesse gewonnene Stahlbänder, Stahlbleche und daraus gewonnene Platinen, Zuschnitte und desgleichen bezeichnet.

[0003] Sofern hier im Zusammenhang mit einer Legierungsvorschrift Angaben zum Gehalt eines Legierungselements gemacht werden, beziehen sich diese auf das Gewicht, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

[0004] Insbesondere bei im Bereich des Fahrzeugbaus eingesetzten Stahlflachprodukten sind neben dem Verhältnis von Festigkeit zu Umformbarkeit physikalische Eigenschaften wie Steifigkeit und Dichte im Hinblick auf die allgemein angestrebte Gewichtseinsparung und Verbesserung der Eigenfrequenzen des jeweiligen Fahrzeugs von besonderer Bedeutung. Eine deutliche Minimierung der Dichte und damit einhergehend des Gewichts kann bei Stählen durch Zulegieren größerer Gehalte an leichtem Al erreicht werden. Bei hinreichend hohen Al-Gehalten tritt zudem Vorordnungsphase (K-Zustand) oder Ordnungsphase Fe3Al (D03) auf, die teilchenhärtend, festigkeitssteigernd und duktilitätsmindernd wirken.

[0005] Den anwendungsbezogenen Vorteilen von ferritischem Fe-Al-Stahl mit hohen Al-Gehalten der hier in Rede stehenden Art stehen Schwierigkeiten bei der Erzeugung und Verarbeitung gegenüber. So zeigen praktische Erfahrungen, dass ein nicht rekristallisierter Bandkernbereich am aus solchen Stählen erzeugten Warmband reduziert werden muss, da andernfalls Schwierigkeiten beim Besäumen und beim Kaltwalzen des Warmbands auftreten können. Darüber hinaus müssen im Stand der Technik aufwändige Prozesse durchlaufen werden, um anisotrope Kaltbandeigenschaften aufgrund einer ungeeigneten Kaltbandtextur zu vermeiden. Solche Anisotropien sind durch niedrige r- und n-Werte gekennzeichnet und bringen eine niedrige Bruchdehnung mit sich. Daraus resultiert ein problematisches Umform- und Bearbeitungsverhalten von aus Fe-Al-Stahl mit hohem Al-Gehalt erzeugten kaltgewalzten Stahlflachprodukten.

[0006] Die voranstehend zusammengefassten Probleme nehmen mit ansteigendem Al-Gehalt zu und begrenzen daher die bisher erreichbare Dichtereduktion. So gilt in der Praxis, dass Al-haltige tiefziehfähige Stähle maximal 6,5 Gew.-% Al enthalten dürfen (s. U. Brüx "Tiefziehfähige Eisen-Aluminium-Leichtbaustähle", Konstruktion April 4, 2002).

[0007] Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Stahlflachprodukt zu schaffen, das bei einer deutlichen Gewichtsreduzierung optimierte Verformungseignung und ebenso optimierte mechanische Eigenschaften aufweist.

[0008] Darüber hinaus sollte ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlflachprodukts angegeben werden.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf das kaltgewalzte Stahlflachprodukt dadurch gelöst, dass ein Produkt mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bereitgestellt wird.

[0010] Die erfindungsgemäße Lösung der oben genannten Aufgabe in Bezug auf das Verfahren besteht darin, dass bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Stahlflachprodukten die in Anspruch 8 angegebenen Arbeitsschritte absolviert werden.

[0011] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.

[0012] Ein erfindungsgemäßes kaltgewalztes Stahlflachprodukt für Tiefziehanwendungen besteht aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: bis zu 0,1 %, Al: 6,5 - 11 %, Seltenerdmetalle: 0,02 - 0,2 %, P: bis zu 0,1 %, S: bis zu 0,03 %, N: bis zu 0,1 % sowie optional eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" mit der Maßgabe enthält, Mn: bis zu 6 %, Si: bis zu 1 %, Nb: bis zu 0,3 %, Ti: bis zu 0,3 %, Zr: bis zu 1 %, V: bis zu 1 %, W: bis zu 1 %, Mo: bis zu 1 %, Cr: bis zu 3 %, Co: bis zu 1 %, Ni: bis zu 2 %, B: bis zu 0,1 %, Cu: bis zu 3 %, Ca: bis zu 0,015 %. Dabei weist das erfindungsgemäße kaltgewalzte Stahlflachprodukt einen r-Wert, der mindestens 1 ist, und ein Gefüge auf, das weitestgehend frei von κ-Karbiden ist. Dementsprechend liegt der κ-Karbid-Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts bei 0 Vol.-% (vollständig κ-Karbid-freier Zustand) bis höchstens 0,1 Vol.-%. Durch den minimierten κ-Karbid-Gehalt ist die Prozessierbarkeit des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts sicher gewährleistet.

[0013] In der für ein erfindungsgemäßes Stahlflachprodukt erfindungsgemäß vorgesehenen Legierungsvorschrift sind außer Eisen nur Al und mindestens ein aus der Gruppe der Seltenerdmetalle zugeordnetes Element Pflichtbestandteile. Dementsprechend enthält der erfindungsgemäß verarbeitete Stahl neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) mindestens 6,5 - 11 % Al, bis zu 0,1 % C und einen Gehalt von 0,02 - 0,2 % an einem oder mehreren Elementen der Gruppe der Seltenerdmetalle.

[0014] Das erfindungsgemäße kaltgewalzte Stahlband zeichnet sich durch r-Werte von mindestens 1 aus, wobei erfindungsgemäße Stahlflachprodukte regelmäßig r-Werte größer 1 erreichen. Der hohe r-Wert steht für eine gute Tiefziehfähigkeit des erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahlflachprodukts, da mit steigendem r-Wert die Neigung zum Ausdünnen beim Tiefziehen verringert wird und damit einhergehend stärkere Tiefziehgrade ermöglicht werden. Es bestände sonst die Gefahr von Bauteilversagen an der ausgedünnten Stelle.

[0015] Ein erfindungsgemäßes kaltgewalztes Stahlflachprodukt weist dabei nicht nur hohe r-Werte auf, sondern erreicht auch eine Dehnung A50 von regelmäßig mehr als 15 %, insbesondere mindestens 18 %. Dabei ist charakteristisch für das Gefüge eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts, dass es vollständig ferritisch und, wie oben ausgeführt, typischerweise weitestgehend frei von κ-Karbiden (Fe-Al-C-Karbide) ist.

[0016] Der hohe Aluminiumgehalt erfindungsgemäßer Stahlflachprodukte bewirkt neben einer Dichte- und Gewichtsabnahme auch eine Steigerung des Energieabsorptionsvermögens und damit einhergehend eine Verbesserung des Crashverhaltens. Mit der Erfindung stehen so dichtereduzierte Stahlflachprodukte mit verbesserten Crash-Eigenschaften und einem vergleichsweise hohen E-Modul zur Verfügung, die auf einfache Weise erzeugt werden können und optimale Voraussetzungen für den Einsatz im Fahrzeugbau bieten.

[0017] Neben den Pflichtbestandteilen kann der erfindungsgemäße Stahl eine Vielzahl von weiteren Legierungselementen enthalten, um bestimmte Eigenschaften einzustellen. Die hierzu in Frage kommenden Elemente sind in der Gruppe "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" zusammengefasst. Jedes dieser jeweils wahlweise zugegebenen Legierungselemente kann im erfindungsgemäßen Stahl vorhanden sein oder vollständig fehlen, wobei das jeweilige Element auch dann als "nicht vorhanden" anzusehen ist, wenn es im erfindungsgemäßen Stahlflachprodukt in einer Menge präsent ist, in der es unwirksam ist und daher den herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen zuzurechnen ist.

[0018] Aluminium ist im erfindungsgemäßen Stahl in Gehalten von 6,5 - 11 Gew.-% vorhanden, wobei Al-Gehalte von mehr als 6,5 Gew.-%, insbesondere mehr als 6,7 Gew.-% oder mehr als 7 Gew.-%, im Hinblick auf die angestrebte Dichtereduktion vorteilhaft sind. Durch die Anwesenheit hoher Al-Gehalte ist die Dichte des Stahls verringert und seine Korrosions-und Oxidationsbeständigkeit deutlich verbessert. Gleichzeitig erhöht Al in diesen Gehalten die Zugfestigkeit. Zu hohe Gehalte an Al können jedoch zu einer Verschlechterung des Umformverhaltens führen, die sich in einer Abnahme des r-Wertes ausdrückt. Um die negativen Auswirkungen von Al zu minimieren, ist daher der Al-Gehalt auf maximal 11 Gew.-% beschränkt. Ein optimal ausgewogenes Verhältnis von verminderter Dichte und Verarbeitbarkeit stellt sich ein, wenn im erfindungsgemäßen Stahl 8 - 11 Gew.-% Al, insbesondere mindestens 9 Gew.-% Al, vorhanden sind.

[0019] Der C-Gehalt ist in erfindungsgemäßem Stahl auf höchstens 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,07 Gew.-%, beschränkt, wobei niedrige C-Gehalte von weniger als 0,05, insbesondere 0,01 Gew.-% oder weniger, besonders günstig sind. Oberhalb von 0,1 Gew.-% liegende C-Gehalte können die Bildung von unerwünschten spröden Kappa-Karbiden ("κ-Karbiden") an den Korngrenzen und eine dadurch bedingte Verminderung der Warm- und Kaltumformbarkeit verursachen. In der Praxis hat es sich in dieser Hinsicht als zweckmäßig erwiesen, den C-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahls im Bereich von bis zu 0,05 Gew.-% einzustellen, wobei ein erfindungsgemäßer Stahl typischerweise bis zu 0,008 Gew.-% enthält.

[0020] Der Vermeidung der Entstehung von κ-Karbiden (Fe-Al-C-Verbindungen) kommt beim erfindungsgemäßen Stahl eine besondere Bedeutung zu. κ-Karbide bilden sich bei der Verarbeitung von gattungsgemäßen Stählen frühzeitig während der Warmverarbeitung bei hohen Temperaturen auf den Korngrenzen und bewirken eine Versprödung des Materials. Durch die erfindungsgemäße Minimierung des C-Gehalts und durch die im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgaben erfolgende Zugabe karbidbildender Legierungselemente wird ein möglichst geringer freier C-Gehalt eingestellt.

[0021] Als besonders effektiv im Hinblick auf die angestrebte Verformbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls hat es sich erwiesen, dass dem erfindungsgemäßen Stahl mindestens ein Element aus der Gruppe der Seltenerdmetalle in Gehalten von 0,02 - 0,2 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,15 Gew.-%, zugegeben wird, wobei der Seltenerdmetall-Gehalt typischerweise mindestens 0,03 Gew.-% beträgt. Grundsätzlich eignet sich zu diesem Zweck jedes Element der dritten Nebengruppe des Periodensystems sowie der Gruppe der Lanthanoide. Besonders in Frage kommen Cer und Lanthan, die vergleichbar kostengünstig und in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen. Die Anwesenheit von Seltenerdmetallen trägt zu einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit und Festigkeit eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts bei und wirkt entschwefelnd sowie desoxidierend. Besonders zielgerichtet lassen sich die positiven Einflüsse von Seltenerdmetallen im erfindungsgemäßen Stahl nutzen, wenn die Gehalte an Seltenerdmetallen mindestens 0,03 Gew.-% betragen, wobei im Bereich von 0,06 - 0,12 Gew.-%, insbesondere 0,06 - 0,10 Gew.-%, liegende Seltenerdmetall-Gehalte eine besonders betriebssichere Erzeugung von erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahlflachprodukten ermöglichen.

[0022] Um negative Einflüsse von Schwefel und Phosphor auf die Eigenschaften des erfindungsgemäß verarbeiteten Stahls zu vermeiden, sind der S-Gehalt auf maximal 0,03 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,01 Gew.-%, und der P-Gehalt auf maximal 0,1 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,05 Gew.-%, beschränkt.

[0023] Der N-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts ist auf höchstens 0,1 Gew.-%, insbesondere höchstens 0,02 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,001 Gew.-%, beschränkt, um die Bildung größerer Mengen von Al-Nitriden zu vermeiden. Diese würden die mechanischen Eigenschaften verschlechtern.

[0024] Ti, Nb, V, Zr, W und Mo können jeweils einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen dem erfindungsgemäßen Stahl zusätzlich als Karbidbildner zugegeben werden, um den vorhandenen C-Gehalt abzubinden. Die durch die Zugabe von einem oder mehreren der Elemente Ti, Nb, V, Zr, W, Mo jeweils gebildeten Karbide tragen zudem zur Steigerung der Festigkeit des erfindungsgemäßen Stahls bei.

[0025] Dazu können Ti und Nb in Gehalten von jeweils bis zu 0,3 Gew.-%, insbesondere jeweils bis zu 0,1 Gew.-%, V, W und Zr in Gehalten von jeweils bis zu 1 Gew.-%, insbesondere jeweils bis zu 0,5 Gew.-%, und Mo in Gehalten von jeweils bis zu 1 Gew.-% im erfindungsgemäßen Stahl enthalten sein.

[0026] Mo trägt zudem zur Erhöhung der Zugfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit eines erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts bei. Darüber hinaus sind die von Mo mit C gebildeten Karbide besonders fein und verbessern so die Feinheit des Gefüges des erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts. Hohe Gehalte an Mo verschlechtern jedoch die Warm- und Kaltumformbarkeit. Um dies besonders sicher zu vermeiden, kann der optional vorhandene Mo-Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahls auf 0,5 Gew.-% beschränkt werden.

[0027] Durch die Zugabe von Mn in Gehalten von bis zu 6 Gew.-%, insbesondere bis zu 3 Gew.-% oder bis zu 1 Gew.-%, können die Warmformbarkeit und Schweißbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls verbessert werden. Darüber hinaus unterstützt Mn bei der Erschmelzung die Desoxidation und trägt zu einer Erhöhung der Festigkeit des Stahls bei.

[0028] Si in Gehalten von bis zu 1 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,5 Gew.-%, unterstützt bei der Erschmelzung ebenfalls die Desoxidation und erhöht die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Stahls. Bei zu hohen Gehalten werden durch die Anwesenheit von Si allerdings die Duktilität des Stahls und seine Schweißeignung verringert.

[0029] Auch durch die Zugabe von Cr in Gehalten von bis zu 3 Gew.-% kann in erfindungsgemäßem Stahl vorhandener Kohlenstoff zu Karbiden abgebunden werden. Gleichzeitig erhöht die Anwesenheit von Cr die Korrosionsbeständigkeit. Besonders zielsicher werden die vorteilhaften Eigenschaften von Cr im erfindungsgemäßen Stahl dann erreicht, wenn Cr in Gehalten von bis zu 1 Gew.-% vorhanden ist.

[0030] Um eine Erhöhung der Rekristallisationstemperatur zu vermeiden, ist der Co-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahls auf max. 1 Gew.-%, bevorzugt max. 0,5 Gew.-%, beschränkt.

[0031] Nickel in Gehalten von bis zu 2 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-%, trägt in erfindungsgemäßem Stahl ebenfalls zur Erhöhung der Festigkeit und Zähigkeit bei. Darüber hinaus verbessert Ni die Korrosionsbeständigkeit und verringert den Anteil an primärem Ferrit im Gefüge des erfindungsgemäßen Stahls.

[0032] Die Zugabe von B kann ebenfalls zur Ausbildung eines feinen, die Verformbarkeit des erfindungsgemäßen Stahls begünstigenden Gefüges führen. Zu hohe Gehalte an B können jedoch die Kaltumformbarkeit und die Oxidationsbeständigkeit beeinträchtigen. Daher ist der B-Gehalt des erfindungsgemäßen Stahls auf 0,05 Gew.-%, insbesondere bis zu 0,01 Gew.-%, beschränkt.

[0033] Cu in Gehalten von bis zu 3 Gew.-% verbessert im erfindungsgemäßen Stahl die Korrosionsbeständigkeit, kann aber bei höheren Gehalten auch die Warmumformbarkeit und Schweißbarkeit verschlechtern. Sofern vorhanden, ist daher der Cu-Gehalt bei einer praxisgerechten Ausgestaltung der Erfindung auf höchstens 1 Gew.-% beschränkt.

[0034] Ca in Gehalten von bis zu 0,015 Gew.-%, insbesondere 0,005 Gew.-%, bindet im erfindungsgemäßen Stahl Schwefel, welcher die Korrosionsbeständigkeit vermindern könnte.

[0035] Herstellungsbedingt wird in erfindungsgemäßen Stahl Sauerstoff aufgenommen, der mit den im Band vorhandenen Seltenerdmetallen Ausscheidungen bildet. Handelt es sich bei dem Seltenerdmetall um Ce, so liegen im erfindungsgemäß erzeugten Stahlflachprodukt Ceroxid-Ausscheidungen vor. Im Fall, dass als Seltenerdmetalle Ce oder La verwendet werden, sollte das Atom-Verhältnis der Gehalte an Ce, La und O₂ die Bedingung


erfüllen, wobei bevorzugt gelten sollte


mit %Ce = jeweiliger Cer-Gehalt, %La = jeweiliger Lanthan-Gehalt und %O jeweiliger Sauerstoff-Gehalt des Stahls, jeweils angegeben in Atom-%. Diese Oxide haben einen Durchmesser kleiner 5 µm.

[0036] Bei der Erzeugung eines erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahlflachprodukts werden erfindungsgemäß folgende Arbeitsschritte durchlaufen:

• Erschmelzen einer entsprechend den voranstehend erläuterten Maßgaben erfindungsgemäß zusammengesetzten Stahlschmelze.
• Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorprodukt, wie einem Block, einer Bramme, einer Dünnbramme oder einem gegossenen Band. Hier hat sich insbesondere das Vergießen zu einem endabmessungsnah gegossenen Band als vorteilhaft herausgestellt. Das endabmessungsnahe Gießen kann dabei durch Einsatz von an sich zu diesem Zweck bekannten konventionellen Gießeinrichtungen erfolgen. Hierzu zählt z. B. die "Zwei-Rollen-Bandgießmaschine". Da dieses Verfahren mit einer mitlaufenden Kokille operiert, besteht keine Relativbewegung zwischen Kokille und erstarrender Bandschale. Auf diese Weise können diese Verfahren ohne Gießpulver arbeiten und sind daher grundsätzlich gut geeignet, das Vormaterial für die Herstellung von erfindungsgemäßen Stahlflachprodukten zu erzeugen.

[0037] Beim Bandgießen ebenfalls positiv wirkt sich aus, dass das gegossene Band bis zu seiner Abkühlung allenfalls geringen mechanischen Spannungen ausgesetzt ist, so dass die Gefahr der Entstehung von Rissen im Hochtemperaturbereich minimiert ist.

[0038] Beim Erschmelzen der erfindungsgemäß vergossenen Stahlschmelze sollte zwischen der letzten Legierungszugabe und dem Abguss jeweils eine Wartezeit von mindestens etwa 15 Minuten vergehen, um eine gute Durchmischung der Stahlschmelze zu gewährleisten. Typische Abgusstemperaturen liegen im Bereich von etwa 1590 °C.

[0039] Anhand praktischer Versuche konnte zudem gezeigt werden, dass sich erfindungsgemäße Stähle zu Blöcken vergießen lassen, die dann durch Vorblocken zu Brammen ausgewalzt werden.

• Das Vorprodukt wird erforderlichenfalls auf eine 1000 - 1300 °C betragende Vorwärmtemperatur gebracht oder in diesem Temperaturbereich gehalten, wobei sich hier Vorwärmtemperaturen von 1200 - 1300 °C, insbesondere 1200 - 1280 °C, als besonders praxisgerecht erwiesen haben. Im Fall, dass das Vorprodukt eine Bramme ist, beträgt die Dauer, über die die Vorerwärmung abläuft, beispielsweise 120 - 240 Minuten.
• Das Vorprodukt wird, gegebenenfalls nach der optional durchgeführten Erwärmung auf die Vorwärmtemperatur, zu einem Warmband warmgewalzt, wobei die Walzendtemperatur mehr als 820 °C, insbesondere mehr als 850 °C, betragen soll und in der Praxis Warmwalzendtemperaturen von 820 - 1000 °C, insbesondere 850 - 1000 °C, eingestellt werden. Bei praktischen Versuchen haben sich oberhalb von 920 °C liegende Warmwalzendtemperaturen als besonders günstig herausgestellt.
• Im ungeglühten Warmband ist eine mittlere Ferritkornlänge im Bandkern zu finden, die in Bandrichtung gemessen größer 100 µm ist.
• Das erhaltene Warmband wird zu einem Coil gehaspelt, wobei die Haspeltemperatur bis zu 850 °C betragen kann, insbesondere 450 - 750 °C beträgt.
• Nach dem Haspeln wird das Warmband geglüht. Diese Glühung ist von besonderer Bedeutung für die Eigenschaften des erfindungsgemäß erzeugten Stahlflachprodukts. Die Warmbandglühung wird bei einer oberhalb von 650 °C liegenden, insbesondere 700 - 900 °C betragenden Glühtemperatur durchgeführt. Glühtemperaturen von etwa 850 °C, insbesondere 850 °C +/- 20 °C, haben sich dabei als besonders praxisgerecht erwiesen. Die hierfür vorgesehenen Glühzeiten betragen bei dieser üblicherweise als Haubenglühung durchgeführten Glühung typischerweise 1 - 50 h.

[0040] In Folge der in dem erfindungsgemäß vorgegebenen Temperaturbereich durchgeführten Glühung lässt sich das Warmband trotz seiner hohen Al-Gehalte kaltwalzen, ohne dass starke Kantenrissen oder gar Bandrisse auftreten. Die Warmbandglühung dient dabei der Erzeugung eines ausreichend rekristallisierten erholten Bandkernbereichs, der Absenkung des Kaltwalzwiderstands und der Erhöhung des maximal erreichbaren Kaltwalzgrades. Eine durch die Warmbandglühung bewirkte Texturauslese und ein hoher Kaltverformungsgrad fördern die Ausbildung einer geeigneten Kaltbandtextur mit dem gewünschten Eigenschaftsprofil. Für die Warmbandglühung ist dabei insbesondere der Haubenglühprozess mit nach Maßgabe der voranstehend erläuterten Varianten eingestellten Spitzentemperaturen oberhalb von 650 °C geeignet.

[0041] Das Warmbandglühen bewirkt eine stärkere Erholung des Warmbandes und gemeinsam mit den durch die Anwesenheit von Seltenerdmetall im erfindungsgemäßen Stahl erzielten Effekten eine sehr gute, sichere Kaltwalzbarkeit.

• Erforderlichenfalls kann nach dem Glühen ein Beizen des Warmbands durchgeführt werden, um auf dem Warmband haftende Rückstände zu entfernen.
• Das geglühte und optional gebeizte Warmband wird dann zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt kaltgewalzt. Das Kaltwalzen kann in einer Stufe oder zwei- oder mehrstufig erfolgen, wobei der Kaltwalzgrad mindestens 30 % betragen muss, insbesondere mindestens 40 % % beträgt. Kaltwalzgrade von mehr als 40 % haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Kaltwalzgrade von mindestens 30 %, bevorzugt mehr als 40 %, werden benötigt, um Versetzungen in ausreichender Zahl in das Material einzubringen. Diese Versetzungsdichte ist die treibende Kraft für die nach dem Kaltwalzen durchgeführte rekristallisierende Schlussglühung, die die gewünschte rekristallisierte Mikrostruktur und Textur des fertigen erfindungsgemäßen Stahlflachprodukts einstellt.

[0042] Im Fall, dass das Kaltwalzen in zwei oder noch mehr Kaltwalzstufen durchgeführt wird, kann zwischen den Kaltwalzstufen eine Zwischenglühung durchgeführt werden.

• Nach dem Kaltwalzen wird das erhaltene Kaltband einer Glühung unterzogen, die im kontinuierlichen Glühprozess oder batchweise als Haubenglühung ausgeführt wird. Sowohl die Schlussglühung als auch die optional beim Kaltwalzen durchgeführten Zwischenglühungen können in konventioneller Weise bei Temperaturen und Glühdauern durchgeführt werden, die an sich bekannt sind. Bei der abschließenden Schlussglühung des Kaltbandes bildet sich ein Material mit vorteilhafter Textur aus.

[0043] Die jeweilige Glühung des kaltgewaltzen Bandes kann in im kontinuierlichen Durchlauf durchlaufenen Glühanlagen mit Glühtemperaturen von 750 - 850 °C über eine typische Dauer von 1 - 20 min erfolgen, wobei sich Glühtemperaturen von mehr als 780 °C, insbesondere 800 - 850 °C, und eine Glühdauer von 2 - 5 min als besonders praxisgerecht erwiesen haben. Alternativ kann die jeweilige Glühung auch in einer Haubenglühanlage durchgeführt werden, bei der die Glühtemperatur mehr als 650 °C, insbesondere 650 - 850 °C, und die Glühdauer 1 - 50 h beträgt. In der Praxis haben sich für das Haubenglühen Glühtemperaturen von 700 - 800 °C und eine Glühdauer von 1 - 30 h besonders bewährt.

• Optional kann das erhaltene Kaltband beispielsweise zur Verbesserung seiner Korrosionsbeständigkeit mit einer metallischen Schutzschicht belegt werden, die beispielsweise auf Al oder Zn basiert. Hierzu eignen sich die an sich bekannten Beschichtungsverfahren.

[0044] Zur Erprobung der Erfindung sind vier erfindungsgemäße Schmelzen E1,E2,E3,E4 und drei Vergleichsschmelzen V1,V2,V3, erschmolzen worden, deren Zusammensetzungen in Tabelle 1 angegeben sind.

[0045] Die Stahlschmelzen E1 - E3 sind zu Vorprodukten in Form von Blöcken vergossen worden. Die Blöcke sind dann über eine Vorwärmdauer VD auf eine Vorwärmtemperatur VT durcherwärmt und zu Brammen umgeformt worden.

[0046] Anschließend sind die durcherwärmten Brammen bei einer Warmwalzendtemperatur WET zu einem Warmband warmgewalzt und das erhaltene Warmband bei einer Haspeltemperatur HT jeweils zu einem Coil gewickelt worden.

[0047] Aus der Stahlschmelze E4 ist über eine Zwei-Rollen-Bandgießanlage als Vorprodukt ein gegossenes Band erzeugt worden, das anschließend ebenfalls zu einem Warmband mit einer Warmwalzendtemperatur WET warmgewalzt worden ist. Die Verarbeitung zum Warmband erfolgte in einer kontinuierlichen Prozessfolge unterbrechungsfrei im Anschluss an das Bandgießen, so dass das Vorprodukt bei Eintritt in die Warmwalzeinrichtung bereits eine im Bereich der erfindungsgemäß vorgegebenen Vorwärmtemperaturen liegende Temperatur aufwies und die Vorerwärmung entfallen konnte. Auch das aus dem Stahl E4 erzeugte Warmband ist nach dem Warmwalzen bei einer Haspeltemperatur HT zu einem Coil gehaspelt worden.

[0048] Nach dem Haspeln sind die jeweils erzeugten Warmbänder, soweit in Tabelle 2 nicht anders angegeben, bei einer Glühtemperatur GT über eine Glühdauer GD einer Glühung in einer Haubenglühanlage unterzogen worden.

[0049] Die so geglühten Warmbänder sind mit einem Kaltwalzgrad KWG jeweils zu einem kaltgewalzten Stahlband kaltgewalzt worden.

[0050] Die erhaltenen kaltgewalzten Stahlbänder sind dann jeweils einer Schlussglühung bei einer Schlussglühtemperatur SGT und einer Schlussglühdauer SGD unterzogen worden. Die Schlussglühung ist dabei entweder als Durchlaufglühung oder als Haubenglühung ausgeführt worden.

[0051] Die jeweilige Vorwärmdauer VD, Vorwärmtemperatur VT, Warmwalzendtemperatur WET, Haspeltemperatur HT, Glühtemperatur GT, Glühdauer GD, der jeweilige Kaltwalzgrad KWG, die jeweilige Schlussglühtemperatur SGT, die jeweilige Schlussglühdauer SGD und die jeweils für die Schlussglühung eingesetzte Anlage ("Haube" = Haubenglühanlage, "Konti" = im kontinuierlichen Durchlauf absolvierte Durchlaufglühanlage) sind in Tabelle 2 angegeben.

[0052] Die an den so erzeugten kaltgewalzten Stahlbändern ermittelten mechanischen Eigenschaften "Streckgrenze Rp", "Zugfestigkeit Rm", "Dehnung A50", "in Walzrichtung ermittelter r-Wert r" und "in Walzrichtung ermittelter n-Wert n" sind in Tabelle 3 angegeben.

[0053] Es zeigt sich, dass die aus den erfindungsgemäß zusammengesetzten Stählen E1 - E4 in erfindungsgemäßer Weise erzeugten kaltgewalzten Stahlbänder Streckgrenzen, die regelmäßig größer 400 MPa, insbesondere größer 420 MPa sind, und dabei Werte von 500 MPa und mehr erreichen, und Zugfestigkeiten, die regelmäßig größer 500 MPa, insbesondere größer 520 MPa sind, und dabei Werte von 600 MPa und mehr erreichen, sowie Dehnungswerte A50 von mindestens 16 % aufweisen, stets r-Werte von 1 oder größer besitzen.

[0054] Die aus den erfindungsgemäßen Stählen in erfindungsgemäßer Weise erzeugten kaltgewalzten Stahlbänder enthalten neben einer Fe(Al)-Mischkristallmatrix einen härtenden Vorordnungszustand. Bei gängigen Warmwalzparametern wird im vollferritischen Phasengebiet gewalzt und man erhält Warmband mit typischem dreischichtigem Gefügeaufbau, der wiederum durch rekristallisierte globulitische Randbereiche und den nur erholten Kernbereich mit Stengelkristallen gekennzeichnet ist. In Folge des Ce-Gehalts und der erfindungsgemäßen Art und Weise der Verarbeitung wird hier jedoch eine für die Tiefziehbarkeit günstige Textur erreicht, die r-Werte von mehr als 1 sicherstellen. Bei Seltenerdmetallgehalten unterhalb von 200 ppm tritt dieser Effekt nicht auf, der sich bei Seltenerdmetallgehalten ab mindestens 300 ppm besonders sicher nutzen lässt. Die erfindungsgemäß durchgeführte Warmbandglühung baut die Versetzungsdichte im erholten Bereich ab und erleichtert ein nachfolgendes Kaltwalzprozessing. So sind die erfindungsgemäß zusammengesetzten Warmbänder nicht nur im vollferritischen Phasengebiet warmwalzbar, sondern lassen sich im Gegensatz zu den nicht erfindungsgemäßen, seltenerdmetallfreien Stählen V1 - V3 trotz der Existenz der intermetallischen Phase Fe3Al bei Raumtemperatur sicher kaltwalzen. Durch geeignete Schlussglühparameter wird ein extrem fester und dichtereduzierter Stahl darstellbar, der hohe r-Werte und dementsprechend optimierte Umformeigenschaften aufweist.

[0055] Nicht erfindungsgemäß zusammengesetzte kaltgewalzte Stahlbänder erreichen solche r-Werte selbst dann nicht, wenn diese Stahlbänder unter Berücksichtigung von Herstellparametern erzeugt worden sind, die eng angelehnt sind an die Parameter, die bei der Erzeugung der erfindungsgemäßen kaltgewalzten Stahlflachprodukte eingestellt worden sind. Die erfindungsgemäß erzeugten Stahlbänder weisen dementsprechend trotz ihrer hohen Al-Gehalte eine überlegene Tiefzieheignung auf, ohne dass dazu aufwendige legierungs- oder verfahrenstechnische Maßnahmen erforderlich sind. Auch die aus den nicht erfindungsgemäß zusammengesetzten Stähle V1, V2, V3 erzeugten kaltgewalzten Stahlbänder enthalten neben einer Fe(Al)-Mischkristallmatrix einen härtenden Vorordnungszustand. Eine Warmbandglühung erleichtert zwar auch hier das Kaltwalzprozessing. Jedoch erreichen die nicht erfindungsgemäß zusammengesetzten kaltgewalzten Stahlbänder die für ein gutes Tiefziehverhalten geforderten r-Werte nicht. Aus dem nicht erfindungsgemäßen Stahl S3 erzeugte Vorprodukte sind zwar im vollferritischen Phasengebiet warmwalzbar, lassen sich aber aufgrund der Existenz der intermetallischen Phase Fe3Al bei Raumtemperatur nicht rissfrei kaltwalzen.

Tabelle 1

Stahl	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni	Al	Ce	La	Ce+La	N	Ti	Nb	V
E1	0,008	0,09	0,15	0,003	0,005	0,01	0,00	0,01	8,20	0,073	0,040	0,1130	0,0032	0,001	0,003	0,002
E2	0,007	0,09	0,25	0,003	0,005	0,40	0,01	0,02	8,30	0,048	0,019	0,0670	0,0510	0,003	0,002	0,002
E3	0,004	0,09	0,15	0,003	0,004	0,01	0,00	0,01	10,10	0,067	0,034	0,1010	0,0048	0,001	0,001	0,003
E4	0,026	0,43	0,38	0,011	<0,001	1,16	0,06	0,35	6,7	0,0258	0,0152	0,0410	0,0009	0,22	0,12	0,009
V1	0,004	0,14	0,09	0,007	0,003	0,04	0,00	0,03	8,10	0,0004	0,0002	0,0006	0,0048	0,004	0,004	0,016
V2	0,005	0,11	0,11	0,004	0,003	0,03	0,01	0,03	8,20	0,0009	0,0005	0,0014	0,0018	0,001	0,001	0,005
V3	0,006	0,15	0,11	0,018	0,002	0,03	0,00	0,11	9,70	0,0010	0,0006	0,0015	0,0031	0,003	0,004	0,010

Angaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen

Tabelle 2

Stahl	VT [°C]	VD [h]	WET [°C]	HT [°C]	GT [°C]	GD [h]	KWG [%]	SGT [°C]	SGD	Anlage
E1	1300	2	985	650	740	2	66	720	24 h	Haube
E2	1300	2	960	800	740	2	66	820	3 min	Konti
E3	1300	2	1000	600	740	2	66	720	24 h	Haube
E3	1300	2	1000	600	740	2	66	820	3 min	Konti
E4	-	-	910	600	850	30	50	720	24 h	Haube
V1	1300	2	930	800	740	2	66	720	24 h	Haube
V1	1300	2	930	800	740	2	66	820	3 min	Konti
V2	1300	2	960	800	Keine Glühung		nicht kaltwalzbar
V2	1300	2	960	800	740	2	66	820	3 min	Konti
V2	1300	2	960	800	850	2	66	820	3 min	Konti
V2	1300	2	960	800	740	2	80	820	3 min	Konti
V3	1300	2	980	800	740	2	nicht kaltwalzbar

Tabelle 3

Stahl	Rp [MPa]	Rm [MPa]	A50 [%]	r*)	n*)
E1	422	527	22	1,21	0,14
E2	438	541	23	1,02	0,14
E3	529	627	18	1,05	0,12
E3	520	609	19	1,25	0,12
E4	553	634	16	1,13	0,12
V1	469	563	24	0.71	0,15
V1	466	562	22	0,72	0,15
V2			-
V2	433	538	25	0,80	0,14
V2	428	533	21	0,85	0,15
V2	410	520	16	0,83	0,14
V3			-

*) in Walzrichtung

Ansprüche

1. Kaltgewalztes Stahlflachprodukt für Tiefziehanwendungen,

- bestehend aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%)
C: bis zu 0,1 %,
Al: 6,5 - 11 %,
Seltenerdmetalle: 0,02 - 0,2 %,
P: bis zu 0,1 %,
S: bis zu 0,03 %,
N: bis zu 0,1 %
sowie optional eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" mit der Maßgabe enthält,
Mn: bis zu 6 %,
Si: bis zu 1 %,
Nb: bis zu 0,3 %,
Ti: bis zu 0,3 %,
Zr: bis zu 1 %,
V: bis zu 1 %,
W: bis zu 1 %,
Mo: bis zu 1 %,
Cr: bis zu 3 %,
Co: bis zu 1 %,
Ni: bis zu 2 %,
B: bis zu 0,1 %,
Cu: bis zu 3 %,
Ca: bis zu 0,015 %,

- wobei das kaltgewalzte Stahlflachprodukt einen r-Wert, der mindestens 1 ist, aufweist und

- das Gefüge des kaltgewalzten Stahlflachprodukts 0 bis 0,1 Vol.-% κ-Karbide enthält.

2. Stahlflachprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Al-Gehalt mehr als 6,7 Gew.-% beträgt.

3. Stahlflachprodukt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sein Al-Gehalt 8 - 11 Gew.-% beträgt.

4. Stahlflachprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein C-Gehalt höchstens 0,05 Gew.-% beträgt.

5. Stahlflachprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an Seltenerdmetallen 0,06 - 0,12 Gew.-% beträgt.

6. Stahlflachprodukt nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in ihm enthaltenen Seltenerdmetalle Cer oder Lanthan sind.

7. Verfahren zum Erzeugen eines kaltgewalzten, für Tiefziehanwendungen vorgesehenen Stahlflachprodukts umfassend folgende Arbeitsschritte

- Erschmelzen einer Stahlschmelze, die neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%)
C: bis zu 0,1 %,
Al: 6, 5 - 11 %,
Seltenerdmetalle: 0,02 - 0,2 %,
P: bis zu 0,1 %,
S: bis zu 0,03 %,
N: bis zu 0,1 %
sowie optional eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" mit der Maßgabe enthält,
Mn: bis zu 6 %,
Si: bis zu 1 %,
Nb: bis zu 0,3 %,
Ti: bis zu 0,3 %,
Zr: bis zu 1 %,
V: bis zu 1 %,
W: bis zu 1 %,
Mo: bis zu 1 %,
Cr: bis zu 3 %,
Co: bis zu 1 %,
Ni: bis zu 2 %,
B: bis zu 0,1 %,
Cu: bis zu 3 %,
Ca: bis zu 0,015 %;

- Vergießen der Stahlschmelze zu einem Vorprodukt;

- optionales Durcherwärmen oder Halten des Vorprodukts auf eine 1000 - 1300 °C betragende Vorwärmtemperatur;

- Warmwalzen des Vorprodukts zu einem Warmband, wobei die Warmwalzendtemperatur 820 - 1000 °C beträgt;

- Haspeln des Warmbands zu einem Coil, wobei die Haspeltemperatur im Bereich der Raumtemperatur bis 850 °C liegt;

- Glühen des Warmbands bei einer mehr als 650 °C und bis zu 1200 °C betragenden Glühtemperatur über eine Glühdauer von 1 - 50 h;

- optional Beizen des Warmbands;

- Kaltwalzen des geglühten und optional gebeizten Warmbands zu einem kaltgewalzten Stahlflachprodukt mit einem Kaltwalzgrad, der mindestens 30 % beträgt;

- Schlussglühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts bei einer 650 - 850 °C betragenden Schlussglühtemperatur.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt ein gegossenes Band ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühtemperatur beim Glühen des Warmbands mindestens 700 °C beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltwalzgrad mindestens 40 % beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen in zwei oder mehr Walzstufen durchgeführt und zwischen den Stufen des Kaltwalzens ein Glühen des kaltgewalzten Stahlflachprodukts durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Glühung des kaltgewalzten Stahlflachprodukts als Durchlaufglühung bei einer Glühtemperatur von 750 - 850 °C und einer Glühdauer von 1 - 20 min durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Glühung des kaltgewalzten Stahlflachprodukts als Haubenglühung bei einer Glühtemperatur von 700 - 800 °C und einer Glühdauer von 1 - 30 h durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmbandhaspeltemperatur 450 - 750 °C beträgt.