(19) |
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(11) |
EP 1 309 734 B2 |
(12) |
NEUE EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Nach dem Einspruchsverfahren |
(45) |
Veröffentlichungstag und Bekanntmachung des Hinweises auf die Entscheidung über den
Einspruch: |
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20.06.2012 Patentblatt 2012/25 |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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15.08.2007 Patentblatt 2007/33 |
(22) |
Anmeldetag: 13.06.2002 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2002/006480 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2002/101109 (19.12.2002 Gazette 2002/51) |
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(54) |
HÖHERFESTER, KALTUMFORMBARER STAHL UND STAHLBAND ODER -BLECH, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
VON STAHLBAND UND VERWENDUNGEN EINES SOLCHEN STAHLS
HIGHLY STABLE, STEEL AND STEEL STRIPS OR STEEL SHEETS COLD-FORMED, METHOD FOR THE
PRODUCTION OF STEEL STRIPS AND USES OF SAID STEEL
ACIER ET FEUILLARD OU TOLE D'ACIER A RESISTANCE TRES ELEVEE, POUVANT ETRE FORME A
FROID, PROCEDE POUR PRODUIRE UN FEUILLARD D'ACIER ET UTILISATIONS D'UN TEL ACIER
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
(30) |
Priorität: |
13.06.2001 DE 10128544
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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14.05.2003 Patentblatt 2003/20 |
(73) |
Patentinhaber: ThyssenKrupp Steel Europe AG |
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47166 Duisburg (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- HOFMANN, Harald
44224 Dortmund (DE)
- ENGL, Bernhard
44267 Dortmund (DE)
- MENNE, Manfred
44803 Bochum (DE)
- HELLER, Thomas
47229 Duisburg (DE)
- ZIMMERMANN, Werner
46562 Voerde (DE)
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(74) |
Vertreter: Simons, Johannes |
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COHAUSZ & FLORACK
Patent- und Rechtsanwälte
Partnerschaftsgesellschaft
Bleichstrasse 14 40211 Düsseldorf 40211 Düsseldorf (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 19 724 661 DE-A- 19 900 199 DE-C- 899 508
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DE-A- 19 727 759 DE-B- 1 182 844
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[0001] Die Erfindung betrifft einen Fe-Mn-Al-Si-Leichtstahl mit Kohlenstoff sowie ein Stahlband
oder-blech mit guter Kaltumformbarkeit und höherer Festigkeit. Darüber hinaus betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Bändern aus einem solchen Stahl und
besonders geeignete Verwendungen eines solchen Stahls.
[0002] Ein für die Herstellung von Karosseriebauteilen und den Tieftemperatureinsatz verwendeter
Leichtstahl ist aus der
DE 197 27 759 C2 bekannt Er enthält neben Fe 10 % bis 30 % Mn, 1 % bis 8 % Al und 1 bis 6 % Si, wobei
die Summe der Gehalte an Al und Si 12 % nicht überschreitet. In diesem bekannten Stahl
ist Kohlenstoff allenfalls im Verunreinigungsbereich enthalten.
[0003] Beim aus der
DE 199 00 199 A1 bekannten Leichtbaustahl ist dagegen Kohlenstoff als optionales Legierungselement
vorgesehen. Der bekannte Leichtstahl weist > 7 % bis 27 % Mn, > 1 % bis 10 % Al, >
0,7 % bis 4 % Si, < 0,5 % C, < 10 % Cr, < 10 % Nl und < 0,3 % Cu auf. Des weiteren
können in dem Stahl N, V, Nb, Ti, P enthalten sein, wobei die Summe dieser Elemente
2 % nicht überschreiten darf.
[0004] Ein vergleichbar zusammengesetzter, hochfester und gut kaltumformbarer austenitischer
Leichtbaustahl ist in der
DE 197 27 759 A1 beschrieben. Dieser Stahl enthält (in Gew.-%) 9,5 - 12 % (Al+Si), 10 - 30 % Mn und
als Rest im wesentlichen Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente (C, P,
S, O, N). Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Si-Gehalt dieses Stahls
0,5 - 6 % und sein Al-Gehalt 1 - 8 % bei einem Mn-Gehalt von 15 - 30 %. Aufgrund seiner
besonders hohen zugfestigkeit von bis zu 1100 MPa ist dieser Stahl besonders geeignet
für die Herstellung von Karosserieblechen und versteifenden Strukturbautellen von
Automobilkarosserien.
[0005] Auch der aus der
EP 1 067 203 A1 bekannte Leichtstahl enthält Kohlenstoff, und zwar 0.001 bis 1,6 %. Zudem weist dieser
Stahl neben Fe 6 - 30 % Mn, ≤ 6 % Al, 2,5 % Si, ≤ 10% Cr, ≤ 10 % Ni und ≤ 5% Cu auf.
Zusätzlich können V, Ti, Nb, B, Zr und Seltene Erden in dem Stahl enthalten sein,
wobei die Summe ihrer Gehalte 3 % nicht überschreitet. Ebenso kann der bekannte Stahl
P, Sn, Sb, und As beinhalten, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente nicht größer
als 0,2 % sein soll.
[0006] Es hat sich gezeigt, dass sich derart zusammengesetzte Stähle trotz der Anwesenheit
von Kohlenstoff nur unter Schwierigkeiten warm- und kaltwalzen lassen. So zeigen sich
an den Bandkanten häufig Instabilitäten oder Risse, welche die großtechnische Herstellung
von Bändern oder Blechen aus solchen Stählen in der Praxis schwierig machen. Des weiteren
weisen diese Stähle ein sehr stark isotropes Verformungsverhalten auf, welches sich
in einem hohen Δr-Wert äußert. Auch infolge der schlechten Verformbarkeit wird die
Weiterverarbeitung der nach dem bekannten Verfahren erzeugten Stahlbleche erschwert.
[0007] Gut verformbare Stähle mit höheren Festigkeiten werden auch für die Fertigung von
Bauteilen benötigt, die mit Verzahnungen oder vergleichbaren Formelementen versehen
sind. Bei diesen Bauteilen handelt es sich typischerweise um mit Innen- oder Außenverzahnungen
versehene Getriebeteile. Diese lassen sich kostengünstig und mit hoher Maßhaltigkeit
durch Drückwalzen herstellen.
[0008] Ein Verfahren zum Herstellen von Getriebeteilen durch Drückwalzen ist aus der
DE 197 24 661 C2 bekannt Gemäß diesem bekannten Verfahren wird aus einem mikrolegierten hochfesten
Baustahl, der eine untere Streckgrenze von mindestens 500 N/mm
2 besitzt, aus einem Blech ein Rohling geformt Dieser Rohling wird dann durch Drückwalzen
zu dem Getriebe kaltverformt. Im Zuge des Einformens der Verzahnung wird das Blechmaterial
bis an die Grenze seines Umformvermögens umgeformt. Anschließend wird eine Oberfläche
des mit der Verzahnung versehenen Werkstücks im wesentlichen unter Beibehaltung der
Temperatur wärmeverzugsfrei gehärtet
[0009] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von dem voranstehend erläuterten
Stand der Technik einenLeichtstahl bzw. ein daraus erzeugtes Stahlband- oder -blech
mit guter Verformbarkeit und guter Festigkeit zu schaffen, der bzw. das sich auch
im großtechnischen Maßstab einfach herstellen lässt. Darüber hinaus sollen ein Verfahren
zur Herstellung eines Stahlbandes oder - blechs sowie bevorzugte Verwendungen für
den Stahl angegeben werden.
[0010] Die Aufgabe wird zum einen durch einen Leichtstahl gelöst, der folgende Zusammensetzung
aufweist (in Gewichts - %):
C: |
0,1 - |
1% |
Mn: |
7,00 - |
30,00 % |
Al: |
1,00 - |
10,00 % |
Si: |
>2,50 - |
8,00 % |
Al+Si: |
>3,50 - |
12,00 % |
B: |
0,002 - |
<0,01 % |
sowie wahlweise
Ni: |
<8.00% |
Cu: |
<3,00% |
N: |
<0,60% |
Nb: |
<0,30% |
Ti: |
<0,30 % |
V: |
< 0,30% |
P: |
<0,01% |
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Den Verunreinigungen werden dabei Schwefel
und Sauerstoff. zugerechnet.
[0011] Überraschend hat sich herausgestellt, dass die gezielte Zugabe von Bor bei erfindungsgemäßen
Stählen zu einer deutlichen Verbesserung der Eigenschaften und der Herstellbarkeit
führt. So bewirkt der im erfindungsgemäßen Stahl enthalte Gehalt an Bor eine Verminderung
der Streckgrenze, wodurch die Verformbarkeit deutlich verbessert wird. Die günstigen
Einflüsse der Legierung auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften erfindungsgemäßen
Stahis wird dabei dadurch unterstützt, dass der Kohlenstoffgehalt 0,10-1,00 Gew.-%
beträgt, wenn also ein Mindestmaß von 0,10 Gew.-% an Kohlenstoff im erfindungsgemäßen
Stahl nachweisbar ist.
[0012] Dabei hat die Anwesenheit dieser Elemente eine besonders gute Kombination von mechanischen
und technologischen Eigenschaften zur Folge. So weist erfindungsgemäßer Stahl bzw.
ein daraus erzeugtes Stahlband oder und blech einen gegenüber den aus dem Stand der
Technik bekannten, zur hier in Rade stehenden Gattung gehörenden Bleche einen deutlich
niedrigeren Δr-Wert auf.
[0013] Zusätzlich zeichnen sich erfindungsgemäß zusammengesetzte kaltgewalzte Stahlbänder
und -bleche durch vergleichbar niedrige Streckgrenzen, verbesserte Streckziehfähigkeit
bei erhöhten Verfestigungsexponenten (n-Wert), erhöhter Tiefziehfäkigkeit (r-Wert)
und niedriger planarer Anisotropie (Δr-Wert) sowie ein erhöhtes Produkt aus Streckgrenze
und Dehnung aus. So liegt die Zugfestigkeit erfindungsgemäßer Stahlbänder und -bleche
mindestens bei 680 MPa. Das Produkt aus Zugfestigkeit und Dehnung beträgt mindestens
41000 MPa. Die Streckgrenze erfindungsgemäßer Stahlbleche und -bänder überschreitet
520 MPa nicht. Gleichzeitig besitzen erfindungsgemäße Stähle bzw. daraus erzeugte
Bleche und Bänder eine außerordentlich hohe Gleichmaßdehnung von 20% bis zu mehr als
45 %. Es werden n-Werte von bis zu 0,7 erreicht.
[0014] Im Ergebnis wird so ein besonders gut kaltverformbares Leichtstahlband oder -blech
erhalten, das sich aufgrund seiner vergleichsweise hohen Festigkeit und geringen Dichte
insbesondere für die Herstellung von Bauteilen für Automobilkarossen eignet. Ebenso
macht das ausgezeichnete Verhältnis von Festigkeit und Gewicht ein erfindungsgemäß
erzeugtes Stahlblech für die Herstellung von Rädern für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge,
für die Herstellung von innenhochdruck- oder außenhochdruckverformten Bauteilen, für
die Herstellung von hochfesten Motorteilen, wie Nockenwellen oder Kolbenstangen, für
die Herstellung von für den Schutz gegen impulsförmig auftreffende Belastungen, wie
Beschuss, bestimmten Bauelementen, wie Panzerblechen, sowie Schutzelemente geeignet,
die zum Schutz von Personen insbesondere gegen Beschuss bestimmt sind. Insbesondere
im Falle letztgenannten Anwendung macht sich das vergleichsweise geringe Gewicht des
erfindungsgemäßen Stahlblechs und die gleichzeitig hohe Festigkeit positiv bemerkbar.
[0015] Erfindungsgemäße Stahlbleche eignen sich bei rein austenitischer Gefügestruktur darüber
hinaus in besonderer Weise zur Herstellung von nichtmagnetischen Bauelementen.
[0016] Des weiteren hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen auch bei besonders niedrigen
Temperaturen ihre Festigkeit beibehalten. Sie eignen sich als solche insbesondere
zur Herstellung von in der Kryotechnik eingesetzte Bauelemente, wie Behälter oder
Rohre für die Kältetechnik.
[0017] Besonders sicher erreichen lassen sich die positiven Wirkungen von Bor in erfindungsgemäß
verwendetem Stahl, wenn der Borgehalt 0,003 bis 0,008 Gew.-% beträgt.
[0018] Auch der im Bereich von 0,1 % bis 1,0 % liegende C-Gehalt gewährleistet eine verbesserte
Herstellbarkeit erfindungsgemäßer Stahlbleche und -bänder. Bei erfindungsgemäßen Stählen
ist aufgrund der Anwesenheit von Kohlenstoff die Bildung intermetallischer Phasen
unterdrükt. Risse und Instabilitäten im Bandkantenbereich, wie sie bei den aus den
bekannten Stählen erzeugten Stahlbändern entstehen, werden so erheblich reduziert,
wobei mit zunehmendem C-Gehalt die instabilitäten in besonderem Maße abnehmen. Ein
weitere Verbesserung der Bandkantenqualität wird durch die Zugabe von Bor erzielt.
Im Ergebnis können durch die kombinierte Zugabe von C und B Bandkanteninstabilitäten
nahezu vollständig vermieden werden.
[0019] Bor substituiert in seiner Wirkung auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften
das Legierungelement Mn. So ist festgestellt worden, dass ein Stahl mit 20 % Mn und
0,003 % Bot ein ähnliches Eigenschaftsprofil aufweist wie ein Stahl, der 25 % Mn,
jedoch kein B enthält. Daher können erfindungsgemäße Leichtbaustähle relativ niedrige
Mn-Gehalte bei dennoch vergleichsweise hohen Festigkeiten besitzen. Dies führt zu
verminden Legierungsmittelkosten und erleichtert die schmelzmetallurgische Herstellung
eines erfindungsgemäß verwendeten Leichtstahls.
[0020] Zusätzlich eröffnen die erfindungsgemäß vorgesehen C- und B-Gehalte ein weites Spektrum
der Warmwalzparameter. So ist festgestellt worden, dass die bei Wahl hoher Warmwalzendtemperaturen
und Haspeltemperaturen erhaltenen Kennwerte erfindungsgemäßer Stähle im wesentlichen
gleich denen sind, die bei niedrigen Warmwalzendtemperaturen und Haspeltemperaturen
erhalten werden. Auch diese Unempfindichkeit bei der Warmbandherstellung begünstigt
die einfache Herstellbarkeit erfindungsgemäßer Stahlbleche.
[0021] Aufgrund des auf Gehalte oberhalte von 2,50 Gew.-%, bevorzugt oberhalb von 2,70 Gew.-%,
beschränkten Si-Gehaltsweisen erfindungsgemäße Stahlbänder und -bleche eine gegenüber
solchen Leichtstahlbändern oder -blechen, die geringe Si-Gehalte besitzen, verbesserte
Kaltwalzbarkeit auf. Die hohe Zugabe von Si drückt sich in gleichmäßigeren Streckgrenzen-
und sowie zu einer isotropen Ausbildung der mechanischen Eingenschaften. Die Obergrenze
der aus Al- und Si-Gehalten gebildeten Summe liegt bei 12 % da eine über diese Grenze
hinausgehende Summe der Al- und Si-Gehalte die Gefahr einer Versprödung mit sich bringen
würde.
[0022] Erfindungsgemäße Stahlbänder und -bleche lassen sich bevorzugt durch ein Verfahren
herstellen, bei dem ein Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder Band, aus einem
erfindungsgemäß in der voranstehend erläuterten Weise zusammengesetzten Stahl gegossen
wird, bei dem das gegossene Vormaterial auf ≥ 1100 °C erwärmt oder mit einer solchen
Temperatur direkt eingesetzt wird, bei dem das vorgewärmte Vormaterial zu Warmband
bei einer mindestens 800°C betragenden Warmwalzendtemperatur warmgewalzt wird und
bei dem das fertiggewalzte Warmband bei einer 450 °C bis 700° C betragenden Haspeltemperatur
gehaspelt wird.
[0023] Indem das Warmband erfindungsgemäß bei mindestens 800°C liegenden Warmwalzendtemperaturen
warmgewalzt und bei niedrigen Temperaturen gehaspelt wird, wird die erwähnte positive
Wirkung des Kohlenstoffs und insbesondere des Bors im vollen Umfang genutzt. So bewirken
Bor und Kohlenstoff bei in diesem Bereich warmgewalzten Bändern höhere Zugfestigkeits-
und Streckgrenzen-Werte bei nach wie vor akzeptablen Bruchdehnungswerten. Mit zunehmender
Warmwalzendtemperatur nehmen Zugfestigkeit und Streckgrenze ab, während die Dehnungswerte
ansteigen. Durch Variation der Walzendtemperaturen im durch die Erfindung vorgegebenen
Rahmen lassen sich so die gewünschten Eigenschaften des erhaltenen Stahlbandes gezielt
und auf einfache Weise beeinflussen, gewünschten Eigenschaften des erhaltenen Stahlbandes
gezielt und auf einfache Weise beeinflussen.
[0024] Durch die Beschrankung der Haspeltemperatur auf Werte von maximal 700°C eine Werkstoffversprödung
sicher vermieden, Es ist festgestellt worden, dass es bei höheren Haspeltemperaturen
zur Bildung von Sprödphasen kommt, welche beispielsweise Materialabplatzungen nach
sich ziehen können und als solche die Weiterverarbeitung erschweren oder sogar unmöglich
machen.
[0025] Schon erfindungsgemäß erzeugtes Warmband zeichnet sich durch gute Gebrauchseigenschalten
aus. Sollen dünnere Bleche oder Bänder erzeugt werden, so kann das Warmband nach dem
Haspeln zu Kaltband kaltgewalzt werden, wobei das Kaltwalzen vorteilhafterweise mit
einem Kaltwalzgrad von 30 % bis 75 % durchgeführt wird. Vorzugsweise wird das erhaltene
Kaltband anschließend einer Glühung unterzogen, wobei die Glühtemperaturen zwischen
600 °C bis 1100 °C liegen sollten. Die Glühung kann dabei in der Haube im Temperaturbereich
von 600 °C bis 750 °C oder im Durchlauf im Glühofen bei Temperaturen von 750 °C bis
1100 °C durchgeführt werden. Schließlich ist es im Hinblick auf die Kaltverformbarkeit
und der Oberflächenausbildung günstig, das Kaltband abschließend zu dressieren.
[0026] Eine weitere besonders vorteilhafte Verwendung erfindungsgemäßen Stahls bzw. daraus
hergestellter Stahlbänder und -bleche besteht in der Herstellung von kaltverformten
Bauteilen durch Drückwalzen. Dazu werden aus dem Stahl Rohlinge hergestellt, die dann
durch das Drückwalzen fertig geformt werden. Aufgrund seines besonderen Eigenschaftsprofils
eignet sich erfindungsgemäßer Stahl bzw. daraus hergestellte Blechrohlinge in besonderer
Weise für diesen Zweck.
[0027] Abhängig von der Zusammensetzung lässt sich in erfindungsgemäßen Stahl eine rein
austenitische oder eine aus einer Mischung von Ferrit und Austenit mit Anteilen von
Martensit bestehende Gefügestruktur einsteilen. Die erfindungsgemäßen Stähle lassen
sich daher wesentlich besser umformen. Im Zuge der Kaltumformung verfestigen sie deutlich
stärker als die bekanntermaßen für die Herstellung durch Drückwalzen eingesetzten
hochfesten mikrolegierten oder Mehrphasen-Stähle. So lassen sich je nach Kaltverformung
Bauteiltestigkeiten Bereich von 1400 N/mm
2 bis 2200 N/mm
2 erzielen. Eine zusätzliche Härtung der erzeugten Bauteile nach der Kaltverformung
kann daher entfallen. Auch wirkt es sich insbesondere bei der Herstellung von verzahnten
Getriebebauteilen in Bezug auf den Einsatzzweck günstig aus, dass die erfindungsgemäß
zu ihrer Herstellung verwendeten Stähle aufgrund des hohen Gehaltes an leichten Elementen,
wie Si, Al dichtereduziert sind.
[0028] Bei Verwendung eines-erfindungssemäß zusammengesetzten und beschaffenen Stahls kann
somit auf eine Wärmebehandlung oder ein Oberflächenhärten des drückgewalzten Bauteils
verzichtet werden. Die durch diese zusätzlichen Behandlungsschritte beim Stand der
Technik verursachte Gefahr von Verzug und Verzunderung besteht daher bei Verwendung
eines erfindungsgemäßen Stahles zur Herstellung von verzahnten, im Einsatz lokal starker
Beanspruchung unterworfenen Bauelementen nicht mehr. So ermöglicht der erfindungsgemäße
Stahl die kostengünstige Herstellung leichter, hochbelastbarer und maßhaltiger Bauelemente
durch Kaltverformung, insbesondere Drückwalzen.
[0029] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs- und Vergleichsbeispielen näher
erläutert.
[0030] In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen von vier Stählen A, B, C, D, E angegeben,
von denen die Stähle A und B der erfindungsgemäß vorgesehenen Legierung entsprechen,
während es sich bei den Stählen C, D und E um Vergleichsbeispiele handelt.
Tabelle 1
Stahl |
C |
Mn |
Al |
Si |
B |
Fe, Verunreinigungen |
A |
0,5 |
15 |
3 |
3 |
0,003 |
Rest |
B |
0,5 |
20 |
3 |
3 |
0,003 |
Rest |
C |
- |
20 |
3 |
3 |
0,003 |
Rest |
D |
- |
14 |
3 |
3 |
- |
Rest |
E |
- |
19 |
3 |
3 |
- |
Rest |
[0031] Die Stähle A bis E der betreffenden Zusammensetzungen sind erschmolzen und zu Brammen
vergossen worden. Anschließend sind die Brammen auf eine Temperatur von 1150 °C vorgewärmt
worden. Die vorgewärmten Brammen sind dann warmgewalzt und anschließend gehaspelt
worden.
[0032] Die jeweiligen Warmwatzendtemperaturen ET und Haspeltemperaturen HT sowie die jeweiligen
Eigenschaften Zugfesfigkeit R
m, Streckgrenze R
e, A
50-Dehnung, Gleichmaßdehnung A
gl und n-Wert der erhaltenen Warmbänder sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Stahl |
ET [°C] |
HT [°C] |
Re [N/mm2] |
Rm [N/mm2] |
A50 [%] |
Agl [%] |
n |
A |
960 |
500 |
486 |
792 |
42 |
38 |
0,31 |
B |
930 |
500 |
509 |
825 |
46 |
42 |
0,32 |
C |
920 |
500 |
496 |
818 |
31 |
27 |
- |
D |
820 |
500 |
610 |
920 |
26 |
- |
- |
E |
840 |
500 |
430 |
700 |
30 |
- |
- |
[0033] Bis auf das aus dem nicht erfindungsgemäßen Stahl Dhergestellte Band, welches sich
nicht kaltwalzen ließ, Sind die erhaltenen Warmbänder anschließend mit einem Verformungsgrand
von ca. 65% kaltgewalzt und 950 °C im Durchlauf geglüht Die mechanischen Eigenschaften
der so erhaltenen kaltgewalzten Stahlbleche sind in Tabelle 3 eingetragen.
Tabelle 3
Stahl |
Re [N/mm2] |
Rm [N/mm2] |
A50 [%] |
Agl [%] |
n |
r |
Δr |
A |
408 |
775 |
64 |
64 |
0,33 |
1,02 |
-0,1 |
B |
411 |
785 |
61,1 |
61,1 |
0,33 |
1,0 |
-0,06 |
C |
284 |
714 |
58 |
56,8 |
0,39 |
1,05 |
-0,17 |
D |
Nicht kaltwalzbar |
E |
382 |
744 |
52,5 |
50,3 |
0,32 |
0,82 |
-0,25 |
[0034] Es zeigt sich, dass die aus den Stählen A und B erfindungsgemäß erzeugten Stahlbänder
eine hervorragende kaltverformbarkeit besitzen. Dabei weisen sie bei einer hohen Festigkeit
und einer hohen Bruchdehnung jeweils ein ausgeprägt isotropes Verformungsverhalten
(r
- 1, Δr
- 0) auf. Auch die aus dem kohlenstoffreien, jedoch Bor enthaltenden erfindungsgemäßen
Stahl C erzeugten Stahlbänder welsen niedrige Streckgrenzen, erhöhte Bruch- und Gleichmaßdehnungen
sowie ein isotropes Umformverhalten auf.
[0035] Somit eignen sich alle Varianten erfindungsgemäßer Stahlbleche in besonderer Weise
für die Herstellung von Karosseriebauteilen, speziell für die Außenbleche einer Automobilkarosserie,
von Rädern für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, von nichtmagnetischen Bauelementen,
von in der Kryotechnik eingesetzte Behältern, von innenhochdruck- oder außenhochdruckverformten
Bauteilen, von Rohren, die insbesondere für die Herstellung von hochfesten Motorteilen,
wie Nockenwellen oder Kolbenstangen, bestimmt sind, von für den Schutz gegen impulsförmig
auftreffende Belastungen, wie Beschuss, bestimmten Bauelementen oder Schutzelementen,
wie Panzerblechen, oder Körperpanzerungen für den menschlichen oder tierischen Körper.
Ebenso lassen sich aus erfindungsgemäßen Stahlblechen hochbelastbare Getriebebauteile
herstellen, die sich durch ein geringes Gewicht und gute Gebrauchseigenschaften auszeichnen,
ohne dass es dazu einer zusätzlichen Wärmebehandlung bedarf.
1. Leichtstahl mit guter Kaltumformbarkeit und höherer Festigkeit mit folgender Zusammensetzung
(in Gewichts - %):
C: |
0,1 - 1 % |
Mn: |
7,00 - 30,00 % |
Al: |
1,00 - 10,00 % |
Si: |
> 2,50 - 8,00 % |
Al + Si: |
> 3,50 - 12,00 % |
B: |
0,002 - < 0,01 % |
sowie wahlweise
Ni: |
< 8,00% |
Cu: |
< 3,00% |
N: |
< 0,60% |
Nb: |
< 0,30% |
Ti: |
< 0,30% |
V: |
< 0,30% |
P: |
< 0,01% |
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
2. Leichtstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Si-Gehalt > 2,70 Gew.-% beträgt.
3. Leichtstahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Borgehalt 0,003 bis 0,008 Gew.-% beträgt.
4. Stahlband oder -blech hergestellt aus einem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 zusammengesetzten
Stahl.
5. Stahlband oder -blech nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zugfestigkeit mindestens 680 MPa beträgt.
6. Stahlband oder -blech nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus seiner Zugfestigkeit und seiner Dehnung mindestens 41000 MPa beträgt.
7. Stahlband oder -blech nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass seine Streckgrenze bis zu 520 MPa beträgt.
8. Verfahren zur Herstellung eines kaltumformbaren höherfesten Stahlbandes oder -blechs,
- bei dem ein Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder Band, aus einem gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 3 zusanunmengesetzten Stahl gegossen wird,
- bei dem das gegossene Vormaterial auf ≥ 1100°C erwärmt oder mit einer solchen Temperatur
direkt eingesetzt wird,
- bei dem das vorgewärmte Vormaterial zu Warmband bei einer mindestens 800 °C betragenden
Warmwalzendtemperatur warmgewalzt wird,
und
- bei dem das fertiggewalzte Warmband bei einer 450 °C bis 700 °C betragenden Haspeltemperatur
gehaspelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmband nach dem Haspeln zu Kaltband kaltgewalzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltband einer Glühung bei einer Glühtemperatur von 600 °C bis 1100 °C unterzogen
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühung als Haubenglühung bei einer 600 °C bis 750 °C betragenden Glühtemperatur
durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühung als Durchlaufglühung bei einer 750°C bis 1100 °C betragenden Glühtemperatur
durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltband dressiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen mit einem Kaltwalzgrad von 30 % bis 75 % durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem jeweils erhaltenen Warm- oder Kaltband Rohlinge erzeugt werden, die anschließend
zu Bauelementen fertig kaltverformt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverformung als Drückwalzen durchgeführt wird.
17. Verwendung eines stahles oder eines Stahlbandes oder bleches gemäß der Ansprüche 1
bis 7 zur Herstellung von tragenden Karrosseriebauteilen.
18. Verwendung eines Stahles oder eines Stahlbandes oder -blechs gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7 zur Herstellung von von außen sichtbaren Teilen von Fahrzeugkarosserien.
19. Verwendung eines Stahles oder Stahlbandes oder - blechs gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7 zur Herstellung von Rädern für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge.
20. Verwendung eines Stahles oder Stahlbandes oder - blechs gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7 zur Herstellung von nichtmagnetischen Bautelementen.
21. Verwendung eines Stahles oder Stahlbandes oder - blechs gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7 zur Herstellung von in der Kryotechnik eingesetzte Bauelemente.
22. Verwendung eines Stahles oder Stahlbandes oder - blechs gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7 zur Herstellung von innenhochdruck- oder außenhochdruckverformen Bauteilen.
23. Verwendung eines Stahles oder Stahlbandes oder - blechs gemäß einem der Ansprüche
1 bis 6 zur Herstellung von Rohren, die insbesondere für die Herstellung von hochfesten
Motorteilen, wie Nockenwellen oder Kolbenstangen, bestimmt sind.
24. Vewendung eines Stahles oder Stahlbandes oder - blechs gemäß einem der Ansprüche 1
bis 7 zur Herstellung von für den Schutz gegen impulsförmig auftreffende Belastungen,
wie Beschuss, bestimmten Bauelementen, wie Panzerblechen.
25. Verwendung eines Stahles oder Stahlbandes oder -blechs gemäß einem der Ansprüche 1
bis 7 zur Herstellung von für den Schutz von Personen vor impulsförmig auftreffender
Belastungen, wie Beschuss, bestimmten Schutzelementen, wie Helme und Körperpanzerungen.
26. Verwendung eines Stahles oder Stahlbands oder -blechs gemäß einem der Ansprüche 1
bis 7 zur Herstellung von Bauteilen durch Drückwalzen.
27. Verwendung eines Stahlbands oder -blech gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung
von Getriebeteilen.
28. Verwendung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeteile mit Verzahnungen versehen sind.
29. Verwendung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeteile durch Drückwalzen hersgestellt sind.
1. A light steel, having good cold formability and high strength, with the following
composition (in weight-percent):
C: |
0,1 - 1 % |
Mn: |
7.00 - 30.00 % |
Al: |
1.00 - 10.00 % |
Si: |
> 2.50 - 8.00 % |
Al + Si: |
> 3.50 - 12.00 % |
B: |
0.002 - < 0.01 % |
as well as alternatively
Ni: |
< 8.00 % |
Cu: |
< 3.00 % |
N: |
< 0.60 % |
Nb: |
< 0.30 % |
Ti: |
< 0.30 % |
V: |
< 0.30 % |
P: |
< 0.01 %, |
with the remainder iron and unavoidable impurities.
2. The light steel according to Claim 1,
characterized in that the Si content is > 2.70 weight-percent.
3. The light steel according to one of the preceding claims, characterized in that the boron content is 0.003 to 0.008 weight-percent.
4. A steel strip or sheet steel produced from a steel having a composition according
to one of Claims 1 to 3.
5. The steel strip or sheet steel according to Claim 4, characterized in that its tensile strength is at least 680 MPa.
6. The steel strip or sheet steel according to Claim 4 or 5, characterized in that the product of its tensile strength and its elongation is at least 41,000 MPa.
7. The steel strip or sheet steel according to one of Claims 4 to 6, characterized in that its yield point is up to 520 MPa.
8. A method for producing a cold formable, high-strength steel strip or sheet steel,
wherein
- a primary material, such as slabs, thin slabs, or strip, is cast from a steel having
a composition according to one of Claims 1 to 3,
- the cast primary material is heated to ≥ 1,100°C or used directly at such a temperature,
- the preheated primary material is hot rolled to hot strip at a hot rolling final
temperature of at least 800°C, and
- the finish-rolled hot strip is coiled at a coiler temperature of 450°C to 700°C.
9. The method according to Claim 8,
characterized in that the hot strip is cold rolled to cold strip after the coiling.
10. The method according to Claim 9,
characterized in that the cold strip is subjected to annealing at an annealing temperature of 600°C to
1,100°C.
11. The method according to Claim 10,
characterized in that the annealing is performed as hood annealing at an annealing temperature from 600°C
to 750°C.
12. The method according to Claim 10,
characterized in that the annealing is performed as continuous annealing at an annealing temperature of
750°C to 1,100°C.
13. The method according to one of Claims 9 to 12,
characterized in that the cold strip is dressed.
14. The method according to one of Claims 8 to 13,
characterized in that the cold rolling is performed at a cold rolling reduction of 30 % to 75 %.
15. The method according to one of Claims 8 to 14,
characterized in that blanks, which are subsequently cold formed into finished components, are produced
from the respective hot or cold strip obtained.
16. The method according to Claim 15,
characterized in that the cold forming is performed as flow forming.
17. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing supporting vehicle body components.
18. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing externally visible parts of vehicle bodies.
19. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing wheels for vehicles, in particular motor vehicles.
20. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing nonmagnetic components.
21. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing components used in cryoengineering.
22. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing internally or externally hydroformed components.
23. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 6
for producing tubes, which are particularly intended for the production of high-strength
engine parts, such as camshafts or piston rods.
24. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing components, such as armor plates, intended for protection against pulsed
stresses, such as bombardment.
25. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing protection components, such as helmets and body armor, intended for
protection of persons against pulsed stresses, such as bombardment.
26. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing components through flow forming.
27. A use of a steel or a steel strip or sheet steel according to one of Claims 1 to 7
for producing gear parts.
28. The use according to Claim 27,
characterized in that the gear parts are provided with teeth.
29. The use according to Claim 27 or 28,
characterized in that the gear parts are produced through flow forming.
1. Acier léger avec une bonne aptitude au formage à froid et une résistance mécanique
supérieure, composé comme suit (en pourcentage en poids) :
C: |
0,1 à 1 % |
Mn: |
7,00 à 30,00 % |
Al: |
1,00 à 10,00 % |
Si: |
> 2,50 à 8, 00 % |
Al+ Si: |
> 3,50 à 12,00 % |
B: |
0,002 à < 0,01 % |
ainsi qu'au choix
Ni : |
< 8,00 % |
Cu : |
< 3,00 % |
N : |
< 0,60 % |
Nb : |
< 0,30 % |
Ti : |
< 0,30 % |
V : |
< 0,30 % |
P : |
< 0, 01% |
le reste étant du fer et des impuretés inévitables.
2. Acier léger selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en Si est > 2,70 % en poids.
3. Acier léger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en bore est de 0,003 à 0,008 % en poids.
4. Feuillard ou tôle fabriqué/e en acier composé selon les revendications 1 à 3.
5. Feuillard ou tôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que sa résistance à la traction est d'au moins 680 MPa.
6. Feuillard ou tôle selon revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le produit de sa résistance à la traction et de son allongement est d'au moins 41000
MPa.
7. Feuillard ou tôle selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que sa limite d'élasticité va jusqu'à 520 MPa.
8. Procédé pour la fabrication d'un feuillard ou d'une tôle d'acier formable à froid
de résistance supérieure,
- dans lequel est moulé un produit de départ, comme brame, brame mince ou feuillard,
en acier selon l'une des revendications 1 à 3,
- dans lequel le produit de départ est chauffé à ≥ 1100° C ou mis en oeuvre directement
à une telle température,
- dans lequel le produit de départ préchauffé est laminé à chaud en feuillard à une
température finale de laminage à chaud d'au moins 800° C,
et
- dans lequel le feuillard à chaud, après passage au train final, est bobiné à une
température de bobinage située entre 450 °C et 700 °C.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le feuillard à chaud est laminé à froid en feuillard à froid après le bobinage.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le feuillard à froid est soumis à un recuit à une température de recuit de 600 °C
à 1100 °C.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le recuit est exécuté en tant que recuit dans le four à cloche, à une température
de recuit de 600 °C à 750 °C.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le recuit est exécuté en tant que recuit en continu à une température de recuit de
750° C à 1100° C.
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le feuillard à froid est dressé.
14. Procédé selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que le laminage à froid est exécuté à un degré de laminage à froid de 30 % à 75 %.
15. Procédé selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le feuillard à chaud ou à froid est utilisé à la fabrication d'ébauches qui sont
ensuite transformées en pièces préfabriquées par formage de finition à froid.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le formage à froid est exécuté par fluotournage
17. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de pièces de carrosseries.
18. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de pièces de carrosseries de véhicules
automobiles visibles de l'extérieur.
19. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de roues pour véhicules, en particulier
pour véhicules automobiles
20. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de pièces non magnétiques.
21. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication d'éléments utilisés dans la technique
cryogénique.
22. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de pièces déformées par formage sous
pression interne ou externe.
23. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 6 pour la fabrication de tubes destinés en particulier à la
fabrication de pièces de moteurs à haute résistance, comme arbres à cames ou tiges
de pistons.
24. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de certaines pièces, telles que tôles
de blindage pour la protection contre des sollicitations d'impact, comme tirs.
25. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication d'éléments de protection déterminés,
comme casques et protections corporelles pour la protection de personnes contre les
sollicitations d'impact, comme tirs.
26. Utilisation d'un acier ou d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une
des revendications 1 à 7 pour la fabrication de pièces par fluotournage.
27. Utilisation d'un feuillard d'acier ou d'une tôle d'acier selon l'une des revendications
1 à 7 pour la fabrication de pièces d'engrenages.
28. Utilisation selon la revendication 27, caractérisée en ce que les pièces d'engrenages sont pourvues de dentures.
29. Utilisation selon revendication 27 ou 28, caractérisée en ce que les pièces d'engrenages sont fabriquées par fluotournage.
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