DE19900199A1

DE19900199A1 - Leichtbaustahllegierung

Info

Publication number: DE19900199A1
Application number: DE1999100199
Authority: DE
Inventors: Ralf Uebachs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2000-07-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hochfesten Leichtbaustahl, welcher erhöhte Gewichtsprozente von Aluminium, Chrom und Nickel sowie Mangan aufweist und hierdurch eine geringere Dichte als Eisen besitzt. Darüber hinaus zeichnet sich die Stahllegierung durch gute Korrosions- und Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit sowie einer hohen Festigkeit, extrem hohen Verfestigungrate und guter Umformbarkeit Tief- sowie Streckziehfähigkeit aus.

Description

Die Erfindung betrifft einen hochfesten Leichtbaustahl und seine Verwendung für Karosserieteile und Spannbetonkon struktionen.

Hochfester Leichtbaustahl wird für die Fahrzeug- und Bauin dustrie mit unterschiedlichen Eigenschaften entwickelt und in erheblichem Maße in der Produktion eingesetzt. Hierbei wird von der Autoindustrie immer mehr der Wunsch in den Vordergrund gestellt, eine Gewichtsreduzierung des Fahrzeu ges vornehmen zu können und verlangt von den Stahlproduzen ten die Herstellung von leichteren Stahllegierungen, welche ansonsten die bisherigen Eigenschaften beibehalten oder teilweise sogar in verbesserter Form aufweisen.

Aus der EP-A-0 495 121 sind beispielsweise Stähle mit bis zu 7% Al, mehr als 0,5% Si, 0,1-8% Mn und weniger als 0,1% C, N, O, P zur Schwingungs- und Geräuschdämpfung in Maschinen bekannt. Aus der EP-A-0 401 098 sind im weiteren Stähle mit weniger als 3,3% Si und 1,5 und 8% Al für weichmagnetische Bleche, die eine scharfe Textur besitzen, bekannt. Die vorgenannten Angaben beziehen sich auf Ge haltsangaben in Gewichtsprozent. Als nachteilig hat sich herausgestellt, daß die vorgenannten Stahllegierungen für das Umformverfahren, wie beispielsweise Tief- bzw. Streck ziehen, ungeeignet sind.

Im weiteren sind beispielsweise aus der DE 43 03 316 A Stähle mit 13-16% Al und zum Teil höheren Gehalten wei terer Legierungselemente, wie Cr, Nb, Ta, P, Si, C, Ti, für oxidations- und korrosionsbeständige Teile bekannt.

Die vorstehend aufgeführten bekannten Stähle sind mit we sentlichen Nachteilen behaftet. Gewichtseinsparungen in der Autoindustrie lassen sich beispielsweise mit den bekannten Stählen nur durch eine Reduzierung der Blechdicke oder durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen erreichen. Gut um formbare, d. h. tief- und streckziehfähige, kaltwalzbare und rekristallisierend geglühte höher aluminiumhaltige Tief- Zieh-Stähle, wie sie für die Anwendung in der Automobil technik oder bei Betonkonstruktionen benötigt werden, sind aus dem Stand der Technik in dieser Form nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stahllegierung mit einer Dichte unter der spezifischen Dichte von Eisen unter gleichzeitiger Beibehaltung der bisherigen Eigenschaften aufzuzeigen.

Der erfindungsgemäße austenitische bzw. austenitisch/ferritische Leichtbaustahl ist gekennzeichnet durch mehr als 7-27 Gew.-% Mn, mehr als 1-10 Gew.-% Al, kleiner als 10 Gew.-% Cr, kleiner als 10 Gew.-% Ni, mehr als 0,7-4 Gew.-% Si, kleiner als 3 Gew.-% Cu, kleiner als 0,5 Gew.-% C und einer restlichen Zusammensetzung aus Eisen und erschmelzungsbe dingten Verunreinigungen einschließlich höchstens 2 Gew.-% weiterer Legierungselemente in Summe N + Va + Nb + Ti + P. Die weiteren Legierungsbestandteile können beispielsweise aus kleiner 0,5 Gew.-% N, kleiner als 0,5 Gew.-% Nb, kleiner als 0,5 Gew.-% Ti, kleiner als 0,3 Gew.-% Va und kleiner als 0,1 Gew.-% P bestehen.

Der erfindungsgemäße austenitische bzw. austenitisch/ferritische Leichtbaustahl hat eine unerwartet gute Kombi nation bisher nicht bekannter vorteilhafter Eigenschaften, die sich wie folgt beschreiben lassen:
Durch den hohen Anteil von Legierungsbestandteilen mit ei nem spezifischen Gewicht weit unterhalb des spezifischen Gewichts von Eisen wird eine für die Autoindustrie vorteil hafte Gewichtsreduzierung unter Beibehaltung der bisherigen Konstruktionsbauweise erreicht. Im weiteren weist der Leichtbaustahl eine ausgezeichnete Duktilität, eine hohe Festigkeit und eine extrem hohe Verfestigungsrate auf. Her vorzuheben ist die Eigenschaft einer hohen Belastungsge schwindigkeit im Crashverhalten bei einem Unfall, so daß diese Stahllegierung besonders für den Kraftfahrzeugbau ge eignet ist. Im weiteren besteht eine erhöhte Korrosions- und insbesondere Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit, so daß sich diese Stahllegierung auch für Betonkonstruktionen, d. h. insbesondere als Spannbetonstähle und Moniereisen(- Stähle) hervorragend einsetzen läßt. Die Korrosionsbestän digkeit kann im weiteren durch eine chemische, elektroche mische, organische, nicht-metallische oder metallische Be schichtung verbessert werden. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, durch eine chemische, elektrochemische oder thermische Behandlung eine Vergütung der Stahllegie rung herbeizuführen.

Zur Bildung einer schützenden Deckschicht ist vorgesehen, daß die Oberfläche mit Aluminium angereichert und/oder be schichtet ist.

Der tief- und streckziehfähige aluminiumhaltige Stahl wird im Herstellungsverfahren erschmolzen, im Stranggießverfah ren vergossen, abgewalzt im Temperaturbereich oberhalb der Rekristallisierungstemperatur oder durch das Gießwalzen Dünnbandgießen als endabmessungsnahes Band abgegossen. Der Stahl kann entweder als Warmband direkt weiter verarbeitet oder nach dem Warmwalzen kaltgewalzt mit einem Umformungs grad von größer 20% weiterverarbeitet werden. Aufgrund seiner guten Kaltumformbarkeit und niedrigen Dichte, welche deutlich unter der spezifischen Dichte von Eisen liegt, eignet sich der Stahl in Form von Blechen und versteifenden Trägern oder Hohlprofilen besonders für die Verwendung in der Automobilindustrie. Im weiteren besteht durch die Kor rosions- und insbesondere Spannungsrißkorrosionsbeständig keit die Verwendung in der Verstärkung von Stahlbetonkon struktionen, so daß diese Stahllegierung einem weiteren An wendungsbereich zugeführt werden kann.

Claims

1. Hochfester Leichtbaustahl, bestehend aus:
mehr als 7 bis 27 Gew.-% Mn
mehr als 1 bis 10 Gew.-% Al
kleiner als 10 Gew.-% Cr
kleiner als 10 Gew.-% Ni
mehr als 0,7 bis 4 Gew.-% Si
kleiner als 3 Gew.-% Cu
kleiner als 0,5 Gew.-% C
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen einschließlich höchstens 2 Gew.-% weiterer Legierungselemente in Summe N + Va + Nb + Ti + P.

2. Hochfester Leichtbaustahl nach Anspruch 1, mit weite ren Legierungselementen von:
kleiner als 0,5 Gew.-% N
kleiner als 0,5 Gew.-% Nb
kleiner als 0,5 Gew.-% Ti
kleiner als 0,3 Gew.-% Va
kleiner als 0,01 Gew.-% P.

3. Hochfester Leichtbaustahl nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß dieser einer chemischen, elektrochemischen oder thermischen Behandlung unterzo gen ist.

4. Hochfester Leichtbaustahl nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit einer chemi schen, elektrochemischen, organischen, nicht- metallischen oder metallischen Beschichtung versehen ist.

5. Hochfester Leichtbaustahl nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit Aluminium angereichert und/oder be schichtet ist.

6. Verwendung eines Leichtbaustahls nach einem oder meh reren der Ansprüche 1 bis 5, als Werkstoff für Spann betonkonstruktionen mit erhöhter Korrosions- und ins besondere Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit oder al ler Arten von Karosseriekomponenten von Fahrzeugen.