DE3221840A1

DE3221840A1 - Verfahren zum herstellen von tiefziehbarem, alterungsbestaendigem, kaltgewalztem bandstahl mit sehr guter haertbarkeit beim einbrennen von farbe

Info

Publication number: DE3221840A1
Application number: DE19823221840
Authority: DE
Inventors: Yoshikuni Kitakyushu Fukuoka Furuno; Masaaki Shibata; Nobuyuki Takahashi
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-01-05
Also published as: GB2101156A; US4410372A; GB2101156B; FR2507625B1; FR2507625A1; DE3221840C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von tiefziehbarem/ alterungsbeständigem/ kaltgewalztem Bandstahl mit sehr guter Preßformbarkeit und Härtbarkeit beim Farbbrennen.

Zum Preßformen von kaltgewalzten Stahlblechen und Bandstahl (nachfolgend als "Bänder" bezeichnet), etwa zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen (z.B. Karosserieblech)/ sind verschiedene Eigenschaften erforderlich, wie gute Tiefziehbarkeit, Dehnbarkeit, Formbeständigkeit und Alterungs-

¹⁵ beständigkeit; diese Eigenschaften sind insbesondere bei

Anwendungen als Außenhaut, wie bei Türen, Dächern und Täfelungen wesentlich»

Um eine hohe Beständigkeit gegen die Bildung von Beulen bei Blechen, etwa durch Vibrationen des Kraftfahrzeuges, zu erreichen, sollten die Bleche eine zusätzliche Eigenschaft aufweisen, die als "Härtbarkeit beim Einbrennen der Farbe" (englisch "paint bake-hardenability") bezeichnet wird, d.h., daß die Streckgrenze des Bandstahls während der Wärmebehandlung zum Einbrennen der Farbe auf dem Bandstahl während der Kraftfahrzeugproduktion erheblich erhöht werden kann.

Kaltgewalzte Stahlbleche mit einer derartigen Härtbarkeit beim Einbrennen der Farbe sind bekannt (vgl. JP-OS 107419/79), wonach Al-beruhigte Stähle zunächst warm- und kaltgewalzt werden, anschließend bei offener Wicklung geglüht werden, wobei das Durchwärmen der Bleche bei einer Temperatur im Bereich vom A₁-Punkt bis zum A₃~Punkt erfolgt, und schließlieh mit einer Kühlgeschwindigkeit von 30 bis 200°C/h gekühlt werden; alternativ können Al-beruhigte Stähle mit

L- J

r _ ₅ _ π

niedrigem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,01 % in Form einer festen Wicklung rekristallxsationsgeglüht werden, um den Kohlenstoffgehalt in fester Lösung zu erhöhen. Der Härtungsgrad beim Farbeinbrennen, den man bei diesem Stand der Technik erhält, liegt jedoch weit unterhalb dem hierfür üblichen Standard von 5 kg/mm². Bei diesem Stand der Technik erfolgt das Glühen durch Rekristallisationsglühen mit langsamer Abkühlung, langandauerndem Durchwärmen und langsamem Abkühlen, so daß eine erhebliche Zeit erforderlich und somit die Produktivität ungünstig ist.

In den JP-PSen 33 409/72 und 1969/74 sind Verfahren zum Kaltwalzen von Bandstahl mit sehr guter Preßformkeit, wie Tiefziehen und Dehnbarkeit, beschrieben; diese Verfahren sind in begrenztem Umfang kommerziell eingesetzt worden. Bei diesen bekannten Verfahren muß jedoch der Stahl in einem Durchlaufglühofen aufgeheizt und durchgewärmt, danach auf beispielsweise etwa 400⁰C rasch abgekühlt und nach dieser Temperatur überaltert werden; alternativ kann der Stahl auf Raumtemperatur abgekühlt, dann auf etwa 400⁰C wieder erwärmt und schließlich nahe dieser Temperatur überaltert werden.

Diese mit dem Durchlaufglühen erhaltenen bekannten, kaltgewalzten Stahlbänder sind nachteilig, da die Streckgrenzendehnung bei den Bändern auftritt, wenn diese im sogenannte "nicht-Polierstich-Zustand" sind, insbesondere altern die Bänder, selbst wenn sie überaltert worden sind, oder verringerte C- und N-Anteile sowie zusätzliche Elemente, wie Al und B, enthalten.

Daher kann man mit den bekannten Verfahren nicht in zufriedenstellender Weise tiefziehbaren, alterungsbeständigen und kaltgewalzten Bandstahl mit sehr guter Härtbarkeit beim Einbrennen der Farbe, wie beim erfindungsgemäßen Verfahren erhalten.

Kastenglühen

L J

■ · * 1

Bei den bekannten Durchlauf-Glühverfahren ist es ferner wesentlich, die Uberalterungsbehandlung in der vorstehenden Weise auszuführen, um das gelöste C und N zu reduzieren, so daß der Produktionszyklus nur in beschränktem Umfang verkürzt werden kann und die Durchlaufglühstrecke eine erhebliche Länge aufweisen muß.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von tiefziehbarem, alterungsbeständigem, kaltgewalztem Bandstahl mit sehr guter Preßformbarkeit und Härtbarkeit beim Einbrennen der Farbe anzugeben. Im Rahmen der Erfindung sind umfangreiche Untersuchungen hierfür, insbesondere im Hinblick auf die Stahlzusammensetzung und den Durchlaufglühzyklus durchgeführt worden, und

^ es hat sich ergeben, daß die gestellte Aufgabe insbesondere dadurch gelöst werden kann, daß man B-enthaltende, Al-beruhigte Stähle mit verringertem Kohlenstoffgehalt von 0,001 bis 0,010 % im Temperaturbereich von 730⁰C bis zum Ar₃-Punkt in einem Durchlaufglühprozeß durchwärmt und dann die

²^ Stähle ausgehend von einer Temperatur, die zwischen der Durchwärmtemperatur und 450⁰C liegt, rasch abkühlt.

Erfindungsgemäß wird ein Stahl in üblicher Weise warm- und kaltgewalzt; dieser Stahl enthält*^/OOI bis 0,01 % C, höchstens 1,5 % Mn, 0,005 bis 0,20 % Al, höchstens 0,007 % N und B in einer Menge, daß das Verhältnis B/N von 0,5 bis 2,5 beträgt; dieser Stahl kann ferner gegebenenfalls bis zu 1,0 % Si und 0,04 bis 0,12 % P enthalten. Der so erhaltene Bandstahl wird in einem Temperaturbereich von 730⁰C bis zum A₃-Punkt durch Durchlaufglühen durchgewärmt und schließlich von einer Temperatur, die zwischen der Durchwärmtemperatur und 450⁰C liegt, auf eine Temperatur von höchstens 250⁰C mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von mindestens 60°C/s rasch abgekühlt, ohne anschließende Uberalterungsbehandlung.

/Falls nicht anders angegeben beziehen sich im gesamten Text Prozentangaben auf Gewichtsprozent

L J

^Γ - 7 -

Mit der erfindungsgemäßen Lösung erhält man Bandstahl, bei dem an sich gegensätzliche Forderungen erfüllt sind, nämlich eine sehr geringe Alterung und gleichzeitig eine sehr gute Härtung des Stahls beim Einbrennen der Farbe. 5

Das erfindungsgemäß erhaltene Stahlband kann die Dehnung bei der Streckgrenze in geglühtem Zustand vor dem Dressieren einschränken; ferner altert dieser Bandstahl weniger, weist jedoch eine ausgezeichnete Härtung beim Einbrennen von Farbe auf. Dieser Bandstahl erhält diese ausgezeichneten Eigenschaften auch nach dem Dressieren oder Richten zur Formkorrektur und zum Einstellen der Oberflächenrauhigkeit.

Die erfindungsgemäß erreichbare Alterungsbeständigkeit führt dazu, daß die Streckgrenzendehnung des Bandes nach künstlicher Alterung bei 100⁰C während 30 Minuten höchstens 0,3 % beträgt.

Bisher ist noch nicht theoretisch geklärt, warum die ausgezeichneten Eigenschaften der Bänder gemäß der Erfindung erhalten werden können, jedoch sind diese Eigenschaften höchstwahrscheinlich auf die Korngrenzenfestigkeit und das Verhalten des Kohlenstoffs in fester Lösung zurückzuführen.

Die Herstellung von kaltgewalztem Bandstahl durch Durchlaufglühen erfordert einen Zyklus mit kurzzeitigen Wärmebehandlungen, insbesondere einer raschen Erwärmung, einer kurzzeitigen Wärmebehandlung sowie einer raschen Abkühlung, so daß der Kohlenstoff im Stahl im übersättigten Zustand bleibt. Daher erfolgt üblicherweise eine Überalterungsbehandlung, um eine Alterungsbeständigkeit zu erzielen oder den Stahl zu erweichen.

In diesem Fall ist vorgeschlagen worden, daß der Stahl zunehmend rasch direkt von der Durchwärmtemperatur oder aus einer relativ hohen Temperaturzone während des langsamen

L J

• · m *

Kühlens abgekühlt wird, um den übersättigten Kohlenstoff in fester Lösung zu erhöhen; danach wird die Ausscheidung von Kohlenstoff durch anschließendes überaltern unterstützt. Die vorliegende Erfindung beruht auf einem technischen Grundgedanken, der sich vollständig vom Stand der Technik unterscheidet und keine Überalterungsbehandlung erfordert. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist sogar die Überalterungsbehandlung im Rahmen der Erfindung ziemlich nachteilig, da sie zu einer Erhöhung der Streckgrenzendehnung im geglühten Zustand, wie vorstehend ausgeführt, sowie zu einer Erhöhung der Alterung führt, so daß die Ziele der vorliegenden Erfindung zumindest nicht vollständig erreicht werden.

Es ist kaltgewalzter Zweiphasen-Bandstahl bekannt, der ähnlieh dem Bandstahl gemäß der Erfindung ist und der durch Durchgangsglühen ohne Überalterungsbehandlung hergestellt wird; ferner ist bei diesem bekannten Bandstahl das Auftreten der Streckgrenzendehnung beim Glühen vor dem Dressieren beschränkt, die Alterung ist geringer und die Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe ist ausgezeichnet. Dieser kaltgewalzte Zweiphasen-Bandstahl hat jedoch Mischstrukturen von Ferrit und Martensit, das bei der raschen Abkühlung aus dem Of- /*"-Temperaturbereich transformiert wurde, während die erfindungsgemäß gebildete Stahlstruktur aus Ferrit besteht, der hauptsächlich aus der einzigen Phase Of rasch abgekühlt worden ist.

Daher ist der Bandstahl gemäß der Erfindung völlig unterschiedlich gegenüber dem zweiphasigen Bandstahl im Hinblick auf die Metallographie sowie die Stahlzusammensetzung und dem erhaltenen Festigkeitswert.

Nachstehend werden weitere Einzelheiten der Erfindung näher erläutert.

Bezüglich der chemischen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Bandstahls ist Kohlenstoff eines der wichtigsten EIe-

■3 2.218A0

mente und muß im Bereich von 0,001 bis 0,01 % gehalten werden, um das Auftreten der Streckgrenzendehnung im geglühten Zustand zu beschränken, wenn der Stahl von einer Temperatur, die zwischen der Durchwärmtemperatur und 450⁰C liegt, rasch abgekühlt wird, um eine geringere Alterung sowie eine ausgezeichnete Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe zu erzielen.

Wenn der Kohlenstoffgehalt geringer als 0,001 % ist, so erhält man keine ausreichende Härtbarkeit beim Einbrennen der Farbe, und wenn der betreffende Kohlenstoffgehalt 0,010 % übersteigt, ergibt sich eine erhebliche Streckgrenzendehnung beim Glühen, die Alterung nimmt zu und die Dehnung verschlechtert sich stark. Ein bevorzugter Kohlenstoffgehalt liegt im Bereich von 0,002 bis 0,006 %.

Mangan ist wesentlich zum Verhindern der heißen Versprödung des Stahls, jedoch führt ein übermäßiger Mangananteil zu einer übermäßigen Härte des Stahls. Daher liegt erfindungsgemäß der obere Grenzwert für den Mangangehalt bei 1,5 %, und das Mangan kann in verschiedenen Mengen in dem angegebenen Bereich entsprechend der gewünschten Festigkeit des Produkts enthalten sein. Wenn beispielsweise tiefziehbarer, kaltgewalzter Bandstahl mit geringer Festigkeit gewünscht wird, wird der Mangangehalt auf etwa 0,6 % oder weniger eingestellt, und bei speziellen Anwendungen kann er auf weniger als etwa 0,3 % gehalten werden. Größere Mangananteile dienen zur Herstellung von hochfesten Stahlblechen.

Der Aluminiumanteil sollte nicht weniger als 0,005 % als lösbares Aluminium für die gewünschte Deoxidation des Stahls betragen, und Aluminiumanteile von 0,2 % oder mehr führen sehr häufig zu Oberflächenschäden. Daher sollte der Aluminiumanteil vorzugsweise höchstens 0,06 % betragen.

Bei hohen Anteilen von Stickstoff wird das erfindungsgemäße Ziel beeinträchtigt, das Auftreten der Streckgrenzendehnung

L J

beim Glühen zu beschränken und eine geringe Alterung sicherzustellen. Erfindungsgemäß wird der Stickstoffgehalt im angegebenen Bereich in Beziehung zum Boranteil gesetzt, um BN zu bilden, so daß der Stickstoffgehalt unschädlich wird. Ein übermäßiger Stickstoffanteil erfordert jedoch einen übermäßigen Einsatz einer Ferrobohrlegierung. Daher sollte der obere Grenzwert für den Stickstoffgehalt erfindungsgemäß/o,007 % und vorzugsweise bei 0,004 % liegen.

Um Beeinträchtigungen durch den Stickstoffgehalt zu vermeiden, muß der Boranteil entsprechend einem B/N-Verhältnis (Gewichtsprozent) von 0,5 oder mehr betragen. Wenn andererseits das B/N-Verhältnis 2,5 übersteigt, so härtet das Bor in fester Lösung den Stahl. Ein bevorzugter Bereich für das

15 B/N-Verhältnis beträgt von 0,7 bis 1,0.

Im Rahmen der Erfindung können auch Silicium und Phosphor zusätzlich vorhanden sein, wenn ein höherer Festigkeitswert der Produkte erforderlich ist.

Silicium bewirkt eine Erhöhung der Festigkeit des Stahls, jedoch führt ein übermäßiger Siliciumanteil zu einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit des Stahls nach dem Farbbeschichten. Daher liegt der obere Grenzwert für den

25 Siliciumgehalt erfindungsgemäß bei 1,0 %.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß bei bekannten Al-beruhigten Stählen, die Si und Mn enthalten und die einer zusätzlichen Schnellkühlung unterworfen werden,

30 sich merkliche Temperfarben bilden, so daß Si und Mn auf

sehr kleine Anteile eingeschränkt sind, während erfindungsgemäß die Si- und Mn-Anteile ohne die Gefahr der Bildung von Temperfarben erhöht werden können, und zwar aufgrund eines Sekundäreffekts der Beschränkung des Kohlenstoffgehalts auf

35 0,01 % oder weniger. Dies ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Stähle.

L -J

no.nü.^-f*·"".:^¹⁸⁴⁰

Phosphor ist besonders wirkungsvoll, um die Festigkeit des Stahls zu erhöhen, und daher beträgt der Phosphoranteil vorzugsweise 0,004 % oder mehr.

^ Ein übermäßiger Phosphoranteil verschlechtert die Schweißbarkeit des Stahls, und daher sollte der obere Grenzwert vorzugsweise bei 0,12 % liegen. Man erhält eine ausreichende nicht versprödete Reißfestigkeit beim Preßstanzen, was an sich insbesondere dann berücksichtigt werden muß, wenn Phosphor in besonders kohlenstoffarmen Al-beruhigten Stählen enthalten ist.

Mit der vorstehenden Stahlzusammensetzung in Kombination mit den Wirkungen des Durchlaufglühens, dessen Einzelheiten nachstehend näher erläutert werden, erhält man alterungsbeständige Stahlbänder mit ausgezeichneter Preßformbarkeit beim Tiefziehen und Strecken sowie eine ausgezeichnete Härtbarkeit beim Einbrennen der Farbe.

Erfindungsgemäß sind an sich keinerlei Einschränkungen während des Warm- und des Kaltwalzens vorgesehen. Beim Warmwalzen ist es jedoch vorteilhaft, die Endtemperatur nicht unter dem Ar_-Punkt und die Wickeltemperatur nicht unter 650⁰C zu halten, um die gewünschte Tiefziehbarkeit zu erreichen. Beim Kaltwalzen soll die Walzreduktion vorzugsweise mindestens 75 % betragen.

Erfindungsgemäß sind die Bedingungen beim Durchlaufglühen

nach dem Kaltwalzen besonders bedeutsam. 30

Das Durchwärmen des Stahls erfolgt beim Durchlaufglühen im Temperaturbereich von 730⁰C bis zum A_-Punkt, denn wenn die Durchwärmtemperatur zu niedrig ist, erhält man nur ein unvollständiges Kornwachstum, das hinderlich ist für die Ein-

schränkung des Auftretens der Streckgrenzendehnung im geglühten Zustand und für eine geringere Alterung; ferner

L j

wird die Tiefziehbarkeit durch eine zu niedrige Durchwärmtemperatur verschlechtert. Wenn andererseits die Durchwärmtemperatur den Ar .,-Punkt übersteigt, wird die Tiefziehbarkeit wiederum stark verschlechtert. Die Durchwärmtemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 750⁰C bis 850⁰C. Vorteilhaft ist eine Durchwärmdauer von etwa 10 bis 180 Sekunden, sie kann jedoch je nach dem betreffenden Fall länger oder kürzer sein.

Nach dem Durchwärmen wird der Stahl von einer gewünschten Temperatur innerhalb des Bereichs zwischen der Durchwärmtemperatur und 450⁰C auf eine Temperatur von höchstens 250⁰C mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von mindestens etwa 60°C/s rasch abgekühlt. Sowohl diese Durchwärmbedingung als auch die Einschränkung des Kohlenstoffgehalts sind wesentliche Merkmale der vorliegenden Erfindung. Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, so kann das Auftreten der Streckgrenzendehnung beim Glühen vor dem Dressieren nicht beschränkt

werden und eine geringere Alterung ist nicht möglich. 20

Obwohl eine theoretische Klärung der vorstehenden Phänomene bislang nicht gegeben werden kann, hängen diese vermutlich mit der Tatsache zusammen, daß die Ausscheidung von Kohlenstoff in beispielsweise Zementit praktisch durch die vorstehend definierte Schnellkühlung verhindert werden kann.

Wie vorstehend ausgeführt, erfolgt die Schnellkühlung direkt von der Durchwärmtemperatur oder beginnt, wenn der Stahl langsam auf eine Temperatur von mindestens 450⁰C abgekühlt worden ist. Dieses langsame Abkühlen auf 450⁰C kann praktisch bei einer Kühlgeschwindigkeit von etwa 10°C/s erfolgen. Die Starttemperatur für die Schnellkühlung sollte vorliegen zugsweise im Bereich von 775°C bis 600°C^/und^ die mittlere Kühlgeschwindigkeit beim Schnellkühlen sollte vorzugsweise mindestens 200°C/s betragen.

L J

.. -322.18A0

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird erfindungsgemäß eine Überalterungsbehandlung nach dem Schnellkühlen vermieden. Wenn daher erfindungsgemäß eine Überalterungsbehandlung bei etwa 400⁰C erfolgt, kehrt die Streckgrenzendehnung nach dem Kühlen zu ihremAusgangswert zurück, und es ist schwierig, selbst beim Durchführen einer Dressierbehandlung die Alterung zu reduzieren. Bei der bekannten Durchlaufglühvorrichtung ist dagegen im allgemeinen nach dem Glühofen ein Überalterungsofen angeschlossen, so daß bei unvermeidlichen Durchlauf des Bandstahls durch den Überalterungsofen dieser Durchlauf bei beispielsweise höchstens 250⁰C erfolgen muß. Da ferner erfindungsgemäß das Auftreten der Streckgrenzendehnung im geglühten Zustand beschränkt ist, muß im allgemeinen kein Dressieren erfolgen, jedoch ist es möglich zur Korrektur der Form und der Einstellung der Oberflächenrauhigkeit bei der Bandherstellung. Es ist jedoch vorteilhaft, das Dressieren bei geringfügiger Reduktion durchzuführen, um eine Verringerung der Umformbarkeit zu vermeiden.

im Rahmen der Erfindung kann das Stahlband ferner durch Heißtauchen während des Kühlschritts beim Durchlaufkühlen jedoch vor dem Schnellkühlen beschichtet werden, um oberflächenbehandelten, tiefziehbaren Bandstahl zu erhalten, beispielsweise Zn-beschichteten und Al-beschichteten Bandstahl, der alterungsbeständig ist und eine ausgezeichnete Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe aufweist.

Beispiel 1

es werden Stähle mit den chemischen Zusammensetzungen gemäß Tabelle I mit Hilfe eines Konverters und eines Vakuumentgasungsbehälters hergestellt, zu Brammen stranggegossen, zu Spulen von 3,0 mm Dicke warmgewalztζ mit 910⁰C Endtemperatur und 625⁰C Wickeltemperatur), anschließend entzundert und zu Bändern von 0,8 mm Dicke kaltgewalzt und schließlich unter den nachstehenden Bedingungen durchlaufgeglüht.

L J

Das Durchwärmen erfolgt bei 830⁰C, wobei die Bänder bei dieser Temperatur für 60 Sekunden gehalten werden, danach erfolgt ein langsames Abkühlen auf 700⁰C mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von 10°C/s und schließlich erfolgt das Schnellkühlen von dieser Temperatur auf 200⁰C mit 1000°C/s mittlerer Kühlgeschwindigkeit, und zwar mit oder ohne anschließendem Dressieren mit Reduktionsverhältnissen gemäß Tabelle I.

Die in Tabelle I aufgeführten, erfindungsgemäßen Stähle Nr. 1 bis 5 altern praktisch nicht und zeigen einen außerordentlich hohen Wert für die Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe bei ausgezeichneter Tiefziehbarkeit; die Vergleichsstähle Nr. 6 und 7, die hinsichtlich ihres Kohlenstoffgehalts nicht unter die Erfindung fallen, zeigen eine erhebliche Streckgrenzendehnung im gekühlten Zustand vor dem Dressieren sowie einen hohen Alterungsgrad und sind erheblich schlechter als die erfindungsgemäßen Stähle hinsichtlich der Dehnung.

Die Vergleichsstähle Nr. 8 und 9, die hinsichtlich des B/N-Verhältnisses nicht unter die Erfindung fallen, zeigen eine begrenzte Streckgrenzendehnung im geglühten Zustand, jedoch eine erhebliche Alterung im Vergleich zu den erfindungsge-

25 mäßen Stählen.

Beispiel 2

Mit diesem Beispiel sollen insbesondere die kritischen 30 Parameter beim Durchlaufglühen erläutert werden.

Die Stähle mit den gleichen chemischen Zusammensetzungen wie die Stähle 1 und 2 in Tabelle I werden verschiedenen Durchwärmtemperaturen, Anfangstemperaturen für das Schnellkühlen, mittleren Kühlgeschwindigkeiten beim Schnellkühlen auf 250⁰C sowie einer Überalterung bei 400⁰C während 2 Minuten unterworfen.

L J

.. .322.18*0

Die Stähle A bis D sind innerhalb des Rahmens der Erfindung und altern praktisch nicht; sie zeigen ferner eine hohe Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe bei ausgezeichneter

Tiefζ iehbarkeit. 5

Die Stähle E und F fallen hinsichtlich der mittleren Kühlgeschwindigkeit beim Schnellkühlen auf 250⁰C, die Stähle H und I hinsichtlich der Ausgangstemperatur beim Schnellkühlen und die Stähle J und K hinsichtlich der Durchwärmtemperatur ^⁰ nicht unter die Erfindung, und der Stahl G liegt hinsichtlich der Überalterung außerhalb der Erfindung. Alle diese Vergleichsstähle zeigen eine erhebliche Streckgrenzendehnung im gekühlten Zustand vor dem Dressieren, sowie eine hohe Alterung, und sind daher bei Anwendungen, wo eine Alterungsbeständigkeit erforderlich ist, ungeeignet.

Beispiel 3

Stähle mit den chemischen Zusammensetzungen gemäß Tabelle III werden mit Hilfe eines Konverters und eines Vakuumentgasungsbehälters hergestellt, zu Brammen stranggegossen, zu heißen Wicklungen von 4,0 mm Dicke mit einer Endtemperatur von 910⁰C und einer Wickeltemperatur von 600⁰C warmgewalzt, anschließend entzundert, zu Streifen von 0,8 mm Dicke kalt-

gewalzt und schließlich unter den nachstehenden Bedingungen durchlaufgeglüht.

Die Bänder werden bei 800⁰C für 60 s durchgewärmt und dann unter den Bedingungen gemäß Tabelle III auf 250⁰C abgekühlt.

Das Kühlen nach dem Durchwärmen auf die Anfangstemperatur des Schnellkühlens erfolgt mit 10°C/s Kühlgeschwindigkeit. Der Zugversuch erfolgt bei Glühbedingung, und die Alterung erfolgt bei 100⁰C während 30 Minuten; die Versuchsproben, die eine Streckgrenzendehnung im Glühzustand zeigen, werden

durch Dressieren um 0,8 % reduziert und dann künstlich gealtert. Die Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe wird aus-

L j

ψ <# ♦■·

.322.18..4O

gedrückt durch die Zunahme der Streckspannung einer um 2 % vorgespannten Probe nach der Wärmebehandlung für die Simulierung des Einbrennens der Farbe bei 170⁰C während 20 Minuten.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle III dargestellt, die deutlich zeigen, daß die erfindungsgemäßen Probenstücke Nr. 1, 2, 5, 8 und 9 keine Streckgrenzendehnung im geglühten Zustand, alterungsbeständig bei ausgezeichneter Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe, eine gute Tiefziehbarzeit sowie eine hohe Festigkeit aufweisen.

Die Versuchsprobe Nr. 4, die hinsichtlich der Ausgangstemperatur beim Schnellkühlen nicht unter die Erfindung fällt, sowie die Proben Nr. 6 und 7, die hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung nicht unter die Erfindung fallen, zeigen eine erhebliche Streckgrenzendehnung, eine erhebliche Alterung und/oder eine erhebliche Neigung zum Verspröden beim Stanzen, so daß sie beispielsweise nicht als Karosserieblech für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden können.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können somit tiefziehbare, hochfeste, kaltgewalzte Stahlbänder mit ausgezeichneter Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe durch Durchlaufglühen bei sehr hoher Produk.tionsausbeute ohne Überalterung in Einklang mit der zunehmenden Nachfrage nach derartigen Stahlbändern hergestellt werden.

L J

Tabelle I-l

Stahl.	Herstellungs	C (%)	Si (%)	Chemische Zusammensetzung	P (%)	S (%)	Gel- .Al (%)	N (%)	B (%)	B/N	0
Nr.	verfahren	0.003	0.03	Mn (%)	0.012	0.013	0.028	0.0020	0.0032	1.60	Il
1	Erfindung	Il	Il	0.22	Il	Il	Il	Il	Il	Il
2	Il	0.005	0.05	It	0.007	0.008	0.054	0.0046	0.0035	0.76
3	Il	Il	Il	0.34	It	Il	It	It	11	Il
4	Il	0.002	0.02	Il	0.007	0.005	0.012	0.0015	0.0020	1.3
5	Il	0.012	0.01	0.11	0.010	0.012	0.073	0.0021	0.0019	0.90
6	zum Vergleicl	Il	Il	0.26	Il	Il	II	Il	Il	Il
7	Il	0.004	0.03		0.015	0.011	0.069	0.0020	-
8	Il	Il	Il	0.11	Il	Il	It	Il	-
9	Il		Il

Tabelle 1-2

Stahl Nr. *	Herstel- ^J lungsver- fahren	Dressie ren und ' Redukti onsgrad	Mechanische Eigenschaften	Zugfestig keit (kg/mm²)	Dehnung (%)	Streck- grenzen- dehung . (%■)	r- wert	Zunahme der Streckspan nung durch Alterung (kg/mm²)	Streckgren- zendehnung nach der Alterung (%)	Härtbar keit beim Einbrennen von Farbe (kg/mm²)
1	Erfindung ,	-	Streck spannung (kg/mm² \	29.5	5.06	0	1.8	0	0.1	5.8
2	Il	0.8%	18.0	30.1	49.8	• o	1.8	0	Q	6.0
3	Il	-	16.3	30.4	49.7	0.1	1.7	0.2	0.1	6.0
4	II	0.4%	18.4	30.7	49.2	0	1.7	0.1	0	6.5
5	ti	■ -	17.1	28.8	52.0	0	2.0	0	0	5.0
6	zufli Vergleic	_	15.1	33.1	43.2	2.3	1.4	1.7	2.8	5.6
7	It	0.8%	21.1	35.0	39.8	0	1.4	4.1	1.2	5.8
δ	Il	-	19.4	31.3	48.2	0.1	1.6	0.8	0.6	6.2
9	Il	0.8%	20.8	32.2	47.1	0	1.6	1.2	0.4	5.9
19.4

Anm.: Alterungsbedingung: Künstliche Alterung bei 100⁰C während 30 Minuten. Die Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe wird ausgedrückt durch die Zunahme der Streckspannung durch eine das Einbrennen
von Farbe simulierende Wärmebehandlung bei 170⁰C während 20 Minuten nach 2 % Vorspannen.

Tabelle II-l

Stahl	Herstel- lungs- ; verfahren	Durchlaufglühbedingung	Anfangstem peratur beim ! Schnell glühen	mittlere Kühl geschwindigkeit vom Beginn der Schnellkühlung auf 25O⁰C ^r	Dressieren und Reduk-' tionsgrad
A B C D	Erfindung \ Il Il Il	Durchwärmen (Temp, χ s)	700⁰C Il Il Il	1000°C/sec Il 300°C/sec Il	0.8% 0.8%
E F G H I J K	i:um Vergleich Il Il Il Il Il Il	830⁰C χ 60 see Il Il IB	Il Il Il 400⁰C Il 700⁰C It	30°C/sec Il 1000°C/sec Il Il Il Il	0.8% 0.8% 0.8%
Il Il Il Il Il 700⁰C χ 60 sec Il I

KO

• to K)

Tabelle II-2

I Stahl	Herstel	Mechanische Eigenschaften	Zugfe stigkeit (kg/mm² )	Dehnung	Streck grenzen- dehnung	f - Wert	Zunahme der Streck-	Streckgren zendehnung	Härtbar keit beim
	lungs verfahren	Streck spannung (kg (mm² J	29.5	50.6	O	1.8	spannung . durch Alte rung (kg /mm²).	nach der Alterung	Einbrennen von Farbe (kg/mm²)
A	Erfindung _r	18.0	30.1	49.8	0	1.8	0	0.1	5.8
B	It	16.3	29,6	50.8	0	1.8	0	0	6.0
C	It	18.3	30.1	50.2	0	1.8	0.3	0.2	6.0
D	It	17.0	29.4	50.9	4.3	1,8	0	0.1	5.9
E	zum Vergleici	20.8	30.0	48.2	O	1.8	0.2	4.4.	5.7
F	It	17.9	29.2	49.0	5.2	1.8	2.0	1.2	6.1
G	Il	23.3	29.4	50.7	3.9	1.8	0.6	5.5	4.8
H	Il	20.6	30.1	48.6	0	1.8	0.3	4.0	5.6
I	Il	18.0	31.9	46.2	1.8	1.4	1.6	1.1	5.8
J	Il	21.3	33.0	44.6	0	1.4	1.6	2.5	5.5
K	It	20.2	. 0.7	1.2	5.7

Anm.: Der Stahl G wird nach dem Schnellkühlen wieder erwärmt und bei 400⁰C für 2 Minuten überaltert. ...

Tabelle III-l

Stahl
Nr.

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

0.003

0.005
0.004
0.016
0.002
0.004

Si

0.03

0.32 0.02 0.02 0.02 0.81

Mn

0.23

0.89

0.22

0.50

1.2

0.14

0.065

0.085 0.068 0.058 0.041 0.046

0.010

0.012 0.011 0.010 0.005 0.007

Gel.. Al

0.030

0.036 0.043 0.052 0.012 0.009

0.0034

0.0024 0.0032 0.0040 0.0018 0.0046

0.0028

0.0035

0.0035 0.0020 0.0040

CD vorliegende Erfindung

0.8

1.4

0.9 1.1 0.9

«I *

S ·'· I ♦ » ·

, ¹PO

Tabelle III-2 ο·

Stahl
Nr.

Kühlbedingung

Anfangstemp.beim
Schnellkühlen
(⁰C)

mittlere Kühlgeschwindigkeit
vom Beginn der
Schnellkühlung
auf 250⁰C (°C/s)

Mechanische Eigenschaften

Streckspan nung (kg/mntf

Zugfestig-, keit , -(kg/mm² ) Dehnung

Streckgrenzen
dehnung.

r _ Wert

Streckgrenzendehnung nach dem Altern

Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe

(kg/mm²-)

700

Il
Il

400
700

1000

300

20

1000

23.4 23.8 25.7 25.5 27.0 26.1 31.2 25.8 30.2

36.4 36.1 36.0 36.0 41.7 37.6 43.8 39.0 43,0 44
45
45
45
39
43
32
44
38

4.2
3.6

2.8

O
O .

1.8 1.8 1.8 1.8 1.7 1.5 1.4 1.7 1.7

0 0.3

*

0 0

5.5 5.8 5.0 5.1 6.2 5.9 5.4 5.0 5.1

I ·

• I t ι'

• « i C « < C

< 4 < t < t ι C

Anm.: (1) Alterungsbedingung: IGO⁰C bei 30 Minuten. * Die künstliche Alterung erfolgt nach dem Glühen und Dressieren mit 0,8 % Reduktion*

(2) Die Härtbarkeit beim Einbrennen von Farbe wird ausgedrückt durch die Zunahme der Streckspannung bei einer das Einbrennen der Farbe simulierenden Wärmebehandlung bei 170⁰C während 20 Minuten nach 2 prozentiger Vorspannung.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellung von tiefziehbarem, alterungsbeständigem Bandstahl durch Durchlaufglühen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte :

a) übliches Warm- und Kaltwalzen von Al-beruhigtem Stahl enthaltend 0,001 bis 0,01 % C, höchstens 1,5 % Mn, 0,005 bis 0,20 % Al, höchstens 0,007 % N und B in einer Menge entsprechend einem B/N-Verhältnis von 0,5 bis 2,5,

b) Durchwärmen des so erhaltenen Bandstahls in einem Temperaturbereich von 730⁰C bis zum A₃~Punkt in einer

Durchlaufglühanlage und

c) rasches Abkühlen des so durchwärmten Bandstahls von einer Temperatur, die zwischen der Durchwärmtemperatur und 450⁰C liegt, bis zu einer Temperatur von höchstens 250⁰C mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von mindestens 60°C/s.

L- .J

^Γ - 2 -

\

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Al-beruhigte Stahl höchstens 1/0 % Si und 0,04 bis 0,12 % P enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Al-beruhigte Stahl 0,002 bis 0,006 % C enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Al-beruhigte Stahl 0,1 bis 0,6 %

Mn enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß der Al-beruhigte Stahl 0,005 bis

15 0,06 % Al enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Al-beruhigte Stahl höchstens 0,004 % N enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur beim Warmwalzen nicht niedriger als der Ar ,.-Punkt liegt, daß die Wickeltemperatur höchstens 650⁰C beträgt und daß der Reduk-

25 tionsgrad beim Kaltwalzen mindestens 75 % beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchwärmtemperatur von 700 bis 850⁰C beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellkühlen im Bereich von 775 bis 600⁰C mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit von mindestens 2 00°C/s beginnt.

..3??1RAD

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandstahl nach dem Durchiaufglühen und vor dem Schnellkühlen durch Heißtauchen metallbeschichtet wird.

20 25 30 35