DE102008032024A1

DE102008032024A1 - Dichtereduzierte UHC-Stähle

Info

Publication number: DE102008032024A1
Application number: DE102008032024A
Authority: DE
Inventors: Tilmann Dr. Rer. Nat. Haug; Manfred Dipl.-Ing.(Fh) Kurbjuhn; Frederic Dipl.-Ing. Pol; Karl Dr. Weisskopf
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-07-08
Also published as: DE102008032024B4

Abstract

UHC-Leichtbaustahl mit verbesserter Zunderbeständigkeit, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung in Gew.-% C: 0,7 bis 1,6 Al: 5 bis 12 Cr: 0 bis 0,4 Si: 0,01 bis 2,8 stabilisierende Legierungselemente unterhalb 1 Gew.-% und Rest Eisen sowie übliche stahlbegleitende Verunreinigungen.

Description

Die Erfindung betrifft UHC-Leichtbaustähle (Ultra High Carbon – Leichtbaustähle) mit verbesserter Zunderbeständigkeit, auf der Basis der Zusammensetzung (in Gew.%) C: 0,7 bis 1,6, Al: 5 bis 12, Si: 0,01 bis 2,8 und Rest Eisen sowie deren thermomechanische Verarbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
UHC-Stähle (Ultra High Carbon) sind vor allem durch den für einen üblichen Stahl ziemlich hohen Kohlenstoffanteil gekennzeichnet, der bei unlegierten Stählen im Bereich von ca. 0,8 bis 2,1 Gew.% C liegt. Derartige Stähle weisen teilweise nach geeigneter Vorbehandlung superplastische Eigenschaften auf.
In der US 4,533,390 wird vorgeschlagen, einen UHC-Stahl mit bis zu 7% Si durch Legierungszusätze von Cr, Mo, W, Ti und deren Kombinationen eine Erhöhung der A1-Temperatur, eine Stabilisierung des Gefüges gegen Graphitisierung Kornwachstum und eine Verbesserung der superplastischen Eigenschaften zu erreichen. Die hohen Si-Gehalte machen die Stähle unter Gebrauchsbedingungen vergleichsweise spröde.
Aus der DE 10 2005 027258 A1 ist ein dichtereduzierter hochkohlenstoffhaltiger oder UHC-Stahl bekannt, der neben Eisen und üblichen stahlbegleitenden Verunreinigungen die folgenden Legierungsbestandteile aufweist: 0,8 bis 2,5% C, 3,5 bis 15% Al, 0,5 bis 4% Cr, 0,01 bis 4% Si, bis zu 4% Ni, Mn, Mo, Nb, Ta, V und/oder W, sowie 0,1 bis 0,85 Sn, und 0 bis 3% an Ti, Be und/oder Ga.
Aus der DE 10 2006 041902 A1 ist ein UHC-Leichtbaustahl mit verbesserter Zunderbeständigkeit mit der Zusammensetzung in Gew.% C: 1 bis 1,6, Al: 5 bis 10, Cr: 0,5 bis 3, Si: 0,1 bis 2,8, Rest Eisen und üblichen stahlbegleitende Verunreinigungen bekannt.
Für die thermomechanischen Behandlung zur Einstellung eines für superplastische Umformung geeigneten Gefüges sind unterschiedliche Ansätze bekannt. Beispielsweise werden in den US-Patenten US 4,448,613 , US 4,533,390 , US 5,445,685 , US 4,769,214 und US 3,951,697 für unterschiedliche UHC-Stähle verschiedene thermomechanische Behandlungen angegeben.
Die superplastische Verformung, bei welcher die thermomechanisch vorbehandelten UHC-Stähle in die fertigen Werkstücke umgeformt werden, verläuft dabei in einem engen Prozessfenster aus Temperatur und Umformgeschwindigkeit (Dehnrate (ε')). Bei der superplastischen Umformung können Dehnwerte von einigen 100 bis 1000% erreicht werden. Typisch sind hierbei eine Umformtemperatur oberhalb ca. 50% der Schmelztemperatur (idealerweise im Bereich der α → γ Umwandlung) und eine sehr geringe Umformgeschwindigkeit von etwa 10^–2 bis 10^–5 s^–1. Werden die jeweils optimale Temperatur und/oder Umformgeschwindigkeit überschritten, so findet eine Zerstörung des für die guten mechanischen Eigenschaften erforderlichen Gefüges statt. Wird der UHC-Stahl zu lange Zeit den hohen Umformungstemperaturen oder zu hohen Temperaturen ausgesetzt, so ist insbesondere die Graphitisierung der Carbide zu befürchten. Dem kann durch Zusatz von Carbidbildnern, wie Cr entgegen gewirkt werden.
Die sehr niedrigen Umformgeschwindigkeiten der superplastischen Umformung sind für die Serienfertigung von Bauteilen nicht akzeptabel. Aus der DE 10 2006 041902 A1 ist auch die Verarbeitung von UHC-Leichtbaustahl durch ein Halbwarm-Umformverfahren bekannt, das die in der Stahlverarbeitung für Massiv-Umformverfahren bzw. Schmiedeverfahren üblichen hohen Umformgeschwindigkeiten aufweist.
Die aufgeführten UHC-Stähle haben den Nachteil, dass sie das teure Legierungselement Cr enthalten, häufig in Mengen von 1 bis 2% oder darüber.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung kostengünstige Legierungszusammensetzungen für UHC-Stähle bereit zu stellen, die sich durch Halbwarmumformung zu Bauteilen verarbeiten lassen, sowie Verfahren zur Einstellung von für die Halbwarmumformung geeigneter Gefüge aufzuzeigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen UHC-Leichtbaustahl mit verbesserter Zunderbeständigkeit mit einer Zusammensetzung (in Gew.%) von 0,7 bis 1,6 C, 5 bis 12 Al, 0 bis 0,4 Cr, 0,01 bis 2,8 Si, stabilisierende Legierungselemente unterhalb 1 Gew.% und Rest Eisen sowie übliche stahlbegleitende Verunreinigungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1,
sowie einem Verfahren zur Herstellung von warmumgeformten Bauteilen aus UHC-Leichtbaustählen, beim dem zunächst durch thermomechanische Behandlung ein Gefüge mit feinen sphäroiden Karbiden mit mittleren Querschnittsflächen unterhalb 10 μm² eingestellt wird und hierauf die Warmumformung zum Bauteil bei einer Temperatur von 800 bis 1100°C an Luft durchgeführt wird mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Für die Erfindung ist es von entscheidender Bedeutung, dass der Gehalt an dem teuren Legierungselement Cr gegenüber den bisher bekannten UHC-Stählen deutlich reduziert ist. Aufgrund der hohen Gehalte an Al und Si besteht jedoch die Tendenz, dass beim Warmumformen der UHC-Stähle bei erhöhter Temperatur, insbesondere bei den Temperaturen der thermischen Umformung, wie Schmieden oder superplastische Umformung, unerwünschter Graphit gebildet wird. Die damit einher gehenden Gefügeumwandlungen machen hierauf hohe Umformgrade und schnelle Umformgeschwindigkeiten unmöglich. Im Gegensatz zu den bekannten UHC-Stählen wird jedoch im vorliegenden Fall auf eine Zulegierung eines Carbide stabilisierenden und Graphitausscheidungen unterbindenden Elementes wie Cr verzichtet. Dabei wurde überraschend festgestellt, dass sich der Cr-Gehalt ohne Nachteil für die Halbwarm-Umformung bzw. für die Werkstoffeigenschaften der hierbei gebildeten Stahlbauteile sehr weit reduzieren lässt. Der erfindungsgemäße UHC-Stahl eignet sich somit nach vorheriger thermischer Prozessierung zur Einstellung eines Gefüges mit feinen shäroidischen Carbidausscheidung sehr gut für das Halbwarmumformen. Insbesondere zum Halbwarm-Umformen im Temperaturbereich von 850 bis 1150°C.
Der Cr-Gehalt liegt bevorzugt unterhalb 0,5 Gew.%. Besonders günstige Cr-Gehalte liegen im Bereich von 0,01 bis 0,4 Gew.% oder 0,05 bis 0,3 Gew.%. In einer weiters bevorzugten Variante kann auf den Zusatz von Cr gänzlich verzichtet werden, so dass Cr nur noch als Verunreinigung bzw. in Spuren im Stahl vorhanden ist. Allerdings kann es von Vorteil, wenn hierbei geringe Mengen anderer Carbid-stabilisierender Legierungselemente zulegiert werden.
Eine weitere besonders günstige Zusammensetzung ist gegeben durch
C: 0,8 bis 1,4
Al: 5,5 bis 7,0
Cr: 0 bis 0,2
Si: 0,01 bis 0,6
Rest Eisen und übliche stahlbegleitende Verunreinigungen, jeweils in Gew.%.
Es hat sich gezeigt, dass sich die Legierungselemente Al und Si gegenseitig günstig beeinflussen. Bevorzugt wird ein Al/Si-Verhältnis zwischen 10 und 20 gewählt.
Der bevorzugte Si-Gehalt stellt einen Kompromiss zwischen Erhöhung der optimalen Umformtemperatur und Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften dar und liegt bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 1,2 Gew.%, besonders bevorzugt bei 0,4 bis 0,8.
Als weitere Legierungsbestandteile, so genannte stabilisierende Legierungselemente, sind eine oder mehrere Elemente aus der Gruppe Nb, Ti, Mg und/oder N in einer Menge von 0,02 bis zu 0,8 Gew.% geeignet.
Bevorzugt liegt der Gehalt an Ni-, Mo- und/oder V unterhalb 0,15 Gew.% liegt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des UHC-Stahls ist durch ein Gefüge mit feinen sphäroiden Karbiden und/oder entsprechend feinem Perlit gegeben. Das Gefüge lässt sich durch thermomechanische Behandlung einstellen und gleicht bevorzugt den für superplastische Umformung geeigneten UHC-Stählen. Bevorzugt weist das Gefüge feine sphäroide, also kugelige bzw. rundliche Karbide mit mittleren Querschnittsflächen unterhalb 10 μm² auf. Bevorzugt liegt die mittlere Fläche der Karbidteilchen im Bereich von 0,5 bis 5 μm. Bevorzugt liegt der Gehalt an feinen sphäroiden Karbiden bei einem Volumenanteil von 15 bis 35%, besonders bevorzugt bei 20 bis 28%.
Weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Warmumformung dieser UHC-Stähle, die ein Gefüge mit feinen sphäroiden Karbiden aufweisen. Hierbei wird zunächst durch thermomechanische Behandlung ein Gefüge mit feinen sphäroiden Karbiden mit mittleren Querschnittsflächen unterhalb 10 μm² eingestellt. Das Gefüge enthält teilweise auch entsprechend feine Perlitstrukturen. Darauf erfolgt die eigentliche Umformung zum fertigen Bauteil bzw. weiter zu verarbeitenden Halbzeug.
Wesentlich ist dabei, dass die Warmumformung zum Bauteil schnell erfolgt und bei moderaten Temperaturen im Bereich von 800 bis 1100°C durchgeführt wird (Halbwarmumformung). Die Umformgeschwindigkeit oder Formänderungsgeschwindigkeit (ε' = relative Längenänderung/Anfangslänge pro Zeiteinheit) liegt dabei besonders bevorzugt oberhalb von 0,1/s. Besonders bevorzugte Umformungsgeschwindigkeiten liegen oberhalb 0,5/s.
Bei der Halbwarm-Umformung wird bevorzugt ein Prozessdruck unterhalb von 150 bis 180 MPa gewählt. Die Auslegung des Prozesses kann auf geringen Prozessdruck oder auf hohe Umformgeschwindigkeiten optimiert werden, je nach gewähltem Umformverfahren oder Umformwerkzeug. Besonders bevorzugte Umformungsgeschwindigkeiten liegen oberhalb 0,5/s. Bevorzugt werden bei der Halbwarm-Umformung Dehnungen des Rohlings im Bereich von 50 bis 300% durchgeführt
Bei der Halbwarm-Uumformung können im Prinzip die unterschiedlichen im Maschinenbau bekannten Verfahren für die Herstellung komplex geformter Bauteile aus Metallen angewendet werden. Gegebenenfalls ist eine entsprechende Anpassung der Kaltverfahren an das Warmumformen vorzunehmen.
Zu den geeigneten Verfahren gehören unter anderem das Warm-Fließpressen, das Querwalzen, das Warm-Bohrungsdrücken, das Warm-Rundkneten, das Warm-Verzahnungswalzen, das Warm-Stauchkneten oder die Innenhochdruckumformung sowie das Schmieden.
Aufgrund ihres Al- und Si-Gehaltes sind die aufgeführten UHC-Stähle bei der Warmumformung nicht auf eine besondere Schutzgasatmosphäre angewiesen. Die Warmumformung kann daher unter Luftzutritt stattfinden.
Für die Prozessierung des UHC-Stahls zur Bildung des Gefüges können im Prinzip die unterschiedlichen zum Stand der Technik gehörenden thermomechanischen Behandlungen angewendet werden.
Besonders geeignet ist jedoch eine thermomechanische Behandlung, welche die folgenden Schritte umfasst:

a) Erwärmung des UHC-Stahls auf eine Homogenisierungstemperatur die in einem Bereich von bis zu 200°C oberhalb der Austenitisierungstemperatur (A_cm) liegt
b) Heißumformung mit einem Umformgrad > 1,2 unter stetiger Abkühlung auf eine Temperatur, die im Bereich bis zu 200°C unterhalb A₁ (A₁-Temperatur) liegt,
c) Warmumformung bei einer Temperatur in einem oberen Temperaturband von A1 bis A₁ + 200°C und
d) Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb A₁.

Für die thermomechanische Behandlung ist es von besonderer Bedeutung, dass nach der Heißumformung im Schritt b) eine Warmumformung (Schritt c) in einem Temperaturband oberhalb A₁ erfolgt. Das Temperaturband liegt für den erfindungsgemäßen UHC-Stahl bei 200°C ab der A₁-Temperatur. Zu hohe Temperaturen und zu lange Verweilzeiten oberhalb A₁ führen zu einer Schädigung des Gefüges. Dabei können hier bereits geringe Abweichungen großen Einfluss auf die optimalen Warmumformbedingungen (Temperatur und Umformkräfte) der später durchzuführenden Warmumformung nach sich ziehen. Die Verweilzeit ist daher bevorzugt auf unterhalb 2 Minuten begrenzt. Besonders bevorzugt liegt die Prozessdauer im oberen Temperaturband bei unter 1 min. Für die Einstellung des optimalen Gefüges ist dabei nicht nur der Temperaturbereich in den Verfahrensstufen a) und b) sondern auch der Grad der mechanischen Umformung von besonderer Bedeutung.
Die Heißumformung (b) soll einen Umformgrad (φ) > 1,2 aufweisen. Der Stahl muss dabei während der Umformung auf Temperaturen deutlich unterhalb A₁ abkühlen. Die Abkühlrate muss mindestens einer Abkühlung durch Umgebungsluft entsprechen. Auch Abschrecken kann zweckmäßig sein. Umformgrade deutlich über φ > 1,2 können eingestellt werden, sind jedoch aus Kostengründen auf das erforderliche Mindestmaß zu begrenzen. Bevorzugt wird die Heißumformung mit einem Umformgrad von 1,2 bis 2 durchgeführt wird. Ein Bereich von φ = 1,3 bis 1,7 ist besonders zweckmäßig.
Der Umformgrad (φ) gibt dabei immer das Verhältnis der charakteristischen Abmessungen des Stahlteils unmittelbar vor und unmittelbar nach dem entsprechenden Umformschritt an. Beispielsweise ist bei runden Stahlteilen, die bei der Umformung eine Reduzierung des Durchmessers erfahren, die charakteristische Abmessung des Umformgrades die Querschnittsfläche (A). Bei quadratischen oder rechteckigen Stahlteilen, die zu Blechen ausgewalzt werden, wird als charakteristische Abmessung typischerweise die Höhe bzw. Dicke (h) herangezogen. Der Umformgrad (φ) ist das logarithmische Verhältnis von Anfangsabmessung zu Endabmessung, entsprechend φ = ln(A0/A) oder φ = ln(h0/h).
Von besonderer Bedeutung ist die Größe des Umformgrades im Schritt c). Da sich der Stahl hier bereits relativ zur Schmiedetemperatur auf vergleichsweise sehr niedrigem Temperaturniveau befindet sind die Umformkräfte sehr hoch. Der Prozessschritt ist demgemäß kostenintensiv und ist daher auf möglichst geringe Umformgrade zu beschränken. Bevorzugt wird ein Umformgrad φ > 0,5 gewählt. Zweckmäßig sind Umformgrade im Bereich von φ = 0,5 bis 1. Besonders bevorzugt wird die Warmumformung in dem oberen Temperaturband mit einem Umformgrad von 0,8 bis 1,5 durchgeführt.
Als Gesamtumformgrad aus den Verfahrensschritten b) und c) sind φ = 1,7 bis 2,5 bevorzugt.
Der Prozessschritt c) wird bevorzugt quasi-isotherm durchgeführt. Dies bedeutet, dass während der Umformung über das Stahlteil im Mittel eine gleich bleibende Temperatur herrscht, die sich nur um wenige °C ändert. Wird die Umformung in einer Walzstraße vorgenommen, so kann hierzu erforderlichenfalls zwischen mehreren aufeinander folgenden Stichen eine Zwischenwärmung erfolgen. Die isotherme Prozessführung ist für eine gleichmäßige Ausbildung des Gefüges erforderlich. Das obere Temperaturband wird bevorzugt auf A₁ + 50°C bis A₁ + 150°C eingeschränkt. Bei dieser thermomechanischen Behandlung wird die lamellare Perlitstruktur aufgelöst, ohne dass sich die C-Atome homogen in den Austenit-Körnern verteilen können. Durch diese thermomechanische Behandlung wird ein homogenes, vollständig sphäroidisiertes Gefüge erzeugt, das sowohl leicht unterhalb als auch leicht oberhalb der A_c1 Temperatur eine stark ausgeprägte Duktilität aufweist.
Nach dem Prozessschritt c) ist in Schritt d) relativ langsam unterhalb A1 abzukühlen. Die Abkühlrate liegt bevorzugt unterhalb 20°C/min bis zum Erreichen einer Temperatur unterhalb A₁. Hierauf kann schnell abgekühlt werden, beispielsweise durch Luft-Abschreckung.
In einer Alternative zu der geschilderten Warmumformung in einem oberen Temperaturband ist es ebenso möglich den UHC-Stahl in einem unteren Temperaturband thermomechanisch zu behandeln.
Die Homogenisierungsbehandlung im Schritt a) ist die gleiche ändert sich gegenüber dem oben geschilderten Verfahren nicht. Auch bei Schritt b), der Heißumformung sind die gleichen Umformtemperaturverläufe und Umformgrade zu wählen. Am Ende des Prozessschrittes b), soll die Temperatur im Bereich von 50 bis 200°C unterhalb A1 (A1-Temperatur) liegen, um in den Bereich der Anfangstemperatur für den folgenden Warmumformschritt in einem unteren Temperaturband zu gelangen. Die Warmumformung c) erfolgt bei dieser Variante in einem unteren Temperaturband von A₁ – 100°C bis A₁. Aufgrund der geringeren Temperaturen treten hierbei höhere Umformkräfte auf als bei der ersten Variante der Warmumformung. Dagegen tritt bei der niedrigeren Temperatur die unerwünschte Diffusion der Kohlenstoffatome in den Austenit weniger in Erscheinung. Nach der thermomechanischen Behandlung im unteren Temperaturband ist eine schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur mit Abkühlraten oberhalb 20 K/min durchzuführen (Schritt d).
Besonders vorteilhaft ist bei der Warmumformung im unteren Temperaturband ein höherer Mindest-Umformgrad als im oberen Temperaturband, der bei φ > 1,5 liegt. Bevorzugt sind Werte von φ = 1,7 bis 3 und besonders bevorzugt 1,7 bis 2,2. Als Gesamtumformgrad aus den Verfahrensschritten b) und c) sind hier φ = 2,7 bis 3 bevorzugt.
Für d) sind Abkühlraten oberhalb 20°C/min bis Raumtemperatur vorzusehen. Sobald die thermomechanische Behandlung abgeschlossen ist, kann das Stahl-Halbzeug auch abgeschreckt werden. Thermomechanische Spannungen aufgrund hoher Abkühlraten im Halbzeug sind dabei ohne Bedeutung, wenn als nachfolgender Umformprozess das Warmumformen bei superplastischen Temperaturen gewählt wird.
In beiden Prozessvarianten, mit Warmumformung im oberen oder im unteren Temperaturband wird ein Gefüge eingestellt, das sich insbesondere durch die Kristallitgrößen der Phasen Ferrit und Karbid charakterisieren lässt. Bevorzugt liegt die mittlere Partikelgröße, bzw. der mittlere Partikeldurchmesser von Ferrit < 5 μm, von proeutektoiden Karbiden < 3 μm und von eutektoiden Karbiden < 1 μm. Der Volumenanteil der Karbidphasen liegt bevorzugt im Bereich von 15 bis 35% an feinen sphäroiden (eutektoiden) Karbiden und 20 bis 30% an gröberen sphäroiden (proeutektoiden) Karbiden.
Bevorzugt wird der Prozess in den Schritten b) und c) so gefahren, dass der Anteil an proeutektoiden Karbiden nur gering von demjenigen der eutektoiden abweicht. Bevorzugt liegt das Verhältnis von proeutektoiden/eutektoiden Karbiden im Bereich von 0,8 bis 1,2.
Die UHC-Stähle sind besonders geeignet für Fahrwerksbauteile, Getriebeteile, Zahnräder oder Motorkomponenten für Kraftfahrzeuge. Hier ist zum Einen ein hohes Gewichts-Einsparpotenzial gegeben und andererseits sind auch Prozessvereinfachungen und -einsparungen bei der Anwendung des Halbwarm-Umformens gegeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4533390 [0003, 0006]
- DE 102005027258 A1 [0004]
- DE 102006041902 A1 [0005, 0008]
- US 4448613 [0006]
- US 5445685 [0006]
- US 4769214 [0006]
- US 3951697 [0006]

Claims

UHC-Leichtbaustahl, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung in Gew.% C: 0,7 bis 1,6 Al: 5 bis 12 Cr: 0 bis 0,4 Si: 0,01 bis 2,8 stabilisierende Legierungselemente unterhalb 1 Gew.% und Rest Eisen sowie übliche stahlbegleitende Verunreinigungen.
UHC-Leichtbaustahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine Zusammensetzung in Gew.% C: 0,8 bis 1,4 Al: 5,5 bis 7,0 Cr: 0 bis 0,2 Si: 0,01 bis 0,6 Rest Eisen und übliche stahlbegleitende Verunreinigungen.
UHC-Leichtbaustahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Cr-Gehalt bei 0,01 bis 0,1 Gew.% liegt.
UHC-Leichtbaustahl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der UHC-Leichtbaustahl stabilisierende Legierungselemente ausgewählt aus der Gruppe Nb, Ti, Mg und/oder N in einer Menge von 0,02 bis zu 0,8 Gew.% enthält.
UHC-Leichtbaustahl nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ni-, Mo- und/oder V-Gehalt unterhalb 0,15 Gew.% liegt.
UHC-Leichtbaustahl nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefüge feine sphäroide Karbide mit mittleren Querschnittsflächen unterhalb 10 μm² und teilweise eine feine Perlitstruktur aufweist.
UHC-Leichtbaustahl nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Volumenanteil an Karbiden bei 15 bis 35% liegt.
Verfahren zur Herstellung von warmumgeformten Bauteilen aus UHC-Leichtbaustählen mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst durch thermomechanische Behandlung ein Gefüge mit feinen sphäroiden Karbiden mit mittleren Querschnittsflächen unterhalb 10 μm² eingestellt wird, und hierauf eine Halbwarm-Umformung zum Bauteil bei einer Temperatur von 800 bis 1100°C und bei Formänderungsgeschwindigkeiten (ε') oberhalb 0,1/s erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die thermomechanische Behandlung die folgenden Schritte umfasst: a) Erwärmung des UHC-Stahls auf eine Homogenisierungstemperatur die in einem Bereich von bis zu 200°C oberhalb der Austenitisierungstemperatur (A_cm) liegt b) Heißumformung mit einem Umformgrad > 1,2 unter stetiger Abkühlung auf eine Temperatur, die im Bereich bis zu 200°C unterhalb A₁ (A₁-Temperatur) liegt, c) Warmumformung bei einer Temperatur in einem oberen Temperaturband von A1 bis A₁ + 200°C und d) Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb A₁.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate im Schritt d) unterhalb 20°C/min liegt und dass die Warmumformung quasi-isotherm erfolgt, einen Umformgrad > 0,5 aufweist und die Verweilzeit des Stahls bei der Warmumformtemperatur unterhalb 2 min liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die thermomechanische Behandlung die folgenden Schritte umfasst: a) Erwärmung des Stahls auf eine Homogenisierungstemperatur die in einem Bereich von 5 bis 200°C oberhalb der Austenitisierungstemperatur liegt b) Heißumformung mit einem Umformgrad > 1,2 unter stetiger Abkühlung auf eine Temperatur, die im Bereich von 50 bis 200°C unterhalb A1 (A1-Temperatur) liegt, c) Warmumformung bei einer Temperatur in einem unteren Temperaturband von A1 – 100°C bis A1 liegt, d) schnelle Abkühlung auf Raumtemperatur.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) die Abkühlraten oberhalb 20°C/min liegen, die Warmumformung quasi-isotherm erfolgt und einen Umformgrad > 1,5 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formänderungsgeschwindigkeit (ε') der Warmumformung im Schritt c) auf Werte oberhalb 0,1/s eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißumformung im Schritt b) mit einem Umformgrad von 1,5 bis 4 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmumformung des Rohlings im Schritt c) zumindest bereichsweise bis zu einem Umformgrad > 2 geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Halbwarm-Umformung Fahrwerksbauteile, Getriebeteile, Zahnräder oder Motorkomponenten für Kraftfahrzeuge gebildet werden.
Verwendung eines UHC-Stahls nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Stahlbauteilen für Verbrennungsmotoren und Getriebekomponenten von Kraftfahrzeugen.