DE102010012718A1 - Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron - Google Patents

Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron Download PDF

Info

Publication number
DE102010012718A1
DE102010012718A1 DE201010012718 DE102010012718A DE102010012718A1 DE 102010012718 A1 DE102010012718 A1 DE 102010012718A1 DE 201010012718 DE201010012718 DE 201010012718 DE 102010012718 A DE102010012718 A DE 102010012718A DE 102010012718 A1 DE102010012718 A1 DE 102010012718A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
weight
lightweight steel
manufacture
uhc
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE201010012718
Other languages
German (de)
Inventor
Dr.rer.nat. Haug Tilman
Dipl.-Ing. Jung Hans-Peter
Dipl.-Ing. Manfred (FH) Kurbjuhn
Dr.-Ing. Weißkopf Karl
Dipl.-Ing. Wilke Frank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Edelstahlwerke GmbH
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Deutsche Edelstahlwerke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG, Deutsche Edelstahlwerke GmbH filed Critical Daimler AG
Priority to DE201010012718 priority Critical patent/DE102010012718A1/en
Publication of DE102010012718A1 publication Critical patent/DE102010012718A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/02—Superplasticity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/003—Cementite

Abstract

Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel (I) comprises 0.7-2 wt.% of carbon, 5-12 wt.% of aluminum, 0.01-2.8 wt.% of silicon, 0-2 wt.% of chromium, 1-5 wt.% of manganese and balance of iron.

Description

Die Erfindung betrifft einen ultrahochkohlenstoffhaltigen (Ultra High Carbon) Leichtbaustahl, UHC-Leichtbaustahl, mit reduzierter Dichte, sowie dessen Verwendung.The invention relates to an ultra-high carbon (Ultra High Carbon) lightweight steel, UHC lightweight steel, with reduced density, as well as its use.

Es ist bekannt, dass UHC-Stähle aufgrund ihres relativ hohen Kohlenstoffgehalts nach geeigneter thermischer und mechanischer Vorbehandlung superplastische Eigenschaften aufweisen können. Bei einer Umformung in dem superplastischen Bereich, der bei etwa 600°C beginnt und gerade unterhalb der A1-Temperatur des perlitischen Eutektikums, also bei 723°C (bei unlegiertem Stahl) endet, können Dehnwerte von einigen 100 bis 1000% in Bezug auf Dehnwerte nicht superplastischer Materialien erreicht werden. Werden dabei jedoch die optimale Temperatur und/oder Umformgeschwindigkeit überschritten, so findet eine Zerstörung des Gefüges statt, es kann zu Verzunderungen und unerwünschter Graphitbildung kommen.It is known that UHC steels, because of their relatively high carbon content, can exhibit superplastic properties after suitable thermal and mechanical pretreatment. When forming in the superplastic region, which begins at about 600 ° C and ends just below the A 1 temperature of the pearlitic eutectic, ie at 723 ° C (at unalloyed steel), can strain values of some 100 to 1000% with respect to Elongation of non-superplastic materials can be achieved. If, however, the optimum temperature and / or forming speed are exceeded, destruction of the microstructure takes place, resulting in scaling and undesired formation of graphite.

Die US 7,534,314 B2 offenbart einen UHC-Stahl mit reduzierter Dichte, der superplastische Eigenschaften und eine verringerte Verzunderungsneigung aufweist. Neben Eisen (Fe) und den stahltypischen Verunreinigungen setzt sich der offenbarte Stahl aus 0,8 bis 2,5 Gew.-% C (Kohlenstoff); 3,5 bis 15 Gew.-% Al (Aluminium); 0,5 bis 4 Gew.-% Cr (Chrom); 0,01 bis 4 Gew.-% Si (Silizium); bis zu 5 Gew.-% Ni (Nickel), Mn (Mangan), Mo (Molybdän), Nb (Niob), Ta (Tantal), V (Vanadium) und/oder W (Wolfram); 0,1 bis 0,85 Gew.-% Sn (Zinn) und 0 bis 3 Gew.-% Ti (Titan), Be (Beryllium) und/oder Ga (Gallium) zusammen. Dabei wird die Bildung feiner α-Ferrit- und κ-Carbid- und Zementitphasen durch den Sn-Anteil unterstützt, wodurch die superplastischen Eigenschaften verbessert werden.The US 7,534,314 B2 discloses a reduced density UHC steel having superplastic properties and a reduced scaling tendency. In addition to iron (Fe) and the steel-typical impurities, the disclosed steel is composed of 0.8 to 2.5 wt .-% C (carbon); 3.5 to 15% by weight of Al (aluminum); 0.5 to 4 wt% Cr (chromium); 0.01 to 4 wt.% Si (silicon); up to 5% by weight of Ni (nickel), Mn (manganese), Mo (molybdenum), Nb (niobium), Ta (tantalum), V (vanadium) and / or W (tungsten); 0.1 to 0.85 wt% Sn (tin) and 0 to 3 wt% Ti (titanium), Be (beryllium) and / or Ga (gallium) together. In this case, the formation of fine α-ferrite and κ-carbide and cementite phases is supported by the Sn content, whereby the superplastic properties are improved.

In der US 4,769,214 sind UHC-Stähle beschrieben, die eine verbesserte Duktilität bei Heiß-, Warm- und Kaltumformprozessen sowie stabile feine Korngrößen bei den erhöhten Temperaturen der superplastischen Umformung aufweisen und die bei Kaltumformprozessen weniger zu Rissbildung neigen. Eine offenbarte Stahlzusammensetzung weist neben Eisen einen Kohlenstoffanteil von 0,8 Gew.-% bis zur Löslichkeitsgrenze von Kohlenstoff in Austenit auf und umfasst ferner Aluminium in einem Anteil von 0,5 bis 10 Gew.-% sowie ein Stabilisierungselement, das ausgewählt ist aus Cr zwischen 0,5 und 2 Gew.-% und/oder Mo. Ferner kann die Zusammensetzung zusätzlich einen Mn-Anteil von etwa 0,5 Gew.-% umfassen. Ein weiterer offenbarter UHC-Stahl ist aus 0,8 bis 1,5 Gew.-% C; 0,5 bis 10 Gew.-% Al; 0,5 bis 2 Gew.-% Cr und Eisen zusammengesetzt. Die dort bevorzugten UHC-Stähle weisen dabei Al-Gehalte unter 6,4 Gew.-% auf.In the US 4,769,214 UHC steels are described which have improved ductility in hot, hot and cold forming processes as well as stable fine grain sizes at the elevated superplastic forming temperatures and which tend to be less susceptible to cracking in cold forming processes. In addition to iron, a disclosed steel composition has a carbon content of 0.8 wt% up to the solubility limit of carbon in austenite, and further comprises aluminum in a proportion of 0.5 to 10 wt% and a stabilizer selected from Cr between 0.5 and 2% by weight and / or Mo. Further, the composition may additionally comprise an Mn content of about 0.5% by weight. Another disclosed UHC steel is from 0.8 to 1.5 wt% C; 0.5 to 10% by weight of Al; 0.5 to 2 wt .-% Cr and iron composed. The preferred UHC steels have Al contents below 6.4% by weight.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, eine Zusammensetzung für einen UHC-Leichtbaustahl mit geringer Dichte bereitzustellen, der ein stabiles superplastisches Gefüge aufweist und dessen mechanische Eigenschaften für eine gute Warm- und Kaltumformbarkeit hinsichtlich seiner Duktilität verbessert sind, und der dabei ohne oder mit nur geringem Anteil an teuren Legierungselementen auskommt.Based on this prior art, it is desirable to provide a composition for a low density UHC lightweight steel which has a stable superplastic structure and whose mechanical properties are improved for good hot and cold workability with respect to ductility, without or With only a small amount of expensive alloying elements manages.

Diese Aufgabe wird durch einen UHC-Leichtbaustahl mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.This object is achieved by a UHC lightweight steel having the features of claim 1. Further developments are set forth in the subclaims.

Die Verwendung eines solchen UHC-Leichtbaustahls ist mit den Merkmalen des Anspruchs 4 offenbart.The use of such a UHC lightweight steel is disclosed with the features of claim 4.

Eine Zusammensetzung eines erfindungsgemäßen dichtereduzierten UHC-Leichtbaustahls umfasst von 0,7 bis 2,0 Gew.-% C; 5,0 bis 12,0 Gew.-% Al; 0,01 bis 2,8 Gew.-% Si; 0 bis 2,0 Gew.-% Cr; 1,0 bis 5,0 Gew.-% Mn sowie Fe bis zum Ausgleich der 100 Gew.-%. Ferner können stahltypische Verunreinigungsspuren enthalten sein. Die Verringerung der Sprödigkeit respektive Erhöhung der Duktilität des dichtereduzierten UHC-Leichtbaustahls mit dem hohen Al-Anteil von bis zu 10 Gew.-%, wird erfindungsgemäß allein durch Zulegieren von Mn von bis zu 5 Gew.-% erreicht, so dass während eines Warmumformens wie Schmieden oder Walzen kaum Oberflächenrisse entstehen und ein so hergestellter Stahlrohling bei Raumtemperatur zur Behebung von entstandenen Verzögen gerichtet werden kann.A composition of a reduced density UHC lightweight structural steel of the invention comprises from 0.7 to 2.0% by weight of C; 5.0 to 12.0 wt.% Al; 0.01 to 2.8% by weight of Si; 0 to 2.0 wt% Cr; 1.0 to 5.0 wt .-% Mn and Fe to compensate for the 100 wt .-%. Furthermore, steel-typical contamination traces may be included. Reducing the brittleness or increasing the ductility of the density-reduced UHC lightweight steel with the high Al content of up to 10% by weight is achieved according to the invention solely by alloying Mn of up to 5% by weight, so that during hot working As forging or rolling hardly surface cracks occur and a so produced steel blank can be addressed at room temperature to remedy resulting Verzögen.

Vorteilhaft kann dadurch mit der erfindungsgemäßen UHC-Stahlzusammensetzung auf ein Zulegieren von teuren Legierungselementen wie Ni, Mo, V und/oder Sn verzichtet werden. Auch der geringe Anteil an Cr wirkt sich Kosten verringernd aus. Insbesondere kann auf Chrom auch ganz verzichtet werden, so dass Chrom nur noch als unvermeidliche Verunreinigung enthalten ist.Advantageously, it is therefore possible to omit alloying of expensive alloying elements such as Ni, Mo, V and / or Sn with the UHC steel composition according to the invention. The low proportion of Cr also reduces costs. In particular, can be completely dispensed with chrome, so that chromium is only included as an inevitable impurity.

Der hohe Anteil an Aluminium trägt zur Dichtereduktion bei, so dass der erfindungsgemäße Leichtbaustahl zur Herstellung von Leichtbaukomponenten, etwa im Kraftfahrzeugbau, eingesetzt werden kann. Durch den hohen Al-Anteil werden die A1-Umwandlungstemperatur und damit die maximale superplastische Verarbeitungstemperatur erhöht. Dies wird durch eine geringe Erhöhung des Si-Anteils noch verstärkt, wobei Silizium zusätzlich zur Dichteverringerung beiträgt, hier jedoch die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften durch Zulegieren von Si berücksichtigt werden muss. So kann über die zulegierten Si- und Al-Anteile eine optimale A1-Umformtemperatur, die hohe Umformgeschwindigkeiten ohne Änderungen bzw. Schädigungen des Gefüges erlaubt, eingestellt werden. Ferner wird durch den hohen Al-Anteil die Zunderbildung bei den erhöhten Temperaturen der Warmumformung verringert, was auch durch den Si-Anteil unterstützt wird.The high proportion of aluminum contributes to the reduction in density, so that the lightweight structural steel according to the invention can be used for the production of lightweight components, for example in motor vehicle construction. The high Al content increases the A 1 conversion temperature and thus the maximum superplastic processing temperature. This is further enhanced by a small increase in the Si content, with silicon additionally contributing to the reduction in density, but here the deterioration of the mechanical properties must be taken into account by alloying Si. Thus, via the alloyed Si and Al components, an optimum A 1 forming temperature, the high forming speeds without changes or Damage to the structure allowed to be set. Furthermore, the high Al content reduces the scale formation at the elevated hot working temperatures, which is also supported by the Si content.

Die durch Zulegieren von Si normalerweise bedingte Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur, die sich in einer stark versprödenden Wirkung zeigen, wird durch den erhöhten Mn-Anteil verhindert bzw. entgegengewirkt oder ausgeglichen, durch den dem erfindungsgemäß zusammengesetzten UHC-Leichtbaustahl eine erhöhte Duktilität verliehen wird. Der Mangan-Anteil trägt ferner dazu bei, die unerwünschte Graphitbildung zu hemmen, die aufgrund des hohen Anteils an Al und Si begünstigt ist. Ferner kann zum Zweck der Unterdrückung der Graphitbildung zusätzlich ein auf die Anteile an Al, Si und Mn abgestimmter Cr-Anteil zulegiert werden.The deterioration of the mechanical properties at room temperature normally caused by addition of Si, which manifests itself in a strongly embrittling effect, is prevented or counteracted or compensated for by the increased Mn content which gives increased ductility to the UHC lightweight structural steel assembled according to the invention , The manganese content also helps inhibit unwanted graphitization, which is favored because of the high levels of Al and Si. Furthermore, for the purpose of suppressing the formation of graphite, it is additionally possible to alloy in a component of Cr coordinated to the fractions of Al, Si and Mn.

Der Gefügezustand eines UHC-Stahls nach seiner metallurgischen Herstellung ermöglicht in der Regel keine hohe Umformgeschwindigkeit bei der Warmumformung. Dazu ist ein Gefüge mit superplastischen Eigenschaften erforderlich. Superplastische Umformungen sind im Vergleich mit Warmumformungsprozessen jedoch weniger wirtschaftlich, eine Abweichung von dem optimalen superplastischen Gefüge ist akzeptabel, wenn eine homogene, feinkörnige, sphäroide Karbidverteilung in einer ebenfalls feinkörnigen Ferritmatrix vorliegt, wobei sowohl Karbid- als auch Ferritphasen gegenüber Kornwachstum und Graphitbildung stabil sind. Beispielhafte Korngrößen der Gefüge liegen unter 10 μm, etwa mit einer mittleren Korngröße von weniger als 1,5 μm. Ein überwiegender Kornanteil ist sphäroid, ein geringer lamellarer Karbid-Anteil wirkt sich nicht nachteilig auf die Eigenschaften des UHC-Stahls aus.The structural state of a UHC steel after its metallurgical production usually does not allow a high forming rate during hot forming. This requires a structure with superplastic properties. However, superplastic forming operations are less economical compared to hot forming processes, and deviation from the optimal superplastic structure is acceptable when a homogeneous, fine grained, spheroidal carbide distribution is present in a fine-grained ferrite matrix as well, with both carbide and ferrite phases being stable to grain growth and graphitization. Exemplary particle sizes of the microstructures are less than 10 μm, for example with an average particle size of less than 1.5 μm. A predominant grain content is spheroidal, a low lamellar carbide content does not adversely affect the properties of the UHC steel.

Um das Kornwachstum während des Warmumformens zu verhindern, werden die gebildeten, gleichmäßig verteilten Phasen, die Hauptphase α-Ferrit und Nebenphasen aus κ-Carbiden, durch Al und Si stabilisiert, die gewünschte Phasenbildung des Gefüges mit feinen Kristalliten, bzw. Körnern kann mittels einer geeigneten thermo-mechanischen Behandlung erreicht werden. Das Gefüge mit den überwiegend sphäroiden Phasen zeigt ferner bei Kaltumformung kaum oder keine Rissbildung, der UHC-Leichtbaustahl weist so auch bei Raumtemperatur gute Bruchdehnungs- und Festigkeitswerte auf.In order to prevent the grain growth during hot working, the formed, uniformly distributed phases, the main phase α-ferrite and secondary phases of κ-carbides, stabilized by Al and Si, the desired phase formation of the structure with fine crystallites, or grains can by means of a suitable thermo-mechanical treatment can be achieved. Furthermore, the microstructure with the predominantly spheroidal phases exhibits little or no crack formation during cold forming, and the UHC lightweight steel thus exhibits good elongation at fracture and strength values even at room temperature.

Zur Herstellung eines superplastischen Gefüges kann nach einer Austenitisierung bei einer Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur, die je nach C-, Si-, Al- und Cr-Anteil variiert und bei der eine homogene Verteilung des Kohlenstoffs und der Begleitelemente in der groben γ-Phase stattfindet, die Abkühlung während einer Heißumformung bis unter die A1-Temperatur durchgeführt werden, an die sich ein Warmumformen oberhalb A1-Temperatur mit nachfolgendem Abkühlen anschließt. Dadurch werden die sphäroiden κ-Karbide erzeugt.To produce a superplastic structure, after austenitization at a temperature above the austenitizing temperature, which varies depending on the C, Si, Al and Cr contents and in which a homogeneous distribution of the carbon and the accompanying elements takes place in the coarse γ phase , the cooling is carried out during a hot forming to below the A 1 temperature, followed by a hot forming above A 1 followed by cooling temperature. As a result, the spheroid κ-carbides are produced.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen UHC-Leichtbaustahls mit reduzierter Dichte und verbesserter Duktilität bezieht sich auf die Zusammensetzung mit 1,0 bis 1,6 Gew.-% C; 7,0 bis 10,0 Gew.-% Al; 0,01 bis 0,6 Gew.-% Si; 0 bis 1,5 Gew.-% Cr; 2,0 bis 3,0 Gew.-% Mn und dem zu 100 Gew.-% ausgleichenden Anteil Fe sowie gegebenenfalls mit den stahltypischen Verunreinigungsspuren.Another embodiment of the reduced density and improved ductility UHC lightweight structural steels of the present invention relates to the composition at 1.0 to 1.6 weight percent C; 7.0 to 10.0% by weight of Al; 0.01 to 0.6% by weight of Si; 0 to 1.5% by weight of Cr; From 2.0 to 3.0% by weight of Mn and to the proportion of Fe equal to 100% by weight and, if appropriate, with the steel-typical traces of contamination.

So kann sich ein beispielhafter UHC-Leichtbaustahl aus 1,0 Gew.-% C; 9,2 Gew.-% Al; 0,3 Gew.-% Si; 1,3 Gew.-% Cr; 2,0 Gew.-% Mn und entsprechend 86,2 Gew.-% Fe mit den stahltypischen Verunreinigungsspuren zusammensetzen.Thus, an exemplary UHC lightweight steel of 1.0 wt .-% C; 9.2% by weight Al; 0.3% by weight of Si; 1.3% by weight Cr; 2.0 wt .-% Mn and correspondingly 86.2 wt .-% Fe with the steel typical impurity traces put together.

Bei diesen Verunreinigungsspuren kann es sich beispielsweise um Ni, Mo, Nb, V und/oder Cu handeln. In der Regel liegen deren Anteile unter 1 Gew.-%.These traces of contamination may be, for example, Ni, Mo, Nb, V and / or Cu. As a rule, their proportions are less than 1 wt .-%.

Ein so zusammengesetzter UHC-Leichtbaustahl kann vorzugsweise bei der Herstellung eines Bauteils für einen Verbrennungsmotor oder zur Herstellung von Getriebe- und Achskomponenten von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, wobei das Bauteil hohen thermischen und mechanischen Ansprüchen genügen muss und vorteilhaft als Leichtbaukomponente die zunehmend angestrebte Verringerung des Kraftstoffverbrauchs unterstützt. Zu den bevorzugten Bauteilen gehören insbesondere Pleuel oder Getriebewellen. Die Bedingungen des Leichtbaus werden durch den erfindungsgemäß mit dem hohen Al-Anteil zusammengesetzten UHC-Leichtbaustahl erfüllt, infolge der verringerten Versprödung und damit geringerer Rissbildung bei der Verarbeitung kann der UHC-Leichtbaustahl zur Herstellung einer der genannten Fahrzeugkomponenten herangezogen werden, da das Elastizitätsmodul des erfindungsgemäß zusammengesetzten UHC-Leichtbaustahls trotz erhöhten Al-Anteils und trotz Si-Anteils vorteilhaft infolge des zulegierten Mn gleich bleibt.Such a composite UHC lightweight steel can preferably be used in the manufacture of a component for an internal combustion engine or for the production of gear and axle components of motor vehicles, the component must meet high thermal and mechanical requirements and advantageous as a lightweight component, the increasingly desired reduction in fuel consumption supported. The preferred components include, in particular, connecting rods or transmission shafts. The conditions of lightweight construction are met by the high Al component UHC lightweight steel, according to the invention, due to the reduced embrittlement and thus lower cracking during processing, the UHC lightweight steel can be used to produce one of the above vehicle components, since the modulus of elasticity of the present invention composite UHC lightweight steel despite high Al content and despite Si content advantageous due to the alloyed Mn remains the same.

Eine Warmumformung kann somit beispielsweise im Bereich von 800 bis 1250°C unter Luft stattfinden, da durch die verringerte Verzunderungsneigung aufgrund des Al- und Si-Anteils keine besondere Schutzgasatmosphäre erforderlich ist. Besonders bevorzugt sind 1100 bis 1200°C. Der Mn-Anteil erhöht die Duktilität, hebt dadurch die versprödende Wirkung des Si auf und wirkt somit der Rissbildung an der Oberfläche während einer Warmumformung entgegen. Zudem wird im Anschluss an die Warmumformung ein Richten bei Raumtemperatur ermöglicht.Hot forming can thus take place, for example, in the range from 800 to 1250 ° C. under air, since due to the reduced tendency to scale due to the Al and Si content no special protective gas atmosphere is required. Particularly preferred are 1100 to 1200 ° C. The Mn content increases the ductility, thereby eliminating the embrittling effect of the Si and thus counteracting cracking on the surface during hot working. In addition, tempering at room temperature is possible after hot forming.

Weitere Warmumformungsverfahren neben dem Walzen und Schmieden sind beispielsweise das Warm-Fließpressen, das Querwalzen, das Warm-Bohrungsdrücken, das Warm-Rundkneten, das Warm-Verzahnungswalzen, das Warm-Stauchkneten oder die Innenhochdruckumformung. Other hot forming processes besides rolling and forging include, for example, hot extrusion, cross rolling, hot bore pressing, hot rotary swaging, hot spline rolling, hot swaging or hydroforming.

So erreichen die UHC-Leichtbaustähle mit dem superplastischen Gefüge auch bei einer Warmumformung, die nicht unter superplastischen Bedingungen erfolgt, sehr hohe Umformgrade von 50 bis zu 300%.Thus, the UHC lightweight steels with the superplastic structure achieve very high degrees of deformation of 50 to 300%, even in the case of hot forming, which does not take place under superplastic conditions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7534314 B2 [0003] US 7534314 B2 [0003]
  • US 4769214 [0004] US 4769214 [0004]

Claims (5)

Dichtereduzierter ultrahochkohlenstoffhaltiger Leichtbaustahl, UHC-Leichtbaustahl, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung, die – 0,7 bis 2,0 Gew.-% C, – 5,0 bis 12,0 Gew.-% Al, – 0,01 bis 2,8 Gew.-% Si, – 0 bis 2,0 Gew.-% Cr, – 1,0 bis 5,0 Gew.-% Mn und einen die 100 Gew.-% ausgleichenden Restanteil an Fe enthält.Density-reduced ultra-high carbon lightweight steel, UHC lightweight steel, marked by a composition that From 0.7 to 2.0% by weight of C, From 5.0 to 12.0% by weight of Al, 0.01 to 2.8% by weight of Si, 0 to 2.0% by weight Cr, 1.0 to 5.0% by weight of Mn and one containing the 100 wt .-% balancing residual content of Fe. UHC-Leichtbaustahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung, die – 1,0 bis 1,6 Gew.-% C, – 7,0 bis 10,0 Gew.-% Al, – 0,01 bis 0,6 Gew.-% Si, – 0 bis 1,5 Gew.-% Cr, – 2,0 bis 3,0 Gew.-% Mn und einen die 100 Gew.-% ausgleichenden Restanteil an Fe enthält.UHC lightweight steel according to claim 1, marked by the composition that 1.0 to 1.6% by weight of C, 7.0 to 10.0% by weight of Al, 0.01 to 0.6% by weight of Si, 0 to 1.5% by weight Cr, 2.0 to 3.0% by weight of Mn and one containing the 100 wt .-% balancing residual content of Fe. UHC-Leichtbaustahl nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung, die – 0,9 bis 1,1 Gew.-% C, – 8,5 bis 9,5 Gew.-% Al, – 0,25 bis 0,35 Gew.-% Si, – 1,1 bis 1,4 Gew.-% Cr, – 1,8 bis 2,2 Gew.-% Mn und einen die 100 Gew.-% ausgleichenden Restanteil an Fe enthält.UHC lightweight steel according to claim 1, marked by the composition that From 0.9 to 1.1% by weight of C, From 8.5 to 9.5% by weight of Al, 0.25 to 0.35% by weight of Si, 1.1 to 1.4% by weight Cr, - 1.8 to 2.2 wt .-% Mn and one containing the 100 wt .-% balancing residual content of Fe. Verwendung eines UHC-Leichtbaustahls nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3 für die Herstellung von Bauteilen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für die Herstellung von Bauteilen von Verbrennungsmotoren und Getriebe- und Achskomponenten.Use of a UHC lightweight steel according to at least one of claims 1 to 3 for the production of components for motor vehicles, in particular for the production of components of internal combustion engines and gear and axle components. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Bauteile durch eine Warmumformung im Temperaturbereich von 1000 bis 1250°C unter Luft durchgeführt wird.Use according to claim 4, characterized in that the manufacture of the components is carried out by hot working in the temperature range of 1000 to 1250 ° C under air.
DE201010012718 2010-03-25 2010-03-25 Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron Ceased DE102010012718A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010012718 DE102010012718A1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010012718 DE102010012718A1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010012718A1 true DE102010012718A1 (en) 2011-09-29

Family

ID=44585930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010012718 Ceased DE102010012718A1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010012718A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012065674A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Daimler Ag Lightweight crankdrive and method for manufacturing same
DE102011121679A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Salzgitter Flachstahl Gmbh Manufacturing components made of austenitic lightweight construction steel by transforming sheet metal, where steel has temperature-dependent transformation induced plasticity and/or twinning induced plasticity effect during transformation
EP3225702A1 (en) 2016-03-29 2017-10-04 Deutsche Edelstahlwerke GmbH Steel with reduced density and method for producing a steel flat or long product made from such steel
WO2018137973A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Vehicle chassis and use thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769214A (en) 1985-09-19 1988-09-06 Sptek Ultrahigh carbon steels containing aluminum
US7534314B2 (en) 2005-06-13 2009-05-19 Daimler Ag High carbon steel with superplasticity

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769214A (en) 1985-09-19 1988-09-06 Sptek Ultrahigh carbon steels containing aluminum
US7534314B2 (en) 2005-06-13 2009-05-19 Daimler Ag High carbon steel with superplasticity

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012065674A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Daimler Ag Lightweight crankdrive and method for manufacturing same
DE102011121679A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Salzgitter Flachstahl Gmbh Manufacturing components made of austenitic lightweight construction steel by transforming sheet metal, where steel has temperature-dependent transformation induced plasticity and/or twinning induced plasticity effect during transformation
DE102011121679A8 (en) * 2011-12-13 2013-08-22 Salzgitter Flachstahl Gmbh Method for producing components of lightweight steel
DE102011121679B4 (en) * 2011-12-13 2014-01-02 Salzgitter Flachstahl Gmbh Method for producing components of lightweight steel
DE102011121679C5 (en) 2011-12-13 2019-02-14 Salzgitter Flachstahl Gmbh Method for producing components of lightweight steel
EP3225702A1 (en) 2016-03-29 2017-10-04 Deutsche Edelstahlwerke GmbH Steel with reduced density and method for producing a steel flat or long product made from such steel
WO2017167778A1 (en) 2016-03-29 2017-10-05 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co. Kg Steel having reduced density and method for producing a flat or long steel product from such a steel
WO2018137973A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Vehicle chassis and use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005027258B4 (en) High carbon steel with superplasticity
DE102010051682B4 (en) Lightweight crankshaft and manufacturing process thereof
EP2059623A1 (en) Rustproof austenitic cast steel, method for production and use thereof
WO2009090231A1 (en) Parts made of austenitic cast iron having an increased carbon content, methods for the production thereof, and use thereof
WO2014040585A1 (en) Steel alloy for a low-alloy, high-strength steel
DE102009004189A1 (en) Cast iron alloy for cylinder heads
EP3243920B1 (en) Spheroidal cast alloy
EP3325678B1 (en) Formable lightweight steel with improved mechanical properties and method for producing semi-finished products from said steel
WO2010102601A1 (en) Corrosion-resistant austenitic steel
EP3095883B1 (en) Maraging steel
DE69821493T2 (en) Use of heat-resistant cast steel for components of turbine housings
WO2018083028A1 (en) Seamless tube of a medium manganese steel and method for the production thereof
EP2111475B1 (en) Components made of steels with an ultrahigh carbon content and with a reduced density and high scaling resistance
DE102008005806A1 (en) Components made of high-manganese, solid and tough cast steel, processes for their production and their use
DE102010012718A1 (en) Density reduced ultra-high carbon containing lightweight steel, useful to manufacture component for motor vehicle, preferably to manufacture part of e.g. engine, comprises carbon, aluminum, silicon, chromium, manganese and balance of iron
DE102008032024B4 (en) Density-reduced UHC steels
EP2617855B1 (en) Low alloyed steel and components produced therefrom
DE102008052885A1 (en) hardened steel
EP2052096A1 (en) Steel material, in particular for producing piston rings
DE102015221959B4 (en) Heat-resistant cast steel with improved high-temperature strength and oxidation resistance
DE112013000549B4 (en) Ferritic stainless steel and method of manufacturing a high temperature component
WO2017167778A1 (en) Steel having reduced density and method for producing a flat or long steel product from such a steel
WO2022053483A1 (en) Piston for an internal combustion engine, internal combustion engine with a piston, and use of an iron-based alloy
DE102016115618A1 (en) Process for producing a high-strength steel strip with improved properties during further processing and such a steel strip
WO2015144661A2 (en) Components made of a steel alloy and method for producing high-strength components

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120308

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final