DE102022130775A1 - Verfahren zum Warmpressformen mit verbessertem Prozessfenster - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils (9) aus einem Blechzuschnitt mit einem Korrosionsschutzüberzug auf Aluminium-Basis. Hierzu wird der Blechzuschnitt in einem Ofen erwärmt und in einem Umformwerkzeug umgeformt und abgekühlt. Durch Einstellen eines Glühparameters wird sichergestellt, dass sich vorteilhafte Biegeeigenschaften ergeben.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechformteils mittels Warmumformen eines Stahlblechzuschnittes.
• Als „Stahlblechzuschnitte“ oder „Blechzuschnitte“ werden hier Zuschnitte von Stahlflachprodukten, wie beispielsweise Platinen, verstanden. Wenn von einem „Stahlflachprodukt“ oder auch von einem „Biechprodukt“ die Rede ist, so sind damit Walzprodukte, wie Stahlbänder oder -bleche, gemeint aus den für die Herstellung von beispielsweise Karosseriebauteilen „Blechzuschnitte“ (auch Platinen genannt) abgeteilt werden. „Blechformteile“ oder „Blechbauteile“ sind aus derartigen Blechzuschnitten hergestellt, wobei hier die Begriffe „Blechformteil“ und „Blechbauteil“ synonym verwendet werden.
• Alle Angaben zu Gehalten der in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Stahlzusammensetzungen sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Alle nicht näher bestimmten, im Zusammenhang mit einer Stahllegierung stehenden „%-Angaben“ sind daher als Angaben in „Gew.-%“ zu verstehen. Mit Ausnahme der auf das Volumen (Angabe in „Vol.-%“) bezogenen Angaben zum Restaustenit-Gehalt des Gefüges eines erfindungsgemäßen Blechformteils beziehen sich Angaben zu den Gehalten der verschiedenen Gefügebestandteile (z.B. Martensit) jeweils auf die Fläche eines Schliffs einer Probe des jeweiligen Erzeugnisses (Angabe in Flächenprozent „Flächen-%“), soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. In diesem Text gemachte Angaben zu den Gehalten der Bestandteile einer Atmosphäre beziehen sich auf das Volumen (Angabe in „Vol.-%“).
• Werden im vorliegenden Text Formeln oder Bedingungen genannt, in denen anhand von Gehalten bestimmter Legierungselemente Werte berechnet oder gebildet werden, so werden die betreffenden Gehalte an Legierungselementen jeweils in Gew.-% in diese Formeln oder Bedingungen eingesetzt, sofern nichts anderes angegeben ist.
• Der Biegewinkel wird gemäß der VDA-Norm 238-100 für das Kraftmaximum ermittelt. Unter dem Biegewinkel ist im Sinne dieser Anmeldung der Biegewinkel längs zu Walzrichtung zu verstehen.
• Aus der EP 3 611 288 A1 sind verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Blechformteils durch Warmumformen eines Blechzuschnittes bekannt. Der Blechzuschnitt weist dabei einen Überzug aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auf mindestens einer Seite auf und hat eine Dicke von 6 bis 26 µm.
• Untersuchungen an derartigen Verfahren haben gezeigt, dass trotz gleicher Prozessbedingungen Variationen bei den Eigenschaften der erzeugten Blechformteile auftreten können. Insbesondere zeigte sich, dass der Biegewinkel sowohl über das Blechformteil variieren kann als auch von Blechformteil zu Blechformteil. Abweichungen im Bereich von +/- 3° sind dabei nicht unüblich. Beim Biegewinkel handelt es sich jedoch um eine besonders kritische Größe im Automobilbau, da dieser ein guter Indikator zur Beschreibung das Duktilitätsverhalten des Werkstoffs ist. Für sicherheitsrelevante Bauteile ist häufig ein Mindestbiegewinkel vorgeschrieben. Zu große Bandbreiten beim Biegewinkel sind besonders daher nachteilig. Um den Mindestbiegewinkel bei einer großen Bandbreite sicher garantieren zu können, müssen die Bauteile entsprechend überdimensioniert werden, was nachteilig ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist derartige Verfahren so weiterzuentwickeln, dass sich ein stabiles Prozessfenster ergibt, in dem Blechformteile mit optimalen Eigenschaften produziert werden können. Insbesondere soll der Biegewinkel möglichst wenig variieren.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils, umfassend folgende Arbeitsschritte:
1. a. Bereitstellen eines Blechzuschnitts aus einem Stahlflachprodukt mit einer Dicke d von mindestens 0,7 mm und maximal 4,0 mm, umfassend ein Stahlsubstrat, das aus einem Stahl, der 0,1-3 Gew.-% Mn und optional bis zu 0,01 Gew.-% B aufweist, besteht, und wobei der Blechzuschnitt auf mindestens einer Seite einen Korrosionsschutzüberzug auf Aluminium-Basis mit einem einseitigen Auflagengewicht von $10-40\frac{g}{m^2}$
   
   $$
   
   aufweist, wobei der Korrosionsschutzüberzug eine AI-Basisschicht aufweist, m die aus 1,0-15 Gew.-% Si, optional 2-4 Gew.-% Fe, optional 0, 1-5,0 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht;
2. b. Erwärmen des Blechzuschnitts in einem Ofen mit einer Ofentemperatur T_Ofen in einer Glühzeit t_G derart, dass zumindest teilweise die AC3 Temperatur des Zuschnitts überschritten ist und die Temperatur T_Einlg des Zuschnitts beim Einlegen in ein für ein Warmpressformen vorgesehenes Umformwerkzeug (Arbeitsschritt c)) zumindest teilweise eine Temperatur oberhalb von Ms+100°C aufweist, wobei Ms die der Martensitstarttemperatur bezeichnet;
3. c. Einlegen des erwärmten Blechzuschnitts in ein Umformwerkzeug, wobei die für das Entnehmen aus der Erwärmungseinrichtung und das Einlegen des Zuschnitts benötigte Transferdauer t_Trans höchstens 20s, bevorzugt höchstens 15s, beträgt;
4. d. Warmpressformen des Blechzuschnitts zu dem Blechformteil, wobei der Zuschnitt im Zuge des Warmpressformens über eine Dauer t_WZ von mehr als 1s mit einer zumindest teilweise mehr als 30 K/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit r_WZ auf die Zieltemperatur T_Ziel abgekühlt und optional dort gehalten wird;
5. e. Entnehmen des auf die Zieltemperatur T_Ziel abgekühlten Blechformteils aus dem Werkzeug;

dadurch gekennzeichnet, dass das Blechformteil einen Korrosionsschutzüberzug mit einer Dicke d_A aufweist, der eine Legierungsschicht mit einer Dicke d_L umfasst, wobei für einen Glühparameter ψ mit $$\psi =\frac{d_L}{d_A}{t}_{norm}^{-1}$$


berechnet aus der normierten Glühzeit t_norm nach $$t_{norm}=t_G+\frac{3s}{2°C}\left(920°C-T_{Ofen}\right)+53\frac{s}{mm}\cdot \left(d-\mathrm{1,5}mm\right)$$


gilt: $$\psi \ge \mathrm{0,10}{\text{ min}}^{-1}.$$

• Während die normierte Glühzeit typischerweise in s (Sekunden) angegeben wird, ist es zweckdienlicher, den Glühparameter ψ in min ^-1 (1/Minuten) anzugeben. Hierzu setzt man in die oberste Gleichung die normierte Glühzeit in Minuten ein. Dicke des Korrosionsschutzüberzug d_A und Dicke d_L der Legierungsschicht werden im metallographischen Schliffbild am Bauteil bestimmt.
• Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der Glühparameter ψ mit der Standardabweichung des Biegewinkels korreliert. Beim Einhalten dieser Bedingung ist also sichergestellt, dass es keine allzu große Variation des Biegewinkels über das erzeugte Blechformteil oder zwischen nacheinander hergestellten Blechformteilen gibt.
• Als Ausgangsmaterial kommt beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Blechzuschnitt aus einem Stahlflachprodukt mit einer Dicke d von mindestens 0,7 mm und maximal 4,0 mm, umfassend ein Stahlsubstrat, das aus einem Stahl, der 0,1-3 Gew.-% Mn und optional bis zu 0,01 Gew.-% B aufweist, besteht. Dabei weist der Blechzuschnitt auf mindestens einer Seite einen Korrosionsschutzüberzug auf Aluminium-Basis mit einem einseitigen Auflagengewicht von $10-40\frac{g}{m^2}$

  

  auf, wobei der Korrosionsschutzüberzug eine AI-Basisschicht aufweist, die aus 1,0-15 Gew.-% Si, optional 2-4 Gew.-% Fe, optional 0,1-5,0 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht. Bevorzugt beträgt die Dicke d maximal 5,5 mm, insbesondere maximal 5,5 mm.
• Einer bevorzugten Ausführungsform weist der Blechzuschnitt auf beiden Seiten ein Korrosionsschutzüberzug auf Aluminium-Basis mit einem einseitigen Auflagengewicht von $10-40\frac{g}{m^2}$

  

  auf. Das beidseitige Auflagengewicht liegt in diesem Fall also bei $20-80\frac{g}{m^2}$

  

  Bevorzugt beträgt das einseitige Auflagengewicht (sowohl in der einseitig beschichteten Variante als auch bei der beidseitig beschichteten Variante) mindestens $15\frac{g}{m^2}$

  

  und/oder maximal $30\frac{g}{m^2}$

  

  insbesondere maximal $25\frac{g}{m^2}$

  

  Als die beiden Seiten des Blechzuschnitts werden die beiden sich gegenüberliegenden großen Flächen des Blechzuschnitts bezeichnet. Die schmalen Flächen werden als Kanten bezeichnet.
• Ein solcher Korrosionsschutzüberzug wird bevorzugt durch Schmelztauchbeschichten des Stahlflachproduktes erzeugt. Dabei wird das Stahlflachprodukt durch eine flüssige Schmelze geführt, die aus 1,0-15 Gew.-% Si, optional 2-4 Gew.-% Fe, optional 0,1-5,0 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, bevorzugt bis zu 1,0 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht.
• Bei einer bevorzugten Variante beträgt der Si-Gehalt der Schmelze 7-12 Gew.-%, insbesondere 8-10 Gew.-%.
• Bei einer bevorzugten Variante umfasst der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen in der Schmelze 0,1-1,0 Gew.-% Mg, insbesondere 0,1-0,7 Gew.-% Mg, bevorzugt 0,1-0,5 Gew.-% Mg, insbesondere 0,2-0,4 Gew.-% Mg. Weiterhin kann der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen in der Schmelze insbesondere mindestens 0,0015 Gew.-% Ca, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-% Ca, umfassen.
• Beim Schmelztauchbeschichten diffundiert Eisen aus dem Stahlsubstrat in den flüssigen Überzug, so dass der Korrosionsschutzüberzug des Stahlflachproduktes beim Erstarren insbesondere eine Legierungsschicht und eine AI-Basisschicht aufweist.
• Die Legierungsschicht liegt auf dem Stahlsubstrat auf und grenzt unmittelbar an dieses an. Die Legierungsschicht wird im Wesentlichen aus Aluminium und Eisen gebildet. Die übrigen Elemente aus dem Stahlsubstrat oder der Schmelzenzusammensetzung reichern sich nicht signifikant in der Legierungsschicht an. Bevorzugt besteht die Legierungsschicht aus 35-60 Gew.-% Fe, bevorzugt α-Eisen, optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 5,0 Gew.-%, bevorzugt 2,0 % beschränkt sind, und als Rest Aluminium, wobei der Al-Gehalt bevorzugt in Richtung Oberfläche ansteigt. Die optionalen weiteren Bestandteile beinhalten insbesondere die übrigen Bestandteile der Schmelze (das heißt Silizium und gegebenenfalls Alkali- oder Erdalkalimetalle, insbesondere Mg bzw. Ca) und die übrigen Anteile des Stahlsubstrates zusätzlich zu Eisen.
• Die AI-Basisschicht liegt auf der Legierungsschicht und grenzt unmittelbar an diese an. Damit liegt die Legierungsschicht zwischen der AI-Basisschicht und dem Stahlsubstrat. In Einzelfällen bei besonders dünnen Korrosionsschutzüberzügen ist die AI-Basisschicht nicht durchgängig, so dass es Gebiete gibt, in denen die Legierungsschicht nicht von der AI-Basisschicht bedeckt ist. Bevorzugt entspricht die Zusammensetzung der AI-Basisschicht der Zusammensetzung der Schmelze des Schmelzbades. Das heißt, sie besteht aus 1,0-15 Gew.-% Si, optional 2-4 Gew.-% Fe, optional zu 5 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, bevorzugt bis zu 1,0% Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium. Bevorzugte Zusammensetzungen der AI-Basisschicht entsprechen den bevorzugten Schmelzenzusammensetzungen.
• Bei einer bevorzugten Variante der AI-Basisschicht umfasst der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen 0,1-1,0 Gew.-% Mg, insbesondere 0,1-0,7 Gew.-% Mg, bevorzugt 0,1-0,5 Gew.-% Mg, insbesondere 0,2-0,4 Gew.-% Mg. Weiterhin kann der optionale Gehalt an Alkali- oder Erdalkalimetallen in der AI-Basisschicht insbesondere mindestens 0,0015 Gew.-% Ca, insbesondere mindestens 0,1 Gew.-% Ca, umfassen.
• Bei einer weiteren bevorzugten Variante des Korrosionsschutzüberzuges ist der Si-Gehalt in der Legierungsschicht geringer als der Si-Gehalt in der Al-Basisschicht.
• Bei einer bevorzugten Variante umfasst der Blechzuschnitt eine auf dem Korrosionsschutzüberzug angeordnete Oxidschicht. Die Oxidschicht liegt dabei insbesondere auf der AI-Basisschicht und bildet bevorzugt den äußeren Abschluss des Korrosionsschutzüberzuges.
• Die Oxidschicht besteht insbesondere zu mehr als 80 Gew.-% aus Oxiden, wobei der Hauptanteil der Oxide (d.h. mehr als 50 Gew.-% der Oxide) Aluminiumoxid ist. Optional sind in der Oxidschicht zusätzlich zu Aluminiumoxid Hydroxide und / oder Magnesiumoxid alleine oder als Mischung vorhanden. Bevorzugt besteht der der nicht von den Oxiden und optional vorhandenen Hydroxiden eingenommene Rest der Oxidschicht aus Silizium, Aluminium, Eisen und/oder Magnesium in metallischer Form.
• Bevorzugt hat die Oxidschicht des Stahlflachproduktes eine Dicke, die größer ist als 50 nm. Insbesondere beträgt die Dicke der Oxidschicht maximal 500 nm.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird solch ein Blechzuschnitt, bereitgestellt (Arbeitsschritt a)), der dann in einem Ofen mit einer Ofentemperatur T_Ofen in einer Glühzeit t_G derart erwärmt wird, dass zumindest teilweise die AC3 Temperatur des Zuschnitts überschritten ist und die Temperatur T_Einlg des Zuschnitts beim Einlegen in ein für ein Warmpressformen vorgesehenes Umformwerkzeug (Arbeitsschritt c)) zumindest teilweise eine Temperatur oberhalb von Ms+100°C, insbesondere oberhalb von Ms+300°C, beträgt. Insbesondere überschreitet die Temperatur T_Einlg des Zuschnitts beim Einlegen zumindest teilweise 600°C. Bei einer besonders bevorzugten Variante liegt die Temperatur T_Einlg des Zuschnitts beim Einlegen zumindest teilweise, insbesondere vollständig im Bereich 600°C bis 850°C, um eine gute Umformbarkeit und die ausreichende Härtbarkeit zu gewährleisten. Unter teilweisem Überschreiten einer Temperatur (hier AC3 bzw. Ms+100°C) wird im Sinne dieser Anmeldung verstanden, dass mindestens 50 %, insbesondere mindestens 60 % des Volumens des Zuschnitts, bevorzugt der gesamte Zuschnitt, eine entsprechende Temperatur überschreiten. Entsprechendes gilt für das zumindest teilweise Vorhandensein einer Temperatur im Intervall 600°C bis 850°C bei der zuvor erläuterten bevorzugten Variante. Beim Einlegen in das Umformwerkzeug weist also mindestens 50 % des Zuschnitts ein austenitisches Gefüge auf, d.h. die Umwandlung vom ferritischen ins austenitische Gefüge muss beim Einlegen in das Umformwerkzeug noch nicht abgeschlossen sein. Vielmehr können bis zu 70 % des Volumens des Zuschnitts beim Einlegen in das Umformwerkzeug aus anderen Gefügebestandteilen, wie angelassenem Bainit, angelassenem Martensit und/oder nicht bzw. teilweise rekristallisiertem Ferrit bestehen. Zu diesem Zweck können bestimmte Bereiche des Zuschnitts während der Erwärmung gezielt auf einem niedrigeren Temperaturniveau gehalten werden als andere. Hierzu kann die Wärmezufuhr gezielt nur auf bestimmte Abschnitte des Zuschnitts gerichtet werden oder die Teile, die weniger erwärmt werden sollen, gegen die Wärmezufuhr abgeschirmt werden. In dem Teil des Zuschnittmaterials, dessen Temperatur niedriger bleibt, entsteht im Zuge der Umformung im Werkzeug kein oder nur deutlich weniger Martensit, so dass das Gefüge dort deutlich weicher ist als in den jeweils anderen Teilen, in denen ein martensitisches Gefüge vorliegt. Auf diese Weise kann im jeweils geformten Blechformteil gezielt ein weicherer Bereich eingestellt werden, indem beispielsweise eine für den jeweiligen Verwendungszweck optimale Zähigkeit vorliegt, während die anderen Bereiche des Blechformteils eine maximierte Festigkeit besitzen.
• Maximale Festigkeitseigenschaften des erhaltenen Blechformteils können dadurch ermöglicht werden, dass die zumindest teilweise im Blechzuschnitt erreichte Temperatur zwischen Ac3 und 1000°C, bevorzugt zwischen 850°C und 950°C liegt.
• Dabei ist die zu überschreitende Mindesttemperatur Ac3 gemäß der von HOUGARDY, HP. in Werkstoffkunde Stahl Band 1: Grundlagen, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 1984, p. 229., angegebenen Formel $$\begin{array}{c}\text{AC}3\left[°\text{C}\right]=(902\text{ Gew}.-\%-225*\%\text{C}+19*\%\text{Si}-11*\%\text{Mn}-5*\%\text{Cr}+13*\%\text{Mo}-20*\%\text{Ni}\\ +55*\%\text{V})\left[°\text{C}/\text{Gew}.-\%\right]\end{array}$$

  

  mit %C = jeweiliger C-Gehalt, %Si = jeweiliger Si-Gehalt, %Mn = jeweiliger Mn-Gehalt, %Cr = jeweiliger Cr-Gehalt, %Mo = jeweiliger Mo-Gehalt, %Ni jeweiliger Ni-Gehalt und %V = jeweiliger V-Gehalt des Stahls, aus dem der Zuschnitt besteht, bestimmt.
• Eine optimal gleichmäßige Eigenschaftsverteilung lässt sich dadurch erreichen, dass der Zuschnitt im Arbeitsschritt b) vollständig durcherwärmt wird.
• Bei einer bevorzugten Variante hat der Ofen eine konstante Ofentemperatur T_Ofen. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein einen Ofen mit verschiedenen Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen (bzw. verschiedene Ofen mit unterschiedlichen Temperaturen) zu verwenden. In einem solchen Fall wird die Ofentemperatur T_Ofen wie folgt ermittelt: $$T_{Ofen}=\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{t}_i\cdot T_i}}{{\displaystyle \sum _{i=1}^N{t}_i}}$$

  

  wobei N die Anzahl der Ofenzonen angibt, T_i die Temperatur der i-ten Ofenzone und t_i die Zeit ist, die der Blechzuschnitt in der i-ten Ofenzone verbringt, d.h. die Zeit, die der Blechzuschnitt mit der i-ten Temperatur beaufschlagt wird. Die Ofentemperatur wird in einem solchen Fall also als ein zeitlich gewichtetes Mittel berechnet. Die Glühzeit t_G ergibt sich in einem solchen Fall als die Summe der Zeiten, die der Blechzuschnitt mit der i-ten Temperatur beaufschlagt wird. Das heißt: $$t_G={\displaystyle \sum _{i=1}^N{t}_i}$$

  
• Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante beträgt die mittlere Aufheizgeschwindigkeit r_Ofen des Blechzuschnittes beim Erwärmen in Schritt b) mindestens 5 K/s, bevorzugt mindestens 5 K/s, insbesondere mindestens 6 K/s, bevorzugt mindestens 8 K/s, insbesondere mindestens 10 K/s, bevorzugt mindestens 15 K/s. Die mittlere Aufheizgeschwindigkeit r_Ofen ist dabei als mittlere Aufheizgeschwindigkeit von 30°C auf 700°C zu verstehen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante beträgt die normierte mittlere Aufheizung Θ_norm mindestens 5 Kmm/s, insbesondere mindestens 8 Kmm/s, bevorzugt mindestens 10 Kmm/s. Maximal beträgt die normierte mittlere Aufheizung 15 Kmm/s, insbesondere maximal 14 Kmm/s, bevorzugt maximal 15 Kmm/s.
• Unter der mittleren Aufheizung Θ ist dabei das Produkt aus mittlerer Aufheizgeschwindigkeit in Kelvin pro Sekunde von 30°C auf 700°C und Blechdicke in Millimetern zu verstehen.
• Bei der normierten mittleren Aufheizung wird dieses Produkt Θ um die vorliegende Ofentemperatur T_Ofen im Verhältnis zu einer Referenz-Ofentemperatur T_{Ofen, Referenz} von 900°C=1173,15 K in der folgenden Weise normiert: $${\mathrm{\Theta }}_{norm}=\frac{T_{Ofen,Referenz}^4}{T_{Ofen}^4}\cdot \mathrm{\Theta }$$

  

  dabei sind die Ofentemperaturen jeweils in Kelvin einzusetzen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt die Erwärmung in einem Ofen mit einer Ofentemperatur T_Ofen von mindestens Ac3+10°C, bevorzugt mindestens 850°C, bevorzugt mindestens 880°C, besonders bevorzugt mindestens 900°C und maximal 1000°C, bevorzugt maximal 960°C, besonders bevorzugt maximal 940°C, insbesondere maximal 930°C.
• Bevorzugt beträgt der Taupunkt der Ofenatmosphäre im Ofen hierbei mindestens -20°C, bevorzugt mindestens -15°C, insbesondere mindestens -5°C, besonders bevorzugt mindestens 0°C und maximal +25°C, bevorzugt maximal + 20°C insbesondere maximal +15°C.
• Bei einer speziellen Ausführungsvariante erfolgt die Erwärmung in Schritt b) stufenweise in Bereichen mit unterschiedlicher Temperatur. Insbesondere erfolgt die Erwärmung in einem Rollenherdofen mit unterschiedlichen Heizzonen. Hierbei erfolgt die Erwärmung in einer ersten Heizzone mit einer Temperatur (sogenannte Ofeneinlauftemperatur) von mindestens 650°C, bevorzugt mindestens 680°C, insbesondere mindestens 720°C. Maximal beträgt die Temperatur in der ersten Heizzone bevorzugt 900°C, insbesondere maximal 850°C. Weiterhin bevorzugt beträgt die maximale Temperatur aller Heizzonen im Ofen maximal 1200°C, insbesondere maximal 1000°C, bevorzugt maximal 950°C, besonders bevorzugt maximal 930°C.
• Um die Vorgänge während der Erwärmung besser beschreiben zu können, wird die Gesamtzeit im Ofen t_G, die sich wie oben erläutert aus den Einzelzeiten aufsummiert, bezüglich der Dicke des Blechzuschnittes und bezüglich der Ofentemperatur T_Ofen normiert. Da das Diffusionsverhalten im Korrosionsschutzüberzug in dem Temperaturbereich für die Ofentemperatur T_Ofen von 880°C bis 960°C im Wesentlichen linear von der Ofentemperatur T_Ofen abhängt, kann ein Korrekturterm verwendet werden, der linear von der Ofentemperatur T_Ofen abhängt. Ebenso hängt das Diffusionsverhalten im Blechdickenbereich von 0,7 mm bis 3 mm im Wesentlichen linear von der Blechdicke d ab. Daher kann hier ebenfalls ein Korrekturterm verwendet werden, der linear von der Blechdicke abhängig ist. Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die folgende Näherung gut für die Beschreibung der Diffusionsvorgänge eignet: $$t_{norm}=t_G+\frac{3s}{2°C}\left(920°C-T_{Ofen}\right)+53\frac{s}{mm}\cdot \left(d-\mathrm{1,5}mm\right)$$

  
• Bei einer bevorzugen Ausführungsform beträgt die normierte Glühzeit mindestens 140 Sekunden, insbesondere 2,5 Minuten. Weiterhin bevorzugt beträgt die normierte Glühzeit maximal 8 Minuten, bevorzugt maximal 6 Minuten, insbesondere maximal 5 Minuten. Längere Gesamtzeiten im Ofen haben den Vorteil, dass eine gleichmäßige Austenitisierung des Blechzuschnittes sichergestellt ist. Andererseits führt ein zu langes Halten oberhalb von Ac3 zu einer Kornvergröberung, die sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt. Zudem hat sich gezeigt, dass der maximale Biegewinkel bei zu langen Glühzeiten wieder abnimmt (siehe z.B. EP 3 611 288 A1 )
• Der so erwärmte Zuschnitt wird aus der jeweiligen Erwärmungseinrichtung entnommen und so schnell in das Umformwerkzeug transportiert, dass seine Temperatur beim Eintreffen in dem Werkzeug zumindest teilweise oberhalb von Ms+100°C, insbesondere oberhalb von Ms+300°C, liegt, bevorzugt oberhalb von 600°C, insbesondere oberhalb von 650°C, besonders bevorzugt oberhalb von 700°C. Hierbei bezeichnet Ms die Martensitstarttemperatur. Bei einer besonders bevorzugten Variante liegt die Temperatur zumindest teilweise oberhalb der AC1-Temperatur. Bei allen diesen Varianten beträgt die Temperatur insbesondere maximal 900°C. Durch diese Temperaturbereiche wird insgesamt eine gute Umformbarkeit des Materials gewährleistet.
• Im Arbeitsschritt c) wird der Transfer des austenitisierten Zuschnitts von der jeweils zum Einsatz kommenden Erwärmungseinrichtung zum Umformwerkzeug innerhalb von vorzugsweise höchstens 20s, insbesondere von maximal 15s absolviert. Ein derart schneller Transport ist erforderlich, um eine zu starke Abkühlung vor der Umformung zu vermeiden.
• Das Werkzeug besitzt beim Einlegen des Zuschnitts typischerweise eine Temperatur zwischen Raumtemperatur (RT) und 200°C, bevorzugt zwischen 20°C und 180°C, insbesondere zwischen 50°C und 150°C. Das Werkzeug kann beim Einlegen des Zuschnitts auch eine Temperatur geringfügig unterhalb der Raumtemperatur haben, wenn beispielsweise das verwendet Kühlwasser geringfügig kälter ist (z.B. 15°C). Damit besitzt das Werkzeug bei einzelnen Ausführungsvarianten beim Einlegen des Zuschnitts eine Temperatur zwischen 10°C und 200°C. Optional kann das Werkzeug in einer besonderen Ausführungsform zumindest bereichsweise auf eine Temperatur T_WZ von mindestens 200°C, insbesondere mindestens 300°C temperiert sein, um das Bauteil nur partiell zu härten. Weiterhin beträgt die Werkzeugtemperatur T_WZ bevorzugt maximal 600°C, insbesondere maximal 550°C. Es ist lediglich sicherzustellen, dass die Werkzeugtemperatur T_WZ unterhalb der gewünschten Zieltemperatur T_Ziel liegt. Die Verweilzeit im Werkzeug t_WZ beträgt bevorzugt mindestens 2s, insbesondere mindestens 3s, besonders bevorzugt mindestens 5s. Maximal beträgt die Verweilzeit im Werkzeug bevorzugt 25s, insbesondere maximal 20s, bevorzugt maximal 10s.
• Die Zieltemperatur T_Ziel des Blechformteils liegt zumindest teilweise unterhalb 400°C, bevorzugt unterhalb 300°C, insbesondere unterhalb von 250°C, bevorzugt unterhalb von 200°C, besonders bevorzugt unterhalb von 180°C, insbesondere unterhalb von 150°C. Alternativ liegt die Zieltemperatur T_Ziel des Blechformteils besonders bevorzugt unter Ms-50°C, wobei Ms die Martensitstarttemperatur bezeichnet. Weiterhin beträgt die Zieltemperatur des Blechformteils bevorzugt mindestens 20°C, besonders bevorzugt mindestens 50°C.
• Die Martensitstarttemperatur eines im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgaben liegenden Stahls ist gemäß der Formel: $$\begin{array}{c}\text{Ms }\left[°\text{C}\right]=(\mathrm{490,85}\text{ Gew}.-\%-\mathrm{302,6}\%\text{C}-\mathrm{30,6}\%\text{Mn}-\mathrm{16,6}\%\text{Ni}-\mathrm{8,9}\%\text{Cr}+\mathrm{2,4}\%\text{Mo}-\\ \mathrm{11,3}\%\text{Cu}+\mathrm{8,58}\text{ Co}+\mathrm{7,4}\%\text{W}-\mathrm{14,5}\%\text{Si})\left[°\text{C}/\text{Gew}.-\%\right]\end{array}$$

  

  zu berechnen, wobei hier mit %C der C-Gehalt, mit %Mn der Mn-Gehalt, mit %Mo der Mo-Gehalt, mit %Cr der Cr-Gehalt, mit %Ni der Ni-Gehalt, mit %Cu der Cu-Gehalt, mit %Co der Co-Gehalt, mit %W der W-Gehalt und mit %Si der Si-Gehalt des jeweiligen Stahls in Gew.-% bezeichnet wird.
• Die AC1-Temperatur und die AC3-Temperatur eines im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgaben liegenden Stahls ist gemäß den Formeln: $$\begin{array}{c}\text{AC}1\left[°\text{C}\right]=(739\text{ Gew}.-\%-22*\%\text{C}-7*\%\text{Mn}+2*\%\text{Si}+14*\%\text{Cr}+13*\%\text{Mo}-13*\%\text{Ni}+\\ 20*\%\text{V})\left[°\text{C}/\text{Gew}.-\%\right]\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{AC}3\left[°\text{C}\right]=(902\text{ Gew}.-\%-225*\%\text{C}+19*\%\text{Si}-11*\%\text{Mn}-5*\%\text{Cr}+13*\%\text{Mo}-20*\%\text{Ni}\\ +55*\%\text{V})\left[°\text{C}/\text{Gew}.-\%\right]\end{array}$$

  

  zu berechnen, wobei auch hiermit mit %C der C-Gehalt, mit %Si der Si-Gehalt mit %Mn der Mn-Gehalt mit %Cr der Cr-Gehalt, mit %Mo der Mo-Gehalt, mit %Ni der Ni-Gehalt und mit +%V der Vanadium-Gehalt des jeweiligen Stahls bezeichnet sind (Brandis H 1975 TEW-Techn. Ber. 1 8 10).
• Im Werkzeug wird der Zuschnitt somit nicht nur zu dem Blechformteil geformt, sondern gleichzeitig auch die Zieltemperatur abgeschreckt. Die Abkühlrate im Werkzeuge r_WZ auf die Zieltemperatur beträgt insbesondere mindestens 20 K/s, bevorzugt mindestens 50 K/s, insbesondere mindestens 50 K/s, in besonderer Ausführung mindestens 100 K/s.
• Nach dem Entnehmen des Blechformteils in Schritt e) erfolgt ein Abkühlen des Blechformteils auf eine Abkühltemperatur T_AB von weniger als 100°C innerhalb einer Abkühldauer t_AB von 0,5 bis 600s. Dies geschieht im Regelfall durch eine Luftabkühlung.
• Das auf diese Weise erzeugte Blechformteil weist einen Korrosionsschutzüberzug mit einer Dicke d_A auf. Dieser Korrosionsschutzüberzug umfasst weiterhin eine Legierungsschicht mit einer Dicke dL.
• Die Dicke des Korrosionsschutzüberzuges d_A beträgt bevorzugt mindestens 6 µm, besonders bevorzugt mindestens 8 µm, insbesondere mindestens 10 µm. Weiterhin bevorzugt beträgt die Dicke des Korrosionsschutzüberzuges d_A maximal 28 µm, bevorzugt maximal 25 µm, insbesondere maximal 22 µm, insbesondere maximal 20 µm, bevorzugt maximal 18 µm, insbesondere maximal 16 µm.
• Die Dicke der Legierungsschicht d_L ist beträgt bevorzugt maximal 15 µm, insbesondere maximal 10 µm, besonders bevorzugt maximal 8 µm, insbesondere maximal 6 µm. Weiterhin bevorzugt beträgt die Dicke der Legierungsschicht d_L mindestens 2µm, bevorzugt mindestens 4 µm.
• Bevorzugt umfasst der Korrosionsschutzüberzug des Blechformteils eine Legierungsschicht und eine optionale AI-Basisschicht. Beim Blechformteil wird die Legierungsschicht auch häufig als Interdiffusionsschicht bezeichnet. Die Dicke der optionale AI-Basisschicht ergibt sich aus der Differenz der Dicken von Korrosionsschutzüberzug und Legierungsschicht. Je nach Stärke der Diffusion bei der vorangegangenen Wärmebehandlung kann die ursprüngliche Al-Basisschicht auch vollständig in eine Legierungsschicht umgewandelt worden sein. In dem Fall umfasst der Korrosionsschutzüberzug des Blechformteils eine Legierungsschicht aber keine Al-Basisschicht. Alternativ verbleibt ein Teil der ursprünglichen AI-Basisschicht. Lediglich die Zusammensetzung der AI-Basisschicht verändert sich zu der im folgenden beschriebenen Zusammensetzung.
• Umfangreiche Versuche bei der Erzeugung von Blechformteilen haben gezeigt, dass ein besonders vorteilhaftes Prozessfenster vorliegt, wenn für einen Glühparameter mit $$\psi =\frac{d_L}{d_A}{t}_{norm}^{-1}$$

  

  gilt: $$\psi \ge \mathrm{0,10}{\text{ min}}^{-1}$$

  
• In einem solchen Fall erhält man mit dem oben beschriebenen Verfahren zuverlässig Blechformteile, deren Biegewinkel eine geringe Streuung aufweisen.
• Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens beträgt das Verhältnis von der Dicke d_L der Legierungsschicht des Blechformteils zur Dicke d_A des Korrosionsschutzüberzuges des Blechformteils $\frac{d_L}{d_A}$

  

  mindestens 30%. Bei einer weiterhin bevorzugten Variante beträgt das Verhältnis maximal 70%.
• Bei einer bevorzugen Variante des Verfahrens ist das erzeugte Blechformteil so ausgestaltet, dass die Legierungsschicht auf dem Stahlsubstrat aufliegt und unmittelbar an dieses angrenzt.
• Weiterhin bevorzugt umfasst der Korrosionsschutzüberzug des Blechformteils eine Al-Basisschicht, wobei die Legierungsschicht des Korrosionsschutzüberzuges des Blechformteils zwischen der AI-Basisschicht und dem Stahlsubstrat angeordnet ist.
• Bevorzugt besteht die Legierungsschicht des Blechformteils aus 35-90 Gew.-% Fe, 0,1-12 Gew.-% Si, optional bis zu 0,5 Gew.-% Mg und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 5,5 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium. Bei den optionalen weiteren Bestandteilen handelt es sich bevorzugt um die neben Eisen vorhandenen Elemente im Stahl des Stahlsubstrates. Durch das weitere Eindiffundieren von Eisen in die Legierungsschicht sind die Anteile von Si und Mg entsprechend niedriger als ihr jeweiliger Anteil in der Schmelze des Schmelzbades.
• Die Legierungsschicht hat bevorzugt ein ferritisches Gefüge.
• Die optional vorhandene Al-Basisschicht des Blechformteils liegt bevorzugt auf der Legierungsschicht des Stahlbauteils und grenzt unmittelbar an diese an. Bevorzugt besteht die Al-Basisschicht des Stahlbauteils aus 35-55 Gew.-% Fe, 0,4-10 Gew.-% Si, optional bis zu 0,5 Gew.-% Mg und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium.
• Die optional vorhandene Al-Basisschicht kann eine homogene Elementverteilung aufweisen, bei der die lokalen Elementgehalte um nicht mehr als 10 % variieren. Bevorzugte Varianten der Al-Basisschicht weisen dagegen siliziumarme Phasen und siliziumreiche Phasen auf. Siliziumarme Phasen sind dabei Gebiete, deren mittlerer Si-Gehalt mindestens 20 % weniger beträgt als der mittlere Si Gehalt der AI-Basisschicht. Siliziumreiche Phasen sind dabei Gebiete, deren mittlerer Si-Gehalt mindestens 20 % mehr beträgt als der mittlere Si-Gehalt der Al-Basisschicht.
• Bei einer bevorzugten Variante sind die siliziumreichen Phasen innerhalb der siliziumarmen Phase angeordnet. Insbesondere bilden die siliziumreichen Phasen eine mindestens 40 % durchgehende Schicht, die von siliziumarmen Gebieten begrenzt ist. Unter einer durchgehenden Schicht siliziumreicher Phasen ist zu verstehen, dass im senkrechten Schliffbild eine Linie so parallel zur Oberfläche des Stahlsubstrates gelegt werden kann, dass sie vollständig durch die siliziumreichen Phasen verläuft. Dagegen ist unter einer mindestens X % durchgehenden Schicht zu verstehen, dass im senkrechten Schiffbild eine Linie so parallel zur Oberfläche des Stahlsubstrates gelegt werden kann, dass sie zu mindestens X % innerhalb der siliziumreichen Phasen verläuft. Im hier vorliegenden Fall liegen die siliziumreichen Phasen also derart zusammenhängend, dass im senkrechten Schliffbild eine Linie so parallel zur Oberfläche des Stahlsubstrates gelegt werden kann, dass sie zu mindestens 40% innerhalb der siliziumreichen Phasen verläuft. Bei einer alternativen Ausführungsvariante sind die siliziumreichen Phasen inselförmig in der siliziumarmen Phase angeordnet.
• Unter „inselförmig“ wird im Sinne dieser Anmeldung eine Anordnung verstanden, bei der diskrete unzusammenhängende Bereiche von einem anderen Material umschlossen werden - es sich also „Inseln“ eines bestimmten Materials in einem anderen Material befinden.
• Bei einer bevorzugten Variante umfasst das Stahlbauteil eine auf dem Korrosionsschutzüberzug angeordnete Oxidschicht. Die Oxidschicht liegt dabei insbesondere auf der optional vorhandenen AI-Basisschicht und bildet bevorzugt den äußeren Abschluss des Korrosionsschutzüberzuges.
• Falls keine AI-Basisschicht vorhanden ist, liegt die Oxidschicht bevorzugt auf der Legierungsschicht und bildet bevorzugt den äußeren Abschluss des Korrosionsschutzüberzuges.
• Die Oxidschicht des Stahlbauteils besteht insbesondere zu mehr als 80 Gew.-% aus Oxiden, wobei der Hauptanteil der Oxide (d.h. mehr als 50 Gew.-% der Oxide) Aluminiumoxid ist. Optional sind in der Oxidschicht zusätzlich zu Aluminiumoxid Hydroxide und / oder Magnesiumoxid alleine oder als Mischung vorhanden. Bevorzugt besteht der nicht von den Oxiden und optional vorhandenen Hydroxiden eingenommene Rest der Oxidschicht aus Silizium, Aluminium, Eisen und/oder Magnesium in metallischer Form.
• Die Oxidschicht hat bevorzugt eine Dicke von mindestens 50 nm, insbesondere von mindestens 100 nm. Weiterhin beträgt die Dicke maximal 4 µm, insbesondere maximal 2 µm.
• Bei einer speziellen Weiterbildung weist das Stahlsubstrat des Blechformteils ein Gefüge mit zumindest teilweise mehr als 80 % Martensit oder unteren Bainit, bevorzugt zumindest teilweise mehr als 90 % Martensit oder unteren Bainit, insbesondere zumindest teilweise mehr als 95 %, besonders bevorzugt zumindest teilweise mehr als 98 % auf. Unter „teilweise aufweisen“ ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass es Bereiche des Blechformteils gibt, die das genannte Gefüge aufweisen. Zusätzlich kann es auch Bereiche des Blechformteils geben, die ein anderes Gefüge aufweisen. Das Blechformteil weist also abschnittsweise oder bereichsweise das genannte Gefüge auf.
• Durch den hohen Gehalt an Martensit oder unterem Bainit lassen sich sehr hohe Zugfestigkeiten und Streckgrenzen erreichen.
• Bei dem erfindungsgemäßen Blechformteil handelt es sich bevorzugt um ein Bauteil für ein Landfahrzeug, Seefahrzeug oder Luftfahrzeug. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein Automobilteil, insbesondere um ein Karrosserieteil. Bevorzugt ist das Bauteil eine B-Säule, Längsträger, A-Säule, Schweller oder Querträger oder einen Bestandteil der Fahrzeugseitenstruktur.
• Das Stahlsubstrat des Stahlflachproduktes und damit auch des erzeugten Blechformteils ist aus einem Stahl, der 0,1-3 Gew.-% Mn und optional bis zu 0,01 Gew.-% B aufweist. Insbesondere ist das Gefüge des Stahls durch ein Warmumformen in ein martensitisches oder teilweise martensitisches Gefüge umwandelbar. Das Gefüge des Stahlsubstrates des Stahlbauteils ist also bevorzugt ein martensitisches oder zumindest teilweise martensitisches Gefüge, da dieses eine besonders hohe Härte aufweist.
• Besonders bevorzugt ist das Stahlsubstrat ein Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) aus

  C:	0,04 - 0,45 Gew.-%,
  Si:	0,02 - 1,2 Gew.-%,
  Mn:	0,5 - 2,6 Gew.-%,
  AI:	0,02 - 1,0 Gew.-%,
  P:	≤ 0,05 Gew.-%,
  S:	≤ 0,02 Gew.-%,
  N:	≤ 0,02 Gew.-%,
  Sn:	≤ 0,05 Gew.-%
  As:	≤ 0,01 Gew.-%
  Ca:	≤ 0,005 Gew.-%

  sowie optional einem oder mehreren der Elemente „Cr, B, Mo, Ni, Cu, Nb, Ti, V“ in folgenden Gehalten

  Cr:	0,08 - 1,0 Gew.-%,
  B:	0,001 - 0,005 Gew.-%
  Mo:	≤ 0,5 Gew.-%
  Ni:	≤ 0,5 Gew.-%
  Cu:	≤ 0,2 Gew.-%
  Nb:	0,01 - 0,08 Gew.-%,
  Ti:	0,01 - 0,08 Gew.-%
  V:	≤ 0,2 Gew.-%

  besteht.
• Bei den Elementen P, S, N, Sn, As, Ca handelt es sich um Verunreinigungen, die bei der Stahlerzeugung nicht vollständig vermieden werden können. Gelegentlich wird Ca auch bewusst zur Abbindung von Schwefel hinzu legiert. In einem solchen Fall beträgt der Gehalt von Ca mindestens 0,001 Gew.-%. Maximal beträgt der Ca-Gehalt auch in diesem Fall 0,005 Gew.-%.
• Neben diesen Elementen können auch noch weitere Elemente als Verunreinigungen im Stahl vorhanden sein. Diese weiteren Elemente werden unter den „unvermeidbaren Verunreinigungen“ zusammengefasst. Bevorzugt beträgt der Gehalt an unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,1 Gew.-%. Die optionalen Legierungselemente Cr, B, Nb, Ti, für die eine Untergrenze angegeben ist, können auch in Gehalten unterhalb der jeweilige Untergrenze als unvermeidbare Verunreinigungen im Stahlsubstrat vorkommen. In dem Fall werden sie ebenfalls zu den unvermeidbaren Verunreinigungen gezählt, deren Gesamtgehalt auf maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% begrenzt ist. Bevorzugt sind die individuellen Obergrenzen für die jeweilige Verunreinigung dieser Elemente wie folgt:

  Cr:	≤ 0,050 Gew.-%,
  B:	≤ 0,0005 Gew.-%
  Nb:	≤ 0,005 Gew.-%,
  Ti:	≤ 0,005 Gew.-%

• Dabei sind diese bevorzugten Obergrenzen als alternativ oder gemeinsam zu betrachten. Bevorzugte Varianten des Stahls erfüllen also eine oder mehrere dieser vier Bedingungen.
• Bei einer eine bevorzugten Ausführungsform beträgt der C-Gehalt des Stahls maximal 0,37 Gew.-% und/oder mindestens 0,06 Gew.-%. Bei besonders bevorzugten Ausführungsvarianten liegt der C-Gehalt im Bereich von 0,06-0,09 Gew.-% oder im Bereich von 0,11-0,25 Gew.-% oder im Bereich von 0,52-0,57 Gew.-%.
• Bei einer eine bevorzugten Ausführungsform beträgt der Si-Gehalt des Stahls maximal 1,00 Gew.-% und/oder mindestens 0,06 Gew.-%.
• Der Mn-Gehalt des Stahls beträgt bei einer bevorzugten Variante maximal 2,4 Gew.-% und/oder mindestens 0,75 Gew.-%. Bei besonders bevorzugten Ausführungsvarianten liegt der Mn-Gehalt im Bereich von 0,75-0,85 Gew.-% oder im Bereich von 1,0-1,6 Gew.-%.
• Der Al-Gehalt des Stahls beträgt bei einer bevorzugten Variante maximal 0,75 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,25 Gew.-%. Alternativ oder ergänzend beträgt der Al-Gehalt bevorzugt mindestens 0,02%.
• Zudem hat sich gezeigt, dass es hilfreich sein kann, wenn die Summe der Gehalte von Silizium und Aluminium begrenzt sind. Bein einer bevorzugten Variante beträgt daher die Summe der Gehalte von Si und AI (üblicherweise bezeichnet als Si+Al) maximal 1,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 1,2 Gew.-%. Ergänzend oder alternativ beträgt die Summe der Gehalte von Si und AI mindestens 0,06 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,08 Gew.-%.
• Bei den Elementen P, S, N handelt es sich um typische Verunreinigungen die bei der Stahlerzeugung nicht vollständig vermieden werden können. Bei bevorzugten Varianten beträgt der P-Gehalt maximal 0,05 Gew.-%. Unabhängig davon beträgt der S-Gehalt bevorzugt maximal 0,012 %. Zusätzlich oder ergänzend beträgt der N-Gehalt bevorzugt maximal 0,009 Gew.-%.
• Optional enthält der Stahl zudem Chrom mit einem Gehalt von 0,08-1,0 Gew.-%. Bevorzugt beträgt der Cr-Gehalt maximal 0,75 Gew.-%, insbesondere maximal 0,5 Gew.-%.
• Im Falle einer optionale Zulegierung von Chrom ist bevorzugt die Summe der Gehalte von Chrom und Mangan begrenzt. Die Summe beträgt maximal 5,5 Gew.-%, insbesondere maximal 3,15 Gew.-%. Weiterhin beträgt die Summe mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,75 Gew.-%.
• Bevorzugt enthält der Stahl optional zudem Bor mit einem Gehalt von 0,001-0,005 Gew.-%. Insbesondere beträgt der B-Gehalt maximal 0,004 Gew.-%.
• Optional kann der Stahl Molybdän mit einem Gehalt von maximal 0,5 Gew.-% enthalten, insbesondere maximal 0,1 Gew.-%.
• Weiterhin kann der Stahl optional Nickel enthalten mit einem Gehalt von maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,15 Gew.-%.
• Optional kann der Stahl zudem Kupfer enthalten mit einem Gehalt von maximal 0,2 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,15 Gew.-%.
• Zudem kann der Stahl optional eines oder mehrere der Mikrolegierungselemente Nb, Ti und V enthalten. Dabei beträgt der optionale Nb-Gehalt mindestens 0,01 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,02 Gew.-% und maximal 0,08 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,04 Gew.-%. Der optionale Ti-Gehalt beträgt mindestens 0,01 Gew.-% und maximal 0,08 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,04 Gew.-%. Der optionale V-Gehalt beträgt maximal 0,2 Gew.-%, insbesondere maximal 0,1 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,05 Gew.-%.
• Im Falle einer optionale Zulegierung von mehreren der Elemente Nb, Ti und V ist bevorzugt die Summe der Gehalte von Nb, Ti und V begrenzt. Die Summe beträgt maximal 0,1 Gew.-%, insbesondere maximal 0,068 Gew.-%. Weiterhin beträgt die Summe bevorzugt mindestens 0,015 Gew.-%.
• Zum Nachweis der Wirkung der Erfindung wurden mehrere Versuche durchgeführt. Dafür wurden Brammen mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen mit einer Dicke von 240 mm und Breite von 1200 mm erzeugt, in einem Stoßofen auf eine Temperatur T1 von 1200°C aufgeheizt. Anschließend wurden die Brammen zwischen 30 und 450 min auf T1 gehalten, bis die Temperatur T1 im Kern der Brammen erreicht war und die Brammen somit durcherwärmt waren. Die Brammen wurden mit ihrer jeweiligen Durcherwärmungstemperatur T1 aus dem Stoßofen ausgetragen und einem Warmwalzen unterzogen. Die Versuche wurden als kontinuierliche Warmbandwalzung ausgeführt. Dazu wurden die Brammen zunächst zu einem Zwischenprodukt der Dicke 40 mm vorgewalzt, wobei die Zwischenprodukte, welche bei der Warmbandwalzung auch als Vorbänder bezeichnet werden können, am Ende der Vorwalzphase jeweils eine Zwischenprodukttemperatur T2 von 1100°C aufwiesen. Die Vorbänder wurden unmittelbar nach der Vorwalzung dem Fertigwalzen zugeführt, sodass die Zwischenprodukttemperatur T2 der Walzanfangstemperatur für die Fertigwalzphase entspricht. Die Vorbänder wurden zu Warmbänder mit einer Enddicke von 4 mm und einer Endwalztemperatur T3 von 890°C ausgewalzt, auf die jeweilige Haspeltemperatur abgekühlt und bei einer Haspeltemperaturen T4 von 580°C zu Coils aufgewickelt und dann in ruhender Luft abgekühlt. Die Warmbänder wurden in konventioneller Weise mittels Beizen entzundert, bevor sie einem Kaltwalzen unterzogen wurden bis sich die in Tabelle 3 angegebene Dicke ergab. Die kaltgewalzten Stahlflachprodukte wurden in einem Durchlaufglühofen auf eine Glühtemperatur T5 von 870°C erwärmt und für jeweils 100s auf Glühtemperatur gehalten, bevor sie mit einer Abkühlrate von 1 K/s auf die Eintauchtemperatur T6 von 690°C abgekühlt wurden. Die Kaltbänder wurden mit ihrer jeweiligen Eintauchtemperatur T6 durch ein schmelzflüssiges Beschichtungsbad der Temperatur T7 von 676°C geführt. Die Bandgeschwindigkeit betrug dabei in allen Fällen 76 m/min. Die Zusammensetzungen des Beschichtungsbads sind in Tabelle 2 angegebenen. Nach dem Beschichten wurden die beschichteten Bänder abgeblasen, um die Auflagengewichte einzustellen. Hierfür wurde ein Luftstrom verwendet. Die Temperatur des Luftstroms betrug in allen Fällen 70°C. Bei dem Prozess wurden die Bänder alle beidseitig beschichtet, wobei das einseitige Auflagengewicht in Tabelle 3 angegeben ist. Das Auflagengewicht ist bei diesem Verfahren auf beiden Seiten identisch. Die Bänder wurden zunächst mit einer mittleren Abkühlrate von 10-15 K/s auf 600°C abgekühlt. Im weiteren Abkühlverlauf zwischen 600°C und 450°C und zwischen 400°C und 300°C wurden die Bänder über die Abkühldauern T_mT von 18s und T_nT von 15s abgekühlt. Zwischen 450°C und 400°C und unterhalb von 220°C wurden die Bänder mit einer Abkühlrate von jeweils 5-15 K/s abgekühlt.
• Von den so erzeugten Stahlbändern sind jeweils Zuschnitte abgeteilt worden, die für die weiteren Versuche verwendet worden sind. Bei diesen Versuchen sind aus den jeweiligen Zuschnitten Blechformteil-Proben in Form von 200 × 300 mm² großen Platten warmpressgeformt worden. Die im Folgenden erläuterten Parameter sind in den Tabellen 3 und 4 für jeden der 19 Versuche angegeben. Für das Warmpressformen sind die Zuschnitte in einer Erwärmungseinrichtung, beispielsweise in einem konventionellen Erwärmungsofen, von Raumtemperatur mit einer mittleren Aufheizgeschwindigkeit r_Ofen (zwischen 30°C und 700°C) in einem Ofen mit einer Ofentemperatur T_Ofen erwärmt worden. Die Glühdauer im Ofen, die ein Erwärmen und ein Halten umfasst, ist mit t_G bezeichnet. Der Taupunkt der Ofenatmosphäre betrug in allen Fälle 5°C. Anschließend sind die Zuschnitte aus der Erwärmungseinrichtung entnommen und in ein Umformwerkzeug, welches die Temperatur T_WZ besitzt, eingelegt worden. Beim Zeitpunkt des Entnehmens aus dem Ofen hatten die Zuschnitte die Ofentemperatur angenommen. Die sich aus der für das Entnehmen aus der Erwärmungseinrichtung, den Transport zum Werkzeug und das Einlegen ins Werkzeug zusammensetzende Transferdauer t_Trans betrug 5s. Die Temperatur T_Einlg der Zuschnitte beim Einlegen in das Umformwerkzeug lag in allen Fällen oberhalb der jeweiligen Martensitstarttemperatur+100°C. Im Umformwerkzeug sind die Zuschnitte zum jeweiligen Blechformteil umgeformt worden, wobei die Blechformteile im Werkzeug mit einer Abkühlgeschwindigkeit r_WZ auf eine Zielttemperatur T_Ziel abgekühlt wurden. Die Verweildauer im Werkzeug wird mit t_WZ bezeichnet. Abschließend sind die Proben an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt worden.
• In Tabelle 5 sind die Ergebnisse in Form der Eigenschaften der erhaltenen Blechformteile zusammengestellt. Die Dicke d_A des Korrosionsschutzüberzuges und die Dicke d_L der Legierungsschicht wurden hierzu im metallographischen Schliffbild bestimmt. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines solchen Schliffbildes eines Blechformteils 9. Gezeigt ist ein Stahlsubstrat 1. Auf dem Stahlsubstrat 1 ist ein Korrosionsschutzüberzug 3 angeordnet. Der Korrosionsschutzüberzug 5 weist eine Dicke d_A auf. Der Korrosionsschutzüberzug 5 umfasst eine Legierungsschicht 5 und eine optionale AI-Basisschicht 7. Die Legierungsschicht 5 weist eine Dicke d_L auf. Die Legierungsschicht 5 liegt auf dem Stahlsubstrat 1 auf und grenzt unmittelbar an dieses an. Die AI-Basisschicht 7 liegt auf der Legierungsschicht 5 und grenzt unmittelbar an diese an.
• Weiterhin angegeben in Tabelle 5 ist der Glühparameter mit $$\psi =\frac{d_L}{d_A}{t}_{norm}^{-1}.$$

  
• Zudem sind der Martensitgehalt, der Mittelwert des Biegewinkels und die Standardabweichung des Biegewinkels in Tabelle 5 angegeben. Dabei wurde der Martensitgehalt an einem Querschliff bestimmt. Der Biegewinkel wurde an 6 Proben längs zur Walzrichtung gemäß der VDA-Norm 238-100 für das Kraftmaximum ermittelt. Aus diesem 6 Biegeversuchen des gleichen Blechformteils wurde der Mittelwert und die Standardabweichung des Biegewinkels ermittelt. Deutlich ist zu erkennen, dass bei den erfindungsgemäßen Glühparametern die Standardabweichung des Biegewinkels geringer ist. Beim Einhalten der Bedingung für ist also sichergestellt, dass es keine allzu große Variation des Biegewinkels über das erzeugte Blechformteil oder zwischen nacheinander hergestellten Blechformteilen gibt. Tabelle 1 (Stahlsorten)

  Stahl	C	Si	Mn	Al	Cr	Nb	Ti	B	P	S	N	Sn	As	Cu	Mo	Ca	Ni
  A	0,22	0,145	1,1	0,18	0,2	0,032	0,017	0,0024	0,004	0,0007	0,0054						0,03
  B	0,35	0,16	1,1	0,21	0,11 8	0,026	0,0096	0,0025	0,005	<0,0005	0,0035	0,005	0,005	0,019	0,005	0,001	0,032
  C	0,235	0,3	1,5	0,05	0,28	0,005	0,040	0,0035	0,02	0,005	0,007	0,05	0,01	0,05	0,05	0,005	0,025
  D	0,15	0,3	1,15	0,1	0,3	0,028	0,015	0,0030	0,015	0,005	0,0060	0,05	0,01	0,12	0,05	0,005	0,027
  E	0,345	0,250	1,30	0,035	0,14	0,002	0,032	0,0027	0,008	0,001	0,005	0,01	0,005	0,02	0,018	0,0018	0,03
  Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Angaben jeweils in Gew.-%;

  Tabelle 2 (Beschichtungsvarianten)

  	Schmelzenanalyse
  Beschichtun gs-variante	Si	Fe	Mg	Sonstig e	AI
  α	9,5	3	0,5	<1%	Rest
  β	10	3	<0,0 1	<1%	Rest

  Tabelle 3 (Verfahrensparameter)

  Versuch	Stahl sorte	Dicke d [mm]	Schmelzenzusa mmensetzung	Einseitiges Auflagengewicht [g/m^2]	Mittlere Aufheizgeschwindigkeit rOfen [30 - 700 °C] [K/s]	TOfen [°C]	tG [s]	Transferzeit [s]
  1	c	1,5	α	20	9,5	920	60	5
  2	c	1,5	α	20	9,5	920	100	5
  3	c	1,5	α	20	9,5	920	120	5
  4	c	1,5	α	20	9,5	920	140	5
  5	c	1,5	α	20	9,5	920	160	5
  6	c	1,5	α	20	9,5	920	180	5
  7	c	1,5	α	20	9,5	920	200	5
  8	c	1,5	α	20	9,5	920	220	5
  9	c	1,5	α	20	9,5	920	240	5
  10	c	1,5	α	20	9,5	920	260	5
  11	c	1,5	α	20	9,5	920	300	5
  12	c	1,5	α	20	9,5	920	600	5
  13	A	1,5	β	20	9,5	920	300	5
  14	D	1,5	β	20	9,5	920	300	5
  15	E	1,5	α	20	9,5	920	300	5
  16	B	1,5	β	30	9,0	920	180	5
  17	B	1,5	β	30	9,0	920	270	5
  18	B	1,5	β	40	8,5	920	270	5
  19	B	1,5	β	75	7,5	920	270	5

  Tabelle 4 (Fortsetzung Verfahrensparameter)

  Versuch	Transferzeit [s]	Taupunkt Ofen [°C]	TEinlg [°C]	Twz [°C]	twz [s]	Abkühlgeschwin digkeit rWZ [K/s]	TZiel [°C]
  1	5	5	8	25	15	100	50
  2	5	5	8	25	15	100	50
  3	5	5	8	25	15	100	50
  4	5	5	8	25	15	100	50
  5	5	5	8	25	15	100	50
  6	5	5	8	25	15	100	50
  7	5	5	8	25	15	100	50
  8	5	5	8	25	15	100	50
  9	5	5	8	25	15	100	50
  10	5	5	8	25	15	100	50
  11	5	5	8	25	15	100	50
  12	5	5	8	25	15	100	50
  13	5	5	8	25	15	100	50
  14	5	5	8	25	15	100	50
  15	5	5	8	25	15	100	50
  16	5	5	8	25	15	100	50
  17	5	5	8	25	15	100	50
  18	5	5	8	25	15	100	50
  19	5	5	8	25	15	100	50

  Tabelle 5 (Bauteileigenschaften)

  Versuch	dA [µm]	dL[µm]		Martensitg ehalt	Biegewinkel	Standardabweichu ng Biegewinkel [°]	Erfindungsgemäß
  1	8	0	0	<70%	-	-	Nein
  2	8	0	0	<70%	-	-	Nein
  3	9	0,5	0,03	<70%	-	-	Nein
  4	10	2	0,09	>98%	66,9	2,3	Nein
  5	10	3	0,11	>98%	66,4	1,1	Ja
  6	11	5	0,15	>98%	66,7	0,7	Ja
  7	12	6	0,15	>98%	65,8	1,5	Ja
  8	12	6	0,14	>98%	64,8	1,3	Ja
  9	13	7	0,13	>98%	64,2	1,2	Ja
  10	14	7	0,12	>98%	63,4	0,9	Ja
  11	15	8	0,11	>98%	63,1	1,3	Ja
  12	17	13	0,08	>98%	63,5	2,1	Nein
  13	15	8	0,11	>98%	65,5	1,1	Ja
  14	15	8	0,11	>98%	79,2	1,2	Ja
  15	14	7	0,12	>98%	32,8	1,4	Ja
  16	15	5	0,11	>98%	41,2	1,6	Ja
  17	19	8	0,09	>98%	40,7	2,2	Nein
  18	21	7	0,07	>98%	36,1	2,4	Nein
  19	40	5	0,03	>98%	39,3	2	Nein

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• 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.
• Zitierte Patentliteratur
• EP 3611288 A1 [0006, 0038]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• HOUGARDY, HP. in Werkstoffkunde Stahl Band 1: Grundlagen, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 1984, p. 229 [0027]

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils (9) umfassend folgende Arbeitsschritte: a. Bereitstellen eines Blechzuschnitts aus einem Stahlflachprodukt mit einer Dicke d von mindestens 0,7 mm und maximal 4,0 mm umfassend ein Stahlsubstrat (1), das aus einem Stahl, der 0,1-3 Gew.-% Mn und optional bis zu 0,01 Gew.-% B aufweist, besteht, und wobei der Blechzuschnitt auf mindestens einer Seite einen Korrosionsschutzüberzug auf Aluminium-Basis mit einem einseitigen Auflagengewicht von $10-40\frac{g}{m^2}$

   

   aufweist, wobei der Korrosionsschutzüberzug eine Al-Basis-schicht aufweist, die aus 1,0-15 Gew.-% Si, optional 2-4 Gew.-% Fe, optional 0,1-5,0 Gew.-% Alkali- oder Erdalkalimetalle, und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht; b. Erwärmen des Blechzuschnitts in einem Ofen mit einer Ofentemperatur T_Ofen, während einer Glühzeit t_G derart, dass zumindest teilweise die AC3 Temperatur des Zuschnitts überschritten ist und die Temperatur T_Einlg des Zuschnitts beim Einlegen in ein für ein Warmpressformen vorgesehenes Umformwerkzeug (Arbeitsschritt c)) zumindest teilweise eine Temperatur oberhalb von Ms+100°C aufweist, wobei Ms die der Martensitstarttemperatur bezeichnet; c. Einlegen des erwärmten Blechzuschnitts in ein Umformwerkzeug, wobei die für das Entnehmen aus der Erwärmungseinrichtung und das Einlegen des Zuschnitts benötigte Transferdauer t_Trans höchstens 20s, bevorzugt höchstens 15s, beträgt; d. Warmpressformen des Blechzuschnitts zu dem Blechformteil, wobei der Zuschnitt im Zuge des Warmpressformens über eine Dauer t_WZ von mehr als 1s mit einer zumindest teilweise mehr als 30 K/s betragenden Abkühlgeschwindigkeit r_WZ auf die Zieltemperatur T_Ziel abgekühlt und optional dort gehalten wird; e. Entnehmen des auf die Zieltemperatur T_Ziel abgekühlten Blechformteils (9) aus dem Werkzeug; dadurch gekennzeichnet, dass das Blechformteil (9) einen Korrosionsschutzüberzug (3) mit einer Dicke d_A aufweist, der eine Legierungsschicht (5) mit einer Dicke d_L umfasst, wobei für einen Glühparameter mit $$\psi =\frac{d_L}{d_A}{t}_{norm}^{-1}$$

   

   berechnet aus der normierten Glühzeit t_norm nach $$t_{norm}=t_G+\frac{3s}{2°C}\left(920°C-T_{Ofen}\right)+53\frac{s}{mm}\cdot \left(d-\mathrm{1,5}mm\right)$$

   

   gilt: $$\psi \ge \mathrm{0,10}{\text{ min}}^{-1}.$$

   
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofentemperatur mindestens 880°C, insbesondere mindestens 900°C und/oder maximal 960°C, insbesondere maximal 940°C beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die normierte Glühzeit mindestens 140 Sekunden, insbesondere 2,5 Minuten und/oder maximal 8 Minuten, insbesondere maximal 6 Minuten, bevorzugt maximal 5 Minuten beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von der Dicke d_L der Legierungsschicht (5) des Blechformteils (9) zur Dicke d_A des Korrosionsschutzüberzuges (3) des Blechformteils $\frac{d_L}{d_A}$

   

   mindestens 30% beträgt und/oder maximal 70% beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zumindest teilweise im Blechzuschnitt erreichte Temperatur in Schritt b) zwischen Ac3 und 1000°C, bevorzugt zwischen 850°C und 950°C liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zieltemperatur T_Ziel des Blechformteils zumindest teilweise unterhalb 400°C, bevorzugt unterhalb 300°C liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutzüberzug des in Schritt a) bereitgestellten Blechzuschnitts eine Legierungsschicht zwischen der AI-Basisschicht und dem Stahlsubstrat aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsschicht des Blechzuschnitts aus 35-60 Gew.-% Fe, optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 5,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrosionsschutzüberzug (3) des Blechformteils (9) eine AI-Basisschicht (7) umfasst, wobei die Legierungsschicht (5) des Korrosionsschutzüberzuges (5) des Blechformteils (9) zwischen der AI-Basisschicht (7) und dem Stahlsubstrat (1) angeordnet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die AI-Basisschicht des Blechformteils aus 35-55 Gew.-% Fe, 0,4-10 Gew.-% Si, optional bis zu 0,5 Gew.-% Mg und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsschicht (5) des Blechformteils (9) aus 35-90 Gew.-% Fe, 0,1-10 Gew.-% Si, optional bis zu 0,5 Gew.-% Mg und optionalen weiteren Bestandteilen, deren Gehalte in Summe auf höchstens 2,0 Gew.-% beschränkt sind, und als Rest Aluminium besteht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) aus C: 0,04 - 0,45 Gew.-%, Si: 0,02 -1,2 Gew.-%, Mn: 0,5 - 2,6 Gew.-%, AI: 0,02 -1,0 Gew.-%, P: ≤ 0,05 Gew.-%, S: ≤ 0,02 Gew.-%, N: ≤ 0,02 Gew.-%, Sn: ≤ 0,03 Gew.-% As: ≤ 0,01 Gew.-% Ca: ≤ 0,005 Gew.-% sowie optional einem oder mehreren der Elemente „Cr, B, Mo, Ni, Cu, Nb, Ti, V“ in folgenden Gehalten Cr: 0,08 -1,0 Gew.-%, B: 0,001 - 0,005Gew.-% Mo: ≤ 0,5 Gew.-% Ni: ≤ 0,5 Gew.-% Cu: ≤ 0,2 Gew.-% Nb: 0,01 - 0,08 Gew.-%, Ti: 0,01 - 0,08 Gew.-% V: ≤ 0,2 Gew.-% besteht.

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