DE19727759C2 - Verwendung eines Leichtbaustahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verwendungen eines Leichtbaustahls.

Aus der WO 93/13233 A1 ist ein austenitischer Stahl bekannt, welcher u. a. einen Mangangehalt von 15 bis 35%, einen Aluminiumgehalt von 0,1 bis 6% und einen Si-Gehalt < 0,6% aufweist. Der betreffende Stahl zeichnet sich durch eine gute Umformbarkeit, Festigkeit und Schweißbarkeit aus, so daß er bevorzugt im Bereich des Automobilkarosseriebaues eingesetzt wird. Der in dem aus der WO 93/13233 enthaltene Siliziumgehalt entspricht der üblichen als unvermeidbare Verunreinigung tolerierbaren Menge, welche daher stammt, daß das Silizium zur Deoxidation der Schmelze beigefügt wird. Nach dem Stand der Technik ist ein höherer Siliziumgehalt zu vermeiden, da durch das Silizium die Beschichtbarkeit und die Schweißbarkeit von aus dem Stahl hergestellten Karosserieteilen abnehme.

Aus der JP 05117812-A ist zudem ein Stahl bekannt, der 5 bis 45% Mangan sowie u. a. 0,1 bis 5% Aluminium und 0,2 bis 5% Silizium enthalten kann. Dabei wird in dieser Druckschrift hervorgehoben, daß der betreffende Stahl besonders geeignet ist für den Einsatz im maritimen Bereich, da er unempfindlich gegen den Befall von in Meerwasser schwimmenden Organismen ist.

Schließlich sind aus der US 2 329 186 und der der JP 4-83852 A1 Stähle bekannt, die jeweils einen hohen Mangananteil aufweisen. Diese Stähle enthalten jedoch jeweils keine Anteile an Silizium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Verwendungen für einen gut kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 MPa und mit TRIP- und TWIP- Eigenschaften zu finden, der mit preiswerten Elementen legiert und daher kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen durch die Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP- Eigenschaften aufweist, mit (in Masse-%) 1 bis 6% Si, 1 bis 8% Al, wobei (Al + Si) ≦ 12%, 10 bis 30% Mn, Rest im wesentlichen Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente als Werkstoff für versteifende Karosserieblechteile gelöst.

Zum anderen wird die voranstehend genannte Aufgabe durch die Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP- Eigenschaften aufweist, mit (in Masse-%) 1 bis 6% Si, 1 bis 8% Al, wobei (Al + Si) ≦ 12%, 10 bis 30% Mn, Rest im wesentlichen Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente als Werkstoff für warm- und/oder kaltgewalzte Bleche für im Bereich der Tieftemperatur eingesetzte Behälter und/oder Rohrleitungen gelöst.

Bevorzugt enthält der verwendete Leichtbaustahl je 2 bis 4% Si und Al sowie 24 bis 26% Mn, Rest im wesentlichen Eisen.

Die verwendeten Stähle zeichnen sich durch höhere Fließspannungen von 400 MPa aus, die infolge der hohen Verfestigungsrate Zugfestigkeitswerte bis 1100 MPa aufweisen und Gleichmaßdehnungswerte bis 70% sowie maximale Dehnungen bis 90% erzielen.

Ein Stahl innerhalb des erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungs­ bereichs mit jeweils 3% Si und Al und 25% Mn, Rest Fe, der austenitisches Gefüge und TRIP-(Transformation Induced Plasticity) und TWIP-(Twinning Induced Plasticity) Eigen­ schaften hat, erreichte bei Temperaturen unter -150°C Deh­ nungswerte bis 65% bei nahezu konstant gebliebener Ener­ gieverzehrrate von 0,5 J.mm³ gegenüber 0,2 J.mm^-3 be­ kannter höherfester Tiefziehgüten. Die hohen Werte der Energieabsorption - dissipative Energie - von 0,5 J.mm^-3 beruhen auf der verformungsinduzierten martensitischen Phasentransformation und der intensiven Zwillingsbildung in der Austenitphase. Diese und die mechanischen Eigen­ schaften bleiben auch bei extrem hohen Umformgeschwin­ digkeiten bis 10³ s^-1 erhalten. Die ausgezeichnete Plastizität der erfindungsgemäß zu verwendenden TRIP- und TWIP-Stähle bleibt bis zu tiefen Temperaturen erhalten.

Darüberhinaus erreicht der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl auf­ grund der Legierungselemente Al, Si und Mn eine bis auf 7 g/cm³ abgesenkte Dichte.

Aufgrund des geschilderten Eigenschaftsspektrums eig­ nen sich erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle als warm- und gegebe­ nenfalls kaltgewalzte Bleche mit Vorteil für crashstabile Ka­ rosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen, aber auch für die Cryogentechnik als Behälter- und Rohrleitungswerkstoff.

Claims (4)

1. Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften aufweist, mit (in Masse-%) 1 bis 6% Si, 1 bis 8% Al, wobei (Al + Si) ≦ 12%, 10 bis 30% Mn, Rest im wesentlichen Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente als Werkstoff für versteifende Karosserieblechteile.

2. Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften aufweist, mit (in Masse-%) 1 bis 6% Si, 1 bis 8% Al, wobei (Al + Si) ≦ 12%, 10 bis 30% Mn, Rest im wesentlichen Eisen einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente als Werkstoff für warm- und/oder kaltgewalzte Bleche für im Bereich der Tieftemperatur eingesetzte Behälter und/oder Rohrleitungen.

3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustahl (in Masse-%) 2,0 bis 4,0% Si, 2,0 bis 4,0% Al, 24 bis 26% Mn, Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente enthält.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustahl (in Masse-%) jeweils 3% Al und Si sowie 25% Mn, Rest im wesentlichen Eisen, einschließlich üblicher Stahlbegleitelemente enthält.