DE202012000616U1 - Structural and / or body component for a motor vehicle with improved crash properties and corrosion protection - Google Patents

Structural and / or body component for a motor vehicle with improved crash properties and corrosion protection Download PDF

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Abstract

Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) für ein Kraftfahrzeug, hergestellt aus einem vorbeschichteten Blechplatinenzuschnitt durch Warmformen und Presshärten, wobei das Struktur- und Karosseriebauteil (1) nach dem Presshärten mindestens zwei Gefügebereiche (2, 3) unterschiedlicher Festigkeit und/oder unterschiedlicher Duktilität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich (3) ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge aufweist, und gegenüber dem ersten Bereich (3) ein mit geringerer Festigkeit und/oder höherer Duktilität versehener zweiter Bereich (2) ein im Wesentlichen bainitisches Gefüge aufweist.Structural and / or body component (1) for a motor vehicle, produced from a pre-coated sheet metal blank by hot forming and press hardening, the structural and body component (1) after press hardening at least two structural areas (2, 3) of different strength and / or different ductility characterized in that a first region (3) has an essentially martensitic structure and, compared to the first region (3), a second region (2) provided with lower strength and / or higher ductility has an essentially bainitic structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Struktur- und/oder Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug mit verbesserten Crasheigenschaften und Korrosionsschutz, hergestellt durch Warmformen und Presshärten gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a structural and / or body component for a motor vehicle with improved crash properties and corrosion protection, produced by thermoforming and press hardening according to the features of claim 1.

Im Kraftfahrzeugbau steigt aufgrund gesetzlicher und herstellerspezifischer Vorgaben das Anforderungsprofil an die Fahrzeugsicherheit. Gleichzeitig sind die Kraftfahrzeughersteller bestrebt, die Kraftfahrzeugkarosserien im Zuge einer Minimierung des Kraftstoffverbrauchs sowie des CO2 Ausstoßes im Eigengewicht zu senken. Dies stellt eine Diskrepanz zwischen niedrigem Eigengewicht sowie hoher Biege und Torsionssteifigkeit und hoher Crashsicherheit dar.In motor vehicle construction, the requirement profile for vehicle safety is increasing due to legal and manufacturer-specific specifications. At the same time, motor vehicle manufacturers are endeavoring to lower motor vehicle bodies in the course of minimizing fuel consumption and CO2 emissions in their own weight. This represents a discrepancy between low dead weight and high bending and torsional rigidity and high crash safety.

Ein Weg ist beispielsweise der Einsatz von Leichtmetallwerkstoffen, insbesondere von Aluminiumlegierungen, oder aber Karosserien in Hybridbauweise, beispielsweise aus metallischen Legierungen sowie Faserverbundwerkstoffen oder aber Kunststoffen. Beide zuvor genannten Varianten bedingen jedoch jeweils hohe Materialkosten, was wiederum Produktionskosten gerade von Volumenmodellen im Kraftfahrzeugbau hochtreibt.One way is, for example, the use of light metal materials, in particular of aluminum alloys, or else bodies in hybrid construction, for example of metallic alloys and fiber composites or plastics. However, both variants mentioned above each require high material costs, which in turn drives up production costs, especially of volume models in motor vehicle construction.

Nach wie vor ist jedoch eine metallische Legierung, insbesondere Stahlwerkstoff, der bevorzugte Werkstoff für den Karosseriebau, insbesondere den Rohkarosseriebau. Durch konsequente Weiterentwicklung gilt der Stahlwerkstoff heutzutage weiterhin als Hightech Material, welcher durch verschiedenste Verfahrensmöglichkeiten einen guten Kompromiss zwischen günstiger Produzierbarkeit, guter Crashsicherheit und Langlebigkeit bildet.However, as before, a metallic alloy, in particular steel material, the preferred material for bodywork, especially the body shop. Through consistent further development, the steel material continues to be regarded today as a high-tech material, which forms a good compromise between favorable producibility, good crash safety and longevity through a wide variety of process options.

Eine Wärmbehandlung findet gemäß dem Stand der Technik üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen 820 Grad Celsius und 1000 Grad Celsius statt und verändert die im Warmform- und Presshärteprozess eingestellten Werkstoffeigenschaften mit ihren Festigkeitswerten kaum. Gleichzeitig wird jedoch die Duktilität des Werkstoffs derart erhöht, dass im Crashfall eine gute Faltenbildung möglich ist. Die zusätzliche Wärmenachbehandlung bedingt jedoch wiederum einen höheren Produktionskostenaufwand.A heat treatment usually takes place according to the prior art in a temperature range between 820 degrees Celsius and 1000 degrees Celsius and hardly changes the material properties set in the thermoforming and press hardening process with their strength values. At the same time, however, the ductility of the material is increased such that in the event of a crash good wrinkling is possible. However, the additional post heat treatment, in turn, requires a higher production cost.

Nachteilig bei zuvor genannten Stand der Technik ist zudem, dass die Wärmebehandlung unter Schutzgas erfolgen muss, und die Bauteile nachträglich von einer Weiterverarbeitung aufwändig gestrahlt werden müssen, und für den Transport zum Karosseriemontagewerk zusätzlich vor Korrosion geschützt werden müssen durch Einölen oder Beschichten.A disadvantage of the aforementioned prior art is also that the heat treatment must be carried out under protective gas, and the components must subsequently be laboriously blasted from further processing, and additionally protected from corrosion by transporting to the bodywork assembly by oiling or coating.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Struktur- und Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, dass gegenüber dem Stand der Technik geringere Herstellungskosten aufweist, bei gleichzeitiger zielgenauer Einstellung von Bauteileigenschaften für ein verbessertes Crash- und Korrosionsverhalten.It is therefore an object of the present invention to provide a structural and body component for a motor vehicle which, compared to the prior art, has lower production costs, while at the same time achieving precise setting of component properties for improved crash and corrosion behavior.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.This object is achieved by the invention with the features of claim 1. Advantageous developments and embodiments of the invention can be found in the features of the subclaims.

Erfindungsgemäß wird ein Struktur- und/oder Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches durch Warmformen und Presshärten eine mit einer Beschichtung versehendem Blechplatinenzuschnitt hergestellt ist, wobei das Struktur- und Karosseriebauteil nach dem Presshärten mindestens zwei Gefügebereiche unterschiedlicher Festigkeit und/oder unterschiedlicher Duktilität aufweist. Kennzeichnend dabei ist, dass ein erster Bereich des Bauteils ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge aufweist, und gegenüber dem ersten Bereich ein mit geringerer Festigkeit und/oder höherer Duktilität versehener zweiter Bereich ein im Wesentlichen bainitisches Gefüge aufweist. Dadurch wird erreicht, dass das Bauteil bereichsweise für individuelle Belastungen, insbesondere Crashbelastungen ausgelegt werden kann, ohne diese einerseits überzudimensionieren und andererseits zu leicht auszuführen. So weisen duktiler Bereiche von Bauteilen im Fahrzeugbau mit einer Streckgrenze von beispielsweise 300 bis 500 N/mm2 positive Eigenschaften im Hinblick auf Deformationsverhalten, Rissneigung sowie Nachbearbeitbarkeit auf.According to the invention, a structural and / or body component is proposed for a motor vehicle, which is produced by thermoforming and press hardening a Blechplatinenzuschnitt provided with a coating, the structural and body component having at least two structural areas of different strength and / or ductility after press hardening. It is characteristic that a first region of the component has a substantially martensitic structure, and compared to the first region, a second region provided with lower strength and / or higher ductility has a substantially bainitic structure. It is thereby achieved that the component can be designed in regions for individual loads, in particular crash loads, without over-dimensioning these on the one hand and on the other hand to perform them easily. For example, ductile areas of components in vehicle construction with a yield strength of, for example, 300 to 500 N / mm 2 have positive properties with regard to deformation behavior, tendency to crack and reworkability.

Dabei kann der erste Bereich nach dem Presshärten neben Martensit weitere Gefügebestandteile neben Martensit weitere Gefügebestandteile mit weniger als 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 30 Gew.-% und insbesondere weniger als 15 Gewichtsprozent Gew.-% aufweisen. Martensit als wichtigster Gefügebestandteil im ersten Bereich des Bauteils sorgt dabei für die hohe Festigkeit, Streckgrenze und Härte. Mit steigendem Anteil weiterer Gefügebestandteile sinken also diese Kennwerte ab.In addition to martensite, the first area after press-hardening may comprise further structural constituents in addition to martensite further structural constituents of less than 50 percent by weight, preferably less than 30 percent by weight and in particular less than 15 percent by weight percent by weight. Martensite, the most important microstructure constituent in the first part of the component, ensures high strength, yield strength and hardness. As the proportion of other structural constituents increases, these characteristic values therefore decrease.

Bevorzugt sind nach dem Pressharten als weitere Gefügebestandteile des ersten Bereichs Bainit und/oder Ferrit vorhanden. Ausgehend von einem vollständig martensitischen Gefüge werden Festigkeiten von mehr als 1300 N/mm2 im Serieneinsatz reproduzierbar erreicht, während ein Anteil von nur 70 Gew.-% Martensit und 30 Gew.-% Bainit und Ferrit zu einer Festigkeit im Bereich von 1000 bis 1200 MPa führt.Preferably, after the press-hardening, bainite and / or ferrite are present as further structural constituents of the first region. Starting from a completely martensitic structure, strengths of more than 1300 N / mm 2 are reproducibly achieved in series production, while a proportion of only 70% by weight of martensite and 30% by weight of bainite and ferrite results in a strength in the range of 1000 to 1200 MPa leads.

Besonders bevorzugt besitzt nach dem Presshärten der erste Bereich eine Festigkeit von mehr als 1100 N/mm2, vorzugsweise von mehr als 1300 N/mm2. Dadurch kann eine sehr geringe Materialstärke gewählt werden, und trotzdem eine hohe ausreichende Steifigkeit des crashbelasteten Bauteils sichergestellt werden. Eine Intrusion des Bauteils oder eines Unfallobjektes in den Fahrzeuginnenraum, insbesondere in die Fahrgastzelle wird so weitestgehend verhindert, und das Fahrzeuggewicht sowie die Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduziert. Particularly preferably, after the press-hardening, the first region has a strength of more than 1100 N / mm 2 , preferably more than 1300 N / mm 2 . As a result, a very small material thickness can be selected, and nevertheless a high sufficient rigidity of the crash-loaded component can be ensured. An intrusion of the component or an accident object in the vehicle interior, in particular in the passenger compartment is as far as possible prevented, and reduces the vehicle weight and energy and fuel consumption and emissions.

Erfindungsgemäß können auch im zweiten Bereich nach dem Presshärten neben Bainit weitere Gefügebestandteile mit weniger als 50%, vorzugsweise mit weniger als 30%, insbesondere mit weniger als 15% und ganz insbesondere mit weniger als 5% vorhanden sein. So sind nach dem Presshärten neben Bainit als weitere Gefügebestandteile Restaustenit und/oder Ferrit und/oder Perlit vorhanden. Die weiteren Bestandteile erhöhen die Festigkeit und verringern die Duktilität im zweiten Bereich. So weist ein erfindungsgemäßes Bauteil in einem zweiten Bereich bei einem Gefügeanteil von 80 Gew.-% Bainit, 20 Gew.-% Restaustenit und Ferrit eine Festigkeit von ca. 450 bis 550 N/mm2 bei einer Duktilität A50 von ca. 12% auf.According to the invention, in the second area after press-hardening, besides bainite, further microstructural constituents may be present with less than 50%, preferably less than 30%, in particular less than 15% and very particularly less than 5%. Thus, in addition to bainite, residual austenite and / or ferrite and / or perlite are present after press-hardening as further structural components. The other ingredients increase strength and reduce ductility in the second range. Thus, a component according to the invention has a strength of about 450 to 550 N / mm 2 at a ductility of about 80% by weight bainite, 20% by weight retained austenite and ferrite in a second region with a ductility A50 of about 12% ,

Im Rahmen der Erfindung hat das Struktur- und/oder Karosseriebauteil nach dem Presshärten in einem zweiten Bereich eine Streckgrenze zwischen 250 und 800 N/mm2, bevorzugt zwischen 300 und 500 N/mm2, wobei unterschiedliche zweite Bereiche ausgebildet sein können mit verschiedener Streckgrenze. Beispielsweise kann ein zweiter Bereich am Rand des Bauteils oder um einen Durchzug herum mit eine Streckgrenze von 500 N/mm2 ausgebildet sein und weitere zweite Bereich, die Öffnungen oder Abkantungen aufweisen und eine Streckgrenze von nur 350 N/mm3 aufweisen. So ist es im Rahmen der Erfindung möglich, einen zweiten Bereich derart zu gestalten, dass dieser nach dem Presshärten eine Zugfestigkeit zwischen 500 und 1000 N/mm2, bevorzugt zwischen 550 und 800 N/mm2 aufweist.In the context of the invention, the structural and / or body component after press hardening in a second region has a yield strength between 250 and 800 N / mm 2 , preferably between 300 and 500 N / mm 2 , wherein different second regions may be formed with different yield strength , For example, a second region can be formed at the edge of the component or around a draft with a yield strength of 500 N / mm 2 and further second regions which have openings or bends and have a yield strength of only 350 N / mm 3 . Thus, it is possible within the scope of the invention to design a second region in such a way that it has a tensile strength of between 500 and 1000 N / mm 2 , preferably between 550 and 800 N / mm 2 , after press-hardening.

Bevorzugt weist das Bauteil nach dem Presshärten einen zweiten Bereich mit einer Dehngrenze A5O zwischen 10% und 30%, vorzugsweise zwischen 12% und 20% und insbesondere zwischen 12% und 16% auf. Durch Einstellung der Prozessparameter, insbesondere der Erwärmungstemperatur, der Abkühlstarttemperatur und der Abkühlgeschwindigkeit Isst sich das Gefüge einstellen, wobei diese Parameter lokal unterschiedlich eingestellt werden, um die ersten und verschiedene zweiten Bereiche im Gefüge zu erzeugen.Preferably, after press-hardening, the component has a second region with a yield strength A 50 between 10% and 30%, preferably between 12% and 20% and in particular between 12% and 16%. By adjusting the process parameters, in particular the heating temperature, the cooling start temperature and the cooling speed, the microstructure can be adjusted, these parameters being set locally differently in order to produce the first and various second regions in the microstructure.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Bauteil wenigstens einen zweiten Bereich auf, der punktuell ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Durchmesser von weniger als 40 mm, insbesondere weniger als 20 mm und besonders bevorzugt weniger als 10 mm. Ein solcher zweiter Bereich kann in der Praxis dazu dienen, am Bauteil nach dem Presshärten des Bauteils Öffnung einzubringen oder diese Öffnungen Umzustellen, beispielsweise in Form eines Durchzuges. Der Durchzug selbst kann beispielsweise kragenartig als Lochrandumstellung ausgebildet werden und verhindert sonst häufig am Lochrand vorkommende Mikrorisse, oder Korrosionsnester, welche sich dynamisch über die Bauteillebensdauer ausbreiten.In one development of the invention, the component has at least one second region, which is punctiform, preferably with a diameter of less than 40 mm, in particular less than 20 mm and particularly preferably less than 10 mm. Such a second region can in practice serve to introduce or to change the openings on the component after the press-hardening of the component, for example in the form of a passage. The passage itself, for example, collar-like can be formed as a hole edge change and otherwise often prevents occurring at the edge of the hole microcracks, or corrosion nests, which spread dynamically over the component life.

Natürlich kann auch anstelle eines runden punktuellen Bereichs ein eckiger, insbesondere rechteckiger Bereich derart duktiler ausgebildet sein, beispielsweise auch um Kabeldurchführungen oder Montagezugangsöffnungen realisieren zu können.Of course, instead of a round punctiform area, an angular, in particular rectangular, area can be made more ductile in this way, for example also in order to be able to realize cable bushings or assembly access openings.

Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass wenigstens ein zweiter Bereich nur partiell vom ersten Bereich umgeben ist, insbesondere im Rand des Struktur- und/oder Karosseriebauteils. Das hat den Vorteil, dass der Rand, der nach dem Presshärten noch zu schneiden ist, leichter zu entfernen ist bzw. ein geringeren Schneidwiderstand und damit niedrigeren Werkzeugverschleiß und Stanzkraft erfordert. Zudem wird in der Praxis die Bildung von Korrosionsnestern an hartgeschnittenen Bereichen des Bauteils verhindert.It is also possible according to the invention that at least one second area is only partially surrounded by the first area, in particular in the edge of the structural and / or body component. This has the advantage that the edge, which is still to be cut after press-hardening, is easier to remove or requires less cutting resistance and thus lower tool wear and punching force. In addition, the formation of corrosion nests on hard-cut areas of the component is prevented in practice.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Bereichen dort ausgebildet, wo dass Struktur- und/oder Karosseriebauteil im Crashfall besonders starken Deformationen unterworfen ist und/oder durch Deformationen Crashenergie abgebaut werden soll. Dies kann beispielsweise bei einem axial Kraft absorbierenden Bauteil, welches beim Crash durch gezielte Stauchung bzw. Faltung Energie abbauen soll, derart geschehen, dass lokal entlang der gewünschten späteren Faltung und im Wesentlichen senkrecht zur Krafteinleitungsrichtung mehrere zweite Bereiche linienförmig angeordnet sind, die als Sollfaltzonen dienen.In an advantageous development of the invention, the second regions are formed where the structural and / or body component is subjected to particularly strong deformations in the event of a crash and / or crash energy is to be dissipated by deformations. In the case of a component absorbing axial force, for example, which is intended to dissipate energy in the event of a crash by targeted compression or folding, this can be done in such a way that a plurality of second regions are linearly arranged along the desired subsequent folding and substantially perpendicular to the direction of force introduction, serving as nominal folding zones ,

Bei einer Fahrzeug B-Säule dagegen wird der zweite Bereich vorteilhaft im unteren Drittel der Säule Anwendung finden, da dieser Bereich weniger für die Kraftübertragung als vielmehr für die Verbindung und den Energieabbau bei einem Seitenaufprall funktional verantwortlich ist. Gleichzeitig ist der Bereich am stärksten rissgefährdet, was durch die erhöhte Duktilität nahezu ausgeschlossen wird.In the case of a vehicle B-pillar, by contrast, the second area will advantageously be used in the lower third of the column, since this area is less responsible for the power transmission than for the connection and the energy dissipation in the event of a side impact. At the same time, the area is the most vulnerable to cracking, which is almost ruled out by the increased ductility.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der zweite Bereich eine erhöhte Wanddicke gegenüber dem ersten Bereich auf. Dies kann dann notwendig und sinnvoll sein, wenn gleichzeitig eine hohe Bauteilfestigkeit und eine hohe Duktilität erforderlich werden, beispielsweise bei Struktur- und/oder Karosseriebauteil, die zudem einer Schutzfunktion gegen Beschuss und/oder Ansprengung dienen. Der weiche zweite Bereich wird damit bezüglich seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber derlei Beanspruchung durch eine höhere Materialstärke ausgeglichen, während die Vorteile erhalten bleiben. Besonders Vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur Herstellung des Struktur- und/oder Karosseriebautells eine Blechplatine mit einem im Querschnitt variablem Bleckstärkenverlauf, insbesondere Tailor Welded Blank oder ein Tailor Rolled Blank zu verwenden.In a development of the invention, the second region has an increased wall thickness in relation to the first region. This can be necessary and useful if at the same time high component strength and high ductility are required be, for example, structural and / or body component, which also serve a protective function against bombardment and / or blasting. The soft second region is thus compensated for its resistance to such stress by a higher material thickness, while retaining the advantages. For the production of the structural and / or body construction, it has proved to be particularly advantageous to use a sheet metal blank with a variable sheet thickness profile, in particular Tailor Welded Blank or a Tailor Rolled Blank.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Möglichkeit, ein Struktur- und Karosseriebauteil bereitzustellen, welches als Patchwork ausgebildet ist und wenigstens ein Verstärkungsblech umfasst, welches mit dem Struktur- und Karosseriebauteil wenigstens abschnittsweise verbunden ist. Die Verbindung kann dabei bereits vor einem gemeinsamen Umformen von Blechplatinenzuschnitt und Verstärkungsblech hergestellt sein, es ist aber auch vorstellbar, die Teile nach dem Umformen wieder zu trennen und erst danach endgültig zu Verbinden, um beispielsweise eine wenigstens abschnittsweise Abdicht- und/oder Klebeschicht herzustellen.A further aspect of the invention relates to the possibility of providing a structural and body component which is designed as a patchwork and comprises at least one reinforcing sheet which is connected at least in sections to the structural and body component. The connection can already be made before a common forming of Blechplatinenzuschnitt and reinforcing sheet, but it is also conceivable to separate the parts after forming again and only then finally to connect, for example, at least partially produce sealing and / or adhesive layer.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Grundwerkstoff des Struktur- und/oder Karosseriebauteil um eine härtbare Stahllegierung, welche in Gewichtsprozent aus folgenden Legierungsbestandteilen besteht:
C: 0,19–0,27%
Mn: 1,10–1,45%
Si: 0,17–0,35%
P: max. 0,03%
S: max. 0,006%
Al: 0,02–0,06%
Ti: 0,02–0,06%
Cr: 0,10–0,25%
B: 0,002–0,004%
Mo: max. 0,12%
Cu: max. 0,15%
Ni: max. 0,12%
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.The base material of the structural and / or body component is preferably a hardenable steel alloy, which consists in weight percent of the following alloy constituents:
C: 0.19-0.27%
Mn: 1.10-1.45%
Si: 0.17-0.35%
P: max. 0.03%
S: max. 0.006%
Al: 0.02-0.06%
Ti: 0.02-0.06%
Cr: 0.10-0.25%
B: 0.002-0.004%
Mo: max. 0.12%
Cu: max. 0.15%
Ni: max. 0.12%
Remaining iron and unavoidable impurities.

Alternativ ist es aber auch möglich, die folgende Stahl-Legierungszusammensetzung als Ausgangsmaterial zu verwenden (in Gewichtsprozent):
C: 0.19–0.22%
Cr: 1.30–1.50%
Si: 1.0–2.0%
Mn: 0.65–0.80%
B: 0.002–0.003%
Nb: 0.02–0.04%
P: max. 0.015%
S: max. 0.010%
Al: max. 0.010%
Ti: max. 0.010%
Mo: max. 0.08%
Cu: max. 0.20%
Ni: max. 0.20%,
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.Alternatively, however, it is also possible to use the following steel alloy composition as starting material (by weight):
C: 0.19-0.22%
Cr: 1.30-1.50%
Si: 1.0-2.0%
Mn: 0.65-0.80%
B: 0.002-0.003%
Nb: 0.02-0.04%
P: max. 0.015%
S: max. 0.010%
Al: max. 0.010%
Ti: max. 0.010%
Mo: max. 0.08% to
Cu: max. of 0.20%
Ni: max. Of 0.20%,
Remaining iron and unavoidable impurities.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die metallische Vorbeschichtung des Ausgangsmaterials für das erfindungsgemäße Struktur- und/oder Karosseriebauteil.An essential aspect of the invention relates to the metallic precoating of the starting material for the structural and / or body component according to the invention.

In einer ersten Ausführungsform handelt es sich um eine Schicht im Wesentlichen bestehend aus Zink, welche direkt auf dem Grundwerkstoff ausgebildet ist. Durch das Warmformen und Presshärten, insbesondere durch die vor dem Umformen erforderliche Wärmebehandlung, verändert sich die Gestalt der Beschichtung dahingehend, dass Diffusions- und oberflächliche Oxidationsprozesse ablaufen, die dazu führen, dass am fertigen Bauteil ein Mehrschichtaufbau ausgebildet ist. Zwischen Grundwerkstoff und Zinkschicht entsteht eine intermetallische Schicht, während eine Zinkoxidschicht auf der Oberfläche der Zinkschicht ausgebildet ist. Die intermetallische Schicht wird gebildet durch die Diffusion von Zinkatomen in die Matrix des Grundwerkstoffs und von Eisen in die Zinkschicht hinein. Je größer die Temperatur dabei ist, umso stärker die Interdiffusion und damit die Schichtdicke dieser Legierungssschicht. Ein optimaler Entkohlungs- und Korrosionsschutz kann dadurch erreicht werden.In a first embodiment, it is a layer consisting essentially of zinc, which is formed directly on the base material. Due to the thermoforming and press-hardening, in particular by the heat treatment required before forming, the shape of the coating changes to the effect that diffusion and superficial oxidation processes take place which lead to a multilayer structure being formed on the finished component. An intermetallic layer is formed between the base material and the zinc layer, while a zinc oxide layer is formed on the surface of the zinc layer. The intermetallic layer is formed by the diffusion of zinc atoms into the matrix of the base material and of iron into the zinc layer. The greater the temperature, the greater the interdiffusion and thus the layer thickness of this alloy layer. Optimal decarburization and corrosion protection can be achieved.

In einer zweiten Ausführungsform handelt es sich bei der metallischen Vorbeschichtung um eine Schicht im Wesentlichen aus Aluminium sowie Anteilen an Silizium von nicht mehr als 15% und nicht weniger als 3% und weiteren Elementen mit einem Gesamtanteil von weniger als 5%. Durch die geringe Beimengung von Silizium ergeben sich ein für den Beschichtungsprozess vorteilhafter niedrigerer Schmelzpunkt und eine Verringerung des Abriebs beim Handling der Blechplatinenzuschnitt und bei der Warmumformung.In a second embodiment, the metallic precoat is a layer of essentially aluminum and amounts of silicon of not more than 15% and not less than 3% and further elements having a total content of less than 5%. The low admixture of silicon results in a lower melting point, which is more advantageous for the coating process, and a reduction in the abrasion during handling of the sheet metal blank blank and during hot forming.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die metallische Vorbeschichtung des Struktur- und/oder Karosseriebauteil mehrschichtig ausgebildet, und umfasst eine Grundschicht und eine Deckschicht. Bevorzugt enthält die Grundschicht wenigstens 30% Aluminium und wenigstens 20% Eisen und wenigstens 3% Silizium und höchstens 30% Zink, die Deckschicht weist wenigstens 60% Zink, wenigstens 5% Aluminium und maximal 10% Eisen auf. Damit wird eine noch bessere Korrosionsschutzwirkung erzielt, und die Gefahr einer Mikrorissbildung infolge der Diffusion von Zink aus der Beschichtung in den Grundwerkstoff insbesondere an Beschnittkanten wird reduziert. Die Schichtdicke der Deckschicht ist bevorzugt größer als die der Grundschicht, bevorzugt mehr als 60% der Gesamtschichtdicke.In a further advantageous embodiment, the metallic precoating of the structural and / or body component is multi-layered, and comprises a base layer and a cover layer. Preferably, the base layer contains at least 30% aluminum and at least 20% iron and at least 3% silicon and at most 30% zinc, the cover layer comprises at least 60% zinc, at least 5% aluminum and at most 10% iron. Thus, an even better corrosion protection effect is achieved, and the risk of microcracking due to the diffusion of zinc from the coating in the base material, in particular at Beschknkanten is reduced. The layer thickness of the cover layer is preferably greater than that of the base layer, preferably more than 60% of the total layer thickness.

Die metallische Vorbeschichtung der beschriebenen Ausführungsformen weist insgesamt eine Dicke zwischen 5 und 45 μm auf beiden Seiten auf. Aus wirtschaftlichen Erwägungen hat sich besonders bevorzugt eine Dicke von nicht mehr als 33 μm als sinnvoll erwiesen. The metallic precoating of the described embodiments has a total thickness between 5 and 45 μm on both sides. For economic reasons, a thickness of not more than 33 .mu.m has been found to be particularly useful.

Die Erfindung und ihre Ausführungsformen werden folgend anhand von Figuren näher erläutern.The invention and its embodiments will be explained in more detail below with reference to figures.

1 zeigt einen Flächenausschnitt einer erfindungsgemäßes Struktur- und/oder Karosseriebauteil mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereichen; 1 shows a surface section of an inventive structural and / or body component with a first region and a second regions;

2 zeigt eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsäule; 2 shows a motor vehicle column according to the invention;

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Stoßfängerquerträger; 3 shows a bumper cross member according to the invention;

4 zeigt einen erfindungsgemäßen Querträger; 4 shows a cross member according to the invention;

5 zeigt ein Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm (ZTU) für eine Stahllegierung und 5 shows a time-temperature transformation diagram (ZTU) for a steel alloy and

6 bis 8 zeigt Ausführungsformen der Vorbeschichtung des erfindungsgemäßen Bauteils 6 to 8th shows embodiments of the pre-coating of the component according to the invention

1 stellt einen Ausschnitt eines Struktur- oder Karosseriebauteils 1 dar. Hierbei ist umliegend zu erkennen, dass in einem ersten Bereich 3 ein zweiter Bereich 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Zwischen dem zweiten Bereich 2 und dem ersten Bereich 3 ist ein Übergangsbereich 4 angeordnet. In dem zweiten Bereich 2 ist ein tendenziell duktiles Werkstoffgefüge hergestellt, in dem ersten Bereich 3 ein hartes Werkstoffgefüge. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist der Übergangsbereich 4 im Wesentlichen einen Breite a auf, die in Relation zu dem weichen Bereichs 2 besonders klein ausfällt. Dadurch wird ein besonders hohes Maß an belastungsgerechter Bauteilauslegung erreicht. 1 represents a section of a structure or body component 1 It can be seen here that in a first area 3 a second area 2 is formed according to the present invention. Between the second area 2 and the first area 3 is a transition area 4 arranged. In the second area 2 is a tendentially ductile material structure produced in the first area 3 a hard material structure. In the context of the present invention, the transition region 4 essentially a width a which is in relation to the soft range 2 especially small fails. As a result, a particularly high degree of load-balanced component design is achieved.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Struktur- oder Karosseriebauteil 1, ausgebildet als Kraftfahrzeugsäule in Form einer A-Säule 5 einer hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugkarosserie. Die A-Säule 5 weist an ihren jeweiligen Seiten 5a, 5b Fügeflansche 6 auf, die eine höhere Duktilität besitzen gegenüber einem mittleren Profilteil 7. Die A-Säule 5 hat demnach durch ihren mittleren Profilteil 7 eine hohe Festigkeit und Härte, die im Crashfall den Schutz eines Fahrgastraumes garantiert und in ihren Fügeflanschen 6 gegenüber dem mittleren Profilteil eine eher duktile Werkstoffeigenschaft, so dass an den Fügeflanschen 6 angebundene Komponenten, die hier nicht näher dargestellt sind, mit der A-Säule 5 verbunden bleiben und kein Abreißen in den Verbindungsstellen, gekennzeichnet durch die Fügeflansche 6, geschieht. Zudem weist die A-Säule 5 einen weiteren zweiten Bereich auf, in dessen Mitte sich ein Durchzug 13 erstreckt. 2 shows an inventive structural or body component 1 , designed as a motor vehicle pillar in the form of an A-pillar 5 a motor vehicle body not shown here. The A-pillar 5 points to their respective pages 5a . 5b joining flanges 6 on, which have a higher ductility over a middle profile part 7 , The A-pillar 5 has accordingly by its middle profile part 7 a high strength and hardness, which guarantees the protection of a passenger compartment in the event of a crash and in their joining flanges 6 towards the middle profile part a rather ductile material property, so that at the joining flanges 6 Tethered components, which are not shown here, with the A-pillar 5 remain connected and no tearing in the joints, characterized by the joining flanges 6 , happens. In addition, the A-pillar has 5 another second area, in the middle of a passage 13 extends.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Struktur- und Karosseriebauteil 1, ausgebildet als Stoßfängerquerträger einer hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugkarosserie. Der Stoßfängerquerträger weist dazu Anbindungsbereiche 11 auf, an die jeweils eine Crashbox 10 gekoppelt ist. Die Anbindungsbereiche 11 selber sind dabei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte zweite Bereiche 2. Der Stoßfängerquerträger weist weiterhin einen Mittelteil 12 auf, wobei in dem Mittelteil 12 eine Versteifungssicke 8 ausgebildet ist. Weiterhin weist der Stoßfängerquerträger in Randbereichen Flansche 9 auf, wobei die Flansche 9 ebenfalls erfindungsgemäß zweite Bereiche 2 mit einem tendenziell duktilen Werkstoffgefüge sind. Die Versteifungssicke 8 selber sowie das umliegende Material des Stoßfängerquerträgers ist dabei als erster Bereich 3 mit einem ersten Werkstoffgefüge ausgebildet. 3 shows a structure and body component according to the invention 1 formed as a bumper cross member of a motor vehicle body, not shown here. The bumper cross member has attachment areas 11 on, to each a crash box 10 is coupled. The connection areas 11 themselves are second regions produced according to the process of the invention 2 , The bumper cross member further has a central part 12 on, wherein in the middle part 12 a stiffening bead 8th is trained. Furthermore, the bumper cross member has flanges in peripheral areas 9 on, with the flanges 9 also according to the invention second areas 2 with a tendentially ductile material structure. The stiffening bead 8th itself and the surrounding material of the bumper cross member is the first area 3 formed with a first material structure.

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Struktur- und Karosseriebauteil 1, ausgebildet als Sitzquerträger. Der Sitzquerträger ist in seiner Längsausrichtung 14 quer zur Fahrrichtung eines Fahrzeugs angebracht und weist Sicken 16, Ausnehmungen 17 und auch Fügeflansche 15 auf. Bei den Ausnehmungen 17 handelt es sich vorrangig um Durchführungslöcher zur Befestigung von nicht näher dargestellten Sitzschienen. Es können aber auch einzelne Komponenten durch die Ausnehmungen 17 geführt sein. Beispielsweise handelt es sich bei diesen hier nicht näher dargestellten Komponenten um einen Kabelbaum oder aber auch um Aktuatoren zur Verstellung eines hier nicht näher dargestellten Fahrzeugsitzes. Die Randbereiche R der Ausnehmungen 17 sind wiederum als zweiter Bereiche 2 mit einem tendenziell eher duktilen Werkstoffgefüge ausgebildet, wohingegen der Rest des Sitzquerträgers als erster Bereich 3 mit einem eher harten Werkstoffgefüge ausgebildet ist. 4 shows a structure and body component according to the invention 1 , designed as a seat cross member. The seat cross member is in its longitudinal orientation 14 mounted transversely to the direction of travel of a vehicle and has beads 16 , Recesses 17 and also joining flanges 15 on. At the recesses 17 It is primarily to Durchführungslöcher for attachment of seat rails, not shown. But it can also be individual components through the recesses 17 be guided. For example, these components, which are not shown here, are a wiring harness or else actuators for adjusting a vehicle seat (not shown here). The edge regions R of the recesses 17 are again as second areas 2 formed with a rather ductile material structure, whereas the rest of the seat cross member as the first area 3 is formed with a rather hard material structure.

In der 5 ist ein Zeit-Temperatur-Umwandlungschaubild eines exemplarischen Stahls dargestellt, der den Bereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt. Es sind die verschiedenen Gefügestrukturen eingezeichnet, die sich bei Abkühlgeschwindigkeiten über die Temperatur bei dem Werkstoff einstellen. Im unteren Bildbereich ist die Martensitbildung gezeigt. Darüber, im mittleren Bildbereich, die Bainitbildung und wiederum darüber die Perlit- bzw. Ferritbildung. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei verschiedene Kurvenverläufe für verschiedene Abkühlprozesse gezeigt. Kurve V1 zeigt den Temperaturverlauf für einen erfindungsgemäßen zweiten Bereich, wobei die Blechplatine im zweiten Bereich zunächst auf eine Temperatur über der Austenitisierungstemperatur AC3 erhitzt ist. Von dieser Temperatur wird auf eine Zwischentemperatur auf ca. 520°C abgekühlt mit einer Abkühlgeschwindigkeit, die in diesem Falle größer ist, als die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit oK für die Bainitbildung des hier gezeigten Werkstoffes. Bei Erreichen der Abkühlungstemperatur der Zwischen Kühlung von ca. 520°C wird der erste Bereich auf einer Temperatur für den Zeitraum t1 im Wesentlichen isotherm gehalten. Die Temperatur fällt dabei aufgrund von Wärmeabgang durch beispielsweise Wärmestrahlung, Konvektion oder aber auch Wärmeleitung von ca. 520°C auf ca. 480°C. Es stellt sich somit beim Zeitpunkt P1 der Zwischenkühlung ein austenitisches Gefüge ein und zum Zeitpunkt P1, dem Beginn des Presshärtens, ein bainitisch-austenitisches Mischgefüge. Im weiteren Verlauf wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel vom Zeitpunkt P1 aus derart durch den Presshärtevorgang abgeschreckt, dass das bainitisch-austenitische Mischgefüge im zweiten Bereich in ein bainitisch-martensitisches Mischgefüge umgewandelt wird. Parallel hierzu wird der erfindungsgemäß erste Bereich von einer Temperatur oberhalb von AC3 durch Presshärten abgeschreckt, sodass hier direkt aus einem austenitischen Gefüge ein martensitisches Gefüge entsteht, was hier der Übersichtlichkeit halber jedoch nicht näher dargestellt ist.In the 5 Fig. 12 is a time-temperature conversion diagram of an exemplary steel which does not limit the scope of the present invention. The various microstructures are shown, which adjust at cooling rates over the temperature of the material. In the lower part of the picture the martensite formation is shown. In addition, in the middle image area, the bainite formation and again on the perlite or ferrite formation. In the embodiment shown here, three different curves are shown for different cooling processes. Curve V1 shows the temperature profile for a second region according to the invention, wherein the sheet-metal plate in the second region initially to a Temperature above the Austenitisierungstemperatur AC3 is heated. From this temperature is cooled to an intermediate temperature to about 520 ° C with a cooling rate, which in this case is greater than the upper critical cooling rate oK for the bainite formation of the material shown here. Upon reaching the cooling temperature of the intermediate cooling of about 520 ° C, the first region is maintained at a temperature for the period t1 is substantially isothermal. The temperature drops due to heat loss through, for example, heat radiation, convection or heat conduction from about 520 ° C to about 480 ° C. Thus, at the point in time P1 of the intermediate cooling, an austenitic microstructure sets in and, at the time P1, the beginning of the press-hardening, a bainitic-austenitic mixed structure. In the further course, in the first exemplary embodiment, from the point in time P1, the press hardening process quenched such that the bainitic-austenitic mixed structure in the second region is converted into a bainitic-martensitic mixed structure. In parallel with this, the first region according to the invention is quenched from a temperature above AC3 by press hardening, so that a martensitic microstructure arises directly from an austenitic microstructure, which is not shown here in greater detail for the sake of clarity.

Eine zweite Ausführungsmöglichkeit ist mit dem Abkühlverlauf gemäß Kurve V2 des zweiten Bereiches dargestellt. Der Abkühlverlauf der Kurve V2 folgt analog dem Abkühlverlauf der Kurve V1, wobei von einem Zeitpunkt Z2 (gleich Z1) die Abkühltemperatur langer gehalten wird, sodass der Presshärtevorgang zu einem Zeitpunkt P2 beginnt. Folglich ist die Zeitspanne t2 größer als t1. Das Gefüge im zweiten Bereich hat sich zur Zeitpunkt P2 vollständig in Bainit umgewandelt und erfährt somit durch die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Zeitpunkt P2 keine weitere Gefügeumwandlung mehr. Im dritten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Struktur- und Karosseriebauteils wird eine Abkühlgeschwindigkeit von einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gemäß Kurve V3 gewählt, sodass direkt in das bainitische Zwischengefüge beim Abkühlvorgang der Zwischenkühlung umgewandelt wird. Hierbei wurde in dem zweiten Bereich ein austenitisch-bainitisches Zwischengefüge eingestellt, so dass bei Einsetzen des Presshärtevorganges zum Zeitpunkt P3 dieses bainitisch-austenitische Mischgefüge in ein bainitisch-martensitisches Mischgefüge im zweiten Bereich umgewandelt wird. Bei Beispielen zur Ausführung gemäß Kurve V2 und V3 wird jeweils der erste Bereich, der während der Zwischenkühlung oberhalb der AC3-Temperatur gehalten ist, durch eine Abkühlung während des Presshärtevorganges vom austenitischen Bereich direkt in Martensit umgewandelt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Kurve V3 wird die Geschwindigkeit erfindungsgemäß immer größer der unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit uK des jeweilig eingesetzten Werkstoffes gewählt.A second possible embodiment is shown with the cooling curve according to curve V2 of the second area. The cooling curve of the curve V2 follows analogously to the cooling curve of the curve V1, wherein from a time Z2 (Z1 equal) the cooling temperature is kept longer, so that the press hardening process begins at a time P2. Consequently, the time period t2 is greater than t1. The microstructure in the second region has completely changed into bainite at time P2 and thus does not undergo further microstructural transformation due to the cooling rate after time P2. In the third exemplary embodiment for producing a structural and body component according to the invention, a cooling rate is selected from a temperature above the AC3 temperature according to curve V3, so that the intermediate cooling is directly converted into the bainitic intermediate structure during the cooling process. In this case, an austenitic-bainitic intermediate structure was set in the second region, so that at the onset of the press hardening process at time P3, this bainitic-austenitic mixed structure is converted into a bainitic-martensitic mixed structure in the second region. In examples for the execution according to curves V2 and V3, in each case the first region, which is kept above the AC3 temperature during the intermediate cooling, is converted directly into martensite by a cooling during the press hardening process from the austenitic region. In the embodiment according to curve V3, the speed according to the invention is always chosen to be greater than the lower critical cooling rate uK of the respective material used.

Im Rahmen der Erfindung können auch geringe Anteile an weiteren Gefügebestandteilen im fertigen Bauteil vorhanden sein, welche dadurch entstehen, dass der Abkühlverlauf die Grenzen der unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit verlässt und damit kurzzeitig den Ferrit- und/oder Perlitbereich durchschreitet, so dass sich geringe Anteile davon im Gefüge des zweiten Bereichs des Bauteils befinden. In der Praxis lässt sich dass dadurch realisieren, dass die rasche Abkühlung im Werkzeug verlangsamt oder verzögert wird, durch nur partiellen Werkzeugkontakt oder partiell beheizte und gekühlte Werkzeuge oder auch durch unterschiedliche Werkzeugwerkstoffe mit Zonen verschiedener Wärmeleitfähigkeit. Möglich ist auch, dass ein exaktes isothermes Halten im Bainitgebiet nicht erwünscht oder beispielsweise bei bestimmten Bauteilgeometrien nicht möglich ist. Dies kann ebenfalls abhängig von der eingestellten Haltetemperatur dazu führen, dass als weitere Gefügebestandteile im zweiten Bereich geringe Anteile Martensit oder Ferrit und/oder Perlit auftreten.In the context of the invention, small proportions of further microstructure constituents may also be present in the finished component, resulting from the fact that the cooling process leaves the limits of the lower critical cooling rate and thus briefly traverses the ferrite and / or pearlite region, so that small fractions thereof in the Structure of the second area of the component are located. In practice, this can be achieved by slowing or retarding the rapid cooling in the mold, by only partial tool contact or partially heated and cooled tools or by different tool materials with zones of different thermal conductivity. It is also possible that an exact isothermal holding in the bainite region is undesirable or, for example, not possible with certain component geometries. Depending on the set holding temperature, this can also lead to low levels of martensite or ferrite and / or perlite occurring as further constituents of the structure in the second area.

In den 6a bzw. 6b ist die metallische Vorbeschichtung in der Schichtfolge Grundwerkstoff 21 und Beschichtung am Ausgangsmaterial bzw. am warmgeformten und pressgehärteten Gefüge vereinfacht dargestellt. Auf dem Grundwerkstoff 21 befindet sich im Ausgangszustand eine Deckschicht 19 aus einer Aluminiumlegierung mit Siliziumbestandteilen der Schichtdicke d1. Die Al/Si-Schicht enthält Silizium in einem Gewichtsanteil von nicht mehr als 15% und nicht weniger als 3% und kann weitere Bestandteile, insbesondere Zink enthalten. Sie ist zwischen 5 und 45 μm, bevorzugt kleiner 30 μm stark. Je nach Beschichtungsprozess kann der Blechplatinenzuschnitt bereits eine sehr dünne intermetallische Schicht Al/Si/Fe 22 aufweisen, mit einer Dicke von wenigen Mikrometern.In the 6a respectively. 6b is the metallic precoating in the layer sequence base material 21 and coating on the starting material or on the thermoformed and press-hardened microstructure. On the base material 21 is in the initial state, a topcoat 19 of an aluminum alloy with silicon components of the layer thickness d1. The Al / Si layer contains silicon in a weight proportion of not more than 15% and not less than 3% and may contain other components, especially zinc. It is between 5 and 45 microns, preferably less than 30 microns thick. Depending on the coating process, the sheet metal blank may already have a very thin intermetallic layer Al / Si / Fe 22 have, with a thickness of a few micrometers.

Während der Wärmebehandlung bildet sich eine dünne Aluminiumoxidschicht 25 an der Oberfläche der Vorbeschichtung, die jedoch keinen negativen Einfluss auf die Warmumformung oder anschließende Weiterbearbeitungsschritte hat. Nach der Wärmebehandlung zum Warmformen und Presshärten ist eine intermetallische Al/Si/Fe-Schicht 22 bzw. Phase durch die Diffusionsprozesse zwischen Eisen des Grundwerkstoffs und Al/Si der Beschichtung ausgebildet, die die Schichtdicke d2 aufweist und im Wesentlichen der Schichtdicke d1 entspricht. Vorteil der Al/Si-Beschichtung ist es, dass zum einen eine Verzunderung und eine Entkohlung der Platine bei der Erwärmung verhindert werden und damit ein Beizen oder ein Phosphatieren vor einer nachgelagerten Endbeschichtung des fertigen Bauteils bzw. der Fahrzeugkarosse unnötig ist. Zum anderen lässt eine derartige Beschichtung übliche Schweißverfahren zu.During the heat treatment, a thin aluminum oxide layer forms 25 on the surface of the pre-coating, which, however, does not have a negative influence on the hot forming or subsequent processing steps. After the heat treatment for thermoforming and press-hardening, an Al / Si / Fe intermetallic layer is used 22 or phase formed by the diffusion processes between iron of the base material and Al / Si of the coating, which has the layer thickness d2 and substantially corresponds to the layer thickness d1. Advantage of the Al / Si coating is that on the one hand a scaling and decarburization of the board are prevented during heating and thus pickling or phosphating before a subsequent final coating of the finished component or the vehicle body is unnecessary. On the other hand, such a coating allows conventional welding processes.

In 7a bzw. 7b ist die metallische Vorbeschichtung am Ausgangsmaterial bzw. am warmgeformten und pressgehärteten Gefüge in der Schichtfolge Grundwerkstoff 21 und Beschichtung vereinfacht dargestellt. Auf dem Grundwerkstoff 21 befindet sich im Ausgangszustand eine Deckschicht 19 aus Zink der Schichtdicke d. Diese Schicht kann weitere Bestandteile enthalten und ist zwischen 7 und 45 μm, bevorzugt kleiner 30 μm dick. Während der Wärmebehandlung diffundiert das Eisen teilweise aus dem Grundwerkstoff 21 in die Zinkschicht ein, so dass sich eine intermetallischer Fe/Zn-Schicht 24 einstellt. Die intermetallische Schicht 24 ist umso größer, je länger die Wärmebehandlung dauert und je höher die Temperatur dabei ist. Vorteilhafterweise entspricht die Schichtdicke d2 des Bauteils wenigstens die Hälfte der ursprünglichen Schichtdicke d1 der Deckschicht. Wichtig ist es aber, die Temperatur der Platine relativ langsam zu steigern, so dass ein teilweises Verdampfen des Zink aus der Zinkschicht heraus vermieden wird, bevor sich eine gewollte Zinkoxidhaut 26 ausbildet und ein Verdampfen auch bei Temperaturen oberhalb der Verdampfungstemperatur der Beschichtung verhindert.In 7a respectively. 7b is the metallic precoating on the starting material or on the thermoformed and press-hardened microstructure in the layer sequence base material 21 and coating simplified. On the base material 21 is in the initial state, a topcoat 19 made of zinc of layer thickness d. This layer may contain further constituents and is between 7 and 45 μm, preferably less than 30 μm thick. During the heat treatment, the iron partially diffuses out of the base material 21 in the zinc layer, so that an intermetallic Fe / Zn layer 24 established. The intermetallic layer 24 The longer the heat treatment lasts, the higher the temperature is. Advantageously, the layer thickness d2 of the component corresponds to at least half of the original layer thickness d1 of the cover layer. However, it is important to increase the temperature of the board relatively slowly, so that a partial evaporation of zinc from the zinc layer is avoided out before a desired zinc oxide skin 26 forms and prevents evaporation even at temperatures above the evaporation temperature of the coating.

In 8a bzw. 8b ist die metallische Vorbeschichtung in der Schichtfolge Grundwerkstoff 21, Grundschicht 18 und Deckschicht 19 am Ausgangsmaterial bzw. am warmgeformten und pressgehärteten Gefüge vereinfacht dargestellt. Auf dem Grundwerkstoff 21 befindet sich im Ausgangszustand eine relativ dünne Al/Si-Schicht und darauf wiederum eine Zinkschicht. Beide Schichten können weitere Bestandteile enthalten und sind zusammen zwischen 7 und 45 μm, bevorzugt kleiner 30 μm dick (d1). Während der Wärmebehandlung diffundiert das Al/Si partiell in den Grundwerkstoff 21 hinein, so dass sich eine dünne intermetallischer Al/Si/Fe-Schicht 22 einstellt. Zwischen Zinkschicht und Al/Si-Schicht wiederum finden ebenso Diffusionsprozesse statt, wodurch eine intermetallische Al/Si/Zn-Schicht 23 entsteht. Auf der Oberfläche der Zinkschicht bildet sich bei der Erwärmung eine Zinkoxidhaut 26, welche die Beschichtung vor Zinkverdampfung und die Platine vor Verzunderung und Entkohlung schützt. Hinzu kommt jedoch, dass die Grundschicht 20 aus Al/Si als Barriere dagegen wirkt, dass Zinkatome in den Grundwerkstoff 21 eindiffundieren und eine intermetallische Fe/Zn-Schicht 24 bzw. Phase ausbilden. Diese Schicht würde die Gefahr erhöhen, dass Mikrorisse im Grundwerkstoff 21 nach dem Warmformen und Presshärten besonders in stark umgeformten Bereichen oder im Bereich von Ausnehmung, Durchzügen oder Aussparung entstehen. Die Schichtdicke d2 nach Ende der Wärmbehandlung entspricht im Wesentlichen der Schichtdicke d1 des Blechplatinenzuschnitts. ist am fertigen Bauteil vorhanden, wenn keine Reinigung wie zum Beispiel Metallgranulatstrahlen oder Beizen des fertigen Bauteils erfolgt.In 8a respectively. 8b is the metallic precoating in the layer sequence base material 21 , Base layer 18 and topcoat 19 shown simplified on the starting material or on the thermoformed and press-hardened structure. On the base material 21 is in the initial state, a relatively thin Al / Si layer and on its turn a zinc layer. Both layers may contain further constituents and together are between 7 and 45 μm, preferably less than 30 μm thick (d1). During the heat treatment, the Al / Si diffuses partially into the base material 21 into it, leaving a thin intermetallic Al / Si / Fe layer 22 established. In turn, diffusion processes take place between zinc layer and Al / Si layer, whereby an Al / Si / Zn intermetallic layer 23 arises. Upon heating, a zinc oxide skin forms on the surface of the zinc layer 26 which protects the coating from zinc evaporation and the board from scaling and decarburization. On top of that, though, is that the base layer 20 on the other hand, Al / Si acts as a barrier to zinc atoms in the base material 21 diffuse and an intermetallic Fe / Zn layer 24 or phase. This layer would increase the risk of micro cracks in the base material 21 after hot forming and press hardening, especially in highly deformed areas or in the area of recesses, passages or recesses. The layer thickness d2 after the end of the heat treatment essentially corresponds to the layer thickness d1 of the sheet metal blanks cut. is present on the finished component, if no cleaning such as metal granulate jetting or pickling of the finished component takes place.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Struktur- und KarosseriebauteilStructural and body component
22
zweiter Bereichsecond area
33
erster Bereichfirst area
44
ÜbergangsbereichTransition area
55
A-SäuleA column
5a5a
Seitenpages
5b5b
Seitenpages
66
Fügeflanschjointed flange
77
Profilteilprofile part
88th
Versteifungssickereinforcing bead
99
Flanschflange
1010
Crashboxcrash box
1111
Anbindungsbereichconnecting region
1212
Mittelteilmidsection
1313
DurchzugDraft
1414
Längsrichtunglongitudinal direction
1515
Fügeflanschjointed flange
1616
SickeBeading
1717
Ausnehmungrecess
1818
metallische Vorbeschichtungmetallic precoating
1919
Deckschichttopcoat
2020
Grundschichtbase layer
2121
GrundwerkstoffParent material
2222
intermetallische Schicht Al/Si/Feintermetallic layer Al / Si / Fe
2323
intermetallische Schicht Al/Si/Znintermetallic layer Al / Si / Zn
2424
intermetallische Schicht Fe/Znintermetallic layer Fe / Zn
2525
Aluminiumoxidschichtaluminum oxide layer
2626
ZinkoxidhautZinkoxidhaut
aa
Breitewidth
d1d1
Dickethickness
d2d2
Dickethickness
RR
Randbereichborder area
P1P1
Zeitpunkttime
P2P2
Zeitpunkttime
P3P3
Zeitpunkttime
uKuK
untere kritische Abkühlgeschwindigkeitlower critical cooling rate
oKOK
obere kritische Abkühlgeschwindigkeitupper critical cooling rate

Claims (25)

Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) für ein Kraftfahrzeug, hergestellt aus einem vorbeschichteten Blechplatinenzuschnitt durch Warmformen und Presshärten, wobei das Struktur- und Karosseriebauteil (1) nach dem Presshärten mindestens zwei Gefügebereiche (2, 3) unterschiedlicher Festigkeit und/oder unterschiedlicher Duktilität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich (3) ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge aufweist, und gegenüber dem ersten Bereich (3) ein mit geringerer Festigkeit und/oder höherer Duktilität versehener zweiter Bereich (2) ein im Wesentlichen bainitisches Gefüge aufweist. Structural and / or body component ( 1 ) for a motor vehicle produced from a precoated sheet metal blank by thermoforming and press hardening, wherein the structural and body component ( 1 ) after press hardening at least two structural areas ( 2 . 3 ) of different strength and / or different ductility, characterized in that a first region ( 3 ) has a substantially martensitic structure, and with respect to the first region ( 3 ) a second region provided with lower strength and / or higher ductility ( 2 ) has a substantially bainitic structure. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (3) nach dem Presshärten neben Martensit weitere Gefügebestandteile mit weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 30 Gew.-% und insbesondere weniger als 15 Gew.-% aufweist.Structural and / or body component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first area ( 3 ) after press hardening in addition to martensite further structural constituents with less than 50 wt .-%, preferably less than 30 wt .-% and in particular less than 15 wt .-%. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Presshärten als weitere Gefügebestandteile des ersten Bereichs (3) Bainit und/oder Ferrit vorhanden sind.Structural and / or body component ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that after press-hardening as further structural constituents of the first region ( 3 ) Bainite and / or ferrite are present. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Bereich (2) nach dem Presshärten (3) neben Bainit weitere Gefügebestandteile mit weniger als 50%, vorzugsweise mit weniger als 30%, insbesondere mit weniger als 15% und ganz insbesondere mit weniger als 5% vorhanden sind.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the second area ( 2 ) after press hardening ( 3 ) in addition to bainite further structural constituents with less than 50%, preferably less than 30%, in particular less than 15% and very particularly less than 5% are present. Struktur- und/oder Karosseriebauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Bereich (2) nach dem Presshärten neben Bainit als weitere Gefügebestandteile Restaustenit und/oder Ferrit und/oder Perlit vorhanden sind.Structural and / or body component according to claim 2, characterized in that in the second area ( 2 ) are present after press hardening in addition to bainite as further structural constituents retained austenite and / or ferrite and / or perlite. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweiter Bereich (2) punktuell ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Durchmesser von weniger als 40 mm, insbesondere weniger als 20 mm und besonders bevorzugt weniger als 10 mm.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second area ( 2 ) is punctiform, preferably with a diameter of less than 40 mm, in particular less than 20 mm and particularly preferably less than 10 mm. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweiter Bereich (2) nur partiell vom ersten Bereich (3) umgeben ist, insbesondere im Rand des Struktur- und/oder Karosseriebauteils (1).Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second area ( 2 ) only partially from the first area ( 3 ) is surrounded, in particular in the edge of the structural and / or body component ( 1 ). Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereichen (2) dort ausgebildet ist, wo dass Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) im Crashfall besonders starken Deformationen unterworfen ist und/oder durch Deformationen Crashenergie abgebaut werden soll.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second regions ( 2 ) is formed where the structural and / or body component ( 1 ) is subjected in the event of a crash particularly strong deformations and / or crash energy is to be reduced by deformations. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (2) eine erhöhte Wanddicke gegenüber dem ersten Bereich (3) aufweist.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second area ( 2 ) has an increased wall thickness compared to the first area ( 3 ) having. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Bereich (2) ein kragenartiger Durchzug (13) und/oder eine Abkantung ausgebildet sind.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the second area ( 2 ) a collar-like passage ( 13 ) and / or a fold are formed. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Presshärten der zweite Bereich (2) eine Dehngrenze A5O zwischen 10% und 30%, vorzugsweise zwischen 12% und 20% und insbesondere zwischen 12% und 16% hat.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that after the press-hardening the second region ( 2 ) has a yield strength A 50 between 10% and 30%, preferably between 12% and 20% and in particular between 12% and 16%. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Presshärten der zweite Bereich (2) eine Zugfestigkeit zwischen 500 und 1000 N/mm2, bevorzugt zwischen 550 und 800 N/mm2 aufweist.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that after the press-hardening the second region ( 2 ) has a tensile strength between 500 and 1000 N / mm 2 , preferably between 550 and 800 N / mm 2 . Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Presshärten der zweite Bereich (1) eine Streckgrenze zwischen 250 und 800 N/mm2, bevorzugt zwischen 300 und 500 N/mm2 aufweist.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that after the press-hardening the second region ( 1 ) has a yield strength between 250 and 800 N / mm 2 , preferably between 300 and 500 N / mm 2 . Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Presshärten der erste Bereich (1) eine Festigkeit von mehr als 1100 N/mm2, vorzugsweise von mehr als 1300 N/mm2 aufweist.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that after the press-hardening the first region ( 1 ) has a strength of more than 1100 N / mm 2 , preferably more than 1300 N / mm 2 . Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu deren Herstellung eine Blechplatine mit einem im Querschnitt variablem Bleckdickenverlauf, insbesondere Tailor Welded Blank oder ein Tailor Rolled Blank verwendet wird.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for their production a sheet metal blank with a variable in cross-section Bleckdickenverlauf, in particular Tailor Welded Blank or a Tailor Rolled Blank is used. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Patchworkbauteil handelt und wenigstens ein Verstärkungsblech vorgesehen ist, welches mit dem Struktur- und Karosseriebauteil (1) wenigstens abschnittsweise formschlüssig und stoffschlüssig verbunden ist.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is a patchwork component and at least one reinforcing plate is provided, which with the structural and body component ( 1 ) is at least partially positively and materially connected. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundwerkstoff eine härtbare Stahllegierung zum Einsatz gelangt bestehend in Gewichtsprozent aus folgenden Legierungsbestandteilen: C: 0,19–0,27% Mn: 1,10–1,45% Si: 0,17–0,35% P: max. 0,03% S: max. 0,006% Al: 0,02-0,06% Ti: 0,02–0,06% Cr: 0,10–0,25% B: 0,002–0,004% Mo: max. 0,12% Cu: max. 0,15% Ni: max. 0,12% Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the base material used is a hardenable steel alloy consisting in weight percent of the following alloy constituents: C: 0.19-0.27% Mn: 1.10-1.45% Si: 0, 17-0.35% P: max. 0.03% S: max. 0.006% Al: 0.02-0.06% Ti: 0.02-0.06% Cr: 0.10-0.25% B: 0.002-0.004% Mo: max. 0.12% Cu: max. 0.15% Ni: max. 0.12% residual iron and unavoidable impurities. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundwerkstoff eine härtbare Stahllegierung zum Einsatz gelangt bestehend in Gewichtsprozent aus folgenden Legierungsbestandteilen: C: 0.19–0.22% Cr: 1.30–1.50% Si: 1.0–2.0% Mn: 0.65–0.80% B: 0.002–0.003% Nb: 0.02–0.04% P: max. 0.015% S: max. 0.010% Al: max. 0.010% Ti: max. 0.010% Mo: max. 0.08% Cu: max. 0.20% Ni: max. 0.20%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the base material used is a hardenable steel alloy consisting in weight percent of the following alloy components: C: 0.19-0.22% Cr: 1.30-1.50% Si: 1.0-2.0% Mn: 0.65-0.80% B: 0.002-0.003% Nb: 0.02-0.04% P: max. 0.015% S: max. 0.010% Al: max. 0.010% Ti: max. 0.010% Mo: max. 0.08% Cu: max. 0.20% Ni: max. 0.20%, remaining iron and unavoidable impurities. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Vorbeschichtung (18) im Wesentlichen aus Zink besteht.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic precoating ( 18 ) consists essentially of zinc. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Vorbeschichtung (18) im Wesentlichen aus Aluminium besteht mit Anteilen an Silizium von nicht mehr als 15% und nicht weniger als 3% und weiteren Elementen mit einem Gesamtanteil von weniger als 5%.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic precoating ( 18 ) consists essentially of aluminum with proportions of silicon of not more than 15% and not less than 3% and other elements with a total content of less than 5%. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Vorbeschichtung (18) mehrschichtig ausgebildet ist, und eine Grundschicht (20) und eine Deckschicht (19) umfasst.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of claims 1 to 18, characterized in that the metallic precoating ( 18 ) is multilayered, and a base layer ( 20 ) and a cover layer ( 19 ). Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (20) wenigstens 30% Aluminium und wenigstens 20% Eisen und wenigstens 3% Silizium und höchstens 30% Zink enthält und die Deckschicht (19) wenigstens 60% Zink, wenigstens 5% Aluminium und maximal 10% Eisen enthält.Structural and / or body component ( 1 ) according to claim 21, characterized in that the base layer ( 20 ) contains at least 30% aluminum and at least 20% iron and at least 3% silicon and at most 30% zinc, and the top layer ( 19 ) contains at least 60% zinc, at least 5% aluminum and at most 10% iron. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Vorbeschichtung (18) insgesamt eine Dicke (d) zwischen 7 und 45 μm aufweist.Structural and / or body component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic precoating ( 18 ) has a total thickness (d) between 7 and 45 microns. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Warmformen und Presshärten wenigstens eine intermetallische Schicht (22, 23, 24) zwischen Grundwerkstoff (21) und metallischer Vorbeschichtung (18) ausgebildet ist.Structural and / or body component ( 1 ) according to claim 23, characterized in that after thermoforming and press-hardening at least one intermetallic layer ( 22 . 23 . 24 ) between base material ( 21 ) and metallic precoating ( 18 ) is trained. Struktur- und/oder Karosseriebauteil (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Warmformen und Presshärten wenigstens eine weitere intermetallische Schicht (22, 23, 24) zwischen Grundschicht (20) und Deckschicht (19) ausgebildet ist.Structural and / or body component ( 1 ) according to claim 24, characterized in that after thermoforming and press-hardening at least one further intermetallic layer ( 22 . 23 . 24 ) between base layer ( 20 ) and cover layer ( 19 ) is trained.
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R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
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