EP2836614A1 - High-strength multi-phase steel, and method for producing a strip from said steel - Google Patents

High-strength multi-phase steel, and method for producing a strip from said steel

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EP2836614A1
EP2836614A1 EP13717417.3A EP13717417A EP2836614A1 EP 2836614 A1 EP2836614 A1 EP 2836614A1 EP 13717417 A EP13717417 A EP 13717417A EP 2836614 A1 EP2836614 A1 EP 2836614A1
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EP
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steel
strip
temperature
cooling
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EP13717417.3A
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Thomas Schulz
Andreas WEDEMEIER
Michael Pohl
Hans-Joachim KRATZ
Matthias Geler
Oliver Meyer
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to a high-strength multiphase steel according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a method for producing a hot or cold rolled strip of such a steel according to claim 9.
  • the invention relates to steels with tensile strengths in the range of 580-900 MPa with low yield ratio of less than 67% for the production of components which have excellent formability and welding properties.
  • High strength and higher strength steels allow for lighter vehicle components (e.g., cars, trucks), logically associated with lower fuel consumption.
  • the reduced CO2 content reduces the environmental impact.
  • Weight reduction increasing material requirements for yield strength, Tensile strength and elongation at break with good formability, as well as the component requirements for high toughness, edge crack resistance, energy absorption and strength on the work-hardening effect and the bake-hardening effect, but also improved joining suitability in the form of eg improved weldability.
  • Improved edge tear resistance means increased hole widening and is known by synonyms such as High Hole Expansion (HHE) and Low Edge Crack (LEC).
  • HHE High Hole Expansion
  • LEC Low Edge Crack
  • LCE Low Carbon Equivalent
  • UP Under Peritectical
  • dual phase steels which consist of a ferritic basic structure into which a martensitic second phase and
  • the bainite can be present in different forms.
  • the steel grades determining processing characteristics of dual-phase steels such as a very low yield ratio and at the same time very high tensile strength, a strong work hardening and a good cold workability, are well known.
  • Multiphase steels such as complex-phase steels, ferritic-bainitic steels, bainitic steels and martensitic steels, which are characterized by different microstructural compositions as described in EN 10346, are also being used with increasing tendency.
  • Complex-phase steels are steels which contain small amounts of martensite, retained austenite and / or pearlite in a ferritic / bainitic matrix, whereby extreme grain refinement is brought about by delayed recrystallization or precipitation of micro-alloying elements.
  • Ferritic-bainitic steels are steels that contain bainite or solidified bainite in a matrix of ferrite and / or solidified ferrite.
  • the solidification of the matrix is effected by a high dislocation density, by grain refining and the excretion of micro-alloying elements.
  • Bainitic steels are steels that are characterized by a very high yield strength and tensile strength at a sufficiently high elongation for cold forming processes. Due to the chemical composition a good weldability is given.
  • the microstructure typically consists of bainite. Occasionally, small amounts of other phases, such as. B.
  • Martensite and ferrite may be included.
  • Martensitic steels are steels that contain small amounts of ferrite and / or bainite in a matrix of martensite due to thermomechanical rolling.
  • the steel grade is characterized by a very high yield strength and tensile strength at a sufficiently high elongation for cold forming processes. Within the group of multiphase steels, the martensitic steels have the highest tensile strength values.
  • TRB ® s with multi-phase structure is not possible with today's known alloys and available continuous annealing lines for widely varying strip thicknesses, however, such as for heat treatment before cold rolling. In areas of different tape thickness, ie in the presence of different
  • Kaltabwalzgrade due to a temperature gradient occurring in the common process windows no homogeneous multi-phase microstructure in cold- as well as hot-rolled steel strips can be adjusted.
  • Process parameters such as throughput speed, annealing temperatures and
  • the hot-rolled strip in typical thicknesses of 1.50 mm to 4.00 mm or cold strip, in typical thicknesses of 0.50 mm to 3.00 mm, is heated in the continuous annealing furnace to a temperature such that the required microstructure is formed during cooling established.
  • a special heat treatment takes place, where e.g. by comparatively soft components, such as ferrite or bainitic ferrite, the steel its low yield strength and by its hard constituents, such as martensite or
  • the annealing treatment is usually carried out in a continuous annealing furnace upstream of the galvanizing bath.
  • the required microstructure of the hot strip may also be adjusted in the continuous furnace during the annealing treatment, in order to achieve the required mechanical properties.
  • the decisive process parameter is thus the setting of the speed in the continuous annealing, since the phase transformation takes place depending on temperature and time.
  • Annealing when stress-optimized components are to be made from hot or cold strip which have varying strip thicknesses over the strip length and belt width e.g., by flexible rolling.
  • a method for producing a steel strip with different thickness over the strip length is z. B. in DE 100 37 867 A1.
  • Strength class with defined cross-sectional areas can be displayed, so that different alloying concepts are required for different strength classes and / or cross-sectional areas.
  • the state of the art is that an increase in strength is achieved by the increase in the quantity of carbon and / or silicon and / or manganese and an increase in the strength via the microstructural adjustments and solid solution hardening (mixed crystal hardening) with adapted temperature control.
  • Carbon and / or manganese content to achieve improved cold workability and better performance properties.
  • a low yield ratio (Re / Rm) is typical for a dual-phase steel and is used primarily for formability in drawing and deep drawing operations. This gives the designer information about the distance between onset of plastic deformation and failure of the material under quasistatic stress. Ask accordingly lower yield ratio ratios provide a greater safety margin for component failure.
  • leading back which has a favorable effect on a homogeneous deformation in the region of the cutting edge.
  • Minimum tensile strength of 580 MPa has become very diverse and shows very large alloy areas in the strength-enhancing elements carbon, silicon, manganese, phosphorus, aluminum and chromium and / or molybdenum, as well as in the addition of
  • Microalloys such as titanium and vanadium, as well as in the material-characterizing properties.
  • the range of dimensions is broad and lies in the thickness range of about 0.50 to 4.00 mm. There are mainly bands up to about 1850mm application, but also
  • Sheets or sheets are made by cutting the strips.
  • the invention is therefore based on the object, a new alloy concept for a high-strength multiphase steel with a minimum tensile strength of 580 MPa longitudinal and transverse to the rolling direction, preferably with dual-phase structure and a yield ratio of less than 67%, with the process window for the continuous annealing of hot or Cold tapes can be extended so that in addition to tapes with different
  • Cross-sections and steel bands with over tape length and possibly bandwidth varying thickness, and thus correspondingly varying Kaltabwalzgraden, can be produced with the most homogeneous mechanical and technological properties.
  • a method for producing a strip made from this steel is to be specified.
  • this object is achieved by a steel with the following contents in% by weight:
  • the steel according to the invention offers the advantage of a significantly enlarged process window in comparison to the known steels. This results in an increased process reliability in the continuous annealing of cold and hot strip with dual-phase structure.
  • Characteristics in the belt can be guaranteed even with different cross sections and otherwise the same process parameters.
  • stress-optimized components can be produced by forming technology.
  • the material produced can be used as a cold as well as a hot strip over a
  • Hot dip galvanizing line or a pure continuous annealing system are produced in the dressed and undressed and also in the heat-treated state (intermediate annealing).
  • HDT580X, HCT600X and HCT780X e.g. can be produced according to EN 10346.
  • Annealing temperatures of about 700 to 950 ° C have proved to be advantageous.
  • the strip is cooled starting from the annealing temperature at a cooling rate of approximately 15 to 100 ° C./s to an intermediate temperature of approximately 200 to 250 ° C.
  • Room temperature is finally at a cooling rate of about 2 to 30 ° C / s.
  • the second variant of the temperature control in the hot dip finishing includes holding the temperature for about 1 to 20 seconds at the intermediate temperature of about 200 to 250 ° C and then reheating to the temperature required for hot dipping refinement of about 420 to 470 ° C.
  • the strip is cooled after refining to about 200 to 250 ° C.
  • the cooling to room temperature is again at a cooling rate of about 2 to 30 ° C / s.
  • the basis for achieving a broad process window is the microalloying according to the invention exclusively with niobium, taking into account the above-mentioned. classical
  • Thickness range (for example, 0.5 to 4.0 mm) of the manganese content take over this task and move the phase transformations accordingly, as shown schematically in the variants 1, 2 and 3 in Figure 6.
  • Material characteristic is also that the addition of manganese with increasing weight percent of the ferrite is shifted to longer times and lower temperatures during cooling.
  • the manganese variation compensates for the cross-sectional influence in the time-temperature conversion behavior.
  • Carbon equivalent can be reduced, thereby improving the weldability and to avoid excessive hardening during welding. In resistance spot welding, moreover, the electrode life can be significantly increased.
  • the effect of the elements in the alloy according to the invention is described in more detail below.
  • the multiphase steels are typically chemically designed to combine alloying elements with and without micro-alloying elements.
  • Hydrogen (H) is the only element that can generate diffraction through the iron grid without creating lattice strains. As a result, the hydrogen in the iron grid is relatively mobile and can be absorbed relatively easily during production. Hydrogen can only be taken up in atomic (ionic) form in the iron lattice.
  • Hydrogen has a strong embrittlement and preferably diffuses to energy-favorable sites (defects, grain boundaries, etc.). In this case, defects act as hydrogen traps and can significantly increase the residence time of the hydrogen in the material.
  • the hydrogen content in the steel should be as low as possible.
  • Oxygen (O) In the molten state, the steel has a relatively high absorption capacity for gases, but at room temperature, oxygen is only soluble in very small quantities. Similar to hydrogen, oxygen can only diffuse into the material in atomic form. Due to the strong embrittling effect and the negative effects on the aging resistance, as much as possible is attempted during production to reduce the oxygen content.
  • the oxygen content in the steel should be as low as possible.
  • Nitrogen (NV) is also a companion element of steelmaking and free nitrogen steels tend to have a strong aging effect, as nitrogen diffuses and blocks even at low temperatures
  • Nitrogen bonding in the form of nitrides is possible by alloying aluminum or titanium.
  • the nitrogen content is limited to ⁇ 0.0100%, advantageously to ⁇ 0.0090% or optimally to ⁇ 0.0080% or to unavoidable amounts in steelmaking.
  • S Sulfur
  • MnS manganese sulfide
  • the manganese sulfides are often rolled in rows during the rolling process and act as nucleation sites for the transformation. This leads to a line-shaped structure, especially in the case of diffusion-controlled conversion, and can lead to impaired mechanical properties in the case of pronounced bristleness (for example pronounced martensite parts instead of distributed martensite islands, anisotropic material behavior, reduced elongation at break).
  • the sulfur content is ⁇ 0.0050% or at the
  • Phosphorus (P) is a trace element from iron ore and is found in iron lattice
  • the phosphorus content is ⁇ 0.020% or at the
  • Alloying elements are usually added to the steel in order to influence specific properties.
  • an alloying element in different steels affect different characteristics. The effect generally depends strongly on the amount and the solution state in the material.
  • Carbon (C) considered the most important alloying element in steel. Through its targeted introduction of up to 2.06% iron is only steel. Often the carbon content is drastically lowered during steelmaking. In the case of dual-phase steels for continuous hot-dip refinement, its maximum proportion is 0.23%; a minimum value is not specified.
  • Carbon is also required to form carbides.
  • a representative occurring almost in every steel is the cementite (Fe3C).
  • significantly harder special carbides with other metals such as chromium, titanium, niobium, vanadium can form. It is not only the nature but also the distribution and size of the
  • the minimum C content is set to 0.075% and the maximum C content to 0.105%.
  • the ferrite formation enriches the austenite with carbon and stabilizes it. At higher levels, silicon stabilizes in the lower one
  • highly adherent scale may form at high silicon contents, which may affect further processing.
  • silicon may diffuse to the surface during annealing and form film-like oxides alone or together with manganese. These oxides deteriorate the galvanizability by affecting the galvanizing reaction
  • the minimum Si content is set at 0.200% and the maximum silicon content at 0.300%.
  • Solid solution solidifies the strength of the ferrite and shifts the a / y conversion to lower temperatures.
  • manganese Like silicon, manganese tends to form oxides on the steel surface during annealing. Depending on the annealing parameters and the contents of other alloying elements (especially silicon and aluminum), manganese oxides (eg MnO) and / or Mn mixed oxides (eg Mn2Si04) may occur. However, manganese is at one low Si / Mn or Al / Mn ratio to be considered as less critical, since forming more globular oxides instead of oxide films. However, high levels of manganese can negatively affect the appearance of the zinc layer and zinc adhesion.
  • the manganese content is therefore set to 1, 000 to 2,000%, depending on the cross section (strip thickness for the same bandwidth). As beneficial for one
  • Chromium (Cr) On the one hand chromium in dissolved form can considerably increase the hardenability of steel even in small amounts. On the other hand, chromium causes particle hardening with appropriate temperature control in the form of chromium carbides. The associated increase in the number of seed sites with simultaneously reduced content of carbon leads to a reduction in the hardenability.
  • chromium In dual phase steels, the addition of chromium mainly improves the hardenability. Chromium, when dissolved, shifts perlite and bainite transformation to longer times, while decreasing the martensite start temperature.
  • Chromium is also a carbide former. If chromium is in the form of carbide, the austenitizing temperature must be high enough before hardening to allow the
  • Chromium also tends to form oxides on the steel surface during the annealing process, which may degrade zinc-plating quality.
  • the chromium content is therefore set to values of 0.280 to 0.480%.
  • Molybdenum (Mo) The addition of molybdenum is similar to chromium to improve hardenability. The perlite and bainite transformation is pushed to longer times and the martensite start temperature is lowered. In addition, molybdenum considerably increases the tempering resistance, so that no loss of strength is to be expected in the zinc bath and, as a result of solid solution hardening, increases the strength of the ferrite.
  • the content of molybdenum is limited to the unavoidable, steel-accompanying amounts.
  • Copper (Cu): The addition of copper can increase the tensile strength and hardenability. In combination with nickel, chromium and phosphorus, copper can form a protective oxide layer on the surface, which can significantly reduce the corrosion rate.
  • copper When combined with oxygen, copper can form harmful oxides at the grain boundaries, which can be detrimental to hot working processes in particular.
  • the content of copper is therefore limited to quantities that are unavoidable in steel production.
  • alloying elements such as e.g. Nickel (Ni) or tin (Sn) are limited in their contents to unavoidable amounts in steelmaking.
  • Microalloying elements are usually added only in very small amounts ( ⁇ 0.1%). They act in contrast to the alloying elements mainly by excretion formation but can also affect the properties in a dissolved state. Despite the small quantity additions, micro-alloying elements strongly influence the production conditions as well as the processing and final properties.
  • micro-alloying elements carbide and nitride formers which are generally soluble in the iron lattice are used. Formation of carbonitrides is also possible because of the complete solubility of nitrides and carbides in one another. The tendency to form oxides and sulfides is usually most pronounced in the case of the micro-alloying elements, but as a rule it is purposefully prevented on account of other alloying elements.
  • This property can be used positively by binding the generally harmful elements sulfur and oxygen.
  • the setting can also have negative effects, if not enough
  • Microalloying elements are available for the formation of carbides. Typical micro-alloying elements are aluminum, vanadium, titanium, niobium and boron. These elements can be dissolved in the iron lattice and form carbides and nitrides with carbon and nitrogen.
  • Aluminum (AI) is usually added to the steel to bind the dissolved oxygen in the iron and nitrogen.
  • the oxygen and nitrogen is thus converted into aluminum oxides and aluminum nitrides. These excretions may be due to an increase in
  • Seed points cause a grain refining and so the toughness properties as well
  • Titanium nitrides have a lower enthalpy of formation and become higher
  • aluminum such as silicon shifts ferrite formation to shorter times, allowing the formation of sufficient ferrite in dual phase steel. It also suppresses carbide formation and thus leads to a delayed transformation of austenite. For this reason, aluminum is also used as an alloying element in retained austenitic steels to substitute part of the silicon with aluminum. The reason for this approach is that aluminum is a little less critical for the
  • the aluminum content is therefore limited to 0.010 to a maximum of 0.060%.
  • Niobium (Nb) In addition to the effect described above on broadening the
  • niobium causes a strong grain refining, since it is the most effective of all
  • Micro alloying causes a delay of the recrystallization and also inhibits the austenite grain growth.
  • the strength-enhancing effect is qualitatively higher than that of titanium, as evidenced by the increased grain refining effect and the greater amount of
  • Niobium carbides form at temperatures below 1200 ° C. In the case of nitrogen bonding with tantum, niobium can be effective in forming small and effective ones Carbides in the lower temperature range (smaller carbide sizes) increase its strength-increasing effect.
  • niobium Another effect of niobium is the retardation of the ⁇ / ⁇ conversion and the lowering of the martensite start temperature in the dissolved state. On the one hand this happens through the solute drag effect and on the other hand through the grain refining. This causes a
  • Precipitation hardening can thus be used above all for steels with a low carbon content (greater supersaturation possible) and during hot forming processes
  • the niobium content is therefore limited to values between 0.005 and 0.025%, wherein the contents are advantageously limited to> 0.005 to 0.020% for cost reasons.
  • vanadium content is limited to unavoidable steel accompanying amounts.
  • the annealing temperatures for the dual-phase structure to be achieved are for the
  • the hot-dip coated material can be used both as a hot strip and as a cold rolled hot strip or cold strip in the dressed (cold rolled) or
  • Steel strips in the present case as hot strip, cold rolled hot strip or cold strip made of the alloy composition according to the invention are also characterized in the further processing by a high resistance to near-edge cracking.
  • Rolling direction are advantageous in the subsequent use of material, which can be done transversely, longitudinally and diagonally to the rolling direction.
  • the hot strip according to the invention with Endwalztemperaturen in austenitic area above Ac3 and reel temperatures above the
  • FIG 1 schematically shows the process chain for the production of the steel according to the invention
  • FIG. 2 Results of a hole widening test (sheet thickness 2.50 mm) by way of example for the steel according to the invention (linel) compared with the prior art
  • FIG. 3 shows examples of analytical differences of the steel according to the invention compared to the standard grade, which represents the prior art by way of example
  • Figure 4a Examples of mechanical characteristics (transverse and longitudinal to the rolling direction) of the steel according to the invention compared to the standard quality, which exemplifies the state of the art in the strength class HCT600X
  • FIG. 4b regression calculations for mechanical characteristic values transverse to the rolling direction of the steel variant 1, 2 and 3 according to the invention
  • FIG. 5 shows schematically the time-temperature profile of the process steps hot rolling and continuous annealing, by way of example for the invention variant 1
  • FIG. 6 shows a schematic ZTU diagram for the steel according to the invention with variants 1, 2 and 3 Figure 7: mechanical characteristics (along the rolling direction) with variation of
  • FIG. 8 Overview of the alloy concept according to the invention
  • FIG. 9a temperature-time curve (schematically, method 1)
  • FIG. 9b temperature-time curve (schematically, method 2)
  • FIG. 9c temperature-time curve (schematically, method 3)
  • FIG. 1 shows schematically the process chain for the production of the steel according to the invention. Shown are the different process routes relating to the invention. Up to position 5 (pickle) the process route is the same for all steels according to the invention, after which deviating process routes take place depending on the desired results.
  • the pickled hot strip can be galvanized or cold rolled and galvanized. Or it can be annealed cold-rolled and galvanized.
  • FIG. 2 shows results of a hole widening test (relative values in comparison). Shown are the results of the hole widening tests for a steel according to the invention (variant 1, see FIG. 3) in comparison to the standard grades, the standard grade is process 1 as reference. All materials have a sheet thickness of 2.50 mm.
  • Process 1 here corresponds to annealing, for example, on a hot-dip galvanizing with a combined directly fired furnace and jet tube furnace, as described in FIG. 9b.
  • Process 2 corresponds
  • a process control in a continuous annealing system as described in Figure 9c.
  • a reheating of the steel can optionally be achieved directly in front of the zinc bath by means of an induction furnace.
  • FIG. 3 shows the relevant alloying elements of the steel according to the invention compared to the standard grade, which represents the prior art by way of example.
  • standard grade which corresponds to the prior art.
  • the steels of the invention are niobium-microalloyed and have a significantly increased manganese content.
  • FIG. 4 a shows the mechanical characteristic values transversely and longitudinally to the rolling direction of the steel according to the invention, by way of example in its variants 1, 2 and 3, in comparison with the standard quality, which represents the state of the art by way of example. All characteristic values achieved by annealing in the two-phase area correspond to the normative specification of an HCT600X.
  • FIG. 4b shows the mechanical characteristic values transverse to the rolling direction of the steel according to the invention, by way of example in its variants 1, 2 and 3, which was determined by means of a regression calculation. Shown are the mechanical characteristics depending on the band thickness related Mangangehaltvariationen (Invention variant 1, 2 and 3).
  • FIG. 4 c shows the mechanical characteristics transverse to the rolling direction and the chemical composition of the steel according to the invention, in its variant 1, in a
  • FIG. 4d shows the mechanical characteristics transverse to the rolling direction and the chemical composition of the steel according to the invention (variant 1) with a material thickness of 2.50 mm and an annealing above Aca. All characteristics correspond to the normative specification of a HDT580X.
  • 5 shows schematically the time-temperature curve of the process steps of hot rolling and continuous annealing of strips of the alloy composition according to the invention. Shown is the time- and temperature-dependent conversion for the hot rolling process as well as for a heat treatment after cold rolling, by way of example for variant 1.
  • FIG. 6 shows a schematic ZTU diagram for the steel according to the invention, differentiated according to variants 1, 2 and 3.
  • the determined ZTU diagram with the corresponding chemical composition (variation exclusively of contents of manganese) and the Ad and A & temperature is shown .
  • FIG. 7 shows the mechanical characteristic values along the rolling direction with the same parameters of continuously annealed strips with variation of the rolling degrees or different strip thickness in an exemplary consideration of variant 1. Shown are the characteristic values tensile strength, yield strength and elongation at break depending on selected degrees of reduction. Only the tensile strength increases with increasing Abwalzgrad. All values up to 30% reduction rate are in the range of the standard for a HCT600X.
  • FIG. 8 shows an overview of the strength classes that can be set using the alloy concept according to the invention (variant 1).
  • the alloy composition used corresponds to that shown in FIG. Shown are the differently processed steel strips with their characteristics along the rolling direction and microstructural compositions. This clearly indicates the range of adjustable strength classes for hot and cold strip with the resulting microstructure components depending on the process steps performed and the process parameters set.
  • FIGS. 9 schematically show the temperature-time profiles during the annealing treatment and cooling with three different variants and respectively different ones
  • Process 1 shows the annealing and cooling of the cold or hot rolled steel strip produced in a continuous annealing plant.
  • a temperature in the range of about 700 to 950 ° C we heated the strip to a temperature in the range of about 700 to 950 ° C.
  • the annealed steel strip is then cooled from the annealing temperature at a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C.
  • a second intermediate temperature about 300 to 500 ° C
  • the method 2 ( Figure 9b) shows the process according to method 1, but the cooling of the steel strip for the purpose of a hot dip finishing briefly interrupted when passing through the hot dipping vessel to then the cooling with a
  • Cooling rate between about 5 and 100 ° C / s continue to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C. Subsequently, the steel strip with a
  • Cooling rate between about 2 and 30 ° C / s cooled to room temperature in air.
  • the method 3 ( Figure 9c) also shows the process according to method 1 in a hot dipping refinement, but the cooling of the steel strip is interrupted by a short break (about 1 to 20 s) at an intermediate temperature in the range of about 200 to 250 ° C and heated to the temperature necessary for hot dip refining (approximately 420 to 470 ° C). Subsequently, the steel strip is again cooled to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C. At a cooling rate of approximately 2 and 30 ° C / s, the final cooling of the steel strip takes place until air reaches the room temperature.

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Abstract

The invention relates to a high-strength multi-phase steel having tensile strengths of no less than 580 MPa, preferably with a dual-phase structure for a cold-rolled or hot-rolled steel strip having improved forming properties, in particular for lightweight vehicle construction, consisting of the following elements (contents in % by mass): C 0.075 to ≤ 0.105; Si 0.200 to ≤ 0.300; Mn 1.000 to ≤ 2.000; Cr 0.280 to ≤ 0.480; Al 0.10 to ≤ 0.060; P ≤ 0.020; Nb ≥ 0.005 to ≤ 0.025; N ≤ 0.0100; S ≤ 0.0050; the remainder iron, including conventional steel-accompanying elements not mentioned above. The invention further relates to a method for producing a cold-rolled or hot-rolled steel strip from said steel.

Description

Hochfester Mehrphasenstahl und Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus diesem Stahl  High strength multiphase steel and method of making a strip of this steel
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen hochfesten Mehrphasenstahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a high-strength multiphase steel according to the preamble of claim 1.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines warm- oder kaltgewaltzten Bandes aus einem solchen Stahl gemäß Patentanspruch 9.  Furthermore, the invention relates to a method for producing a hot or cold rolled strip of such a steel according to claim 9.
Insbesondere betrifft die Erfindung Stähle mit Zugfestigkeiten im Bereich von 580-900 MPa mit niedrigen Streckgrenzenverhältnissen von unter 67% zur Herstellung von Bauteilen, die eine hervorragende Umformbarkeit und Schweißeigenschaften aufweisen. In particular, the invention relates to steels with tensile strengths in the range of 580-900 MPa with low yield ratio of less than 67% for the production of components which have excellent formability and welding properties.
Der heiß umkämpfte Automobilmarkt zwingt die Hersteller ständig nach Lösungen zur Senkung des Flottenverbrauches unter Beibehaltung eines größtmöglichen Komforts und Insassenschutzes zu suchen. Dabei spielt einerseits die Gewichtsersparnis aller The hotly contested automotive market is forcing manufacturers to constantly seek solutions to reduce fleet consumption while maintaining maximum comfort and occupant safety. On the one hand, the weight savings of all play
Fahrzeugkomponenten eine entscheidende Rolle andererseits aber auch ein möglichst günstiges Verhalten der einzelnen Bauteile bei hoher statischer und dynamischer Vehicle components a crucial role on the other hand but also a favorable behavior of the individual components at high static and dynamic
Beanspruchung im Betrieb wie auch im Crashfall. Dieser Notwendigkeit versuchen die Vormaterial-Lieferanten dadurch Rechnung zu tragen, dass durch die Bereitstellung hochfester und höchstfester Stähle und die Reduzierung der Blechdicke das Gewicht der Fahrzeuge reduziert werden kann, bei gleichzeitig verbessertem Umform- und Stress during operation as well as in the event of a crash. Pre-material suppliers are trying to meet this need by reducing the weight of vehicles by providing high-strength and ultra-high-strength steels and reducing sheet thickness, while at the same time improving forming and forming processes
Bauteilverhalten bei der Fertigung und im Betrieb. Component behavior during production and operation.
Hochfeste und höherfeste Stähle ermöglichen leichtere Fahrzeugkomponenten (z.B. PKW, LKW) , folgerichtig damit verbunden ist ein geringerer Kraftstoffverbrauch. Über den damit reduzierten CO2 Anteil wird die Umweltbelastung vermindert. High strength and higher strength steels allow for lighter vehicle components (e.g., cars, trucks), logically associated with lower fuel consumption. The reduced CO2 content reduces the environmental impact.
Diese Stähle müssen daher vergleichsweise hohen Anforderungen hinsichtlich ihrer These steels must therefore be comparatively high in terms of their
Festigkeit und Duktilität, Energieaufnahme und bei ihrer Verarbeitung, wie beispielsweise beim Stanzen, der Warm- und Kaltumformung, dem Schweißen und/oder der Strength and ductility, energy absorption and in their processing, such as punching, hot and cold forming, welding and / or
Oberflächenveredelung (z.B. metallisch veredelt, organisch beschichtet, lackieren) genügen. Surface finishing (for example, metallically finished, organically coated, paint) are sufficient.
Neu entwickelte Stähle müssen sich somit den Anforderungen nach der geforderten Newly developed steels must therefore meet the requirements of the required
Gewichtsreduzierung, den zunehmenden Materialanforderungen an Dehngrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung bei guter Umformbarkeit stellen, wie auch den Bauteilanforderungen nach hoher Zähigkeit, Kantenrissunempfindlichkeit, Energieabsorption sowie Festigkeit über den Work-Hardening-Effekt und den Bake-Hardening-Effekt, aber auch verbesserter Fügeeignung in Form von z.B. verbesserte Schweißbarkeit. Weight reduction, increasing material requirements for yield strength, Tensile strength and elongation at break with good formability, as well as the component requirements for high toughness, edge crack resistance, energy absorption and strength on the work-hardening effect and the bake-hardening effect, but also improved joining suitability in the form of eg improved weldability.
Verbesserte Kantenrißunempfindlichkeit bedeutet erhöhte Lochaufweitung und ist durch Synonyme, wie High Hole Expansion (HHE) bzw. Low Edge Crack (LEC) bekannt. Improved edge tear resistance means increased hole widening and is known by synonyms such as High Hole Expansion (HHE) and Low Edge Crack (LEC).
Verbesserte Schweißbarkeit wird u.a. durch ein abgesenktes Kohlenstoffäquivalent erreicht. Dafür stehen Synonyme, wie Low Carbon Equivalent (LCE) bzw. Under Peritectical (UP). Improved weldability is u.a. achieved by a lowered carbon equivalent. For synonyms, such as Low Carbon Equivalent (LCE) or Under Peritectical (UP).
Im Fahrzeugbau finden daher zunehmend Dualphasenstähle Anwendung, die aus einem ferritischen Grundgefüge bestehen, in das eine martensitische Zweitphase und In vehicle construction, therefore, dual phase steels are increasingly being used, which consist of a ferritic basic structure into which a martensitic second phase and
möglicherweise eine weitere Phase mit Bainit und Restaustenit eingelagert ist. possibly another phase with bainite and retained austenite is stored.
Der Bainit kann in unterschiedlichen Erscheinungsformen vorliegen. The bainite can be present in different forms.
Die die Stahlsorten bestimmenden Verarbeitungseigenschaften der Dualphasenstähle, wie ein sehr niedriges Streckgrenzenverhältnis bei gleichzeitig sehr hoher Zugfestigkeit, eine starke Kaltverfestigung und eine gute Kaltumformbarkeit, sind hinreichend bekannt. The steel grades determining processing characteristics of dual-phase steels, such as a very low yield ratio and at the same time very high tensile strength, a strong work hardening and a good cold workability, are well known.
Mit steigender Tendenz finden auch Mehrphasenstähle Anwendung, wie Complexphasen- stähle, ferritisch-bainitische Stähle, bainitische Stähle sowie martensitische Stähle, die durch unterschiedliche Gefügezusammensetzungen charakterisiert sind wie in der EN 10346 beschrieben. Multiphase steels such as complex-phase steels, ferritic-bainitic steels, bainitic steels and martensitic steels, which are characterized by different microstructural compositions as described in EN 10346, are also being used with increasing tendency.
Complexphasenstähle sind Stähle, die kleine Anteile von Martensit, Restaustenit und/oder Perlit in einem ferritisch/bainitischen Grundgefüge enthalten, wobei durch eine verzögerte Rekristallisation oder durch Ausscheidungen von Mikrolegierungselementen eine extreme Kornverfeinerung bewirkt wird. Complex-phase steels are steels which contain small amounts of martensite, retained austenite and / or pearlite in a ferritic / bainitic matrix, whereby extreme grain refinement is brought about by delayed recrystallization or precipitation of micro-alloying elements.
Ferritisch-bainitische Stähle sind Stähle, die Bainit oder verfestigten Bainit in einer Matrix aus Ferrit und/oder verfestigten Ferrit enthalten. Ferritic-bainitic steels are steels that contain bainite or solidified bainite in a matrix of ferrite and / or solidified ferrite.
Die Verfestigung der Matrix wird durch eine hohe Versetzungsdichte, durch Kornfeinung und die Ausscheidung von Mikrolegierungselementen bewirkt. Bainitische Stähle sind Stähle, die sich durch eine sehr hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit bei einer ausreichend hohen Dehnung für Kaltumformprozesse auszeichnen. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung ist eine gute Schweißbarkeit gegeben. Das Gefüge besteht typischerweise aus Bainit. Vereinzelt können geringe Anteile anderer Phasen, wie z. B. The solidification of the matrix is effected by a high dislocation density, by grain refining and the excretion of micro-alloying elements. Bainitic steels are steels that are characterized by a very high yield strength and tensile strength at a sufficiently high elongation for cold forming processes. Due to the chemical composition a good weldability is given. The microstructure typically consists of bainite. Occasionally, small amounts of other phases, such as. B.
Martensit und Ferrit, enthalten sein. Martensite and ferrite may be included.
Martensitische Stähle sind Stähle, die durch thermomechanisches Walzen kleine Anteile von Ferrit und/oder Bainit in einem Grundgefüge aus Martensit enthalten. Die Stahlsorte zeichnet sich durch eine sehr hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit bei einer ausreichend hohen Dehnung für Kaltumformprozesse aus. Innerhalb der Gruppe der Mehrphasenstähle weisen die martensitischen Stähle die höchsten Zugfestigkeitswerte auf. Martensitic steels are steels that contain small amounts of ferrite and / or bainite in a matrix of martensite due to thermomechanical rolling. The steel grade is characterized by a very high yield strength and tensile strength at a sufficiently high elongation for cold forming processes. Within the group of multiphase steels, the martensitic steels have the highest tensile strength values.
Zum Einsatz kommen diese Stähle u. a. in Struktur-, Fahrwerks- und crashrelevanten Bauteilen, sowie als flexibel kaltgewalzte Bänder. Diese Tailor Roiled Blank Leichtbau- Technologie (TRB®) ermöglicht eine signifikante Gewichtsreduktion durch die These steels are used, among other things, in structural, chassis and crash-relevant components, as well as flexibly cold-rolled strips. This Tailor Roiled Blank lightweight technology (TRB ® ) allows significant weight reduction through the
belastungsangepasste Wahl der Blechdicke über die Bauteillänge. load-adapted choice of the sheet thickness over the component length.
Die Herstellung von TRB®s mit Mehrphasengefüge ist mit heute bekannten Legierungen und verfügbaren kontinuierlichen Glühanlagen für stark variierende Banddicken allerdings nicht ohne Einschränkungen, wie z.B. für die Wärmebehandlung vor dem Kaltwalzen, möglich. In Bereichen unterschiedlicher Banddicke, d.h. bei Vorliegen unterschiedlicher The production of TRB ® s with multi-phase structure is not possible with today's known alloys and available continuous annealing lines for widely varying strip thicknesses, however, such as for heat treatment before cold rolling. In areas of different tape thickness, ie in the presence of different
Kaltabwalzgrade, kann aufgrund eines bei den gängigen Prozessfenstern auftretenden Temperaturgefälles kein homogenes mehrphasiges Gefüge in kalt- wie auch warmgewalzten Stahlbändern eingestellt werden. Kaltabwalzgrade, due to a temperature gradient occurring in the common process windows no homogeneous multi-phase microstructure in cold- as well as hot-rolled steel strips can be adjusted.
Üblicherweise werden kaltgewalzte hochfeste Stahlbänder aus wirtschaftlichen Gründen im Durchlaufglühverfahren rekristallisierend zu gut umformbarem Feinblech geglüht. Abhängig von der Legierungszusammensetzung und dem Bandquerschnitt werden die  Usually, cold-rolled high-strength steel strips are annealed by recrystallization in a continuous annealing process to give a readily deformable thin sheet for economic reasons. Depending on the alloy composition and the tape cross section, the
Prozessparameter, wie Durchlaufgeschwindigkeit, Glühtemperaturen und Process parameters, such as throughput speed, annealing temperatures and
Abkühlgeschwindigkeit, entsprechend den geforderten mechanisch-technologischen Cooling speed, according to the required mechanical and technological
Eigenschaften mit dem dafür notwendigen Gefüge eingestellt. Properties set with the necessary structure.
Zur Einstellung des Dualphasengefüges wird das Warmband, in typischen Dicken zwischen 1 ,50mm bis 4,00mm oder Kaltband, in typischen Dicken von 0,50mm bis 3,00mm, im Durchlaufglühofen auf eine solche Temperatur aufgeheizt, dass sich während der Abkühlung die geforderte Gefügeausbildung einstellt. Gleiches gilt für die Einstellung eines Stahls mit Complexphasengefüge, martensitischem, ferritisch-bainitischem sowie rein bainitischem Gefüge. To set the dual-phase microstructure, the hot-rolled strip, in typical thicknesses of 1.50 mm to 4.00 mm or cold strip, in typical thicknesses of 0.50 mm to 3.00 mm, is heated in the continuous annealing furnace to a temperature such that the required microstructure is formed during cooling established. The same applies to the setting of a steel with Complex phase structure, martensitic, ferritic-bainitic and purely bainitic structure.
In der kontinuierlichen Glühanlage findet eine spezielle Wärmebehandlung statt, wo z.B. durch vergleichsweise weiche Bestandteile, wie Ferrit bzw. bainitischer Ferrit der Stahl seine geringe Streckgrenze und durch seine harten Bestandteile, wie Martensit bzw. In the continuous annealing plant, a special heat treatment takes place, where e.g. by comparatively soft components, such as ferrite or bainitic ferrite, the steel its low yield strength and by its hard constituents, such as martensite or
kohlenstoffreicher Bainit seine Festigkeit erhält. high-carbon bainite maintains its strength.
Wenn aufgrund hoher Korrosionsschutzanforderungen die Oberfläche des Warm- oder Kaltbandes schmelztauchverzinkt werden soll, erfolgt die Glühbehandlung üblicherweise in einem dem Verzinkungsbad vorgeschalteten Durchlaufglühofen. If, due to high corrosion protection requirements, the surface of the hot or cold strip is to be hot dip galvanized, the annealing treatment is usually carried out in a continuous annealing furnace upstream of the galvanizing bath.
Auch beim Warmband wird fallweise je nach Legierungskonzept das geforderte Gefüge erst bei der Glühbehandlung im Durchlaufofen eingestellt, um die geforderten mechanischen Eigenschaften zu realisieren. Depending on the alloy concept, the required microstructure of the hot strip may also be adjusted in the continuous furnace during the annealing treatment, in order to achieve the required mechanical properties.
Beim Durchlaufglühen von warm- oder kaltgewalzten Stahlbändern mit z.B. aus der EP 1 113 085 A1 , EP 1 201 780 A1 und EP 0 796 928 A1 bekannten Legierungskonzepten für einen Mehrphasenstahl besteht das Problem, dass mit den dort getesteten In the continuous annealing of hot or cold rolled steel strips with e.g. From EP 1 113 085 A1, EP 1 201 780 A1 and EP 0 796 928 A1 known alloy concepts for a multi-phase steel is the problem that with the tested there
Legierungszusammensetzungen zwar die geforderten mechanischen Eigenschaften erfüllt werden, es ist aber nur ein enges Prozessfenster für die Glühparameter vorhanden ist, um bei Querschnittssprüngen ohne Anpassung der Prozessparameter gleichmäßige Alloy compositions Although the required mechanical properties are met, but there is only a narrow process window for the annealing parameters is present in order to uniform in cross-sectional jumps without adjustment of the process parameters
mechanische Eigenschaften über die Bandlänge zu gewährleisten. to ensure mechanical properties over the tape length.
Bei dem aus der EP 0 796 928 A1 bekannten Stahl besteht zudem der Nachteil darin, dass die sehr hohen AI-Gehalte von 0,4-2,5% die Stahlherstellung über konventionelles In addition, the disadvantage of the steel known from EP 0 796 928 A1 is that the very high Al contents of 0.4-2.5% make the steel production over conventional
Stranggießen durch Makroseigerungen und Gießpulvereinschlüsse negativ beeinflussen. Continuous casting through macrosegregations and negatively affecting casting powder compounds.
Bei ausgeweiteten Prozessfenstern sind bei gleichen Prozessparametern die geforderten Bandeigenschaften auch bei größeren Querschnittsänderungen der zu glühenden Bänder möglich. With expanded process windows, the required strip properties are possible with the same process parameters, even with larger cross-sectional changes of the strips to be annealed.
Dies gilt neben flexibel gewalzten Bändern mit unterschiedlichen Banddicken über die Bandlänge vor allen Dingen auch bei Bändern mit unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Breite, die nacheinander geglüht werden müssen. Eine homogene Temperaturverteilung ist gerade bei unterschiedlichen Dicken im Übergangsbereich von einem Band zum anderen nur schwierig zu erreichen. Dies kann bei Legierungszusammensetzungen mit zu kleinen Prozessfenstern bei der Durchlaufglühung dazu führen, dass z.B. das dünnere Band entweder zu langsam durch den Ofen gefahren wird und dadurch die Produktivität gesenkt wird, oder dass das dickere Band zu schnell durch den Ofen gefahren wird und die notwendigen Glühtemperaturen und Kühlgradienten zur Erreichung des gewünschten Gefüges nicht erreicht wird. Die Folgen sind vermehrter Ausschuss mit entsprechenden Fehlleistungskosten. This applies in addition to flexibly rolled strips with different strip thicknesses over the strip length above all, even with strips of different thickness and / or different width, which must be annealed successively. A homogeneous temperature distribution is difficult to achieve, especially at different thicknesses in the transition region from one belt to another. This can result in alloy compositions with too small process windows in the continuous annealing, for example, that the thinner strip is either driven too slowly through the oven and thereby productivity is lowered, or that the thicker strip is driven too fast through the oven and the necessary annealing temperatures and cooling gradients to achieve the desired texture is not achieved. The consequences are increased rejects with corresponding costs of misconduct.
Der entscheidende Prozessparameter ist somit die Einstellung der Geschwindigkeit bei der Durchlaufglühung, da die Phasenumwandlung temperatur- und zeitabhängig abläuft. Je unempfindlicher der Stahl in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der mechanischen The decisive process parameter is thus the setting of the speed in the continuous annealing, since the phase transformation takes place depending on temperature and time. The less sensitive the steel in terms of the uniformity of the mechanical
Eigenschaften bei Änderungen im Temperatur- und Zeitverlauf bei der Durchlaufglühung ist, desto größer ist somit das Prozessfenster. Properties with changes in the temperature and time course in the continuous annealing, the larger the process window.
Besonders gravierend wird das Problem eines sehr engen Prozessfensters bei der  Particularly serious is the problem of a very narrow process window in the
Glühbehandlung, wenn belastungsoptimierte Bauteile aus Warm- oder Kaltband hergestellt werden sollen, die über die Bandlänge und Bandbreite (z.B. durch flexibles Walzen) variierende Banddicken aufweisen. Annealing when stress-optimized components are to be made from hot or cold strip which have varying strip thicknesses over the strip length and belt width (e.g., by flexible rolling).
Ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlbandes mit unterschiedlicher Dicke über die Bandlänge wird z. B. in der DE 100 37 867 A1 beschrieben. A method for producing a steel strip with different thickness over the strip length is z. B. in DE 100 37 867 A1.
Bei Anwendung der bekannten Legierungskonzepte für die Gruppe der Mehrphasenstähle ist es aufgrund des engen Prozessfensters schon beim Durchlaufglühen unterschiedlich dicker Bänder nur schwer möglich, über die gesamte Bandlänge des Bandes gleichmäßige mechanische Eigenschaften zu erreichen. When using the known alloy concepts for the group of multiphase steels, it is difficult to achieve uniform mechanical properties over the entire strip length of the strip due to the narrow process window already in the continuous annealing of different thickness tapes.
Bei flexibel gewalzten Kaltbändern aus Mehrphasenstählen bekannter Zusammensetzungen weisen, wegen des zu kleinen Prozessfensters, die Bereiche mit geringerer Banddicke aufgrund der Umwandlungsvorgänge bei der Abkühlung entweder zu hohe Festigkeiten durch zu große Martensitanteile auf oder die Bereiche mit größerer Banddicke erreichen zu geringe Festigkeiten durch zu geringe Martensitanteile. Homogene mechanischtechnologische Eigenschaften über die Bandlänge oder -breite sind mit den bekannten Legierungskonzepten beim Durchlaufglühen praktisch nicht zu erreichen. Das Ziel, die resultierenden mechanisch-technologischen Eigenschaften in einem engen Bereich über Bandbreite und Bandlänge durch die gesteuerte Einstellung der For flexibly rolled cold strips of multiphase steels of known compositions, because of the too small process window, the areas with lower strip thickness due to the transformation processes during cooling either too high strengths due to excessive martensite or on areas with larger strip thickness to low strengths due to low martensite , Homogeneous mechanical technological properties over the strip length or width are virtually impossible to achieve with the known alloy concepts in continuous annealing. The aim of the resulting mechanical-technological properties in a narrow range over bandwidth and tape length through the controlled adjustment of
Volumenanteile der Gefügephasen zu erreichen, hat oberste Priorität und ist deshalb nur durch ein vergrößertes Prozessfenster möglich. Die bekannten Legierungskonzepte für Mehrphasenstähle sind durch ein zu enges Prozessfenster charakterisiert und deshalb zur Lösung der vorliegenden Problematik, insbesondere bei flexibel gewalzten Bändern, ungeeignet. Mit den bekannten Legierungskonzepten sind derzeit nur Stähle einer Achieving volume fractions of the structural phases has the highest priority and is therefore only possible through an enlarged process window. The known alloy concepts for multiphase steels are characterized by too narrow a process window and therefore unsuitable for solving the present problem, in particular in flexibly rolled strips. At present, only steels are one of the known alloy concepts
Festigkeitsklasse mit definierten Querschnittsbereichen (Banddicke und Bandbreite) darstellbar, so dass für unterschiedliche Festigkeitsklassen und oder Querschnittsbereiche veränderte Legierungskonzepte notwendig sind. Strength class with defined cross-sectional areas (strip thickness and belt width) can be displayed, so that different alloying concepts are required for different strength classes and / or cross-sectional areas.
Stand der Technik ist, dass eine Zunahme der Festigkeit durch das mengenmäßige Steigern von Kohlenstoff und/oder Silizium und/oder Mangan und eine Zunahme der Festigkeit über die Gefügeeinstellungen und die Mischkristallverfestigung (Mischkristallhärtung) bei angepasster Temperaturführung erreicht wird. The state of the art is that an increase in strength is achieved by the increase in the quantity of carbon and / or silicon and / or manganese and an increase in the strength via the microstructural adjustments and solid solution hardening (mixed crystal hardening) with adapted temperature control.
Durch die Mengensteigerung der vorgenannten Elemente verschlechtern sich jedoch zunehmend die Materialverarbeitungseigenschaften, beispielsweise beim Schweißen, Umformen und Schmelztauchveredeln. Increasing the quantity of the aforementioned elements, however, causes the material processing properties to deteriorate, for example during welding, forming and hot dipping.
Bei der Stahlherstellung zeigt sich allerdings auch ein Trend zur Reduzierung des However, steelmaking is also showing a trend towards reducing the
Kohlenstoff- und/oder Mangangehaltes, um eine verbesserte Kaltverarbeitbarkeit sowie bessere Gebrauchseigenschaften zu erreichen. Carbon and / or manganese content, to achieve improved cold workability and better performance properties.
Zur Beschreibung und Quantifizierung des Kantenrissverhaltens findet der For describing and quantifying the edge cracking behavior, see
Lochaufweitungstest nach ISO 11630 als eins von mehreren möglichen Prüfverfahren Anwendung. Hole expansion test according to ISO 11630 as one of several possible test method application.
Bei entsprechend optimierten Güten erwartet der Stahlanwender höhere Werte als beim Standardmaterial. Aber auch die Schweißeignung charakterisiert durch das  With suitably optimized grades, the steel user expects higher values than with the standard material. But also the welding ability characterized by the
Kohlenstoffäquivalent, rückt weiter in den Fokus. Carbon equivalent, moves further into focus.
Ein niedriges Streckgrenzenverhältnis (Re/Rm) ist typisch für einen Dualphasenstahl und dient vor allem der Umformbarkeit bei Streck- und Tiefziehvorgängen. Dieses gibt dem Konstrukteur Auskunft über den Abstand zwischen einsetzender plastischer Deformation und Versagen des Werkstoffes bei quasistatischer Beanspruchung. Dementsprechend stellen niedrigere Streckgrenzenverhältnisse einen größeren Sicherheitsabstand zum Bauteilversagen dar. A low yield ratio (Re / Rm) is typical for a dual-phase steel and is used primarily for formability in drawing and deep drawing operations. This gives the designer information about the distance between onset of plastic deformation and failure of the material under quasistatic stress. Ask accordingly lower yield ratio ratios provide a greater safety margin for component failure.
Ein höheres Streckgrenzenverhältnis (Re/Rm) wie es für Komplexphasenstähle typisch ist, zeichnet sich auch durch den Widerstand gegen Kantenrisse aus. Dies lässt sich auf die geringeren Unterschiede in den Festigkeiten der einzelnen Gefügebestandteile A higher yield ratio (Re / Rm), which is typical for complex phase steels, is also distinguished by resistance to edge cracks. This can be attributed to the smaller differences in the strengths of the individual structural components
zurückführen, was sich günstig auf eine homogene Verformung im Bereich der Schnittkante auswirkt. leading back, which has a favorable effect on a homogeneous deformation in the region of the cutting edge.
Die analytische Landschaft zur Erreichung von Mehrphasenstählen mit The analytical landscape for the achievement of multi-phase steels with
Mindestzugfestigkeiten von 580 MPa ist sehr vielfältig geworden und zeigt sehr große Legierungsbereiche bei den festigkeitssteigernden Elementen Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Aluminium sowie Chrom und/oder Molybdän, wie auch in der Zugabe von Minimum tensile strength of 580 MPa has become very diverse and shows very large alloy areas in the strength-enhancing elements carbon, silicon, manganese, phosphorus, aluminum and chromium and / or molybdenum, as well as in the addition of
Mikrolegierungen, wie Titan und Vanadium, sowie in den materialcharakterisierenden Eigenschaften. Microalloys, such as titanium and vanadium, as well as in the material-characterizing properties.
Das Abmessungsspektrum ist breit und liegt im Dickenbereich von etwa 0,50 bis 4,00mm. Es finden überwiegend Bänder bis etwa 1850mm Anwendung, aber auch The range of dimensions is broad and lies in the thickness range of about 0.50 to 4.00 mm. There are mainly bands up to about 1850mm application, but also
Spaltbandabmessungen, die durch Längsteilen der Bänder entstehen. Bleche bzw. Tafeln werden durch Querteilen der Bänder gefertigt. Slit strip dimensions that result from longitudinal splitting of the strips. Sheets or sheets are made by cutting the strips.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Legierungskonzept für einen hochfesten Mehrphasenstahl mit einer Mindestzugfestigkeit von 580 MPa längs und quer zur Walzrichtung, vorzugsweise mit Dualphasengefüge und einem Streckgrenzenverhältnis von weniger als 67%, mit dem das Prozessfenster für die Durchlaufglühung von Warm- oder Kaltbändern so erweitert werden kann, dass neben Bändern mit unterschiedlichen The invention is therefore based on the object, a new alloy concept for a high-strength multiphase steel with a minimum tensile strength of 580 MPa longitudinal and transverse to the rolling direction, preferably with dual-phase structure and a yield ratio of less than 67%, with the process window for the continuous annealing of hot or Cold tapes can be extended so that in addition to tapes with different
Querschnitten auch Stahlbänder mit über Bandlänge und ggf. Bandbreite variierender Dicke, und den damit entsprechend variierenden Kaltabwalzgraden, mit möglichst homogenen mechanisch-technologischen Eigenschaften erzeugt werden können. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines aus diesem Stahl hergestellten Bandes angegeben werden. Cross-sections and steel bands with over tape length and possibly bandwidth varying thickness, and thus correspondingly varying Kaltabwalzgraden, can be produced with the most homogeneous mechanical and technological properties. In addition, a method for producing a strip made from this steel is to be specified.
Nach der Lehre der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Stahl mit folgenden Gehalten in Gewichts-%: According to the teachings of the invention, this object is achieved by a steel with the following contents in% by weight:
C 0,075 bis < 0,105 C 0.075 to <0.105
Si 0,200 bis < 0,300 Si 0.200 to <0.300
Mn 1 ,000 bis < 2,000 Cr 0,280 bis < 0,480 Mn 1, 000 to <2,000 Cr 0.280 to <0.480
AI 0,010 bis < 0,060  AI 0.010 to <0.060
P < 0,020  P <0.020
Nb > 0,005 bis < 0,025  Nb> 0.005 to <0.025
N ^ 0,0100  N ^ 0.0100
S < 0,0050  S <0.0050
Rest Eisen, einschließlich üblicher stahlbegleitender oben nicht erwähnter Elemente.  The rest of the iron, including standard steel-accompanying elements not mentioned above.
Der erfindungsgemäße Stahl bietet den Vorteil eines deutlich vergrößerten Prozessfensters im Vergleich zu den bekannten Stählen. Daraus resultiert eine erhöhte Prozesssicherheit beim Durchlaufglühen von Kalt- und Warmband mit Dualphasengefüge. Somit können für durchlaufgeglühte Warm- oder Kaltbänder homogenere mechanisch-technologische The steel according to the invention offers the advantage of a significantly enlarged process window in comparison to the known steels. This results in an increased process reliability in the continuous annealing of cold and hot strip with dual-phase structure. Thus, for pass-annealed hot or cold strips homogeneous mechanical-technological
Eigenschaften im Band auch bei unterschiedlichen Querschnitten und sonst gleichen Prozessparametern gewährleistet werden. Characteristics in the belt can be guaranteed even with different cross sections and otherwise the same process parameters.
Dies gilt für das Durchlaufglühen aufeinander folgender Bänder mit unterschiedlichen Bandquerschnitten wie auch für Bänder mit variierender Banddicke über Bandlänge bzw. Bandbreite. Z.B. ist damit eine Prozessierung in ausgewählten Dickenbereichen möglich (z.B., wie kleiner 1mm Banddicke, 1 bis 2mm Banddicke und 2 bis 4mm Banddicke). This applies to the continuous annealing of successive belts with different belt cross-sections as well as belts with varying belt thickness over belt length or belt width. For example, Thus, a processing in selected thickness ranges is possible (for example, such as smaller 1mm tape thickness, 1 to 2mm tape thickness and 2 to 4mm tape thickness).
Werden erfindungsgemäß im Durchlaufglühverfahren erzeugte höherfeste Warm- oder Kaltbänder aus Mehrphasenstahl mit variierenden Banddicken erzeugt, können aus diesem Material vorteilhaft belastungsoptimierte Bauteile umformtechnisch hergestellt werden. If higher-strength hot or cold strips produced from multiphase steel with varying strip thicknesses produced by the continuous annealing process according to the invention are advantageously produced from this material, stress-optimized components can be produced by forming technology.
Das erzeugte Material kann sowohl als Kalt- wie auch als Warmband über eine The material produced can be used as a cold as well as a hot strip over a
Feuerverzinkungslinie oder eine reine Durchlaufglühanlage erzeugt werden im dressierten und undressierten und auch im wärmebehandelten Zustand (Zwischenglühen). Hot dip galvanizing line or a pure continuous annealing system are produced in the dressed and undressed and also in the heat-treated state (intermediate annealing).
Gleichzeitig besteht die Option, durch gezielte Variierung der Prozessparameter die At the same time, the option exists of deliberately varying the process parameters
Gefügeanteile so einzustellen, dass Stähle in unterschiedlichen Festigkeitsklassen, wie HDT580X, HCT600X und HCT780X, z.B. nach EN 10346 herstellbar sind. To adjust soils so that steels in different strength classes, such as HDT580X, HCT600X and HCT780X, e.g. can be produced according to EN 10346.
Die mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung erzeugten Stahlbänder zeichnen sich bei der Fertigung eines Dualphasenstahles durch ein im Vergleich zum Standard deutlich breiteres Prozessfenster hinsichtlich Temperatur und The steel strips produced with the alloy composition according to the invention are characterized in the production of a dual-phase steel by a much wider compared to the standard process window in terms of temperature and
Durchlaufgeschwindigkeit bei der interkritischen Glühung zwischen Ad und bzw. bei einer austenitisierenden Glühung über Ac3 mit abschließender gesteuerter Abkühlung bzw. einer Glühung unterhalb des Beginn's des Zweiphasengebietes (z.B. Ad - zirka 20 °C) im Throughput speed at the intercritical annealing between Ad and / or at a austenitizing calcination over Ac3 with final controlled cooling or annealing below the beginning of the two - phase zone (eg Ad - about 20 ° C)
Vergleich zu den bekannten Legierungskonzepten aus (siehe Figur 9a, 9b, 9c). Compared to the known alloy concepts from (see Figure 9a, 9b, 9c).
Als vorteilhaft haben sich Glühtemperaturen von etwa 700 bis 950°C herausgestellt. Annealing temperatures of about 700 to 950 ° C have proved to be advantageous.
Abhängig von dem Gesamtprozess gibt es unterschiedliche Ansätze zur Realisierung der Wärmebehandlung. Depending on the overall process, there are different approaches to realize the heat treatment.
Bei einer Durchlaufglühanlage ohne anschließende Schmelztauchveredelung wird das Band ausgehend von der Glühtemperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 15 bis 100°C/s auf eine Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C abgekühlt. Optional kann vorab mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 15 bis 100°C/s auf eine vorherige In a continuous annealing plant without subsequent hot-dip refinement, the strip is cooled starting from the annealing temperature at a cooling rate of approximately 15 to 100 ° C./s to an intermediate temperature of approximately 200 to 250 ° C. Optionally, you can pre-cool at a rate of about 15 to 100 ° C / s to a previous one
Zwischentemperatur von 300 bis 500°C abgekühlt werden. Die Abkühlung bis zur Intermediate temperature of 300 to 500 ° C are cooled. The cooling down to the
Raumtemperatur erfolgt abschließend mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 bis 30°C/s. Room temperature is finally at a cooling rate of about 2 to 30 ° C / s.
Bei einer Wärmebehandlung im Rahmen einer Schmelztauchveredelung gibt es zwei Möglichkeiten der Temperaturführung. Die Kühlung wie oben beschrieben wird vor dem Eintritt in das Schmelzbad angehalten und erst nach dem Austritt aus dem Bad bis zum Erreichen der Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C fortgesetzt. Abhängig von der Schmelzbadtemperatur ergibt sich dabei eine Haltetemperatur von zirka 420 bis 470°C. Die Abkühlung bis zur Raumtemperatur erfolgt wieder mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 bis 30°C/s. In a heat treatment in the context of a hot dip refinement, there are two ways of temperature control. The cooling as described above is stopped before entering the molten bath and continued until after leaving the bath until reaching the intermediate temperature of about 200 to 250 ° C. Depending on the molten bath temperature results in a holding temperature of about 420 to 470 ° C. Cooling down to room temperature is again carried out at a cooling rate of approximately 2 to 30 ° C / s.
Die zweite Variante der Temperaturführung bei der Schmelztauchveredelung beinhaltet das Halten der Temperatur für zirka 1 bis 20s bei der Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C und ein anschließendes Wiedererwärmen auf die zur Schmelztauchveredelung benötigte Temperatur von zirka 420 bis 470°C. Das Band wird nach der Veredelung wieder auf zirka 200 bis 250°C abgekühlt. Die Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt wieder mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 bis 30°C/s. The second variant of the temperature control in the hot dip finishing includes holding the temperature for about 1 to 20 seconds at the intermediate temperature of about 200 to 250 ° C and then reheating to the temperature required for hot dipping refinement of about 420 to 470 ° C. The strip is cooled after refining to about 200 to 250 ° C. The cooling to room temperature is again at a cooling rate of about 2 to 30 ° C / s.
Bei klassischen Dualphasenstählen ist neben Mangan, Chrom und Silizium auch der Kohlenstoff für die Umwandlung von Austenit zu Martensit verantwortlich. In classical dual-phase steels, in addition to manganese, chromium and silicon, carbon is also responsible for the transformation of austenite to martensite.
Erst die erfindungsgemäße Kombination der in den angegebenen Grenzen zulegierten Elemente Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Chrom sowie Niob sichert einerseits die geforderten mechanischen Eigenschaften von Mindestzugfestigkeiten von 580 MPa und Streckgrenzenverhältnisse von unterhalb 67% bei gleichzeitig deutlich verbreitertem It is only the combination according to the invention of the elements carbon, silicon, manganese and chromium and niobium alloyed within the specified limits that assures the one hand required mechanical properties of minimum tensile strengths of 580 MPa and yield strength ratios of below 67% at the same time significantly widened
Prozessfenster bei der Duchlaufglühung. Process window during continuous annealing.
Die Grundlage für das Erreichen eines breiten Prozessfensters ist die erfindungsgemäße Mikrolegierung ausschließlich mit Niob, bei Berücksichtigung der o.g. klassischen The basis for achieving a broad process window is the microalloying according to the invention exclusively with niobium, taking into account the above-mentioned. classical
Zusammensetzung Kohlenstoff/Silizium/Mangan/Chrom, bei einem nach der Banddicke darzustellenden, abgestuften und definierten Mangangehalt. Composition carbon / silicon / manganese / chromium, with a graded and defined manganese content to be displayed according to the strip thickness.
Da mit zunehmendem Querschnitt bzw. Banddicke bei gleicher Breite die Geschwindigkeit in der Durchlaufglühanlage sich verringert, d.h. die damit vorhandene Zeit zur Umwandlung größer wird, muss zur Einstellung ähnlicher Gefügeanteile über den ausgewählten Since with increasing cross-section or strip thickness at the same width, the speed in the continuous annealing plant is reduced, i. the time available for conversion to increase must be set to set similar microstructural proportions over the selected one
Dickenbereich (z.B. 0,5 bis 4,0mm) der Mangangehalt diese Aufgabe übernehmen und die Phasenumwandlungen entsprechend verschieben, wie in Figur 6 in den Varianten1 ,2 und 3 schematisch dargestellt. Thickness range (for example, 0.5 to 4.0 mm) of the manganese content take over this task and move the phase transformations accordingly, as shown schematically in the variants 1, 2 and 3 in Figure 6.
Werkstoffcharakteristisch bewirkt die Zugabe von Niob eine Verzögerung der Material characteristic, the addition of niobium causes a delay of
Rekristallisation bei der Glühbehandlung, dadurch wird die Austinitkorngröße stabilisiert und ein breiteres Prozessfenster bei der abschließenden Glühbehandlung erreicht. Recrystallization during the annealing treatment, this stabilizes the Austinitkorngröße and achieved a wider process window in the final annealing.
Werkstoffcharakteristisch ist auch, dass durch die Zugabe von Mangan mit ansteigenden Gewichtsprozenten das Ferritgebiet zu längeren Zeiten und tieferen Temperaturen während der Abkühlung verschoben wird. Material characteristic is also that the addition of manganese with increasing weight percent of the ferrite is shifted to longer times and lower temperatures during cooling.
Die Anteile von Ferrit werden dabei durch erhöhte Anteile von Bainit je nach The shares of ferrite are thereby increased by amounts of bainite depending
Prozessparameter mehr oder weniger stark reduziert. Process parameters more or less reduced.
Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass allein die Mikrolegierungselementzugabe von Niob in Gehalten von 0,005 bis 0,025% ausreichend ist, um ein breites Prozessfenster und den typischerweise hierfür geforderten Zugfestigkeiten von mindestens 580 MPa für Warmband und mindestens 600 MPa für kaltnachgewalztes Warmband und Kaltband zu erreichen ist. In experiments, it has been found that only the micro alloying element addition of niobium at levels of 0.005 to 0.025% is sufficient to achieve a broad process window and tensile strength of at least 580 MPa typically required for hot strip and at least 600 MPa for cold rolled hot strip and cold strip ,
Erst durch die abgestimmte Zugabe von Mangan in den angegebenen Gehalten, als Steuerungsgröße zur Kompensierung des Querschnitteinflusses, können gleichmäßige mechanischen Kennwerte und Gefügezusammensetzungen bei unterschiedlichen Only by the coordinated addition of manganese in the specified levels, as a control variable to compensate for the cross-sectional influence, uniform mechanical properties and microstructural compositions at different
Banddicken ermöglicht werden. Durch die Mikrolegierung von Niob wird die zuvor beschriebene Prozessrobustheit ermöglicht. Band thicknesses are made possible. The microalloying of niobium enables the previously described process robustness.
Durch die Manganvariation wird der Querschnittseinfluss im Zeit-Temperatur- Umwandlungsverhalten kompensiert.  The manganese variation compensates for the cross-sectional influence in the time-temperature conversion behavior.
Durch die Einstellung eines niedrigen Kohlenstoffgehaltes von 0,105% kann das By setting a low carbon content of 0.105%, the
Kohlenstoffäquivalent reduziert werden, wodurch die Schweißbarkeit verbessert und zu große Aufhärtungen beim Schweißen vermieden werden. Beim Widerstandspunktschweißen kann darüber hinaus die Elektrodenstandzeit deutlich erhöht werden. Carbon equivalent can be reduced, thereby improving the weldability and to avoid excessive hardening during welding. In resistance spot welding, moreover, the electrode life can be significantly increased.
Nachfolgend wird die Wirkung der Elemente in der erfindungsgemäßen Legierung näher beschrieben. Die Mehrphasenstähle sind typischerweise chemisch so aufgebaut, dass Legierungselemente mit und auch ohne Mikrolegierungselemente kombiniert werden. The effect of the elements in the alloy according to the invention is described in more detail below. The multiphase steels are typically chemically designed to combine alloying elements with and without micro-alloying elements.
Begleitelemente sind unvermeidlich und werden im Analysenkonzept hinsichtlich ihrer Wirkung wenn notwendig berücksichtigt. Accompanying elements are unavoidable and are considered in the analysis concept with regard to their effect if necessary.
Begleitelemente sind Elemente, die bereits im Eisenerz vorhanden sind bzw. Accompanying elements are elements that are already present in the iron ore or
herstellungsbedingt in den Stahl gelangen. Aufgrund ihrer überwiegend negativen Einflüsse sind sie in der Regel unerwünscht. Es wird versucht, sie bis zu einem tolerierbaren Gehalt zu entfernen bzw. in unschädlichere Formen zu überführen. due to production, get into the steel. Because of their predominantly negative influences, they are usually undesirable. An attempt is made to remove them to a tolerable level or to convert them into more harmless forms.
Wasserstoff (H); kann als einziges Element ohne Gitterverspannungen zu erzeugen durch das Eisengitter diffundieren. Dies führt dazu, dass der Wasserstoff im Eisengitter relativ beweglich ist und während der Fertigung verhältnismäßig leicht aufgenommen werden kann. Wasserstoff kann dabei nur in atomarer (ionischer) Form ins Eisengitter aufgenommen werden. Hydrogen (H); is the only element that can generate diffraction through the iron grid without creating lattice strains. As a result, the hydrogen in the iron grid is relatively mobile and can be absorbed relatively easily during production. Hydrogen can only be taken up in atomic (ionic) form in the iron lattice.
Wasserstoff wirkt stark versprödend und diffundiert bevorzugt zu energetisch günstigen Stellen (Fehlstellen, Korngrenzen etc.). Dabei fungieren Fehlstellen als Wasserstofffallen und können die Verweildauer des Wasserstoffes im Werkstoff erheblich erhöhen. Hydrogen has a strong embrittlement and preferably diffuses to energy-favorable sites (defects, grain boundaries, etc.). In this case, defects act as hydrogen traps and can significantly increase the residence time of the hydrogen in the material.
Durch eine Rekombination zu molekularem Wasserstoff können Kaltrisse entstehen. Dieses Verhalten tritt bei der Wasserstoffversprödung oder bei wasserstoffinduzierter By recombination to molecular hydrogen, cold cracks can arise. This behavior occurs in hydrogen embrittlement or hydrogen-induced
Spannungsrisskorrosion auf. Auch beim verzögerten Riss, dem sogenannten Delayed- Fracture, der ohne äußere Spannungen auftritt, wird Wasserstoff oft als Grund genannt. Ein gleichmäßigeres Gefüge, was bei dem erfindungsgemäßen Stahl u.a. durch seine Mikrolegierung erzielt wird, vermindert die Anfälligkeit gegenüber einer Stress corrosion cracking on. Even with the delayed crack, the so-called delayed fracture, which occurs without external stresses, hydrogen is often cited as a reason. A more uniform structure, which is achieved in the steel according to the invention, inter alia, by its microalloying, reduces the susceptibility to a
Wasserstoffversprödung. Hydrogen embrittlement.
Daher sollte der Wasserstoffgehalt im Stahl so gering wie möglich sein. Therefore, the hydrogen content in the steel should be as low as possible.
Sauerstoff (O): Im schmelzflüssigen Zustand hat der Stahl eine verhältnismäßig große Aufnahmefähigkeit für Gase, bei Raumtemperatur ist Sauerstoff jedoch nur in sehr geringen Mengen löslich. Analog zum Wasserstoff kann Sauerstoff nur in atomarer Form in den Werkstoff diffundieren. Wegen der stark versprödenden Wirkung sowie der negativen Auswirkungen auf die Alterungsbeständigkeit wird während der Herstellung so weit wie möglich versucht, den Sauerstoffgehalt zu reduzieren. Oxygen (O): In the molten state, the steel has a relatively high absorption capacity for gases, but at room temperature, oxygen is only soluble in very small quantities. Similar to hydrogen, oxygen can only diffuse into the material in atomic form. Due to the strong embrittling effect and the negative effects on the aging resistance, as much as possible is attempted during production to reduce the oxygen content.
Zur Verringerung des Sauerstoffs existieren zum Einen verfahrenstechnische Ansätze wie eine Vakuumbehandlung und zum Anderen analytische Ansätze. Durch Zugabe von bestimmten Legierungselementen kann der Sauerstoff in ungefährlichere Zustände überführt werden. So ist ein Abbinden des Sauerstoffes über Mangan, Silizium und/oder Aluminium in der Regel üblich. Die dadurch entstehenden Oxide können jedoch als Fehlstellen im For the reduction of oxygen exist on the one hand procedural approaches such as a vacuum treatment and on the other analytical approaches. By adding certain alloying elements, the oxygen can be converted to safer conditions. So a setting of the oxygen over manganese, silicon and / or aluminum is usually common. However, the resulting oxides can be considered as defects in the
Werkstoff negative Eigenschaften hervorrufen. Bei einer feinen Ausscheidung, speziell von Aluminiumoxiden, kann hingegen auch eine Kornfeinung erfolgen. Material cause negative properties. With a fine excretion, especially of aluminum oxides, however, can also be done a grain refining.
Aus vorgenannten Gründen sollte deshalb der Sauerstoffgehalt im Stahl so gering wie möglich sein. For the above reasons, therefore, the oxygen content in the steel should be as low as possible.
Stickstoff (NV. ist ebenfalls ein Begleitelement aus der Stahlherstellung. Stähle mit freiem Stickstoff neigen zu einem starken Alterungseffekt. Der Stickstoff diffundiert schon bei geringen Temperaturen an Versetzungen und blockiert diese. Er bewirkt damit einen Nitrogen (NV) is also a companion element of steelmaking and free nitrogen steels tend to have a strong aging effect, as nitrogen diffuses and blocks even at low temperatures
Festigkeitsanstieg verbunden mit einem rapiden Zähigkeitsverlust. Ein Abbinden des Stickstoffes in Form von Nitriden ist durch Zulegieren von Aluminium oder Titan möglich. Strength increase combined with a rapid loss of toughness. Nitrogen bonding in the form of nitrides is possible by alloying aluminum or titanium.
Aus vorgenannten Gründen ist der Stickstoffgehalt auf < 0,0100%, vorteilhaft auf < 0,0090% bzw. optimal auf < 0,0080% bzw. auf bei der Stahlherstellung unvermeidbare Mengen begrenzt. For the abovementioned reasons, the nitrogen content is limited to <0.0100%, advantageously to <0.0090% or optimally to <0.0080% or to unavoidable amounts in steelmaking.
Schwefel (S): ist wie Phosphor als Spurenelement im Eisenerz gebunden. Er ist im Stahl unerwünscht (Ausnahme Automatenstähle), da er zu starker Seigerung neigt und stark versprödend wirkt. Es wird deshalb versucht, möglichst geringe Mengen an Schwefel in der Schmelze zu erreichen (z. B. durch eine Tiefvakuumbehandlung). Des Weiteren wird der vorhandene Schwefel durch Zugabe von Mangan in die relativ ungefährliche Verbindung Mangansulfid (MnS) überführt. Sulfur (S): like phosphorus is bound as a trace element in iron ore. It is undesirable in steel (exception free cutting steels), because it tends to segregation strong and strong embrittling effect. It is therefore attempted to achieve the lowest possible amounts of sulfur in the melt (for example, by a deep vacuum treatment). Furthermore, the existing sulfur is converted by adding manganese into the relatively harmless compound manganese sulfide (MnS).
Die Mangansulfide werden während des Walzprozesses oft zeilenartig ausgewalzt und fungieren als Keimstellen für die Umwandlung. Dies führt vor allem bei diffusionsgesteuerter Umwandlung zu einem zeilig ausgeprägten Gefüge und kann bei stark ausgeprägter Zeiligkeit zu verschlechterten mechanischen Eigenschaften führen (z.B. ausgeprägte Martensitzeilen statt verteilte Martensitinseln, anisotropes Werkstoffverhalten, verminderte Bruchdehnung). The manganese sulfides are often rolled in rows during the rolling process and act as nucleation sites for the transformation. This leads to a line-shaped structure, especially in the case of diffusion-controlled conversion, and can lead to impaired mechanical properties in the case of pronounced bristleness (for example pronounced martensite parts instead of distributed martensite islands, anisotropic material behavior, reduced elongation at break).
Aus vorgenannten Gründen ist der Schwefelgehalt auf < 0,0050% bzw. auf bei der  For the above reasons, the sulfur content is <0.0050% or at the
Stahlherstellung unvermeidbare Mengen begrenzt. Steel production limits unavoidable quantities.
Phosphor (P): ist ein Spurenelement aus dem Eisenerz und wird im Eisengitter als Phosphorus (P): is a trace element from iron ore and is found in iron lattice
Substitutionsatom gelöst. Phosphor steigert durch Mischkristallverfestigung die Härte und verbessert die Härtbarkeit. Substitution atom solved. Phosphorus increases hardness by solid solution strengthening and improves hardenability.
Es wird allerdings in der Regel versucht, den Phosphorgehalt soweit wie möglich However, it is usually attempted to maximize the phosphorus content as much as possible
abzusenken, da er unter anderem durch seine geringe Diffusionsgeschwindigkeit stark zur Seigerung neigt und im hohen Maße die Zähigkeit vermindert. Durch die Anlagerung von Phosphor an den Korngrenzen treten Korngrenzenbrüche auf. Zudem setzt Phosphor die Übergangstemperatur von zähem zu sprödem Verhalten bis zu 300°C herauf. Während des Warmwalzens können oberflächennahe Phosphoroxide an den Korngrenzen zu due to its low diffusion rate, it is highly susceptible to segregation and greatly reduces its toughness. Due to the addition of phosphorus at the grain boundaries, grain boundary fractures occur. In addition, phosphorus increases the transition temperature from tough to brittle behavior up to 300 ° C. During hot rolling, near-surface oxides of phosphorus can be added to the grain boundaries
Bruchaufreißungen führen. Breakage breaks lead.
In einigen Stählen wird er allerdings aufgrund der niedrigen Kosten und der hohen In some steels, however, it is due to the low cost and high
Festigkeitssteigerung in geringen Mengen (< 0,1%) als Mikrolegierungselement verwendet. Beispielsweise in höherfesten IF-Stählen (interstitial free) oder auch in einigen Increase in strength in small amounts (<0.1%) used as a micro-alloying element. For example, in higher-strength IF steels (interstitial free) or in some
Legierungskonzepten für Dualphasenstählen. Alloy concepts for dual-phase steels.
Aus vorgenannten Gründen ist der Phosphorgehalt auf < 0,020% bzw. auf bei der For the above reasons, the phosphorus content is <0.020% or at the
Stahlherstellung unvermeidbare Mengen begrenzt. Steel production limits unavoidable quantities.
Legierunqselemente werden dem Stahl in der Regel zugegeben, um gezielt bestimmte Eigenschaften zu beeinflussen. Dabei kann ein Legierungselement in verschiedenen Stählen unterschiedliche Eigenschaften beeinflussen. Die Wirkung hängt im Allgemeinen stark von der Menge und dem Lösungszustand im Werkstoff ab. Alloying elements are usually added to the steel in order to influence specific properties. In this case, an alloying element in different steels affect different characteristics. The effect generally depends strongly on the amount and the solution state in the material.
Die Zusammenhänge können demnach durchaus vielseitig und komplex sein. Im Folgenden soll auf die Wirkung der Legierungselemente näher eingegangen werden. The connections can therefore be quite varied and complex. In the following, the effect of the alloying elements will be discussed in greater detail.
Kohlenstoff (C): gilt als das wichtigste Legierungselement im Stahl. Durch seine gezielte Einbringung bis zu 2,06 % wird Eisen erst zum Stahl. Oft wird während der Stahlherstellung der Kohlenstoffanteil drastisch abgesenkt. Bei Dualphasenstählen für eine kontinuierliche Schmelztauchveredelung beträgt sein Anteil maximal 0,23%, ein Mindestwert ist nicht vorgegeben. Carbon (C): considered the most important alloying element in steel. Through its targeted introduction of up to 2.06% iron is only steel. Often the carbon content is drastically lowered during steelmaking. In the case of dual-phase steels for continuous hot-dip refinement, its maximum proportion is 0.23%; a minimum value is not specified.
Kohlenstoff wird aufgrund seines vergleichsweise kleinen Atomradius interstitiell im Carbon becomes interstitial due to its comparatively small atomic radius
Eisengitter gelöst. Die Löslichkeit beträgt dabei im α-Eisen maximal 0,02% und im γ-Eisen maximal 2,06%. Kohlenstoff steigert in gelöster Form die Härtbarkeit von Stahl erheblich. Iron grid solved. The solubility is 0.02% maximum in α-iron and 2.06% maximum in γ-iron. Carbon in dissolved form considerably increases the hardenability of steel.
Durch die unterschiedliche Löslichkeit werden ausgeprägte Diffusionsvorgänge bei der Phasenumwandlung notwendig, die zu sehr verschiedenen kinetischen Bedingungen führen können. Zudem erhöht Kohlenstoff die thermodynamische Stabilität des Austenits, was sich im Phasendiagramm in einer Erweiterung des Austenitgebiets zu niedrigeren Temperaturen zeigt. Mit steigendem zwangsgelösten Kohlenstoffgehalt im Martensit steigen die Due to the different solubility pronounced diffusion processes in the phase transformation are necessary, which can lead to very different kinetic conditions. In addition, carbon increases the thermodynamic stability of austenite, which is shown in the phase diagram in an extension of the austenite area to lower temperatures. As the constrained carbon content in martensite increases, so does the
Gitterverzerrungen und damit verbunden die Festigkeit der diffusionslos entstandenen Phase. Lattice distortions and the associated strength of the diffusion-free phase.
Kohlenstoff ist zudem erforderlich um Carbide zu bilden. Ein nahezu in jedem Stahl vorkommender Vertreter ist der Zementit (Fe3C). Es können sich jedoch auch wesentlich härtere Sondercarbide mit anderen Metallen wie zum Beispiel Chrom, Titan, Niob, Vanadium bilden. Dabei ist nicht nur die Art sondern auch die Verteilung und Größe der Carbon is also required to form carbides. A representative occurring almost in every steel is the cementite (Fe3C). However, significantly harder special carbides with other metals such as chromium, titanium, niobium, vanadium can form. It is not only the nature but also the distribution and size of the
Ausscheidungen von entscheidender Bedeutung für die resultierende Festigkeitssteigerung. Um einerseits eine ausreichende Festigkeit und andererseits eine gute Schweißbarkeit sicherzustellen, werden deshalb der minimale C-Gehalt auf 0,075% und der maximale C- Gehalt auf 0,105% festgelegt. Precipitates of crucial importance for the resulting increase in strength. Therefore, to ensure sufficient strength on the one hand and good weldability on the other hand, the minimum C content is set to 0.075% and the maximum C content to 0.105%.
Silizium (Si): bindet beim Vergießen Sauerstoff und vermindert somit Seigerungen sowie Verunreinigungen im Stahl. Zudem erhöht Silizium durch Mischkristallverfestigung die Festigkeit und das Streckgrenzenverhältnis des Ferrits bei nur geringfügig absinkender Bruchdehnung. Ein weiterer wichtiger Effekt ist, dass Silizium die Bildung von Ferrit zu kürzeren Zeiten verschiebt und somit die Entstehung von ausreichend Ferrit vor der Silicon (Si): binds oxygen during casting, thus reducing segregation and impurities in the steel. In addition, by solid solution strengthening, silicon increases the strength and yield ratio of the ferrite with only a slight decrease Elongation at break. Another important effect is that silicon shifts the formation of ferrite to shorter times and thus the formation of sufficient ferrite before
Abschreckung ermöglicht. Durch die Ferritbildung wird der Austenit mit Kohlenstoff angereichert und stabilisiert. Bei höheren Gehalten stabilisiert Silizium im unteren Deterrence possible. The ferrite formation enriches the austenite with carbon and stabilizes it. At higher levels, silicon stabilizes in the lower one
Temperaturbereich speziell im Bereich der Bainitbildung durch Verhinderung von Temperature range especially in the area of bainite formation by preventing
Carbidbildung den Austenit merklich. Carbide formation austenite noticeably.
Während des Warmwalzens kann sich bei hohen Siliziumgehalten stark haftender Zunder bilden, der die Weiterverarbeitung beeinträchtigen kann. During hot rolling, highly adherent scale may form at high silicon contents, which may affect further processing.
Beim kontinuierlichen Verzinken kann Silizium während des Glühens an die Oberfläche diffundieren und alleine oder zusammen mit Mangan filmartige Oxide bilden. Diese Oxide verschlechtern die Verzinkbarkeit durch Beeinträchtigung der Verzinkungsreaktion In continuous galvanizing, silicon may diffuse to the surface during annealing and form film-like oxides alone or together with manganese. These oxides deteriorate the galvanizability by affecting the galvanizing reaction
(Eisenlösung und Hemmschichtausbildung) beim Eintauchen des Stahlbandes in die (Iron solution and Hemmschichtausbildung) when immersing the steel strip in the
Zinkschmelze. Dies äußert sich in einer schlechten Zinkhaftung und unverzinkten Bereichen. Durch eine geeignete Ofenfahrweise mit angepasstem Feuchtegehalt im Glühgas und/oder durch ein geringes Si/Mn-Verhältnis und/oder durch die Verwendung moderater Mengen an Silizium kann jedoch eine gute Verzinkbarkeit des Stahlbandes und eine gute Zinkhaftung sichergestellt werden. Molten zinc. This manifests itself in a poor zinc adhesion and unpigmented areas. By a suitable kiln operation with adjusted moisture content in the annealing gas and / or by a low Si / Mn ratio and / or by the use of moderate amounts of silicon, however, a good galvanizability of the steel strip and a good zinc adhesion can be ensured.
Aus den vorgenannten Gründen werden der minimale Si-Gehalt auf 0,200% und der maximale Silizium-Gehalt auf 0,300% festgelegt. For the above reasons, the minimum Si content is set at 0.200% and the maximum silicon content at 0.300%.
Mangan (Mn): wird fast allen Stählen zur Entschwefelung zugegeben, um den schädlichen Schwefel in Mangansulfide zu überführen. Zudem erhöht Mangan durch Manganese (Mn): is added to almost all steels for desulfurization to convert the harmful sulfur into manganese sulfide. In addition, manganese increases by
Mischkristallverfestigung die Festigkeit des Ferrits und verschiebt die a-/y-Umwandlung zu niedrigeren Temperaturen. Solid solution solidifies the strength of the ferrite and shifts the a / y conversion to lower temperatures.
Ein Hauptgrund für das Zulegieren von Mangan in Dualphasenstählen ist die deutliche Verbesserung der Einhärtbarkeit. Aufgrund der Diffusionsbehinderung wird die Perlit- und Bainitumwandlung zu längeren Zeiten verschoben und die Martensitstarttemperatur gesenkt. One main reason for adding manganese into dual-phase steels is the significant improvement in hardenability. Due to the diffusion hindrance, the pearlite and bainite transformation is shifted to longer times and the martensite start temperature is lowered.
Mangan neigt wie Silizium zur Bildung von Oxiden auf der Stahloberfläche während der Glühbehandlung. In Abhängigkeit von den Glühparametern und den Gehalten an anderen Legierungselementen (insbesondere Silizium und Aluminium) können Manganoxide (z. B. MnO) und/oder Mn-Mischoxide (z.B. Mn2Si04) auftreten. Allerdings ist Mangan bei einem geringen Si/Mn bzw. Al/Mn Verhältnis als weniger kritisch zu betrachten, da sich eher globulare Oxide statt Oxidfilme ausbilden. Dennoch können hohe Mangangehalte das Erscheinungsbild der Zinkschicht und die Zinkhaftung negativ beeinflussen. Like silicon, manganese tends to form oxides on the steel surface during annealing. Depending on the annealing parameters and the contents of other alloying elements (especially silicon and aluminum), manganese oxides (eg MnO) and / or Mn mixed oxides (eg Mn2Si04) may occur. However, manganese is at one low Si / Mn or Al / Mn ratio to be considered as less critical, since forming more globular oxides instead of oxide films. However, high levels of manganese can negatively affect the appearance of the zinc layer and zinc adhesion.
Der Mangan-Gehalt wird deshalb abhängig vom Querschnitt (Banddicke bei gleicher Bandbreite) auf 1 ,000 bis 2,000% festgelegt. Als vorteilhaft hat sich für einen The manganese content is therefore set to 1, 000 to 2,000%, depending on the cross section (strip thickness for the same bandwidth). As beneficial for one
Banddickenbereich von 0,5-1 , 0mm ein Mangan-Gehalt von 1 ,00-1 ,50 Gew.%, für den Bereich 1 ,0-2,0mm 1,25-1 ,75 Gew.% und für den Bereich 2,0-4,0mm ein Mangan-Gehalt von 1 ,50-2,00 Gew.% herausgestellt. Band thickness range of 0.5-1, 0mm a manganese content of 1, 00-1, 50 wt.%, For the range 1, 0-2,0mm 1.25-1, 75 wt.% And for the area 2 , 0-4.0mm a manganese content of 1, 50-2.00 wt.% Exposed.
Chrom (Cr): So kann einerseits Chrom in gelöster Form schon in geringen Mengen die Härtbarkeit von Stahl erheblich steigern. Andererseits bewirkt Chrom bei entsprechender Temperaturführung in Form von Chromcarbiden eine Teilchenverfestigung. Die damit verbundene Erhöhung der Anzahl von Keimstellen bei gleichzeitig gesenktem Gehalt an Kohlenstoff führt zu einer Herabsetzung der Härtbarkeit. Chromium (Cr): On the one hand chromium in dissolved form can considerably increase the hardenability of steel even in small amounts. On the other hand, chromium causes particle hardening with appropriate temperature control in the form of chromium carbides. The associated increase in the number of seed sites with simultaneously reduced content of carbon leads to a reduction in the hardenability.
In Dualphasenstählen wird durch die Zugabe von Chrom hauptsächlich die Einhärtbarkeit verbessert. Chrom verschiebt im gelösten Zustand die Perlit- und Bainitumwandlung zu längeren Zeiten und senkt dabei gleichzeitig die Martensitstarttemperatur.  In dual phase steels, the addition of chromium mainly improves the hardenability. Chromium, when dissolved, shifts perlite and bainite transformation to longer times, while decreasing the martensite start temperature.
Ein weiterer wichtiger Effekt ist, dass Chrom die Anlassbeständigkeit erheblich steigert, so dass es im Zinkbad zu fast keinen Festigkeitsverlusten kommt. Another important effect is that chromium increases the tempering resistance considerably, so that almost no loss of strength occurs in the zinc bath.
Chrom ist zudem ein Carbidbildner. Sollte Chrom in Carbidform vorliegen, muss die Austenitisierungstemperatur vor dem Härten hoch genug gewählt werden, um die Chromium is also a carbide former. If chromium is in the form of carbide, the austenitizing temperature must be high enough before hardening to allow the
Chromcarbide zu lösen. Ansonsten kann es durch die erhöhte Keimzahl zu einer To dissolve chromium carbides. Otherwise, it may be due to the increased germ count to one
Verschlechterung der Einhärtbarkeit kommen. Deterioration of hardenability come.
Chrom neigt ebenfalls dazu während der Glühbehandlung Oxide auf der Stahloberfläche zu bilden, wodurch sich die Verzinkungsqualität verschlechtern kann. Chromium also tends to form oxides on the steel surface during the annealing process, which may degrade zinc-plating quality.
Der Chrom-Gehalt wird deshalb auf Werte von 0,280 bis 0,480% festgelegt. The chromium content is therefore set to values of 0.280 to 0.480%.
Molybdän (Mo): Die Zugabe von Molybdän erfolgt ähnlich wie bei Chrom zur Verbesserung der Härtbarkeit. Die Perlit- und Bainitumwandlung wird zu längeren Zeiten geschoben und die Martensitstarttemperatur gesenkt. Molybdän erhöht zudem die Anlassbeständigkeit erheblich, so dass im Zinkbad keine Festigkeitsverluste zu erwarten sind und bewirkt durch Mischkristallverfestigung eine Festigkeitssteigerung des Ferrits. Molybdenum (Mo): The addition of molybdenum is similar to chromium to improve hardenability. The perlite and bainite transformation is pushed to longer times and the martensite start temperature is lowered. In addition, molybdenum considerably increases the tempering resistance, so that no loss of strength is to be expected in the zinc bath and, as a result of solid solution hardening, increases the strength of the ferrite.
Aus Kostengründen wird auf die Zugabe von Molybdän verzichtet. For cost reasons, the addition of molybdenum is omitted.
Der Gehalt an Molybdän wird bis auf die unvermeidbaren, stahlbegleitenden Mengen begrenzt.  The content of molybdenum is limited to the unavoidable, steel-accompanying amounts.
Kupfer (Cu): Der Zusatz von Kupfer kann die Zugfestigkeit sowie die Einhärtbarkeit steigern. In Verbindung mit Nickel, Chrom und Phosphor kann Kupfer eine schützende Oxidschicht an der Oberfläche bilden, die die Korrosionsrate deutlich reduzieren kann. Copper (Cu): The addition of copper can increase the tensile strength and hardenability. In combination with nickel, chromium and phosphorus, copper can form a protective oxide layer on the surface, which can significantly reduce the corrosion rate.
In Verbindung mit Sauerstoff kann Kupfer an den Korngrenzen schädliche Oxide bilden, die besonders für Warmumformprozesse negative Auswirkungen hervorrufen können. Der Gehalt an Kupfer ist deshalb bis auf bei der Stahlherstellung unvermeidbare Mengen begrenzt. When combined with oxygen, copper can form harmful oxides at the grain boundaries, which can be detrimental to hot working processes in particular. The content of copper is therefore limited to quantities that are unavoidable in steel production.
Andere Legierungselemente wie z.B. Nickel (Ni) oder Zinn (Sn) sind in ihren Gehalten auf bei der Stahlherstellung unvermeidbare Mengen begrenzt. Other alloying elements such as e.g. Nickel (Ni) or tin (Sn) are limited in their contents to unavoidable amounts in steelmaking.
Mikrolegierungselemente werden in der Regel nur in sehr geringen Mengen zugegeben (< 0,1%). Sie wirken im Gegensatz zu den Legierungselementen hauptsächlich durch Ausscheidungsbildung können aber auch in gelöstem Zustand die Eigenschaften beeinflussen. Trotz der geringen Mengenzugaben beeinflussen Mikrolegierungselemente die Herstellungsbedingungen sowie die Verarbeitungs- und Endeigenschaften stark. Microalloying elements are usually added only in very small amounts (<0.1%). They act in contrast to the alloying elements mainly by excretion formation but can also affect the properties in a dissolved state. Despite the small quantity additions, micro-alloying elements strongly influence the production conditions as well as the processing and final properties.
Als Mikrolegierungselemente kommen in der Regel im Eisengitter lösliche Carbid- und Nitridbildner zum Einsatz. Eine Bildung von Carbonitriden ist aufgrund der vollständigen Löslichkeit von Nitriden und Carbiden ineinander ebenfalls möglich. Die Neigung, Oxide und Sulfide zu bilden ist bei den Mikrolegierungselementen in der Regel am stärksten ausgeprägt wird aber aufgrund anderer Legierungselemente in der Regel gezielt verhindert. As micro-alloying elements, carbide and nitride formers which are generally soluble in the iron lattice are used. Formation of carbonitrides is also possible because of the complete solubility of nitrides and carbides in one another. The tendency to form oxides and sulfides is usually most pronounced in the case of the micro-alloying elements, but as a rule it is purposefully prevented on account of other alloying elements.
Diese Eigenschaft kann positiv genutzt werden, indem die im Allgemeinen schädlichen Elemente Schwefel und Sauerstoff abgebunden werden können. Die Abbindung kann aber auch negative Auswirkungen haben, wenn dadurch nicht mehr genügend This property can be used positively by binding the generally harmful elements sulfur and oxygen. The setting can also have negative effects, if not enough
Mikrolegierungselemente für die Bildung von Carbiden zur Verfügung stehen. Typische Mikrolegierungselemente sind Aluminium, Vanadium, Titan, Niob und Bor. Diese Elemente können im Eisengitter gelöst werden und bilden mit Kohlenstoff und Stickstoff Carbide und Nitride. Microalloying elements are available for the formation of carbides. Typical micro-alloying elements are aluminum, vanadium, titanium, niobium and boron. These elements can be dissolved in the iron lattice and form carbides and nitrides with carbon and nitrogen.
Aluminium (AI) wird in der Regel dem Stahl zulegiert, um den im Eisen gelösten Sauerstoff und Stickstoff zu binden. Der Sauerstoff und Stickstoff wird so in Aluminiumoxide und Aluminiumnitride überführt. Diese Ausscheidungen können über eine Erhöhung der Aluminum (AI) is usually added to the steel to bind the dissolved oxygen in the iron and nitrogen. The oxygen and nitrogen is thus converted into aluminum oxides and aluminum nitrides. These excretions may be due to an increase in
Keimstellen eine Kornfeinung bewirken und so die Zähigkeitseigenschaften sowie Seed points cause a grain refining and so the toughness properties as well
Festigkeitswerte steigern. Increase strength values.
Aluminiumnitrid wird nicht ausgeschieden, wenn Titan in ausreichenden Mengen vorhanden ist. Titannitride haben eine geringere Bildungsenthalpie und werden bei höheren Aluminum nitride is not precipitated when titanium is present in sufficient quantities. Titanium nitrides have a lower enthalpy of formation and become higher
Temperaturen gebildet. Temperatures formed.
In gelöstem Zustand verschiebt Aluminium wie Silizium die Ferritbildung zu kürzeren Zeiten und ermöglicht so die Bildung von ausreichend Ferrit im Dualphasenstahl. Es unterdrückt zudem die Carbidbildung und führt so zu einer verzögerten Umwandlung des Austenits. Aus diesem Grund wird Aluminium auch als Legierungselement in Restaustenitstählen verwendet, um einen Teil des Siliziums durch Aluminium zu substituieren. Der Grund für diese Vorgehensweise liegt darin, dass Aluminium etwas weniger kritisch für die When dissolved, aluminum such as silicon shifts ferrite formation to shorter times, allowing the formation of sufficient ferrite in dual phase steel. It also suppresses carbide formation and thus leads to a delayed transformation of austenite. For this reason, aluminum is also used as an alloying element in retained austenitic steels to substitute part of the silicon with aluminum. The reason for this approach is that aluminum is a little less critical for the
Verzinkungsreaktion als Silizium ist. Galvanization reaction is as silicon.
Der Aluminium-Gehalt wird deshalb auf 0,010 bis maximal 0,060% begrenzt. The aluminum content is therefore limited to 0.010 to a maximum of 0.060%.
Niob (Nb): Neben dem oben beschriebenen Effekt auf eine Verbreiterung des Niobium (Nb): In addition to the effect described above on broadening the
Prozessfensters durch eine verzögerte Phasenumwandlung bei der Durchlaufglühung, bewirkt Niob eine starke Kornfeinung, da es am effektivsten von allen Process window by a delayed phase transformation in the continuous annealing, niobium causes a strong grain refining, since it is the most effective of all
Mikrolegierungselementen eine Verzögerung der Rekristallisation bewirkt und zudem das Austenitkornwachstum hemmt. Micro alloying causes a delay of the recrystallization and also inhibits the austenite grain growth.
Die festigkeitssteigernde Wirkung ist qualitativ höher als die von Titan einzuschätzen, ersichtlich durch den erhöhten Kornfeinungseffekt und die größere Menge an The strength-enhancing effect is qualitatively higher than that of titanium, as evidenced by the increased grain refining effect and the greater amount of
festigkeitssteigernden Teilchen (Abbindung des Titans zu TiN bei hohen Temperaturen). Niobcarbide bilden sich bei Temperaturen unterhalb von 1200°C. Bei Stickstoffabbindung mit Ttan kann Niob durch Bildung von kleinen und in Hinblick auf ihre Wirkung effektiven Carbiden im unteren Temperaturbereich (kleinere Carbidgrößen) seine festigkeitssteigernde Wirkung erhöhen. strength-enhancing particles (binding of titanium to TiN at high temperatures). Niobium carbides form at temperatures below 1200 ° C. In the case of nitrogen bonding with tantum, niobium can be effective in forming small and effective ones Carbides in the lower temperature range (smaller carbide sizes) increase its strength-increasing effect.
Ein weiterer Effekt des Niobs ist die Verzögerung der α/γ-Umwandlung und das Absenken der Martensitstarttemperatur im gelösten Zustand. Zum Einen geschieht dies durch den Solute-Drag-Effekt und zum Anderen durch die Kornfeinung. Diese bewirkt eine Another effect of niobium is the retardation of the α / γ conversion and the lowering of the martensite start temperature in the dissolved state. On the one hand this happens through the solute drag effect and on the other hand through the grain refining. This causes a
Festigkeitssteigerung des Gefüges und somit auch einen höheren Widerstand gegen die Volumenvergrößerung bei der Martensitbildung. Strengthening of the structure and thus also a higher resistance to the increase in volume during martensite formation.
Prinzipiell ist das Zulegieren von Niob begrenzt bis zum Erreichen seiner Löslichkeitsgrenze. Diese begrenzt zwar die Menge an Ausscheidungen bewirkt aber beim Überschreiten vor allem eine frühe Ausscheidungsbildung mit recht groben Partikeln. In principle, the alloying of niobium is limited until it reaches its solubility limit. Although this limits the amount of excretions but causes above all an early excretion formation with very coarse particles.
Die Ausscheidungshärtung kann somit vor allem bei Stählen mit geringem Kohlenstoff- Gehalt (größere Übersättigung möglich) und bei Warmumformprozessen Precipitation hardening can thus be used above all for steels with a low carbon content (greater supersaturation possible) and during hot forming processes
(verformungsinduzierte Ausscheidung) effektiv wirksam werden. (deformation-induced excretion) effectively become effective.
Der Niob-Gehalt wird deshalb auf Werte zwischen 0,005 und 0,025% begrenzt, wobei die Gehalte vorteilhaft auf > 0,005 bis 0,020% aus Kostengründen eingeschränkt sind. The niobium content is therefore limited to values between 0.005 and 0.025%, wherein the contents are advantageously limited to> 0.005 to 0.020% for cost reasons.
Titan (Ti): Titanium (Ti):
Da bei dem vorliegenden Legierungskonzept eine Zugabe von Titan nicht notwendig ist, wird der Gehalt an Titan bis auf unvermeidbare, stahlbegleitende Mengen begrenzt.  Since the addition of titanium is not necessary in the present alloy concept, the content of titanium is limited to unavoidable, steel-accompanying amounts.
Vanadium (V): Vanadium (V):
Da bei dem vorliegenden Legierungskonzept eine Zugabe von Vanadium nicht notwendig ist, wird der Gehalt an Vanadium bis auf unvermeidbare, stahlbegleitende Mengen begrenzt.  Since addition of vanadium is not necessary in the present alloy concept, the vanadium content is limited to unavoidable steel accompanying amounts.
Bor (B): Boron (B):
Da bei dem vorliegenden Legierungskonzept eine Zugabe von Bor nicht notwendig ist, wird der Gehalt an Bor bis auf unvermeidbare, stahlbegleitende Mengen begrenzt.  Since the addition of boron is not necessary in the present alloy concept, the content of boron is limited to unavoidable steel-accompanying amounts.
Bei mit dem erfindungsgemäßen Stahl durchgeführten Versuchen wurde herausgefunden, dass mit dem vorliegenden Legierungskonzept durch eine austenitisierende Glühung eines Warmbandes über s ein Dualphasenstahl mit einer Mindestzugfestigkeit von 580MPa erreicht werden kann. Mit einer interkritischen Glühung zwischen Ad und Ac3 bzw. einer austenitisierenden Glühung über Ac3 mit abschließender gesteuerter Abkühlung wurde ein Mehrphasenstahlband mit Dualphasengefüge in einer Dicke von 0,50 bis 4,00mm erzeugt, welches sich durch eine große Toleranz gegenüber Prozessschwankungen auszeichnete. In tests carried out with the steel according to the invention, it was found that with the present alloy concept, a austenitizing annealing of a hot strip over s can lead to a dual-phase steel with a minimum tensile strength of 580 MPa. An intercritical annealing between Ad and Ac3 and an austenitizing annealing over Ac3 with final controlled cooling resulted in a multi-phase steel strip with a dual-phase structure in a thickness of 0.50 to 4.00 mm, which was characterized by a high tolerance to process variations.
Damit liegt ein deutlich aufgeweitetes Prozessfenster für die erfindungsgemäße This is a significantly expanded process window for the invention
Legierungszusammensetzung im Vergleich zu bekannten Legierungskonzepten vor. Alloy composition compared to known alloy concepts before.
Die Glühtemperaturen für das zu erzielende Dualphasengefüge liegen für den The annealing temperatures for the dual-phase structure to be achieved are for the
erfindungsgemäßen Stahl zwischen zirka 700 und 950°C, damit wird so je nach Steel according to the invention between about 700 and 950 ° C, so it is depending on
Temperaturbereich ein rekristallisiertes (Einphasengebiet), teilaustenitisches Temperature range a recrystallized (single phase), partially austenitic
(Zweiphasengebiet) bzw. ein vollaustenitisches Gefüge (Austenitgebiet) erreicht. (Two-phase area) or a fully austenitic structure (austenite area) achieved.
Die Versuche zeigen, dass die eingestellten Gefügeanteile nach der interkritischen Glühung zwischen Aci und Ac3 bzw. der austenitisierenden Glühung über Ac3 mit anschließender gesteuerter Abkühlung, auch nach einem weiteren Prozessschritt "Schmelztauchveredelung" bei Temperaturen zwischen 420 bis 470°C beispielsweise bei Z (Zink) und ZM (Zink- Magnesium) erhalten blieben. The experiments show that the set microstructural fractions after the intercritical annealing between A c i and Ac 3 and the austenitizing annealing over Ac 3 with subsequent controlled cooling, even after a further process step "hot dip finishing" at temperatures between 420 to 470 ° C, for example at Z ( Zinc) and ZM (zinc-magnesium) were retained.
Das schmelztauchveredelte Material kann sowohl als Warmband, als auch als kalt nachgewalztes Warmband bzw. Kaltband im dressierten (kaltnachgewalzten) bzw. The hot-dip coated material can be used both as a hot strip and as a cold rolled hot strip or cold strip in the dressed (cold rolled) or
undressierten Zustand und/oder streckbiegegerichteten bzw. nicht streckbiegerichteten Zustand gefertigt werden. undressed state and / or stretch bend-oriented or not stretch-bent state are made.
Stahlbänder, vorliegend als Warmband, kaltnachgewalztes Warmband bzw. Kaltband aus der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung zeichnen sich außerdem bei der Weiterverarbeitung durch einen hohen Widerstand gegen kantennahe Rissbildung aus. Steel strips, in the present case as hot strip, cold rolled hot strip or cold strip made of the alloy composition according to the invention are also characterized in the further processing by a high resistance to near-edge cracking.
Die geringen Kennwertunterschiede des Stahlbandes, längs und quer zu seiner The small characteristic differences of the steel strip, along and across its
Walzrichtung, sind vorteilhaft beim späteren Materialeinsatz, der dadurch quer, längs und diagonal zur Walzrichtung erfolgen kann. Rolling direction, are advantageous in the subsequent use of material, which can be done transversely, longitudinally and diagonally to the rolling direction.
Um die Kaltwalzbarkeit eines aus dem erfindungsgemäßen Stahl erzeugten Warmbandes zu gewährleisten, wird das Warmband erfindungsgemäß mit Endwalztemperaturen im austenitischen Gebiet oberhalb Ac3 und Haspeltemperaturen oberhalb der In order to ensure the cold rollability of a hot strip produced from the steel according to the invention, the hot strip according to the invention with Endwalztemperaturen in austenitic area above Ac3 and reel temperatures above the
Bainitstarttemperatur erzeugt. Bainite start temperature generated.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments illustrated in a drawing.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 : schematisch die Prozesskette für die Herstellung des erfindungsgemäßen Stahles  Figure 1: schematically shows the process chain for the production of the steel according to the invention
Figur 2: Ergebnisse eines Lochaufweitungsversuches (Blechdicke 2,50mm) beispielhaft für den erfindungsgemäßen Stahl (Variantel) gegenüber dem Stand der Technik FIG. 2: Results of a hole widening test (sheet thickness 2.50 mm) by way of example for the steel according to the invention (variantel) compared with the prior art
Figur 3: Beispiele für analytische Unterschiede des erfindungsgemäßen Stahls gegenüber der Standardgüte, die den Stand der Technik beispielhaft darstellt FIG. 3 shows examples of analytical differences of the steel according to the invention compared to the standard grade, which represents the prior art by way of example
Figur 4a: Beispiele für mechanische Kennwerte (quer und längs zur Walzrichtung) des erfindungsgemäßen Stahls im Vergleich zur Standardgüte, die den Stand der Technik in der Festigkeitsklasse HCT600X beispielhaft darstellt Figure 4a: Examples of mechanical characteristics (transverse and longitudinal to the rolling direction) of the steel according to the invention compared to the standard quality, which exemplifies the state of the art in the strength class HCT600X
Figur 4b: Regressionsberechnungen für mechanische Kennwerte quer zur Walzrichtung des erfindungsgemäßen Stahls Variante 1 , 2 und 3 FIG. 4b: regression calculations for mechanical characteristic values transverse to the rolling direction of the steel variant 1, 2 and 3 according to the invention
Figur 4c: Beispiel für mechanische Kennwerte (quer zur Walzrichtung) des Figure 4c: Example of mechanical characteristics (transverse to the rolling direction) of the
erfindungsgemäßen Stahls (Variante 1) im Vergleich zur Standardgüte, die den Stand der Technik in der Festigkeitsklasse HCT780X für Banddicke < 1 mm beispielhaft darstellt steel according to the invention (variant 1) compared to the standard grade, which exemplifies the state of the art in the strength class HCT780X for strip thickness <1 mm
Figur 4d: Beispiel für mechanische Kennwerte (quer zur Walzrichtung) des Figure 4d: Example of mechanical characteristics (transverse to the rolling direction) of
erfindungsgemäßen Stahls Variante 1 in der Festigkeitsklasse HDT580X für Banddicke 2,50mm Steel variant 1 according to the invention in the strength class HDT580X for strip thickness 2.50 mm
Figur 5: schematisch den Zeit-Temperaturverlauf der Prozessschritte Warmwalzen und Durchlaufglühen, beispielhaft für Erfindung Variante 1 FIG. 5 shows schematically the time-temperature profile of the process steps hot rolling and continuous annealing, by way of example for the invention variant 1
Figur 6: schematisches ZTU-Diagramm für den erfindungsgemäßen Stahl mit den Varianten 1 ,2 und 3 Figur 7: mechanische Kennwerte (längs zur Walzrichtung) bei Variation der FIG. 6 shows a schematic ZTU diagram for the steel according to the invention with variants 1, 2 and 3 Figure 7: mechanical characteristics (along the rolling direction) with variation of
Abwalzgrade (beispielhaft Variante 1) Abwalzgrade (example variant 1)
Figur 8: Übersicht über die mit dem erfindungsgemäßen Legierungskonzept FIG. 8: Overview of the alloy concept according to the invention
(beispielhaft für Variante 3) einstellbaren Festigkeitsklassen (example of variant 3) adjustable strength classes
Figur 9a: Temperatur-Zeit-Kurve (schematisch, Verfahren 1) FIG. 9a: temperature-time curve (schematically, method 1)
Figur 9b: Temperatur-Zeit-Kurve (schematisch, Verfahren 2) FIG. 9b: temperature-time curve (schematically, method 2)
Figur 9c: Temperatur-Zeit-Kurve (schematisch, Verfahren 3) FIG. 9c: temperature-time curve (schematically, method 3)
Figur 1 zeigt schematisch die Prozesskette für die Herstellung des erfindungsgemäßen Stahles. Dargestellt sind die unterschiedlichen die Erfindung betreffenden Prozessrouten. Bis zur Position 5 (Beize) ist die Prozessroute für alle erfindungsgemäßen Stähle gleich, danach erfolgen je nach den gewünschten Ergebnissen abweichende Prozessrouten. FIG. 1 shows schematically the process chain for the production of the steel according to the invention. Shown are the different process routes relating to the invention. Up to position 5 (pickle) the process route is the same for all steels according to the invention, after which deviating process routes take place depending on the desired results.
Beispielsweise kann das gebeizte Warmband verzinkt werden oder kaltgewalzt und verzinkt werden. Oder es kann weichgeglüht kaltgewalzt und verzinkt werden. For example, the pickled hot strip can be galvanized or cold rolled and galvanized. Or it can be annealed cold-rolled and galvanized.
Figur 2 zeigt Ergebnisse eines Lochaufweitungsversuches (relative Werte im Vergleich). Dargestellt sind die Ergebnisse der Lochaufweitungstests für einen erfindungsgemäßen Stahl (Variante 1 , siehe Figur 3) im Vergleich zu den Standardgüten, als Referenz dient die Standardgüte Prozess 1. Alle Werkstoffe haben eine Blechdicke von 2,50mm. Die FIG. 2 shows results of a hole widening test (relative values in comparison). Shown are the results of the hole widening tests for a steel according to the invention (variant 1, see FIG. 3) in comparison to the standard grades, the standard grade is process 1 as reference. All materials have a sheet thickness of 2.50 mm. The
Ergebnisse gelten für den Test nach ISO 16630. Es ist zu sehen, dass die Results apply to the test according to ISO 16630. It can be seen that the
erfindungsgemäßen Stähle bessere Aufweitungswerte bei gestanzten Löchern erzielen als die Standardgüten mit gleicher Prozessierung. Der Prozess 1 entspricht hierbei einer Glühung beispielsweise an einer Feuerverzinkung mit kombiniertem direkt befeuertem Ofen und Strahlrohrofen, wie er in Figur 9b beschrieben ist. Der Prozess 2 entspricht steels according to the invention achieve better expansion values for punched holes than the standard grades with the same processing. Process 1 here corresponds to annealing, for example, on a hot-dip galvanizing with a combined directly fired furnace and jet tube furnace, as described in FIG. 9b. Process 2 corresponds
beispielsweise einer Prozessführung in einer Durchlaufglühanlage, wie er in Figur 9c beschrieben ist. Zudem kann hier mittels Induktionsofen ein Wiederaufheizen des Stahls optional direkt vor dem Zinkbad erreicht werden. Durch die unterschiedlichen For example, a process control in a continuous annealing system, as described in Figure 9c. In addition, a reheating of the steel can optionally be achieved directly in front of the zinc bath by means of an induction furnace. By the different ones
erfindungsgemäßen Temperaturführungen innerhalb der genannten Spannbreite ergeben sich voneinander unterschiedliche Kennwerte bzw. auch unterschiedliche Temperature guides according to the invention within the specified range result in different characteristic values or different ones
Lochaufweitungsergebnisse, die für beide Prozesse im Vergleich zu den Standardgüten deutlich verbessert sind. Prinzipieller Unterschied sind also die Temperatur-Zeit-Parameter bei der Wärmebehandlung und der nachgeschalteten Abkühlung. Hole expansion results for both processes compared to the standard grades are significantly improved. The basic difference is thus the temperature-time parameters during the heat treatment and the subsequent cooling.
Figur 3 zeigt die maßgeblichen Legierungselemente des erfindungsgemäßen Stahls gegenüber der Standardgüte, die den Stand der Technik beispielhaft darstellt. Bei dem Vergleichsstahl (Standardgüte), der dem Stand der Technik entspricht, liegt der FIG. 3 shows the relevant alloying elements of the steel according to the invention compared to the standard grade, which represents the prior art by way of example. In the comparison steel (standard grade), which corresponds to the prior art, is the
hauptsächliche Unterschied im Kohlenstoffgehalt, der im überperitektischen Bereich liegt, aber auch in den Elementen Silizium, Mangan und Chrom. Darüber hinaus ist die main difference in carbon content, which is in the super-architectural area, but also in the elements silicon, manganese and chromium. In addition, the
Standardgüte Phosphor-mikrolegiert. Die erfindungsgemäßen Stähle sind Niob-mikrolegiert und weisen einen deutlich erhöhten Mangan-Gehalt auf. Standard grade phosphorus-microalloyed. The steels of the invention are niobium-microalloyed and have a significantly increased manganese content.
Figur 4a: zeigt die mechanischen Kennwerte quer und längs zur Walzrichtung des erfindungsgemäßen Stahls, beispielhaft in seinen Variante 1, 2 und 3, im Vergleich mit der Standardgüte, die den Stand der Technik beispielhaft darstellt. Alle Kennwerte, die durch Glühung im Zweiphasengebiet erzielt wurden, entsprechen der normativen Vorgabe eines HCT600X. FIG. 4 a shows the mechanical characteristic values transversely and longitudinally to the rolling direction of the steel according to the invention, by way of example in its variants 1, 2 and 3, in comparison with the standard quality, which represents the state of the art by way of example. All characteristic values achieved by annealing in the two-phase area correspond to the normative specification of an HCT600X.
Figur 4b: zeigt die mechanischen Kennwerte quer zur Walzrichtung des erfindungsgemäßen Stahls, beispielhaft in seinen Varianten 1 , 2 und 3, die über eine Regressionsberechnung ermittelt wurde. Dargestellt sind die mechanischen Kennwerte in Abhängigkeit von der banddickenbezogenen Mangangehaltvariationen (Erfindung Variante 1 ,2 und 3). FIG. 4b shows the mechanical characteristic values transverse to the rolling direction of the steel according to the invention, by way of example in its variants 1, 2 and 3, which was determined by means of a regression calculation. Shown are the mechanical characteristics depending on the band thickness related Mangangehaltvariationen (Invention variant 1, 2 and 3).
Alle Kennwerte entsprechen der normativen Vorgabe. Das Streckgrenzenverhältnis ist für alle Varianten deutlich unter 67 %. All characteristic values correspond to the normative specification. The yield ratio is significantly below 67% for all variants.
Figur 4c: zeigt die mechanischen Kennwerte quer zur Walzrichtung und die chemische Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls, in seiner Variante 1 , bei einer FIG. 4 c: shows the mechanical characteristics transverse to the rolling direction and the chemical composition of the steel according to the invention, in its variant 1, in a
Materialdicken von 0,77mm und einer Glühung unterhalb des Beginns des Material thicknesses of 0.77mm and a glow below the beginning of the
Zweiphasengebietes (z.B. Ad - zirka 20 °C) im Vergleich mit der Standardgüte, die den Stand der Technik beispielhaft darstellt. Alle Kennwerte entsprechen der normativen Vorgabe eines HCT780X, also der nächst höheren Festigkeitsklasse bezogen auf den HCT600X. Two phase region (e.g., Ad - about 20 ° C) compared to the standard grade exemplifying the prior art. All characteristic values correspond to the normative specification of a HCT780X, ie the next higher strength class with reference to the HCT600X.
Figur 4d: zeigt die mechanischen Kennwerte quer zur Walzrichtung und die chemische Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls (Variante 1) bei einer Materialdicke von 2,50mm und einer Glühung oberhalb Aca. Alle Kennwerte entsprechen der normativen Vorgabe eines HDT580X. Figur 5: zeigt schematisch den Zeit-Temperaturverlauf der Prozessschritte Warmwalzen und Durchlaufglühen von Bändern aus der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung. Dargestellt ist die zeit- und temperaturabhängige Umwandlung für den Warmwalzprozess als auch für eine Wärmebehandlung nach dem Kaltwalzen, beispielhaft für die Variante 1. FIG. 4d shows the mechanical characteristics transverse to the rolling direction and the chemical composition of the steel according to the invention (variant 1) with a material thickness of 2.50 mm and an annealing above Aca. All characteristics correspond to the normative specification of a HDT580X. 5 shows schematically the time-temperature curve of the process steps of hot rolling and continuous annealing of strips of the alloy composition according to the invention. Shown is the time- and temperature-dependent conversion for the hot rolling process as well as for a heat treatment after cold rolling, by way of example for variant 1.
Figur 6: zeigt ein schematisches ZTU-Diagramm für den erfindungsgemäßen Stahl, differenziert nach den Variante 1 , 2 und 3. Hierin ist das ermittelte ZTU Diagramm mit der entsprechenden chemischen Zusammensetzung (Variation ausschließlich von Gehalten an Mangan) und derAd und A& Temperatur dargestellt. Durch Einstellung entsprechender Temperatur-Zeit- Verläufe bei der Abkühlung lässt sich vorteilhaft ein breites Spektrum an Gefügezusammensetzungen im Stahlwerkstoff einstellen. FIG. 6: shows a schematic ZTU diagram for the steel according to the invention, differentiated according to variants 1, 2 and 3. Herein, the determined ZTU diagram with the corresponding chemical composition (variation exclusively of contents of manganese) and the Ad and A & temperature is shown , By setting appropriate temperature-time courses during cooling can be advantageously set a wide range of microstructural compositions in the steel material.
Besonderes Interesse liegt hierbei auf der Verschiebung der Ferritnase, Perlitnase und Bainitnase zu späteren Zeiten bei der gestaffelten Zunahme der Mangangehalte. Hierdurch wird das Potenzial ermöglicht, bei einer von der Banddicke abhängigen  Of particular interest here is the shift of ferrite nose, perlitnase and bainitic nose at later times in the staggered increase in manganese contents. This allows the potential to be dependent on the band thickness
Anlagengeschwindigkeit, über das gesamte betrachtete Dickenspektrum ähnliche Line speed, similar across the entire thickness range considered
Gefügeanteile einzustellen. To adjust structure proportions.
Figur 7: zeigt die mechanischen Kennwerte längs zur Walzrichtung mit gleichen Parametern durchlaufgeglühter Bänder bei Variation der Abwalzgrade bzw. unterschiedlicher Banddicke bei beispielhafter Betrachtung der Variante 1. Dargestellt sind die Kennwerte Zugfestigkeit, Dehngrenze und Bruchdehnung in Abhängigkeit ausgewählter Abwalzgrade. Allein die Zugfestigkeit steigt mit zunehmendem Abwalzgrad an. Alle Werte bis 30% Abwalzgrad liegen im Bereich der Norm für einen HCT600X. FIG. 7 shows the mechanical characteristic values along the rolling direction with the same parameters of continuously annealed strips with variation of the rolling degrees or different strip thickness in an exemplary consideration of variant 1. Shown are the characteristic values tensile strength, yield strength and elongation at break depending on selected degrees of reduction. Only the tensile strength increases with increasing Abwalzgrad. All values up to 30% reduction rate are in the range of the standard for a HCT600X.
Höhere Abwalzgrade (größer 75%) führen zum Stahlsortensprung in Richtung HCT780X, mit Mindestfestigkeiten von 780 MPa.  Higher degrees of finishing (greater than 75%) lead to a change in the steel grades towards HCT780X, with minimum strengths of 780 MPa.
Figur 8: zeigt eine Übersicht über die mit dem erfindungsgemäßen Legierungskonzept (Variante 1) einstellbaren Festigkeitsklassen. Die eingesetzte Legierungszusammensetzung entspricht der in der Figur 3 gezeigten. Dargestellt sind die unterschiedlich prozessierten Stahlbänder mit ihren Kennwerten längs zur Walzrichtung und Gefügezusammensetzungen. Deutlich wird hieraus die Bandbreite an einstellbaren Festigkeitsklassen für Warm- und Kaltband mit den sich ergebenden Gefügebestandteilen abhängig von den durchgeführten Prozessschritten und den eingestellten Prozessparametern. Die Figuren 9 zeigen schematisch die Temperatur-Zeit-Verläufe bei der Glühbehandlung und Abkühlung mit drei verschiedenen Varianten und jeweils verschiedenen FIG. 8: shows an overview of the strength classes that can be set using the alloy concept according to the invention (variant 1). The alloy composition used corresponds to that shown in FIG. Shown are the differently processed steel strips with their characteristics along the rolling direction and microstructural compositions. This clearly indicates the range of adjustable strength classes for hot and cold strip with the resulting microstructure components depending on the process steps performed and the process parameters set. FIGS. 9 schematically show the temperature-time profiles during the annealing treatment and cooling with three different variants and respectively different ones
Austenitisierungsbedingungen entsprechend der angemeldeten Ansprüche zum Verfahren. Austenitizing conditions according to the claims of the method.
Das Verfahren 1 (Figur 9a) zeigt die Glühung und Abkühlung vom erzeugten kalt- oder warmgewalzten Stahlband in einer Durchlaufglühanlage. Zuerst wir das Band auf eine Temperatur im Bereich von zirka 700 bis 950°C aufgeheizt. Das geglühte Stahlband wird anschließend von der Glühtemperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s bis zu einer Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C abgekühlt. Auf die Darstellung einer zweiten Zwischentemperatur (zirka 300 bis 500°C) wird in dieser schematischen Darstellung verzichtet. Anschließend wird das Stahlband mit einer Process 1 (FIG. 9a) shows the annealing and cooling of the cold or hot rolled steel strip produced in a continuous annealing plant. First, we heated the strip to a temperature in the range of about 700 to 950 ° C. The annealed steel strip is then cooled from the annealing temperature at a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C. On the presentation of a second intermediate temperature (about 300 to 500 ° C) is omitted in this schematic representation. Subsequently, the steel strip with a
Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 2 und 30°C/s bis zum Erreichen der Raumtemperatur an Luft abgekühlt bzw. die Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s wird bis auf Raumtemperatur beibehalten. Cooling rate between about 2 and 30 ° C / s cooled to room temperature in air or the cooling at a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s is maintained to room temperature.
Das Verfahren 2 (Figur 9b) zeigt den Prozess gemäß Verfahren 1 , jedoch wird die Kühlung des Stahlbandes zum Zwecke einer Schmelztauchveredelung kurzzeitig beim Durchlaufen des Schmelztauchgefäßes unterbrochen, um anschließend die Kühlung mit einer The method 2 (Figure 9b) shows the process according to method 1, but the cooling of the steel strip for the purpose of a hot dip finishing briefly interrupted when passing through the hot dipping vessel to then the cooling with a
Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 5 und 100°C/s bis zu einer Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C fortzusetzen. Anschließend wird das Stahlband mit einer Cooling rate between about 5 and 100 ° C / s continue to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C. Subsequently, the steel strip with a
Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 2 und 30°C/s bis zum Erreichen der Raumtemperatur an Luft abgekühlt. Cooling rate between about 2 and 30 ° C / s cooled to room temperature in air.
Das Verfahren 3 (Figur 9c) zeigt ebenfalls den Prozess gemäß Verfahren 1 bei einer Schmelztauchveredelung, jedoch wird die Kühlung des Stahlbandes durch eine kurze Pause (zirka 1 bis 20 s) bei einer Zwischentemperatur im Bereich von zirka 200 bis 250°C unterbrochen und bis auf die Temperatur, die zum Schmelztauchveredeln notwendig ist (zirka 420 bis 470°C) wieder erwärmt. Anschließend wird das Stahlband wieder bis zu einer Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C gekühlt. Mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 und 30°C/s erfolgt bis zum Erreichen der Raumtemperatur an Luft die abschließende Kühlung des Stahlbandes. The method 3 (Figure 9c) also shows the process according to method 1 in a hot dipping refinement, but the cooling of the steel strip is interrupted by a short break (about 1 to 20 s) at an intermediate temperature in the range of about 200 to 250 ° C and heated to the temperature necessary for hot dip refining (approximately 420 to 470 ° C). Subsequently, the steel strip is again cooled to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C. At a cooling rate of approximately 2 and 30 ° C / s, the final cooling of the steel strip takes place until air reaches the room temperature.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hochfester Mehrphasenstahl mit Mindestzgfestigkeiten von 580 MPa vorzugsweise mit Dualphasengefüge für ein kalt- oder warmgewalztes Stahlband mit verbesserten Umformeigenschaften, insbesondere für den Fahrzeugleichtbau, bestehend aus den1. High-strength multiphase steel with Mindestzgstärigkeiten of 580 MPa, preferably with dual-phase structure for a cold or hot rolled steel strip with improved forming properties, especially for lightweight vehicle construction, consisting of the
Elementen (Gehalte in Masse-%) Elements (contents in% by mass)
C 0,075 bis < 0,105  C 0.075 to <0.105
Si 0,200 bis < 0,300  Si 0.200 to <0.300
Mn 1 ,000 bis < 2,000  Mn 1, 000 to <2,000
Cr 0,280 bis < 0,480  Cr 0.280 to <0.480
AI 0,010 bis < 0,060  AI 0.010 to <0.060
P < 0,020  P <0.020
Nb > 0,005 bis < 0,025  Nb> 0.005 to <0.025
N ^ 0,0100  N ^ 0.0100
S < 0,0050  S <0.0050
Rest Eisen, einschließlich üblicher stahlbegleitender oben nicht erwähnter Elemente.  The rest of the iron, including standard steel-accompanying elements not mentioned above.
2. Stahl nach Anspruch 1 2. Steel according to claim 1
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Mn-Gehalt > 1 ,000 < 1,500%  that the Mn content> 1, 000 <1,500%
bei Banddicken 0,50 - 1 ,00mm beträgt.  for tape thicknesses 0.50 - 1.00 mm.
3. Stahl nach Anspruch 1 3. Steel according to claim 1
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Mn-Gehalt > 1 ,250 < 1 ,750%  that the Mn content is> 1, 250 <1, 750%
bei Banddicken 1,00 - 2,00mm beträgt.  for tape thicknesses 1.00 - 2.00mm.
4. Stahl nach Anspruch 1 4. Steel according to claim 1
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Mn-Gehalt > 1 ,500 < 2,000%  that the Mn content is> 1, 500 <2,000%
bei Banddicken 2,00 - 4,00mm beträgt.  with tape thicknesses 2.00 - 4.00mm.
5. Stahl nach Anspruch 1 5. Steel according to claim 1
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Erreichung einer Mindestzugfestigkeit von 780 MPa der Mn-Gehalt > 1 ,500 < 2,000% bei Banddicken 0,50 - 1 ,00mm beträgt. in order to achieve a minimum tensile strength of 780 MPa, the Mn content is> 1, 500 <2,000% for tape thicknesses 0.50 - 1.00 mm.
6. Stahl nach den Ansprüchen 1 - 4 6. Steel according to claims 1 - 4
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Nb-Gehalt < 0,020% beträgt.  the Nb content is <0.020%.
7. Stahl nach einem der Ansprüche 1 - 5 7. Steel according to one of claims 1-5
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der N-Gehalt < 0,0090% beträgt.  that the N content is <0.0090%.
8. Stahl nach einem der Ansprüche 1 - 5 8. Steel according to one of claims 1-5
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der N-Gehalt < 0,0080% beträgt.  that the N content is <0.0080%.
9. Verfahren zur Herstellung eines kalt- oder warmgewalzten Stahlbandes aus einem Stahl hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei dem das geforderte 9. A method for producing a cold or hot rolled steel strip made of a steel according to any one of claims 1 to 7 wherein the required
Dualphasengefüge während einer Durchlaufglühung erzeugt wird  Dual phase structure is produced during a continuous annealing
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das kalt- oder warmgewalzte Stahlband in dem Durchlaufglühofen auf eine Temperatur im Bereich von zirka 700 bis 950°C aufgeheizt und dass das geglühte Stahlband anschließend von der Glühtemperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s bis zu einer ersten Zwischentemperatur von zirka 300 bis 500°C, folgend mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s bis zu einer zweiten Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C abgekühlt, anschließend das Stahlband mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 bis 30°C/s bis zum Erreichen der Raumtemperatur an Luft abgekühlt oder die Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s von der ersten  that the cold or hot rolled steel strip is heated in the continuous annealing furnace to a temperature in the range of about 700 to 950 ° C and then the annealed steel strip from the annealing temperature with a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s up to a first intermediate temperature of about 300 to 500 ° C, followed by cooling at a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s to a second intermediate temperature of about 200 to 250 ° C, then the steel strip at a cooling rate of about 2 to 30 ° C / s to cooled to air to reach room temperature, or cooling at a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s from the first
Zwischentemperatur bis auf Raumtemperatur beibehalten wird.  Intermediate temperature is maintained to room temperature.
10. Verfahren nach Anspruch 9 10. The method according to claim 9
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass bei einer Schmelztauchveredelung nach dem Aufheizen und anschließenden Kühlen die Kühlung vor dem Eintreten in das Schmelzbad angehalten und nach der Schmelztauchveredelung die Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s bis zu einer Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C fortgesetzt, und anschließend das Stahlband mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 und 30°C/s bis zum Erreichen der Raumtemperatur an Luft abgekühlt wird. that in a hot dipping refinement after heating and subsequent cooling the cooling is stopped before entering the molten bath and after the dipping treatment cooling continues with a cooling rate of between about 15 and 100 ° C / s up to an intermediate temperature of about 200 to 250 ° C, and then the steel strip at a cooling rate of cooled to about 2 and 30 ° C / s until air reaches room temperature.
11. Verfahren, nach Anspruch 9 11. The method according to claim 9
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass bei einer Schmelztauchveredelung nach dem Aufheizen und anschließenden Kühlen auf die Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C vor dem Eintreten in das Schmelzbad die Temperatur für zirka 1 bis 20 s gehalten und anschließend das Stahlband auf die Temperatur von zirka 420 bis 470°C wieder erwärmt wird und nach erfolgter Schmelztauchveredlung eine Kühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit zwischen zirka 15 und 100°C/s bis zur Zwischentemperatur von zirka 200 bis 250°C erfolgt und anschließend mit einer Abkühlgeschwindigkeit von zirka 2 und 30°C/s an Luft bis zur Raumtemperatur abgekühlt wird.  that in a hot dipping refinement after heating and subsequent cooling to the intermediate temperature of about 200 to 250 ° C before entering the molten bath, the temperature for about 1 to 20 s held and then the steel strip to the temperature of about 420 to 470 ° C. again is heated and, after the Schmelztauchveredlung cooling at a cooling rate between about 15 and 100 ° C / s to the intermediate temperature of about 200 to 250 ° C and then at a cooling rate of about 2 and 30 ° C / s in air to room temperature is cooled.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 12. The method according to any one of claims 9 to 11
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Erreichung einer Mindestzugfestigkeit von 780 MPa ein Stahlband nach Anspruch 5 unterhalb des Umwandlungspunktes Ad wärmebehandelt wird.  in order to achieve a minimum tensile strength of 780 MPa, a steel strip according to claim 5 is heat treated below the transformation point Ad.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 13. The method according to any one of claims 9 to 11
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Erreichung einer Mindestzugfestigkeit von 780 MPa ein Stahlband nach Anspruch 5 mit Kaltabwalzgraden größer 75 % zwischen Ad und Ac3 wärmebehandelt wird.  in order to achieve a minimum tensile strength of 780 MPa, a steel strip according to claim 5 with cold rolling degrees greater than 75% between Ad and Ac3 is heat-treated.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 14. The method according to any one of claims 9 to 11
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass durch Anpassung der Anlagendurchlaufgeschwindigkeit an unterschiedliche Banddicken im Zuge der Wärmebehandlung vergleichbare Gefügezustände und mechanische Kennwerte der Bänder eingestellt werden.  that comparable structural states and mechanical characteristics of the strips can be adjusted by adapting the system throughput speed to different strip thicknesses in the course of the heat treatment.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 15. The method according to any one of claims 9 to 14
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Stahlband im Anschluss an die Wärmebehandlung dressiert wird.  that the steel strip is trained after the heat treatment.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15 16. The method according to at least one of claims 9 to 15
dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband im Anschluss an die Wärmebehandlung streckbiegegerichtet wird. characterized, that the steel strip is bend-bent after the heat treatment.
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