WO2017085072A1 - High-grade structural steel with bainitic structure, forged part produced therefrom and method for producing a forged part - Google Patents

High-grade structural steel with bainitic structure, forged part produced therefrom and method for producing a forged part Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a forged part, which is made of such a structural engineering steel.
  • the invention relates to a method for producing a
  • Toughness improvement is achieved by lowering the carbon content in the steel.
  • the strength loss associated with this in principle according to the prior art is replaced by the rest

Abstract

The invention provides a steel, which has a high strength, without complex heat treatment processes having to be performed for this purpose, and at the same time has a low tendency to warp. For this purpose, the high-grade structural steel according to the invention consists of (in % by weight) up to 0.25% C, up to 0.45% Si, 0.20 - 2.00% Mn; up to 4.00% Cr, 0.6 - 3.0% Mo, 0.004 - 0.020% N, up to 0.40% S, 0.001 - 0.035% Al, 0.0005 - 0.0025% B, up to 0.015% Nb, up to 0.01% Ti, up to 0.10% V, up to 1.5% Ni and up to 2.0% Cu, the remainder iron and unavoidable impurities, wherein the Al content %Al, the Nb content %Nb, the Ti content %Ti, the V content %V and the N content %N of the high-grade structural steel respectively meet the following condition: %Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3.75. The high-grade structural steel according to the invention has a yield strength of at least 750 MPa, a tensile strength of at least 950 MPa and a microstructure which consists at least 80% by volume of bainite and in total at most 20% by volume of residual austenite, ferrite, pearlite and/or martensite. On account of its combination of properties, the steel according to the invention is suitable in particular for the production of forged parts with great changes in cross section over its length. The invention also discloses a method for producing such forged components.

Description

Edelbaustahl mit bainitischem Gefüge, daraus hergestelltes Schmiedeteil und Verfahren zur Herstellung eines Schmiedeteils  Noble structural steel with bainitic structure, forging produced therefrom and method for producing a forged part
Die Erfindung betrifft einen Edelbaustahl mit hoher Festigkeit und einem Gefüge, das zu mindestens 80 Vol.-% aus Bainit besteht. The invention relates to a structural steel with high strength and a structure which consists of at least 80 vol .-% of bainite.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schmiedeteil, das aus einem solchen Edelbaustahl hergestellt ist. Furthermore, the invention relates to a forged part, which is made of such a structural engineering steel.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Finally, the invention relates to a method for producing a
Schmiedebauteils aus einem erfindungsgemäßen Edelbaustahl. Forging components made of a noble structural steel according to the invention.
Wenn nachfolgend "%"-Angaben zu Legierungen oder If "%" information on alloys or
Stahlzusammensetzungen gemacht werden, so beziehen diese sich jeweils auf das Gewicht, soweit nichts ausdrücklich anderes angegeben ist. Steel compositions are made, they are each based on the weight, unless otherwise specified.
Sämtlich der im vorliegenden Text angegebenen mechanischen All of the mechanical
Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stahls und der gegebenenfalls zum Vergleich angeführten Stähle sind, soweit nicht anders angegeben, nach DIN EN ISO 6892-1 bestimmt worden. Properties of the steel according to the invention and of the steels which may be mentioned for comparison are, unless stated otherwise, determined according to DIN EN ISO 6892-1.
Wie von Dipl.-Ing. Christoph Keul et al. im Artikel "Entwicklung eines hochfesten duktilen bainitischen (HDB) Stahls für hochbeanspruchte Schmiedebauteile", erschienen im Schmiede-Journal, Ausgabe September 2010, herausgegeben vom Industrieverband Massivumformung e.V., berichtet, besteht speziell in der Schmiedeindustrie die Forderung nach Stahlwerkstoffkonzepten, die die Möglichkeit bieten, eine hohe Festigkeit und Zähigkeit bei gleichzeitig verkürzter Prozesskette ihrer Herstellung zu realisieren. Weiter heißt es in dem Artikel, dass sich dazu als As described by Dipl.-Ing. Christoph Keul et al. in the article "Development of a high-strength ductile bainitic (HDB) steel for highly stressed forging components", published in the Schmiede-Journal, issue September 2010, published by the Industrial Association Massivumformung eV, reports, especially in the forging industry there is a demand for steel material concepts, which offer the possibility a high strength and to realize toughness with a simultaneously shortened process chain of their production. Next it says in the article that this as
vielversprechend Werkstoffe mit einem bainitischen Gefüge herausgestellt haben, bei denen gute Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Wärmebehandlung vereint werden, die durch Zugfestigkeiten von mehr als 1200 MPa, eine Streckgrenze von mehr 850 MPa und eine Bruchdehnung von mehr 10 % bei einer Kerbschlagarbeit von 27 J bei Raumtemperatur gekennzeichnet sind. Als Beispiel für promising materials with a bainitic structure, in which good strength and toughness properties are combined without the need for additional heat treatment, by tensile strengths of more than 1200 MPa, a yield strength of more than 850 MPa and an elongation at break of more than 10% in a notched impact work of 27 J at room temperature. As an example for
Legierungskonzepte, die solche Eigenschaften bieten, werden in dem Artikel ein Stahl mit (in Gew.-%) 0, 8 % C, 1 ,53 % Si, 1 ,47 % Mn 0,007 % S, 1 ,30 % Cr, 0,07 % Mo, 0,0020 % B, 0,027 % Nb, 0,026 % Ti, 0,0080 % N, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen sowie ein Stahl mit 0,22 % C, 1 ,47 % Si, 1 ,50 % Mn, 0,006 % S, 1 ,31 % Cr, 0,09 % Mo, 0,0025 % B, 0,035 % Nb, 0,026 % Ti, 0,0108 % N, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen vorgestellt. Alloy concepts that offer such properties are described in the article as a steel with (in wt%) 0, 8% C, 1, 53% Si, 1, 47% Mn 0.007% S, 1, 30% Cr, 0, 07% Mo, 0.0020% B, 0.027% Nb, 0.026% Ti, 0.0080% N, balance iron and unavoidable impurities and a steel with 0.22% C, 1, 47% Si, 1, 50% Mn , 0.006% S, 1, 31% Cr, 0.09% Mo, 0.0025% B, 0.035% Nb, 0.026% Ti, 0.0108% N, balance iron and unavoidable impurities presented.
Eine andere Entwicklung, welche ebenfalls auf einen Stahl zur Herstellung von Gesenkschmiedeteilen abzielt, die ohne eine zusätzliche Another development, which also aims at a steel for the production of drop forging parts, without an additional
Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig hoher Zähigkeit besitzen, ist in der EP 1 546 426 B1 beschrieben. Der aus dieser Heat treatment have high strength and high toughness, is described in EP 1 546 426 B1. The one from this
Patentschrift bekannte Stahl enthält (in Gew.-%) 0,12 - 0,45 % C, 0,10 - 1 ,00 % Si, 0,50 - 1 ,95 % Mn, 0,005 - 0,060 % S, jeweils 0,004 - 0,050 % AI und Ti, jeweils bis zu 0,60 % Cr, Ni, Co, W, Mo und Cu, bis zu 0,01 % B, bis zu 0,050 % Nb, 0,10 - 0,40 % V, 0,015 - 0,04 % N und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen mit den Maßgaben, dass das Produkt aus den V- und N-Gehalten des Stahls 0,0021 - 0,0 20 beträgt, dass der S- Gehalt %S, der AI-Gehalt %AI, der Nb-Gehalt %Nb und der Ti-Gehalt %Ti, die Bedingung 1 ,6 x %S + 1 ,5 x %AI + 2,4 x %Nb + 1 ,2 x %Ti = Patent discloses known steel (in wt .-%) 0.12 - 0.45% C, 0.10 - 1, 00% Si, 0.50 - 1, 95% Mn, 0.005 - 0.060% S, each 0.004 - 0.050% Al and Ti, up to 0.60% each of Cr, Ni, Co, W, Mo and Cu, up to 0.01% B, up to 0.050% Nb, 0.10-0.40% V, 0.015 - 0.04% N and the remainder being iron and unavoidable impurities with the proviso that the product of the V and N contents of the steel is 0.0021 - 0.020, that the S content is% S, the AI Content% Al, the Nb content% Nb and the Ti content% Ti, the condition 1, 6 x% S + 1, 5 x% Al + 2.4 x% Nb + 1, 2 x% Ti =
0,040 - 0,080 % und der Mn-Gehalt %Mn, der Cr-Gehalt %Cr, der Ni-Gehalt %Ni, der Cu-Gehalt %C und der Mo-Gehalt %Mo die Bedingung 1 ,2 x %Mn + 1 ,4 x %Cr + 1 ,0 x %Ni + 1 ,1 x %Cu + 1 ,8 x %Mo = 1 ,00 - 3,50 % erfüllen. Als wesentlich wird dabei angesehen, dass die notwendige 0.040 - 0.080% and the Mn content% Mn, the Cr content% Cr, the Ni content% Ni, the Cu content% C and the Mo content% Mo the condition 1, 2 x% Mn + 1, 4 x% Cr + 1, 0 x% Ni + 1, 1 x% Cu + 1, 8 x% Mo = 1, 00 - 3.50%. As essential is considered that the necessary
Zähigkeitsverbesserung durch eine Absenkung des Kohlenstoffgehaltes im Stahl erreicht wird. Der nach dem Stand der Technik damit prinzipiell einhergehende Festigkeitsverlust wird durch die übrigen Toughness improvement is achieved by lowering the carbon content in the steel. The strength loss associated with this in principle according to the prior art is replaced by the rest
Legierungselemente ausgeglichen, deren Gehalte so abgestimmt sind, dass es zur Verfestigung durch Mischkristallbildung kommt. Alloy elements balanced, whose contents are adjusted so that it comes to solidification by solid solution formation.
Des Weiteren ist aus der DE 697 28 076 T2 (EP 0 787 812 B1) ein Furthermore, from DE 697 28 076 T2 (EP 0 787 812 B1)
Herstellungsverfahren eines Stahlschmiedestücks bekannt, bei dem ein Stahl mit (in Gew.-%) 0,1 - 0,4 % C, 1 - 1 ,8 % Mn, 0,15 - 1 ,7 % Si , bis zu 1 % Ni, bis zu 1 ,2 % Cr, bis zu 0,3 % Mo, bis zu 0,3 % V, bis zu 0 ,35 % Cu sowie jeweils optional 0,005 - 0,06 % AI, 0,0005 - 0,01 % B, 0,005 - 0,03 % Ti, 0,005 % - 0,06 % Nb, 0,005 - 0,1 % S, bis zu 0,006 % Calcium, bis zu 0,03 % Te, bis zu 0,05 % Se, bis zu 0,05 % Bi und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen zu einem Halbzeug vergossen wird, dass dann in konventioneller Weise zu einem Schmiedeteil A method of producing a steel forgeable wherein a steel having (in wt%) 0.1-0.4% C, 1-1.8% Mn, 0.15-1.7% Si, up to 1% Ni , up to 1, 2% Cr, up to 0.3% Mo, up to 0.3% V, up to 0.35% Cu, and in each case optionally 0.005-0.06% Al, 0.0005-0.01 % B, 0.005 - 0.03% Ti, 0.005% - 0.06% Nb, 0.005 - 0.1% S, up to 0.006% calcium, up to 0.03% Te, up to 0.05% Se, up to 0.05% Bi and the remainder iron and unavoidable impurities is poured into a semi-finished product that then in a conventional manner to a forging
warmgeschmiedet wird. Anschließend wird das Schmiedeteil einer hot forged. Subsequently, the forging is a
Wärmebehandlung unterzogen, die eine mit einer Kühlgeschwindigkeit Vr von mehr als 0,5 °C/s ablaufende Abkühlung von einer Temperatur, bei der der Stahl austenitisch ist, bis auf eine Temperatur Tm umfasst, die zwischen Ms +100 °C und Ms -20 °C liegt. Das Schmiedeteil wird dann über mindestens zwei Minuten bei einer Temperatur gehalten, die zwischen der Temperatur Tm und einer Temperatur Tf liegt, für die gilt Tf > Tm -100 °C. Auf diesem Weg soll man ein Stahlbauteil mit im Wesentlichen bainitischen Gefüge erhalten, das mindestens 15 % unteres Bainit und vorzugsweise mindestens 20 % zwischen Tm und Tf gebildeten Bainit umfasst. Subjected to a heat treatment, which consists of a cooling at a cooling rate Vr of more than 0.5 ° C / s cooling from a temperature at which the steel is austenitic, to a temperature Tm, which is between Ms +100 ° C and Ms -20 ° C is. The forging is then held for at least two minutes at a temperature which is between the temperature Tm and a temperature Tf, for which Tf> Tm -100 ° C. In this way, one should obtain a steel component having a substantially bainitic structure comprising at least 15% lower bainite and preferably at least 20% bainite formed between Tm and Tf.
Praktische Versuche mit Stahlwerkstoffen der voranstehend erläuterten Art haben gezeigt, dass derartige bainitische Stähle aufgrund ihrer Neigung zum Verzug und stark schwankenden mechanischen Eigenschaften für Bauteile mit großen Querschnittsänderungen ungeeignet sind. Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, einen Stahl zu schaffen, der eine hohe Festigkeit besitzt, ohne dass dazu aufwändige Wärmebehandlungsverfahren absolviert werden müssen, der eine geringe Neigung zum Verzug hat und der als solcher insbesondere für die schmiedetechnische Herstellung von Schmiedeteilen mit über ihre Länge großen Querschnittsänderungen hat. Practical experiments with steel materials of the type described above have shown that such bainitic steels are unsuitable for components with large cross-sectional changes due to their tendency to warp and greatly fluctuating mechanical properties. Against this background, the object of the invention to provide a steel which has a high strength, without the need to complete complex heat treatment process, which has a low tendency to warping and as such in particular for the forging production of forgings with their length has large cross-sectional changes.
Ebenso sollte ein Schmiedeteil angegeben werden, das ohne aufwändige Wärmebehandlungsverfahren eine optimale Eigenschaftskombination besitzt. Likewise, a forged part should be specified, which has an optimal combination of properties without complex heat treatment process.
Schließlich sollte ein Verfahren zur Herstellung eines Schmiedestücks vorgeschlagen werden, das mit einfachen Mitteln die Erzeugung von Schmiedeteilen mit optimierter Eigenschaftskombination ermöglicht. Finally, a method for producing a forging should be proposed, which allows the production of forgings with optimized property combination by simple means.
In Bezug auf den Stahl hat die Erfindung die voranstehend genannte Aufgabe durch den in Anspruch 1 angegebenen Edelbaustahl gelöst. With respect to the steel, the invention has achieved the object mentioned above by the structural steel specified in claim 1.
In Bezug auf das Schmiedebauteil besteht die erfindungsgemäße Lösung der voranstehend genannten Aufgabe darin, dass ein solches Stahlbauteil aus einem erfindungsgemäßen Stahl hergestellt ist. With regard to the forging component, the solution according to the invention of the abovementioned object consists in that such a steel component is produced from a steel according to the invention.
In Bezug auf das Verfahren hat die Erfindung die oben genannte Aufgabe schließlich dadurch gelöst, dass bei der Herstellung eines Schmiedebauteils die in Anspruch 13 genannten Arbeitsschritte durchlaufen werden. With regard to the method, the invention has finally achieved the abovementioned object by carrying out the operations recited in claim 13 during the production of a forging component.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Advantageous embodiments of the invention are in the dependent
Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert. Claims are given and are explained below as the general inventive concept in detail.
Ein erfindungsgemäßer Edelbaustahl besitzt bei einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa und einer Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa und ein zu mindestens 80 Vol.-% bainitisches Gefüge, wobei die verbleibenden 20 Vol.-% des Gefüges Restaustenit, Ferrit, Perlit oder Martensit sein können. An inventive structural steel has at a yield strength of at least 750 MPa and a tensile strength of at least 950 MPa and at least 80% by volume bainitic structure, the remaining 20% by volume of the microstructure being retained austenite, ferrite, pearlite or martensite.
Dabei zeichnet sich der erfindungsgemäß Stahl durch eine hohe In this case, the steel according to the invention is characterized by a high
Bruchdehnung A von mindestens 10 %, insbesondere mindestens 12 %, aus, wobei sich in der Praxis zeigt, dass erfindungsgemäße Stähle Elongation at break A of at least 10%, in particular at least 12%, which in practice shows that steels according to the invention
regelmäßig eine Bruchdehnung A von mindestens 5 % erreichen. regularly reach an elongation at break A of at least 5%.
Erfindungsgemäß besteht der Edelbaustahl dazu aus (in Gew.-%) bis zu 0,25 % C, bis zu 1 ,5 % Si, insbesondere bis zu 1 % Si oder bis zu 0,45 % Si, 0,20 - 2,00 % Mn, bis zu 4,00 % Cr, 0,7 - 3,0 % Mo, 0,004 - 0,020 % N, bis zu 0,40 % S, 0,001 - 0,035 % AI, 0,0005 - 0,0025 % B, bis zu 0,015 % Nb, bis zu 0,01 % Ti, bis zu 0,50 % V, bis zu 1 ,5 % Ni, bis zu 2,0 % Cu und als Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei der AI-Gehalt %AI, der Nb-Gehalt %Nb, der Ti-Gehalt %Ti, der V-Gehalt %V und der N- Gehalt %N des Edelbaustahls jeweils folgende Bedingung erfüllen: According to the invention, the engineering structural steel consists of (in wt .-%) up to 0.25% C, up to 1, 5% Si, in particular up to 1% Si or up to 0.45% Si, 0.20 - 2, 00% Mn, up to 4.00% Cr, 0.7-3.0% Mo, 0.004-0.020% N, up to 0.40% S, 0.001-0.035% Al, 0.0005-0.0025% B, up to 0.015% Nb, up to 0.01% Ti, up to 0.50% V, up to 1, 5% Ni, up to 2.0% Cu and balance iron and unavoidable impurities, the AI Content% Al, the Nb content% Nb, the Ti content% Ti, the V content% V and the N content% N of the noble structural steel each satisfy the following condition:
%AI/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3,75 % AI / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25>% N / 3.75
Zu den herstellungsbedingt unvermeidbaren Verunreinigungen gehören alle Elemente, die in Bezug auf die hier interessierenden Eigenschaften legierungstechnisch unwirksamen Mengen vorhanden sind und aufgrund der jeweils gewählten Erschmelzungsroute oder das jeweils gewählte The unavoidable impurities due to production include all elements that are present in terms of alloying properties in terms of the properties of interest here, and based on the respective selected melting route or the respectively selected one
Ausgangsmaterial (Schrott) in den Stahl gelangen. Insbesondere gehören zu den unvermeidbaren Verunreinigungen auch Gehalte an P von bis zu 0,0035 Gew.-%. Starting material (scrap) get into the steel. In particular, the unavoidable impurities also include levels of P of up to 0.0035% by weight.
Ein erfindungsgemäßer Stahl und die daraus hergestellten A steel according to the invention and the steel produced therefrom
Schmiedebauteile zeichnen sich selbst dann durch eine besonders gleichmäßige Eigenschaftsverteilung aus, wenn aufgrund wechselnder Bauteilabmessungen bei der Abkühlung aus der Schmiedehitze über das Schmiedeteilvolumen betrachtet lokal stark unterschiedliche Forged components are characterized even by a particularly uniform property distribution, if due to changing component dimensions during cooling from the forge heat on the Forged part volume considers locally very different
Abkühlbedingungen herrschen. Diese Unempfindlichkeit gegen die Cooling conditions prevail. This insensitivity to the
Abkühlbedingungen wird dadurch erreicht, dass der erfindungsgemäße Edelbaustahl ein homogenes, weitestgehend ausschließlich bainitisches Gefüge mit geringer Varianz der Härte besitzt. Dieser homogene Cooling conditions is achieved in that the noble structural steel according to the invention has a homogeneous, largely exclusively bainitic structure with a low variance of the hardness. This homogeneous
Gefügezustand beinhaltet gleichzeitig geringe Eigenspannungen, was sich positiv auf das Verzugsverhalten auswirkt. Microstructural state contains at the same time low residual stresses, which has a positive effect on the distortion behavior.
Dementsprechend ist erfindungsgemäßer Stahl insbesondere zur Accordingly, steel according to the invention is in particular for
Herstellung von geschmiedeten Bauteilen geeignet, bei denen Abschnitte mit stark unterschiedlichen Volumina und Durchmesser aneinander stoßen. Beispiele für solche Schmiedestücke, für deren schmiedetechnische Manufacture of forged components where sections of very different volumes and diameters abut each other. Examples of such forgings, for their forging technology
Herstellung sich der erfindungsgemäße Stahl besonders eignet, sind Preparation of the steel according to the invention is particularly suitable are
Kurbelwellen, Pleuel und desgleichen, die insbesondere für Crankshafts, connecting rods and the like, in particular for
Verbrennungsmotoren bestimmt sind. Internal combustion engines are determined.
Des Weiteren können aus erfindungsgemäßem Stahl Teile im Bereich des Fahrwerks und der Radaufhängung mit stark unterschiedlichen Furthermore, steel parts according to the invention in the region of the chassis and the suspension with very different
Querschnitten ohne große anschließende Nachbearbeitung durch Schleifen unter Einhaltung der vorgegebenen Festigkeitseigenschaften prozesssicher hergestellt werden. Cross-sections without great subsequent post-processing by grinding in compliance with the specified strength properties are produced process reliable.
Wie anhand des als Fig. 1 beigefügten ZTU-Schaubilds eines As with reference to the attached as Fig. 1 ZTU chart of a
erfindungsgemäßen Stahls nachvollziehbar, bedeutet dies aus Understandable steel according to the invention, this means
werkstofftechnischer Sicht, dass bei einem erfindungsgemäßen material-technical point of view that in an inventive
Edelbaustahl ein besonders weites Fenster zur Bainitisierung genutzt werden kann, wenn der erfindungsgemäße Edelbaustahl aus der Noble structural steel, a particularly wide window can be used for Bainitisierung when the inventive structural steel from the
Schmiedehitze kontinuierlich abgekühlt wird. Die Legierung des Forging heat is cooled continuously. The alloy of the
erfindungsgemäßen Edelbaustahls ist dabei so gewählt, dass im Zuge der Abkühlung keine seine Eigenschaften beeinflussenden Mengen an Martensit oder Ferrit bzw. Perlit im Gefüge entstehen. Erfindungsgemäßer Noble structural steel according to the invention is chosen so that in the course of cooling do not affect its properties affecting amounts of martensite or ferrite or perlite in the structure. inventive
Edelbaustahl zeichnet sich somit dadurch aus, dass er ein vorwiegend, d.h. zu mindestens 80 Vol.-% bainitsches Gefüge besitzt, wobei der Gehalt an nicht bainitschen Gefügebestandteilen in erfindungsgemäßen Stählen typischerweise so stark minimiert ist, dass der erfindungsgemäße Stahl ein im technischen Sinne vollständig bainitisches Gefüge besitzt. Noble Building Steel is thus characterized by the fact that it is a predominantly, ie has at least 80 vol .-% bainic microstructure, wherein the content of non-bainitic microstructure constituents in steels of the invention is typically minimized so much that the steel according to the invention has a completely bainitic structure in the technical sense.
Hierbei stellt sich beim erfindungsgemäßen Edelbaustahl weitestgehend unabhängig von der Abkühlgeschwindigkeit im Bainit eine nahezu konstante Härte ein. Die konstante Härte ist eine Folge der nahezu vollständigen Umwandlung des ehemaligen Austenits in Bainit, bevorzugt in eine bainitische Umwandlungsstufe. Here, the noble steel steel according to the invention largely independent of the cooling rate in bainite an almost constant hardness. The constant hardness is a consequence of the almost complete transformation of the former austenite into bainite, preferably into a bainitic transformation stage.
Durch die Begrenzung des C-Gehalts auf höchstens 0,25 Gew.-% wird einerseits erreicht, dass ein erfindungsgemäßer Edelbaustahl trotz seiner maximierten Festigkeit gute Dehnungs- und Zähigkeitseigenschaften besitzt. Der geringe C-Gehalt trägt bei einem erfindungsgemäßen Stahl auch zur Beschleunigung der Bainitumwandlung bei, so dass die Entstehung von unerwünschten Gefügebestandteilen vermieden wird. By limiting the C content to at most 0.25% by weight, on the one hand it is achieved that a noble structural steel according to the invention has good elongation and toughness properties despite its maximized strength. The low C content also contributes to the acceleration of the bainite transformation in a steel according to the invention, so that the formation of undesired structural constituents is avoided.
Gleichzeitig kann eine gewisse Menge an Kohlenstoff im At the same time, a certain amount of carbon in the
erfindungsgemäßen Edelbaustahl aber auch zur Festigkeit beitragen. Hierzu können Gehalte von mindestens 0,09 Gew.-% C im Stahl vorgesehen werden. Eine optimierte Wirkung der Anwesenheit von C im Noble structural steel according to the invention but also contribute to the strength. For this purpose, contents of at least 0.09 wt .-% C can be provided in the steel. An optimized effect of the presence of C in the
erfindungsgemäßen Stahl kann somit dadurch erreicht werden, dass der C- Gehalt auf 0,09 - 0,25 Gew.-% eingestellt wird. Steel according to the invention can thus be achieved by adjusting the C content to 0.09-0.25% by weight.
Der Si-Gehalt eines erfindungsgemäßen Stahls ist auf 1 ,5 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% oder 0,75 Gew.-%, beschränkt, um die The Si content of a steel according to the invention is limited to 1, 5 wt .-%, in particular 1 wt .-% or 0.75 wt .-%, to the
Bainitumwandlung möglichst früh ablaufen zu lassen. Um diesen Effekt besonders sicher zu erreichen, kann der Si-Gehalt auch auf höchstens 0,45 Gew.-% beschränkt werden. Mo ist im erfindungsgemäßen Edelbaustahl in Gehalten von Bainitumwandlung run as early as possible. In order to achieve this effect particularly reliably, the Si content can also be limited to at most 0.45 wt .-%. Mo is in the noble structural steel according to the invention in contents of
0,6 - 3,0 Gew.-% vorhanden, um die Umwandlung des Gefüges in Ferrit oder Perlit zu verzögern. Diese Wirkung tritt insbesondere dann ein, wenn mindestens 0,7 Gew.-%, insbesondere mehr als 0,70 Gew.-% Mo, im Stahl vorhanden sind. Bei Gehalten von mehr als 3,0 Gew.-% tritt im 0.6 - 3.0 wt .-% present to delay the transformation of the microstructure into ferrite or perlite. This effect occurs in particular when at least 0.7 wt .-%, in particular more than 0.70 wt .-% Mo, are present in the steel. At contents of more than 3.0 wt .-% occurs in
erfindungsgemäßen Stahl keine wirtschaftlich vertretbare weitere Steigerung der positiven Wirkung von Mo mehr ein. Außerdem besteht oberhalb steel according to the invention no economically justifiable further increase in the positive effect of Mo more. There is also above
3,0 Gew.-% Mo die Gefahr der Bildung einer molybdänreichen Karbidphase, welche die Zähigkeitseigenschaften negativ beeinflussen kann. Optimale Wirkungen von Mo im erfindungsgemäßen Stahl können erwartet werden, wenn der Mo-Gehalt mindestens 0,7 Gew.-% beträgt. Als besonders effektiv haben sich dabei Mo-Gehalte von höchstens 2,0 Gew.-% erwiesen. 3.0 wt .-% Mo, the risk of formation of a molybdenum-rich carbide phase, which can adversely affect the toughness properties. Optimum effects of Mo in the steel of the present invention can be expected when the Mo content is at least 0.7 wt%. Mo contents of not more than 2.0% by weight have proved to be particularly effective.
Mangan ist in Gehalten von 0,20 - 2,00 Gew.-% im erfindungsgemäßen Stahl vorhanden, um die Zugfestigkeit und Streckgrenze einzustellen. Ein Mindestgehalt von 0,20 Gew.-% Mn ist erforderlich, damit es zu einer Festigkeitssteigerung kommt. Soll dieser Effekt besonders sicher erreicht werden, so kann ein Mn-Gehalt von mindestens 0,35 Gew.-% vorgesehen werden. Zu hohe Mn-Gehalte führen zur Verzögerung der Bainitumwandlung und damit zu einer überwiegend martensitischen Umwandlung. Daher ist der Mn-Gehalt auf höchstens 2,00 Gew.-%, insbesondere 1 ,5 Gew.-%, beschränkt. Negative Einflüsse der Anwesenheit von Mn lassen sich besonders sicher vermeiden, indem der Mn-Gehalt beim Manganese is present at levels of 0.20-2.00% by weight in the steel of the present invention to adjust the tensile strength and yield strength. A minimum content of 0.20% by weight of Mn is required in order to increase the strength. If this effect is to be achieved particularly reliably, then an Mn content of at least 0.35 wt .-% can be provided. Too high Mn contents lead to the delay of the bainite transformation and thus to a predominantly martensitic transformation. Therefore, the Mn content is limited to at most 2.00 wt%, especially 1.5 wt%. Negative influences of the presence of Mn can be avoided particularly reliably by the Mn content in the
erfindungsgemäßen Stahl auf maximal 1 ,1 Gew.-% beschränkt wird. Steel according to the invention is limited to a maximum of 1, 1 wt .-%.
Der Schwefelgehalt eines erfindungsgemäßen Stahls kann bis zu The sulfur content of a steel according to the invention can be up to
0,4 Gew.-%, insbesondere max. 0,1 Gew.-% oder max. 0,05 Gew.-% betragen, um die Zerspanbarkeit des Stahls zu unterstützen. 0.4 wt .-%, in particular max. 0.1% by weight or max. 0.05 wt .-% to assist the machinability of the steel.
Die legierungstechnische Feinjustierung in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften und die Gefügebeschaffenheit eines erfindungsgemäßen Edelbaustahls erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Legierungskonzept über eine kombinierte Mikrolegierung aus den Elementen Bor in Gehalten von 0,0005 - 0,0025 Gew.-%, Stickstoff in Gehalten von 0,004 - 0,020 Gew.- %, insbesondere mindestens 0,006 Gew.-% N oder bis zu 0,0150 Gew.-% The fine-grade alloying with respect to the mechanical properties and the texture of a structural steel according to the invention is carried out according to the inventive alloying concept via a combined microalloying of the elements boron in amounts of 0.0005-0.0025% by weight, nitrogen in contents of 0.004-0.020% by weight, in particular at least 0.006% by weight N or up to 0.0150% by weight .-%
N, Aluminium in Gehalten von 0,001 - 0,035 Gew.-% sowie Niob in Gehalten von bis zu 0,0 5 Gew.-%, Titan in Gehalten von bis 0,01 Gew.-% und N, aluminum in amounts of 0.001-0.035 wt .-% and niobium in amounts of up to 0.0 5 wt .-%, titanium in amounts of up to 0.01 wt .-%, and
Vanadium in Gehalten von bis zu 0,10 Gew.-%. Vanadium in amounts of up to 0.10 wt .-%.
Die Gehalte %AI, %Nb, %Ti, %V und %N an AI, Nb, Ti, V und N sind dabei über die Bedingung The contents% AI,% Nb,% Ti,% V and% N of Al, Nb, Ti, V and N are on the condition
%AI/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3,75 miteinander so verknüpft, dass der im Edelbaustahl enthaltene Stickstoff über die jeweils vorhandenen Gehalte an AI sowie die erforderlichenfalls zusätzlich zugegebenen Gehalte an Nb, Ti und V vollständig abgebunden ist und Bor somit umwand lungsverzögernd wirken kann. Gleichzeitig tragen die erfindungsgemäß vorgesehenen und aufeinander sowie den N-Gehalt abgestimmten Gehalte an Mikroelementen zur Erhöhung der Feinkornstabilität und Festigkeit bei. % AI / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25>% N / 3.75 linked together so that the nitrogen contained in the engineering steel on the respective existing contents of AI and the addition of additional required levels of Nb, Ti and V is completely set and thus boron can delay conversion delay. At the same time, the inventively provided and matched to each other and the N content levels of microelements to increase the fine grain stability and strength.
Die erfindungsgemäße Abbindung von N ermöglicht darüber hinaus, dass Bor als gelöstes Element in der Matrix wirksam wird und die Bildung von Ferrit und oder Perlit unterdrückt. Moreover, the setting of N according to the invention makes it possible for boron to become effective as a dissolved element in the matrix and to suppress the formation of ferrite and / or perlite.
Um die Vorteile der Anwesenheit der Mikrolegierungselemente und von To take advantage of the presence of micro-alloying elements and of
Aluminium sicher zu nutzen, kann es zweckmäßig sein, den AI-Gehalt auf mindestens 0,004 Gew.-%, den Ti-Gehalt auf mindestens 0,001 Gew.-%, den V-Gehalt auf mindestens 0,02 Gew.-% oder den Nb-Gehalt auf For safe use of aluminum, it may be expedient to reduce the Al content to at least 0.004% by weight, the Ti content to at least 0.001% by weight, the V content to at least 0.02% by weight or the Nb Content on
mindestens 0,003 Gew.-% einzustellen. Dabei können die to adjust at least 0.003 wt .-%. The can
Mikrolegierungselemente V, Ti, Nb einerseits und AI andererseits jeweils in Kombination mit einem oder mehreren Elementen der Gruppe "AI, V, Ti, Nb" oder alleine in oberhalb der genannten Mindestgehalte liegenden Mengen vorhanden sein. Bei Gehalten von bis zu 0,008 Gew.-% Ti, von bis zu 0,01 Gew.-% Nb, von bis zu 0,075 Gew.-% V oder von bis zu 0,020 Gew.-% AI lassen sich die Wirkungen dieser Elemente im erfindungsgemäßen Baustahl besonders wirksam nutzen. Gleichzeitig führen die gebildeten Nitride bzw. Karbonitride zu einem Anstieg der Festigkeit und tragen zur Feinkomstabilität bei. Auch hier können die genannten Obergrenzen der Gehalte an Ti, Nb, V oder AI jeweils alleine oder in Kombination miteinander eingehalten werden, um die jeweils optimale Wirkung des betreffenden Legierungselements zu erzielen. Microalloying elements V, Ti, Nb on the one hand and AI on the other hand, in each case in combination with one or more elements of the group "AI, V, Ti, Nb" or alone in above said minimum levels be present amounts. At levels of up to 0.008% by weight of Ti, up to 0.01% by weight of Nb, up to 0.075% by weight of V, or up to 0.020% by weight of Al, the effects of these elements can be seen in Use particularly effective construction steel according to the invention. At the same time, the formed nitrides or carbonitrides lead to an increase in strength and contribute to the Feinkomstabilität. Again, the above upper limits of the contents of Ti, Nb, V or AI can be maintained alone or in combination with each other to achieve the optimum effect of the respective alloying element.
Optional vorhandene Gehalte an Cr von bis zu 4,00 Gew.-%, insbesondere bis zu 3 Gew.-% oder bis zu 2,5 Gew.-%, tragen zur Härtbarkeit und Optionally present contents of Cr of up to 4.00 wt .-%, in particular up to 3 wt .-% or up to 2.5 wt .-%, contribute to the hardenability and
Korrosionsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Stahls bei. Hierzu können beispielsweise mindestens 0,5 Gew.-% oder mindestens 0,8 Gew.-% Cr vorgesehen sein. Corrosion resistance of the steel according to the invention. For example, at least 0.5% by weight or at least 0.8% by weight of Cr may be provided for this purpose.
Ebenso optional vorhandene Gehalte an Ni von bis zu 1 ,5 Gew.-% können ebenfalls zur Härtbarkeit des Stahls beitragen. Also optionally present levels of Ni of up to 1, 5 wt .-% may also contribute to the hardenability of the steel.
Zu den über das Ausgangsmaterial in den erfindungsgemäßen Stahl gelangenden oder gezielt zugegebenen Legierungselementen gehört auch Cu, dessen Gehalt zur Vermeidung von negativen Einflüssen im To the over the starting material in the steel according to the invention or deliberately added alloying elements also includes Cu, whose content to avoid negative influences in the
erfindungsgemäßen Stahl auf max. 2,0 Gew.-% begrenzt ist. Eine positive Wirkung der optionalen Anwesenheit von Kupfer in der Legierung eines erfindungsgemäßen Baustahls besteht in der Ausbildung von feinsten Restaustenitfilmen und der damit einhergehenden deutlichen Anhebung des Zähigkeitsniveaus. Dieser Effekt kann dadurch erzielt werden, dass mindestens 0,3 Gew.-% Cu, insbesondere mehr als 0,3 Gew.-% Cu, im erfindungsgemäßen Baustahl vorhanden sind. Indem der Cu-Gehalt auf höchstens 0,9 Gew.-% beschränkt wird, kann eine optimierte positive Wirkung des Kupfergehalts erzielt werden. Wird erfindungsgemäßer Stahl auf für eine Warmumformung typische Wärmetemperaturen von mindestens 100 °C oberhalb der jeweiligen Ac3- Temperatur liegende, insbesondere mehr als 900 °C betragende steel according to the invention to max. 2.0 wt .-% is limited. A positive effect of the optional presence of copper in the alloy of a structural steel according to the invention consists in the formation of finest Austenitfilmen and the associated significant increase in the toughness level. This effect can be achieved by providing at least 0.3% by weight of Cu, in particular more than 0.3% by weight of Cu, in the structural steel according to the invention. By limiting the Cu content to at most 0.9 wt%, an optimized positive effect of the copper content can be obtained. If the steel according to the invention is at a heat temperature of at least 100 ° C., which is typical for hot forming, above the respective Ac 3 temperature, in particular more than 900 ° C.
Wärmetemperatur für die Warmverformung erwärmt, dann warmverformt und schließlich geregelt oder ungeregelt an ruhender oder bewegter Luft auf eine Temperatur von weniger als 200 °C, insbesondere auf Heat temperature for the hot deformation is heated, then hot-formed and finally controlled or unregulated in still or moving air to a temperature of less than 200 ° C, in particular on
Raumtemperatur, abgekühlt, so stellt sich bei einer extrem weiten Spanne der Abkühlgeschwindigkeit nach der Umwandlung ein gleichmäßig bainitisches Gefüge ein. Die Ac3-Temperatur des Stahls kann in an sich bekannter Weise auf Grundlage seiner jeweiligen Zusammensetzung bestimmt werden. Die Obergrenze des Bereichs der Wärmetemperatur beträgt typischerweise 1300 °C, insbesondere 1250 °C oder 1200 °C. Room temperature, cooled, so sets with an extremely wide range of cooling rate after the transformation, a uniform bainitic structure. The Ac3 temperature of the steel may be determined in a manner known per se based on its composition. The upper limit of the range of the heat temperature is typically 1300 ° C, especially 1250 ° C or 1200 ° C.
Als Maß für die Spanne der Abkühlgeschwindigkeiten kann hier die t8/5-Zeit herangezogen werden, also die Zeit, innerhalb der das jeweils As a measure of the range of cooling rates here the t8 / 5 time can be used, ie the time within which each
warmgeformte Teil von 800 °C auf 500 °C abkühlt. Diese t8/5-Zeit soll bei der Abkühlung von aus erfindungsgemäßem Stahl hergestellten Bauteilen bei 10 - 000 s liegen. thermoformed part from 800 ° C to 500 ° C cools. This t8 / 5 time should be at 10 - 000 s in the cooling of components made of inventive steel.
Die jeweils konkret gewählte Abkühlzeit sollte in Abhängigkeit von der jeweiligen Wärmetemperatur gewählt werden. Der Einfluss der The specific cooling time selected should be selected as a function of the respective heat temperature. The influence of
Wärmetemperatur kann anhand des als Fig. 2 beigefügten ZTU-Schaubilds nachvollzogen werden, in dem für die Wärmetemperaturen 900 °C Heat temperature can be understood from the attached as Fig. 2 ZTU chart, in which for the heat temperatures 900 ° C.
(durchgezogene Linie), 1100 °C (gestrichelte Linie) und 1300 °C (punktierte Linie) die jeweilige Lage des jeweiligen Bainitgebiets über der Abkühlzeit dargestellt ist. Demnach sollten bei niedrigen Wärmetemperaturen von 900 °C kürzere t8/5-Zeiten gewählt werden, um das gewünschte (solid line), 1100 ° C (dashed line) and 1300 ° C (dotted line) the respective position of each bainite is shown over the cooling time. Thus, at low heat temperatures of 900 ° C, shorter t8 / 5 times should be chosen to achieve the desired temperature
Bainitgefüge zu erreichen, wogegen bei höheren Wärmetemperaturen die Abkühlung langsamer erfolgen kann. Eine hohe Sicherheit, dass bei der Abkühlung von erfindungsgemäßem Stahl das Bainitgebiet unabhängig von der jeweiligen Wärmetemperatur getroffen wird, besteht für erfindungsgemäße Stähle bei im Bereich von 900 - 1300 °C liegenden To achieve bainite structure, whereas at higher heat temperatures, the cooling can be slower. A high certainty that the cooling of steel according to the invention, the bainite is made regardless of the respective heat temperature exists for Steels according to the invention at in the range of 900 - 1300 ° C lying
Wärmetemperaturen demnach dann, wenn die t8/5 Zeit 100 - 800 s beträgt. Accordingly, heat temperatures are when the t8 / 5 time is 100 - 800 s.
Das erfindungsgemäße Legierungskonzept lässt somit hohe The inventive alloy concept thus allows high
Warmformtemperaturen von mehr als 1150 °C zu, wodurch sich die Thermoforming temperatures of more than 1150 ° C, causing the
Umformkräfte bei der Warmformgebung vermindern lassen, ohne dass ein unerwünschtes Kornwachstum eintritt. Reduce forming forces in the hot forming without undesirable grain growth occurs.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Schmiedestücken mit einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa und einer Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa sowie einem zu mindestens 80 Vol.-% bainitischem The inventive method for the production of forgings with a yield strength of at least 750 MPa and a tensile strength of at least 950 MPa and at least 80 vol .-% bainitic
Gefüge, das in Summe bis zu 20 Vol.-% Restaustenit, Ferrit, Perlit oder In total, up to 20% by volume of retained austenite, ferrite, perlite or
Martensit enthalten kann, umfasst dementsprechend folgende Martensite contains, accordingly, the following
Arbeitsschritte: a) Bereitstellen eines Schmiedehalbzeugs, das aus einem in der voranstehend erläuterten Weise erfindungsgemäß zusammengesetzten Edelbaustahl besteht; b) Erwärmen des Schmiedehalbzeugs auf eine Schmiedetemperatur von Steps: a) Provision of a forging tool which consists of a noble structural steel composed according to the invention in the manner explained above; b) heating the forging tool to a forging temperature of
mindestens 100 °C über der Ac3-Temperatur des jeweiligen Edelbaustahls, wobei die Ac3-Temperatur in konventioneller Weise in Abhängigkeit von der jeweiligen Zusammensetzung des Edelbaustahls bestimmt wird; c) Schmieden des auf die Schmiedetemperatur erwärmten Schmiedehalbzeugs zu dem Schmiedestück; d) Abkühlen des Schmiedestücks aus der Schmiedehitze auf eine unterhalb von 500 °C liegende Temperatur, wobei die t8/5-Zeit bei der Abkühlung 10 - 1000 s beträgt.  at least 100 ° C above the Ac3 temperature of the respective structural steel, the Ac3 temperature being determined in a conventional manner depending on the particular composition of the structural steel; c) forging the forging temperature heated forging to the forging; d) cooling the forging from forging heat to a temperature below 500 ° C, the t8 / 5 time during cooling being 10-1000 sec.
Zur Verminderung der Umformkräfte kann es sich auch im Zuge des To reduce the forming forces, it may also be in the course of
erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf eine Minimierung der erforderlichen Schmiedekräfte als vorteilhaft erweisen, wenn das jeweils den Ausgangspunkt der Schmiedeverformung bildende Halbzeug für das Schmieden auf eine Schmiedetemperatur von mehr als 1150 °C erwärmt wird. inventive method with a view to minimizing the required forging forces prove to be advantageous if the respectively the starting point of forging deformation forming semi-finished forging is heated to a forging temperature of more than 1150 ° C.
Eine weitere Einstellung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit und Zähigkeit, der aus erfindungsgemäßem Stahl warmgeformten, insbesondere geschmiedeten Bauteile kann mittels einer Anlassbehandlung erfolgen, bei der das jeweilige Teil über eine Anlassdauer von 0,5 - 2 h im Temperaturintervall von 180 - 375 °C gehalten wird. A further adjustment of the mechanical properties, in particular the strength and toughness, of the hot-formed steel according to the invention, in particular forged components can be carried out by means of a tempering treatment in which the respective part over a tempering time of 0.5 - 2 h in the temperature range of 180 - 375 ° C is held.
In der Praxis lassen sich beim erfindungsgemäßen Stahl zuverlässig In practice, the steel of the invention can be reliably
Zugfestigkeiten von mindestens 950 MPa, eine Streckgrenze von Tensile strengths of at least 950 MPa, a yield strength of
mindestens 750 MPa, und eine Bruchdehnung A von mindestens 15 %, wobei sich in der Praxis zeigt, dass regelmäßig sogar noch höhere At least 750 MPa, and an elongation at break A of at least 15%, which in practice shows that regularly even higher
Dehnwerte A von mindestens 17 % erreicht werden. Diese Elongation A of at least 17% can be achieved. These
Eigenschaftkombination bei aus erfindungsgemäßem Stahl bestehenden Schmiedestücken insbesondere dann vor, wenn sie in der Property combination in existing from inventive steel forgings especially if they are in the
erfindungsgemäßen Weise erzeugt worden sind. inventive manner have been generated.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments.
Es wurden erfindungsgemäße Stahlschmelzen E1 - E6 und eine There were inventive steel melts E1 - E6 and a
Vergleichsschmelze V1 mit den in Tabelle 1 angegebenen Comparative melt V1 with the specified in Table 1
Zusammensetzungen erschmolzen und zu Halbzeugen vergossen, bei denen es sich um Blöcke handelte, wie sie üblicherweise für die Melted compositions and shed into semi-finished products, which were blocks, as they usually for the
schmiedetechnische Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden. forging technology further processing are provided.
Die Halbzeuge sind für eine Schmiedeverformung auf eine Wärmtemperatur Tw durcherwärmt, anschließend in konventioneller Weise durch The semi-finished products are through-heated for a forging deformation to a heat temperature Tw, then in a conventional manner by
Gesenkschmieden zu Schmiedestücken warmumgeformt und dann an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt worden. Bei einigen der erhaltenen Drop forged to forged pieces and then in air cooled to room temperature. For some of the obtained
Schmiedeteile ist anschließend eine Anlassbehandlung durchgeführt worden. Forgings then a tempering treatment has been carried out.
In Tabelle 2 sind die bei den Beispielen angewendeten Wärmetemperaturen Tw, die jeweils für den Durchlauf des kritischen Temperaturbereichs von 800 - 500 °C benötigte t8/5-Zeit, die Temperatur und Dauer der In Table 2, the thermal temperatures Tw used in the examples, the t8 / 5 time required for the passage of the critical temperature range of 800 - 500 ° C, respectively, are the temperature and duration of the t8 / 5 time
Anlassbehandlung, sofern eine solche durchgeführt worden ist, sowie der Bainitanteil im Gefüge, die Zugfestigkeit Rm, die Streckgrenze Re, die Dehnung A und die Kerbschlagarbeit W des nach dem Schmieden erhaltenen Schmiedestücks angegeben. Tempering treatment, if one has been carried out, as well as the bainite content in the structure, the tensile strength Rm, the yield strength Re, the elongation A and the impact energy W of the forging obtained after forging indicated.
Die Beispiele zeigen, dass sich bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Vorgaben Schmiedestücke herstellen lassen, die es erlauben, die bei ihrer Erzeugung eingestellten Betriebsparameter über eine große Bandbreite zu variieren und dabei zuverlässig warmgeformte Bauteile mit optimierten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. The examples show that forgings can be produced when the specifications according to the invention are adhered to, which make it possible to vary the operating parameters set during their production over a wide range and thereby reliably obtain thermoformed components with optimized mechanical properties.
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Figure imgf000017_0001
Angaben in Gew.-%, Rest Eisen und unvermeid bare Verunreinigungen Data in wt .-%, balance iron and inevitable bare impurities
(1 ) : %AI/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 (1):% AI / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25
(2) : %N/3,75  (2):% N / 3.75
Tabelle 1 Table 1
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Tabelle 2  Table 2

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Edelbaustahl mit einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa, einer Noble structural steel with a yield strength of at least 750 MPa, one
Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa und einem Gefüge, das zu mindestens 80 Vol.-% aus Bainit besteht und in Summe höchstens  Tensile strength of at least 950 MPa and a structure consisting of at least 80% by volume of bainite and in total not more than
20 Vol.-% an Restaustenit, Ferrit, Perlit und/oder Martensit aufweist, wobei der Stahl aus (in Gew.-%)  20% by volume of retained austenite, ferrite, pearlite and / or martensite, the steel being made of (in% by weight)
C: 0 0,25 %,  C: 0 0.25%,
Si: 0 1,5%,  Si: 0 1.5%,
Mn: 0,20 2,00 %,  Mn: 0.20 2.00%,
Cr: 0 4,00 %,  Cr: 0 4.00%,
Mo: 0,6 3,0 %,  Mo: 0.6 3.0%,
N: 0,004 - 0,020 %,  N: 0.004-0.020%,
S: 0 0,40 %,  S: 0 0.40%,
AI: 0,001 - 0,035 %,  AI: 0.001-0.035%,
B: 0,0005 - 0,0025 %,  B: 0.0005 - 0.0025%,
Nb: 0 0,015 %,  Nb: 0 0.015%,
Ti: 0 0,01 %,  Ti: 0 0.01%,
V: 0 0,10%,  V: 0 0.10%,
Ni: 0 1,5%,  Ni: 0 1.5%,
Cu: 0 2,0 %,  Cu: 0 2.0%,
Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen,  Residual iron and unavoidable impurities,
besteht und  exists and
der AI-Gehalt %AI, der Nb-Gehalt %Nb, derTi-Gehalt %Ti, der V-Gehalt %V und der N-Gehalt %N des Edelbaustahls jeweils folgende Bedingung erfüllen:  the Al content% Al, the Nb content% Nb, the Ti content% Ti, the V content% V and the N content% N of the noble structural steel each satisfy the following condition:
%AI/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3,75 % AI / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25>% N / 3.75
2. Edelbaustahl nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass sein C-Gehalt mindestens 0,09 Gew.-% beträgt. 2. Structural steel according to claim 1, characterized in that its C content is at least 0.09 wt .-%.
3. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein AI-Gehalt mindestens 0,004 Gew.-% beträgt. 3. Structural steel according to one of the preceding claims, characterized in that its Al content is at least 0.004 wt .-%.
4. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein AI-Gehalt höchstens 0,020 Gew.-% beträgt. 4. Structural steel according to one of the preceding claims, characterized in that its Al content is at most 0.020 wt .-%.
5. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Nb-Gehalt mindestens 0,003 Gew.-% beträgt. 5. engineering steel according to one of the preceding claims, characterized in that its Nb content is at least 0.003 wt .-%.
6. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Nb-Gehalt höchstens 0,01 Gew.-% beträgt. 6. Structural steel according to one of the preceding claims, characterized in that its Nb content is at most 0.01 wt .-%.
7. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Ti-Gehalt mindestens 0,001 Gew.-% beträgt. 7. Structural steel according to one of the preceding claims, characterized in that its Ti content is at least 0.001 wt .-%.
8. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Ti-Gehalt höchstens 0,008 Gew.-% beträgt. 8. engineering steel according to one of the preceding claims, characterized in that its Ti content is at most 0.008 wt .-%.
9. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein V-Gehalt mindestens 0,02 Gew.-% beträgt. 9. engineering steel according to one of the preceding claims, characterized in that its V content is at least 0.02 wt .-%.
10. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein V-Gehalt höchstens 0,075 Gew.-% beträgt. 10. Structural steel according to one of the preceding claims, characterized in that its V content is at most 0.075 wt .-%.
11. Edelbaustahl nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine Bruchdehnung A mindestens 10 % beträgt. 11. Noble structural steel according to one of the preceding claims, characterized in that its breaking elongation A is at least 10%.
12. Schmiedestück bestehend aus einem gemäß einem der voranstehenden Ansprüche beschaffenen Stahl. 12. Forgings consisting of a procured according to one of the preceding claims steel.
13. Verfahren zum Herstellen eines Schmiedestücks mit einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa und einer Zugfestigkeit von mindestens 950 MPa und einem zu mindestens 80 Vol.-% bainitischem Gefüge, wobei die verbleibenden maximal 20 Vol.-% sonstigen Gefügeanteile Restaustenit, Ferrit, Perlit oder Martensit sein können, umfassend folgende 13. A method for producing a forged piece with a yield strength of at least 750 MPa and a tensile strength of at least 950 MPa and a minimum of 80 vol .-% bainitic structure, the remaining maximum 20 vol .-% of other microstructural components residual austenite, ferrite, pearlite or Martensite, including the following
Arbeitsschritte: a) Bereitstellen eines Schmiedehalbzeugs, das aus einem gemäß einem der Ansprüche 1 -10 zusammengesetzten Edelbaustahl besteht; b) Erwärmen des Schmiedehalbzeugs auf eine Schmiedetemperatur von mindestens 100 °C oberhalb der Ac3-Temperatur des Edelbaustahls; c) Schmieden des auf die Schmiedetemperatur erwärmten  Steps: a) Provision of a forging tool, which consists of a noble structural steel composed according to one of claims 1 to 10; b) heating the forging die to a forging temperature of at least 100 ° C above the Ac3 temperature of the engineering grade steel; c) Forging the heated to the forging temperature
Schmiedehalbzeugs zu dem Schmiedestück; d) Abkühlen des Schmiedestücks aus der Schmiedehitze auf eine unterhalb von 200 °C liegende Temperatur , wobei die t8/5-Zeit bei der Abkühlung 10 - 1000 s beträgt. Forging tool to the forging; d) cooling the forging from forging heat to a temperature below 200 ° C, the t8 / 5 time during cooling being 10-1000 sec.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiedetemperatur mehr als 1150 °C beträgt. 14. The method according to claim 12, characterized in that the forging temperature is more than 1150 ° C.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch 15. The method according to any one of claims 12 or 13, characterized
gekennzeichnet, dass das Schmiedestück nach der Abkühlung eine Anlassbehandlung durchläuft, bei der es über eine Anlassdauer von 0,5 - 2 h bei einer 180 - 375 °C betragenden Anlasstemperatur gehalten wird.  characterized in that the forging, after cooling, undergoes a tempering treatment in which it is maintained at a tempering temperature of 180 to 375 ° C for a duration of 0.5 to 2 hours.
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