Mikrolegierte hochfeste Warmbandstähle mit attraktiven Eigenschaften
Bainitische Stähle sind eine neue Klasse von hochfesten kaltumformbaren Stählen mit verbesserten Verarbeitungseigenschaften. Die von der thyssenkrupp Hohenlimburg GmbH neu entwickelten precidur®-Warmbandsorten HBS 600, HBS 800, HBS 900, HBS 1000 und HBS 1000 HE sind nun für den Einsatz in der Automobilindustrie verfügbar. Ihre besonderen Eigenschaften zeigen sich insbesondere bei der Umformung geschnittener Kanten und gestanzter Löcher sowie beim Schweißen. Ihr mikrolegiertes Analysekonzept, gepaart mit einer quasi-einphasigen Bainitstruktur, führen zu diesen attraktiven Eigenschaften. Das Werkstoffspektrum mikrolegierter Stahlkonzepte ist damit um höchstfeste Stähle erweitert.
Werkstoffklassen, wie mikrolegierte Feinkornstähle, Mehrphasenstähle und zunehmend neuartige Komplexphasenstähle, bieten jeweils eigene Verarbeitungseigenschaften bei zum Teil sehr ähnlichen bis deckungsgleichen Festigkeitsspannen. Ein Grund für diese stetige Diversifizierung der hochfesten Stahlwerkstoffe sind die Designanforderungen moderner Strukturbauteile unter Berücksichtigung ihres Fertigungsprozesses. Moderne Werkstoffblätter wie das VDA-Werkstoffblatt VDA 239-100 oder die Normen DIN EN 10338, DIN EN 10346 und DIN EN 10149 ermöglichen konstruktiven Spielraum, um für den jeweiligen Anwendungsfall den passenden Werkstoff auszuwählen [1…4]. Dies spiegelt sich auch in Unternehmensnormen wie der VW 50065 wider [5]. Insbesondere neue höchstfeste Stähle wurden in den vergangenen Jahren aufgenommen und das Spektrum durch neue Werkstoffklassen kontinuierlich erweitert. Wo früher weichere Baustähle und Feinkornbaustähle mit extrem hohen Umformreserven eingesetzt wurden, sind heute Stähle mit Zugfestigkeiten von über 800 MPa im Einsatz. Wie schon die sog. Werkstoffbanane recht anschaulich offenbart, Bild 1, besteht ein physikalischer Zusammenhang zwischen Umformbarkeit und Festigkeit. Höherfeste Werkstoffe zeigen sich darin generell weniger umformbar als niederfeste Werkstoffe. Dies führt auch zu einer genaueren Betrachtung der tatsächlich verfügbaren und benötigten Umformbarkeit [6; 7]. Neben einer Unterscheidung von globaler Umformbarkeit, wie sie beispielsweise beim Tiefziehen und Streckziehen benötigt wird, und der lokalen Umformbarkeit, wie z.B. beim Bördeln und Biegen, ist die Beständigkeit des Werkstoffs gegen Einflüsse des Schneidens und Stanzens in den Vordergrund gerückt. Gewünscht ist ein Werkstoffkonzept mit möglichst hohen lokalen Bruchdehnungen bei gleichzeitiger Unempfindlichkeit gegenüber den beim Trennen verursachten Schädigungen an den Stanzkanten. Perlitfreie Feinkornstähle haben sich hierfür bereits als Lösung etabliert, jedoch sind diese in ihrer maximalen Festigkeit beschränkt.
Autoren: Maximilian Nagel, Dr. Stephan Kovacs, Markus Kaizik, Dr. Andreas Tomitz, Dr. Henrike Bröker, Dr. Heike Denecke-Arnold, thyssenkrupp Hohenlimburg GmbH, Hagen-Hohenlimburg.
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