Höherfester Stahl für den Automobil-Leichtbau. High-strength steel for lightweight auto body manufacture - TK Stahl
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Höherfester Stahl
für den Automobil-Leichtbau.
High-strength steel for
lightweight auto body manufacture.
Ein Unternehmen
von ThyssenKrupp
Steel
TK Stahl
2 Inhalt.
Contents.
ThyssenKrupp Stahl – Der Partner für Stahlkonzepte im
Karosseriebau ..................................................................... 3
ThyssenKrupp Stahl – The partner for steel concepts in
auto body manufacture ........................................................ 3
Produktionsprozeß vom Rohstahl zum Feinblech ...................... 4
Production process from crude steel to sheet steel .................. 5
Werkstoffkonzepte ............................................................... 6
Material concepts ................................................................ 7
Einsatzgebiete und Verarbeitungshinweise ............................ 10
Fields of application and information about use ..................... 11
Gebrauchseigenschaften .................................................... 12
Properties in use ............................................................... 13
Kundenservice: Beratung, Simultaneous Engineering ............. 14
Customer service: consulting, simultaneous engineering ........ 15
Kurzbeschreibung und Lieferprogramm
Short description and delivery programme:
- Kaltgewalzte höherfeste Feinblechstähle ............................. 16
- Cold-rolled high-strength steel grades ................................ 17
- Warmgewalzte höherfeste Feinblechstähle .......................... 18
- Hot-rolled high-strength steel grades ................................. 19
Darstellbare Abmessungen /Available dimensions:
- Kaltgewalzte höherfeste Feinblechstähle ............................. 20
- Cold-rolled high-strength steel grades ................................ 21
- Warmgewalzte höherfeste Stähle ....................................... 22
- Hot-rolled high-strength steels .......................................... 23
Vergleich der TKS-Bezeichnungen
mit entsprechenden Normen ............................................... 24
Comparison of TKS designations and official standards .......... 25
ULSAB-Karosserie Bild/Figure 1
25% weniger Gewicht
ULSAB body-in-white
25% less weight
ThyssenKrupp Stahl – Der Partner für 3
Stahlkonzepte im Karosseriebau.
ThyssenKrupp Stahl – The partner for
steel concepts in auto body manufacture.
Die Thyssen Krupp Stahl AG ist Die bereits große Palette der Thyssen Krupp Stahl AG is the The already large mix of high-
innerhalb der ThyssenKrupp höherfesten und höchstfesten largest supplier of materials and ultra-high-strength steels is
Gruppe größter Werkstoff-Liefe- Stähle wird laufend optimiert. within the ThyssenKrupp being constantly optimised to
rant. Für die Automobilindustrie Damit kann dem breiten Anfor- Group. It is also a high-perform- be able to thus satisfy the
ist die Thyssen Krupp Stahl AG derungsprofil der Automobil- ance partner for the automo- broad range of demands which
ein leistungsstarker Partner. hersteller an den Stahl gefolgt tive industry. The spectrum of the automotive industry has
Das von ThyssenKrupp Stahl werden. Neue Sorten in unver- materials available from with respect to steel. New
(TKS) für die Automobil- und edelter und oberflächenver- ThyssenKrupp Stahl (TKS) for grades of uncoated and coat-
Zulieferindustrie zur Verfügung edelter Ausführung sind das the automotive industry and its ed steel are the result of this
gestellte Werkstoffspektrum ist Ergebnis dieser systematischen suppliers is comprehensive. systematic development work.
umfassend. Wohl kaum ein Entwicklungsarbeit. Probably no other company
Unternehmen liefert eine solche supplies such a variety of special The use of high-strength steels,
Vielzahl spezieller Karosserie- Der Einsatz von höherfesten sheet steels for body applica- also as tailored blanks, pre-
feinbleche sowie anderer Stahl- Stählen, auch als Tailored tions, not to mention other sents an easily realisable step
und Edelstahlerzeugnisse in Blanks, ist ein schnell zu reali- standard and stainless steel towards lightweight automobile
diesen bedeutenden Industrie- sierender Schritt in Richtung products, to this important sec- manufacture. They allow major
bereich. Stahl ist im Automobil- Automobil-Leichtbau. Sie er- tor of industry. Steel is the weight reductions on the basis
bau der führende Werkstoff. Er möglichen große Gewichtsein- leading material in automotive of proven and, in some cases,
besitzt mit Blick auf den Leicht- sparungen auf der Basis be- manufacture. It possesses, in new fabrication technologies.
bau durch Verwendung von währter und z.T. neuer Ferti- the form of high-strength The ULSAB (Ultra Light Steel
höherfesten Stählen das mit gungstechnologien. steels, by far the best develop- Auto Body) project, in which
Abstand beste Entwicklungs- ment potential for lightweight TKS has been prominently
potential. Welche Möglichkeiten der Leicht- construction. involved, has impressively
bau mit Stahl hat, wurde ein- demonstrated the lightweight
Die Fortschritte in der Automo- drucksvoll mit dem ULSAB-Pro- The progress in automotive construction possibilities
biltechnik haben zu verminder- jekt (Ultra Light Steel Auto engineering has led to reduced offered by steel (Figure 1). The
tem Kraftstoffverbrauch und Body) bewiesen, an dem TKS fuel consumption and follow-up projects ULSAS (Ultra
reduzierten Emissionen geführt. wesentlich beteiligt war (Bild 1). decreased emissions. Lighter Light Steel Auto Body Suspen-
Leichtere Fahrzeuge können In den nachfolgenden Projekten vehicles can cut the fuel con- sion) and ULSAC (Ultra Light
den Kraftstoffverbrauch noch ULSAS (Ultra Light Steel Auto sumption still further. At the Auto Body Closures) are
weiter verringern. Dabei steht Suspension) und ULSAC (Ultra centre of attention in this re- intended to evaluate the
die Karosserie, auf die ca. ein Light Steel Auto Closures) sol- spect is the body-in-white, weight-saving potentials per-
Viertel des Fahrzeuggewichts len die Einsparungspotentiale which accounts for approxi- mitted by chassis and closures.
entfällt, im Mittelpunkt der im Bereich Fahrwerk und An- mately one-fourth of the vehicle The ULSAB-AVC (Ultra Light
Überlegungen. Auch wenn es bauteile ermittelt werden. Unter weight. The innovative use of Steel Auto Body – Advanced
darum geht, die steigenden Einbeziehung der neuesten high-strength steels is called Vehicle Concept) project, which
Anforderungen an die Sicher- Werkstoffe und Fertigungstech- for, also when it comes to takes into account the latest
heitsstandards und die Umwelt- nologien soll im ULSAB-AVC - meeting the increasing safety materials and fabrication tech-
verträglichkeit von Kraftfahr- Projekt (Ultra Light Steel Auto standard and environmental nologies, aims to show what
zeugen zu erfüllen, ist der Body – Advanced Vehicle Con- impact requirements placed on further possibilities steel offers
innovative Einsatz von höher- cept) aufgezeigt werden, welche automobiles. in automotive lightweight body
festen Stählen gefragt. weiteren Möglichkeiten der manufacture.
Stahl im Automobilleichtbau In order to offer suitable mater-
Um unseren Kunden entspre- bietet. ial concepts to its customers, On the pages that follow, TKS
chende Werkstoffkonzepte ThyssenKrupp Stahl conducts provides information about the
anbieten zu können, betreibt Auf den folgenden Seiten infor- extensive research and devel- development, production,
ThyssenKrupp Stahl umfangrei- miert TKS über Entwicklung, opment work which, accompan- properties and processing of its
che Forschungs- und Ent- Herstellung, Eigenschaften und ied by applied research, can be high-strength steels for light-
wicklungsarbeit die, anwen- Verarbeitung unserer höher- used to provide advanced weight auto body manufacture
dungstechnisch begleitet, festen Stähle für den Auto- problem solutions in body-in- and about its delivery pro-
zu fortschrittlichen Problem- mobil-Leichtbau sowie über white production. gramme.
lösungen im Karosseriebau das entsprechende Lieferpro-
genutzt werden kann. gramm.
4 Produktionsprozeß
vom Rohstahl zum Feinblech.
Oberflächenveredelung und lichen Dicken und Oberflächen-
für die unveredelten sowie elek- veredelungen stehen mehrere
trolytisch veredelten Feinbleche moderne Fertigungslinien welt-
entweder im Durchlaufofen weit zur Verfügung.
oder im Haubenofen (Hochkon- Eine detaillierte Übersicht über
vektionsglühen) mit reinem die modernen rechnergesteuer-
Wasserstoff als Schutzgas statt. ten Produktionsanlagen mit
Die geglühten und gegebenen- hohem Automatisierungsgrad
falls oberflächenveredelten gibt die Broschüre „TKS-An-
Bänder werden anschließend lagenwelt“.
nachgewalzt, um die Streck- Für die ständige Weiterentwick-
grenzendehnung zu unter- lung der Produkte und deren
drücken, die Ebenheit zu ver- Qualität werden die aus der
bessern sowie der Bandober- Beobachtung und Prüfung
fläche die vom Kunden qualitätsbezogener Erzeugungs-
gewünschte Rauheit zu geben. kriterien ermittelten Daten in
Form statistischer Auswertungen
Für den Korrosionsschutz, dem und die Aktivitäten in der Werk-
Die Rohstahlerzeugung von hö- wird das Band mit Wasser auf bei kleinen Walzdicken eine stoffforschung genutzt.
herfesten Stählen für den Auto- die Zieltemperatur gekühlt und immer größere Bedeutung
mobil-Leichtbau erfolgt in Oxy- in den Haspelanlagen zum Coil zukommt, stehen hochmoder- Auch die Herstellung unserer
genstahlwerken. Zur Einhaltung aufgewickelt. ne, dem neuesten Stand der höherfesten warm- und kaltge-
der erforderlichen engen Gren- Technik entsprechende Elek- walzten Stähle wird von einem
zen der chemischen Zusam- Die im April 99 in Betrieb trolytische- und Schmelz- Qualitätssicherungssystem
mensetzung dieser qualitativ gegangene Gießwalzanlage, in tauch-Beschichtungsanlagen entsprechend der nationalen
hochwertigen Stähle werden in der erstmals ein im Oxygen- zur Verfügung, auf denen alle und internationalen Norm
den Stahlwerken verschiedene stahlwerk erschmolzener Roh- klassischen Oberflächenverede- DIN/ISO 9001 begleitet. Die
Stahlbehandlungs- und Legie- stahl zu Dünnbrammen ver- lungen in Außenhaut-Qualität auftragsbezogene Qualitäts-
rungssysteme eingesetzt. Hier- gossen und aus der Gießhitze aufgebracht werden können. steuerung und -kontrolle
zu gehören Argonspülanlagen direkt zum Warmband ausge- Ferner können auf Bandbe- beginnt im Stahlwerk und wird
und Entgasungseinrichtungen. walzt wird, eröffnet weitere schichtungsanlagen organi- über alle nachfolgenden Pro-
Die fertig erschmolzenen Stähle Werkstoffperspektiven für die sche Überzüge zusätzlich aufge- duktionsstufen bis hin zum
werden kontinuierlich zu Bram- Erzeugung von hoch- und tragen werden. Abschließend fertigen Erzeugnis fortgeführt.
men in Stranggießanlagen höherfestem Warmbreitband. werden sorgfältige Inspektio- Das Qualitätssicherungssystem
vergossen. Stranggußbrammen In dünnen Abmessungsberei- nen der Oberfläche vorgenom- ist mehrfach sowohl nach QS
haben einen hervorragenden chen bis ca. 1,0 mm wird die men und anhand von Proben 9000 als auch nach VDA 6.1
Reinheitsgrad, eine gute Ober- Substitution von kaltgewalztem die technologischen Eigen- zertifiziert.
fläche und bieten die Voraus- Feinblech ermöglicht. Warm- schaften, die Rauheit sowie
setzung für eine hohe Gleich- band kann schwarz oder überzugsspezifische Qualitäts-
mäßigkeit in den Werkstoff- gebeizt für die Direktverarbei- merkmale bestimmt. Bei soge-
eigenschaften des Endproduktes. tung ausgeliefert werden. nannten Konti-Anlagen (Durch-
laufofen, Feuerbeschichtungs-
Die Warmbandwalzung erfolgt Das Kaltwalzen von gebeiztem anlagen) sind die Arbeits-
auf Warmbreitbandstraßen, Warmband zu Feinblech erfolgt schritte Nachwalzen, Inspizieren,
die aus Brammenöfen, Vor- und wahlweise auf 4- oder 5-gerü- Besäumen und Ölen in die
7-gerüstigen Fertigstraßen stigen z.T. mit der Beize gekop- Anlagen integriert.
bestehen. Neueste Walztechno- pelten Tandemstraßen mit
logien, wie CVC (Continuously automatischer Dickenregelung Den unterschiedlichen An-
Variable Crown) sowie lei- und Ebenheitssteuerung. Nach sprüchen innerhalb eines Teiles
stungsstarke, automatisierte dem Kaltwalzen sind die Bän- kann durch den partiellen Ein-
Regelsysteme, ergeben enge der verfestigt und müssen satz von höherfestem Feinblech
Toleranzen für Dicke und Breite rekristallisierend geglüht werden. mit sogenannten Tailored
sowie Ebenheit und Profil des Der Glühprozeß findet für die Blanks gefolgt werden. Zum
Bandes. Nach exakter Einstel- feuerbeschichteten Produkte im Zusammenschweißen verschie-
lung der Endwalztemperatur Durchlauf mit gleichzeitiger dener Güten in unterschied-
Production process from 5
crude steel to sheet steel.
The crude steel for high- ture and wound on coilers into and for uncoated and electro- these advanced, computer-
strength steel grades used in coils. galvanised products either in a controlled production lines and
lightweight auto body manufac- continuous annealing furnace facilities, which are charac-
ture is produced in basic oxy- The compact strip production or in a batch annealing furnace terised by a high degree of
gen furnace (BOF) steel plants. plant, on-stream since April (high-convection annealing) automation.
Various steel treatment and 1999, and in which liquid steel with pure hydrogen used as a For the continuous promotion of
alloying systems are employed produced in a BOF steel plant protective gas atmosphere. The the products and their quality
to meet the necessarily tight has been cast for the first time annealed and, where applicable, the data derived from the moni-
chemical composition specifi- into thin slabs and rolled direct- coated strips are subsequently toring and inspection of quality-
cations for these high-grade ly into hot strip, opens up add- skin-pass rolled to suppress related production criteria, in
quality steels. They include itional material-related perspec- yield point elongation, improve the form of statistical evalu-
argon stirring and vacuum tives for the production of high- the flatness and impart the ations, and the activities of the
degassing facilities. The finish- and ultra-high-strength hot- strip surface texture required by research and development
refined steels are cast into rolled strip. It permits the sub- the customer. department are used.
slabs in continuous casters. stitution of cold-rolled sheet in The production of our high-
Continuously cast slabs have an thickness ranges as low as Available to provide the anti- strength hot- and cold-rolled
outstanding degree of purity 1.0 mm. corrosion protection, which steels takes place within the
and good surface quality and Hot strip can be supplied in takes on ever greater import- scope of a quality assurance
provide the basis for highly untreated or pickled condition ance for the thin rolled gauges, system certified to the national
homogeneous material proper- for direct processing. are highly modern, state-of- and international DIN/ISO 9001
ties in the end product. the-art electrolytic and hot-dip standard. Order-specific quality
The cold rolling of hot strip into coating lines which can apply control begins in the steel plant
Rolling into hot strip takes sheet takes place in either 4- or all important coatings in and continues via all of the fol-
place in wide hot strip mills 5-stand tandem mills that are exposed automotive sheet lowing production stages
comprising slab reheating fur- partly combined with an quality. There is, moreover, the through to the finished product.
naces, and roughing and upstream pickling line and additional possibility to apply The quality assurance system
7-stand finishing trains. State- equipped for automatic gauge organic coatings in coil coat- has also been certified both to
of-the-art rolling technology, and flatness control. ing lines. QS 9000 and to VDA 6.1.
such as CVC (Continuously The strips are in work- or Careful inspections of the sur-
Variable Crown), and efficient, strain-hardened condition after face are performed as a final
automated control systems the cold-rolling process and measure, and the technological
ensure the achievement of tight have to undergo recrystallisa- properties, texture and coating-
thickness, width, shape and tion annealing. The annealing specific quality characteristics
profile tolerances. After rolling process for hot-dip coated are determined on the basis of
at the precise finishing temper- products takes place in-line in samples.
ature, the strip is cooled with continuous mode at the same In so-called continuous lines
water to the required tempera- time as the coating process, (continuous furnace, hot-dip
coating lines), the production
steps of skin-pass rolling,
inspection, edge trimming and
oiling are integrated in-line.
The partial use of high-strength
steels in so-called “tailored
blanks” offers the possibility to
fulfil different requirements
within a component. Several
advanced production lines are
operating worldwide which weld
together dissimilar qualities in
different thicknesses and with
different coatings.
The brochure entitled “Plant
Life at ThyssenKrupp Stahl”
provides a detailed overview of6 Werkstoffkonzepte.
Ein starker Impuls auf den spruchung am Bauteil bei Ein- Fortschritt bei der Stahlentwicklung und
Automobilleichtbau geht von satz der neuen Stähle zu, mit Anwendungsbeispiele.
den neuen höherfesten Stählen deren Hilfe schon im Frühstadi- Progress in steel development and
aus. Bei vergleichbaren Festig- um optimierte Lösungen erar- application examples. Bild/Figure 2
keitsstufen werden bei den beitet werden können. So las-
neuen Stählen beispielsweise sen sich mit Stahl, wie mit 60
HX-Stähle/steels (1972)
höhere Dehnungswerte und keinem anderen Werkstoff,
50
Bruchdehnung / total elongation A 80 [%]
HSZ-Stähle/steels (1994)
damit eine verbesserte Kaltum- kostengünstige Gewichtsein-
BH-Stähle/steels (1987)
formbarkeit erreicht. Ferner ist sparpotentiale erreichen. 40 DP-W-Stähle/steels (1985)
der Bereich der darstellbaren DP-K-Stähle/steels (1995)
Festigkeiten erweitert worden Für die Festigkeitssteigerung 30 RA-K-Stähle/steels (1998)
(Bild 2). Dieses Bild gibt auch bei konventionellen Stählen CP-W-Stähle
Hinweise für die Einsatzgebiete kommen unterschiedliche 20 steels (1996)
Konventionelle Stahlsorten
von höherfesten warm- und Verfestigungsmechanismen in conventional steel grades
10
kaltgewalzten Stählen. Frage (Bild 4). Technische MS-W-Stähle
Das Ziel des Leichtbaus kann Bedeutung haben die Mischkri- 0
steels (1997)
zunächst durch eine Blech- stallhärtung (HX- und PHZ- 0 200 400 600 800 1000 1200
dickenreduzierung erreicht wer- Stähle), die Kornfeinung und
Zugfestigkeit/ tensile strength R m [MPa]
den, die durch eine Erhöhung die Ausscheidungshärtung
der Festigkeitseigenschaften (MHZ-Stähle). Eine spezielle
am Bauteil ermöglicht wird. Form der Festigkeitssteigerung
Das Potential der neuen Stähle stellt das „Bake-Hardening“
kann dabei voll genutzt werden, (BHZ-Stähle) dar. Hierbei erfah-
wenn die Umform- und Verbin- ren fertig umgeformte Bauteile
dungstechnologie und die Kon- durch die Wärmebeaufschla-
struktion auf den Werkstoff gung bei einer automobiltypi-
ausgerichtet werden (Bild 3). schen Lackeinbrennbehandlung
Zunehmende Bedeutung einen Streckgrenzenanstieg BH/HSZ/DP-K DP-W
kommt der Umformsimulation durch Diffusion von Kohlenstoff
und der Simulation der Bean- an Versetzungen, der durch
Leichtbau mit Stahl.
Lightweight design with steel. Bild/Figure 3
Höherfeste
Korrosionsgeschützte
Stahlsorten
High-strength DC06+BHZ DP-K
Werkstoffgerechte Optimierte/neue
Konstruktion corrosion-protected Fertigungstechno-
Material-appropriate steel grades logien
design Optimised and
new fabrication
technologies
„Angearbeitete
Produkte“ RA-K (TRIP)
Customised Umformsimulation
products Forming simulation
Kostengünstiges Gewichteinspar-
potential bei Erfüllung aller Funktionen
Cost-effective weight-saving potential
and fulfilment of all functions CP-W/MS-W (TMS)Material concepts. 7
Verfestigungsmechanismen bei Festigkeitssteigerung durch harte Phasen
konventionellen Stählen. (Mehrphasenstähle).
Strengthening mechanisms in Strengthening through hard phases
conventional steels. Bild/Figure 4 (multiphase steels). Bild/Figure 5
Verfestigung durch Prinzipskizze Steigende Festigkeit / Increasing strength
Strengthening due to Schematic sketch
CP
Mischkristallbildung Substitutionsatom Matrixatom
Solid-solution Substitutional atom Matrix atom
formation Interstitielles Atom# DP RA (TRIP)
MS-W (TMS)
Interstitial atom
BH-Effekt Interstitielles Atom
Bake-hardening Interstitial atom
PM
effect
Korngrenzen Grobkörnig Feinkörnig
Grain boundaries Coarse-grained Fine-grained
Ausscheidungen Grobdispers Feindispers Rm: 500-600 600-800 > 800 > 1.000 MPa
Precipitations Coarsely Finely disperesed Martensit
Ferrit Metastab. Austenit Bainit
dispered Martensite
Ferrite Meta-stable austenite Bainite
The new high-strength steels structural design are suited to strengthening. With this latter
are meanwhile providing a the material (Figure 3). mechanism, finish-formed
strong impetus in lightweight Forming simulation, and simu- parts undergo an increase in
auto body design. Higher elonga- lation of the loads and stresses strength when exposed to a
tion values and, consequent- to which the components are heat treatment, such as typical
ly, improved cold formability subjected, take on increasing automotive paint-baking,
are being achieved with the importance with respect to the through diffusion of carbon at
new steels, combined with new steels’ use. These are dislocations, which can be
comparable strength levels. helpful means of developing selectively controlled by means
The range of attainable optimised solutions at an early of alloying and process-related
strength properties has addi- stage. Cost-effective, weight- measures. The current “bake-
tionally been broadened (Figure saving potentials are conse- hardening” steel concepts
2). This diagram also shows quently achievable with steel ensure ageing resistance at
the uses of high-strength hot- like with no other material. room temperature.
and cold-rolled steels.
The objective of lightweight Different strengthening mech- The search for better material
construction can be achieved anisms are employed to increase concepts featuring more
initially by reducing the sheet the strength of conventional favourable strengthening mech-
thickness, which is made pos- steels (Figure 4). Of technical anisms in terms of the form-
sible by increasing the com- relevance are solid solution ability-strength ratio has led
ponent strength. The potential hardening (HX and PHZ steels), material researchers to develop
offered by the new steels can grain refining and precipitation multiphase steels (Figure 5),
be used to full advantage in hardening (MHZ steels). “Bake- where the increase in strength
this connection if the forming hardening” (BHZ steels) repre- is achieved by introducing hard
and joining technology and the sents a special form of phases next to soft phases in8
Bake-Hardening und Verfestigungs-Verhalten von höherfesten Stählen. dingung, d.h. dem Ende des
Bake-hardening and work-hardening behaviour of high-strength steels. Bild/Figure 6 elastischen Bereiches bei
mehrachsiger Beanspruchung,
500 500 charakterisieren. Der Stahl-
ZStE 180/220 BH DP-K 34/60
(kaltgewalzt / cold-rolled)
400 400 (kaltgewalzt / cold-rolled) werkstoff hebt sich durch eine
quadratische Fließbedingung in
300 300
Form einer Ellipse hervor. Mar-
Streckgrenzanstieg / Yield strength increase [MPa]
200 200 kant sind ihre Halbachsen a und
b, aus deren Verhältnis sich die
100 100
Eignung zum Streckziehen bzw.
0 0 Tiefziehen ergibt (Bild 7). Die
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16
TKS-Streckziehstähle sind
500 500
RA-K 42/80 MS-W, CP-W durch das Verhältnis a/b ≤ 1,85
(kaltgewalzt / cold-rolled) MS-W (warmgewalzt
400 400 CP-W
hot-rolled) und die TKS-Tiefziehstähle
300 300
durch a/b ≥ 2 gekennzeichnet.
200 200 Mittels einer durchgängigen
100 100
numerischen Simulation wird
ermöglicht, ausgehend von der
0 0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Analyse und Gefügeausbildung
unmittelbar nach der Erstar-
Vorverformung / Pre-strain [%] Work-hardening Bake-hardening
rung des Stahles unter Berück-
sichtigung der Prozeßschritte,
entsprechende legierungs- und ten Restaustenit-Stähle RA-K gerndes Bake-Hardening- Aussagen über die mechanisch-
verfahrenstechnische Maßnah- und RA-W (TRIP-Stähle) dar, Potential. Im Gegensatz zum technologischen Eigenschaften
men gezielt kontrolliert wird. Bei die in ferritisch/bainitischer herkömmlichen „Bake-Harde- zu machen. Mit diesem Werk-
den heutigen „Bake-Harde- Grundmatrix als Besonderheit ning“-Stahl wird dieses mit zeug trägt die Stahlentwicklung
ning“-Stahlkonzepten ist bei Restaustenitbestandteile ent- steigender Verformung größer zu einer Verkürzung bei den
Raumtemperatur Alterungsbe- halten, die bei der Umformung (Bild 6). Die hohen Anteile aus Entwicklungszeiten neuer Fahr-
ständigkeit gewährleistet. in harten Martensit umwandeln. Werkstoffverfestigung beim zeuge bei. Die Zielvorgabe lau-
Der Übergang zu den Stählen Umformen und zusätzlichem tet, eine Abbildung aller
Die Suche nach besseren Werk- mit sehr hohen Festigkeiten Bake-Hardening führen zu wesentlichen Prozeßschritte
stoffkonzepten mit günstigeren oberhalb von 800 MPa wird von hohen Gesamtfestigkeiten am von der Stahlerzeugung über
Verfestigungsmechanismen in den Complexphasenstählen fertigen Bauteil. Dieses Verhal- die Formgebung bis zur Anwen-
Bezug auf das Umformbarkeits- (CP-Stähle) markiert. Hier liegen ten wird im Bild durch die Bei- dung im Fahrzeug zu schaffen.
Festigkeitsverhältnis führte die in den sehr feinkörnigen Gefü- spiele an den Stählen vom Typ
Werkstofforschung auf die Ent- gen in homogener Verteilung DP, RA (TRIP), CP und MS im
wicklung der Gruppe der Mehr- Feinstausscheidungen vor. Ein Vergleich zum klassischen BHZ-
phasenstähle (Bild 5). Die Festig- weiteres Merkmal ist, daß Stahl veranschaulicht.
keitssteigerung wird dadurch neben harten Phasen weichere
erzielt, daß harte Phasen neben Gefügebestandteile vorliegen. Für die Entwicklung neuer
weichen Phasen in das Gefüge Noch höhere Festigkeiten bis Stähle wird bei TKS begleitend
eingebracht werden. Beim 1.400 MPa lassen sich mit den die numerische Simulation
Dualphasenstahl (DP-K, DP-W) Martensitphasenstählen (MS- angewendet.
besteht das Gefüge im wesent- Stähle) erreichen. Wesentliche Grundlage hierfür
lichen aus Ferrit mit einem Mar- ist die geeignete Abbildung des
tensitanteil bis zu etwa 20 %. Charakteristisch für die Mehr- Fließverhaltens der Werkstoffe.
Eine Weiterentwicklung stellen phasenstähle ist ein zusätzlich Dies läßt sich mit der Gestalt
die kalt- bzw. nur warmgewalz- zur Verfestigung sich überla- der werkstoffeigenen Fließbe-9
the microstructure. The steel, this potential becomes whose ratio the suitability results
microstructure of dual-phase greater with increasing deform- for stretch forming and deep
steels (DP-K, DP-W) consists ation (Figure 6). The high drawing as well (Figure 7).
mainly of ferrite and a martens- strength components resulting TKS stretch-forming steels are
ite share of up to around 20 %. from work-hardening during characterised by the ratio a/b
The cold- or solely hot-rolled forming and additional bake- ≤ 1.85, and TKS deep-drawing
residual-austenite steels RA-K hardening lead to high aggre- steels by a/b ≥ 2.
and RA-W (TRIP steels), which, gate strength levels of the fin-
as a special feature, contain ished component. This A continuous numerical simula-
components of residual austen- behaviour is illustrated in the tion provides the possibility to
ite in a ferritic-bainitic matrix diagram by the examples of the formulate propositions concern-
that transform into hard martens- DP, RA (TRIP), CP and MS ing the mechanical-techno-
ite during forming, represent a steel types in comparison with logical properties based on the
further development. The com- the classic BHZ steel. analysis and microstructure
plex-phase steels (CP steels) directly after the solidification of
mark the transition to the ultra- TKS utilises numerical simula- the steel, while making allow-
high-strength steels with very tion in the development of new ance for the process steps. Use
high-strength levels above 800 steels. The basis for this pur- of this tool in the development
MPa. Present in their very fine- pose is a suitable description of of steels helps to shorten the
grained microstructures are the material flow characteristic. design and development cycles
homogeneously distributed This is possible by means of the of new vehicles. The defined
superfine precipitations. A fur- material inherent yield locus, i.e. aim is to simulate all the essen-
ther feature is softer compon- the limit of the elastic range at tial process steps, from the
ents next to hard phases. The multi-axial stress states. Steel making of the steel, to forming,
martensite-phase steels (MS material behaviour is pro- through to use in the vehicle.
steels) offer the possibility to nounced by its elliptically shaped
achieve even higher strength quadratic yield loci. Remarkable
levels of up to 1,400 MPa. are their half-axes a and b, from
A characteristic of the multi-
phase steels is a bake-harden- Bedingungen für das Fließverhalten von Streck- und Tiefziehwerkstoffen.
ing potential which superim- Criteria for flow characteristics of stretch-forming and deep-drawing materials. Bild/Figure 7
poses itself in addition to the
work hardening. In contrast to σ ,σ
1 2 Hauptspannung
Principal stress
conventional “bake-hardening”
σ σ
a,b Halbachsen der Ellipse
Half-axes of the ellipse
2 2
a a
b σ 1
b
σ 1
Streckziehwerkstoff Tiefziehwerkstoff
Strech-forming material Deep-drawing material
a/b ≤ 1,85 a/b ≥ 210 Einsatzgebiete und Verarbeitungs-
hinweise (Umformen, Fügen).
Die Realisierung einer leichte- • Dualphasen-Stähle (DP) für Streckziehen mit Halbkugelstempel
ren Stahlkarosserie unter Ver- Räder und schwierige Struk- (sortiert nach Streckgrenze).
wendung von höherfesten Fein- turteile (Längs- und Querträ- Stretch forming with hemispherical punch
blechen verlangt von dem ger); ebenso für streckgezo- (arranged acc. to yield strength). Bild/Figure 8
Konstrukteur die Kenntnis der gene Außenteile mit beson-
maximale Ziehtiefe / maximum drawing depth [mm]
70
spezifischen Eigenschaften der ders hoher Beulfestigkeit Stempeldurchmesser / punch diameter: 160mm
Blech / sheet: 1 mm x 400 mm x 400 mm
verschiedenen Stahlsorten. (Türen, Dächer, Kofferdeckel)
Bauteilbezogen ist die richtige • Restaustenitstähle (RA) für
Werkstoffauswahl unter Berück- Strukturteile mit besonders 60
sichtigung der notwendigen hohem Energieaufnahmever-
Umformkräfte von besonderer mögen (Säulen, Längs- und
Bedeutung. Querträger)
Die Einsatzgebiete der höher- • Complexphasen-Stähle (CP) 50
festen Stähle lassen sich nach und Martensitphasen-Stähle
ihren Werkstoffkonzepten wie (MS) für Teile mit ausgepräg-
folgt grob unterteilen: ter Crashrelevanz (Säulen,
• Höherfeste IF-Stähle (HX) für Seitenaufprallträger, Stoßfän- 40
DC HSZ MHZ MHZ RA-K
sehr schwierige Ziehteile mit ger) 05 260 PHZ 260 DP-K 340
HX MHZ 40/70
Streck- und Tiefziehbeanspru- Der Überblick zeigt, daß die 180 260 30/50 420 (TRIP)
chung (z.B. Türinnenbleche, Auswahl der einzusetzenden Rp0,2 in MPa 153 206 270 277 298 328 350 420 427
Seitenteile, Kotflügel) Feinblechsorte für ein bestimm- nm 0,225 0,221 0,205 0,188 0,174 0,169 0,159 0,118 0,218
rm 1,57 1,79 0,93 1,38 1,05 0,88 1,04 1,11 0,83
• Höherfeste Streckziehstähle tes Festigkeitsniveau mit be-
(HSZ) für Bauteile, bei denen sonderem Blick auf die haupt-
das Blech während der sächlich zu erwartenden eine ausgeprägte, mit der Ver- gleicher Grenzformänderung
Umformung im Bereich des Umformbeanspruchungen ge- formung gleichmäßig einherge- wie beim konventionellen MHZ-
Stempelkontaktes möglichst troffen werden soll. Auf diese hende Festigkeitssteigerung, Stahl in gleicher Festigkeits-
nur aus der Dicke fließen soll, Weise können die individuellen aufweisen. Ein solches für das klasse kann jedoch der Bauteil-
also bei flach gekrümmten Vorteile verschiedener höher- Streckziehen günstiges Verfesti- konstrukteur von dem hohen
Streckziehteilen (Türen, fester Feinblechsorten optimal gungsverhalten findet man Verfestigungsvermögen, vor
Hauben und Dächern) genutzt und damit diese Stähle nicht nur im Bereich der höher- allem bei kleinen Umformgra-
• Bake-Hardening-Stähle (BHZ) auch für schwierige Ziehteile festen Feinblechsorten im unte- den, und dem zusätzlichen BH-
und phosphorlegierte Stähle eingesetzt werden. ren Festigkeitsniveau, wie HX Effekt profitieren.
(PHZ) für schwierige Tiefzieh- Beim Streckziehen mit fest und HSZ, sondern auch bei den Das Fügen der höherfesten
teile (Türen, Hauben, Dächern) eingespanntem Zuschnitt neuen Mehrphasenstählen, wie Stähle kann mit allen Verfah-
• Mikrolegierte höherfeste Stäh- erreicht man die größten Zieh- es am Beispiel eines RA-K- ren, die auch bei der Verarbei-
le (MHZ) für struktur- und tiefen (Bild 8) mit den Sorten, Stahles sehr deutlich gezeigt tung weicher Tiefziehsorten
crashrelevante Teile die einen hohen n-Wert, d.h. wird. Anwendung finden, erfolgen.
Beim Tiefziehen, gemessen am Die Fügeverfahren müssen
Grenzziehverhältnis (Bild 9), jedoch entsprechend den ana-
m 2,10 m
m verhalten sich dagegen Sorten lytischen Gegebenheiten, der
1,80 m
mit einem größeren Widerstand Oberflächenveredelung und
gegen das Ausdünnen, d.h. den mechanisch-technologi-
hoher r-Wert, günstiger. In schen Kennwerten der Werk-
m einer Kombination von Streck- stoffe angepaßt werden. Beim
1,40 m
und Tiefziehbeanspruchung Schweißen sind z.B. für eine
haben Stähle mit gleicher- optimale Werkstoffausnutzung
maßen hohen r- und n-Werten die Schweißzusatzwerkstoffe,
1,40 m
m Vorteile, wie dies sehr ausge- Schweißzeiten oder Elektroden-
prägt bei den höherfesten IF- kräfte beim Widerstandspunkt-
Stählen (HX) der Fall ist. schweißen ggfs. anzupassen.
Das gute Umformvermögen der Beim mechanischen Fügen
Dualphasen- und Restaustenit- sind die Fügewerkzeuge bzw.
stähle zeigt sich auch ein- beim Kleben die Klebstoffe ent-
drucksvoll im Grenzformände- sprechend auszuwählen.
rungsschaubild (Bild 10). BeiFields of application and information 11
about use (forming, joining).
The realisation of lighter steel and phosphorous-alloyed Vergleich der Grenzformänderungskurven (FLC) von höher-
auto bodies through use of steels (PHZ) for difficult deep- festem Kaltband zu weichen unlegierten Stählen.
high-strength sheet steels drawn parts (doors, hoods Comparison of forming limit curve (FLC) for cold rolled
requires the design engineer to and roofs) high-strength steel to mild steel. Bild/Figure 10
know the specific properties of • Micro-alloyed high-strength
0,9 Blechdicke/Sheet thickness 1mm
the different steel grades. The steels (MHZ) for structural DP-K 34/60
RA-K 40/70 (TRIP)
right match of material and and crash-relevant parts 0,8
MHZ 34 (Rm ≥ -10 MPa)
part is of particular importance, • Dual-phase steels (DP) for Streubereich der weichen Güte
0,7 Scattering band for mild steel
and due consideration has to wheels and difficult structural
be given to the necessary parts (rails and cross mem- 0,6
ϕ2 = 0
forming forces. bers). Also for stretch-formed
Größere Formänderung/major strain
0,5
The fields of application of the exposed panelling required to
high-strength steels can be have particularly high dent 0,4
roughly subdivided according resistance (doors, roofs, trunk
to their material concepts as lids) 0,3
follows: • Residual-austenite steels (RA) ϕ1 = −ϕ2 ϕ1 = ϕ2
0,2
• High-strength IF steels (HX) for structural parts required to
for very difficult drawn parts have a particularly high en- 0,1 Tiefziehen Streckziehen
Deep drawing Strech forming
involving stretch-forming and ergy absorption capability (pil- 0
deep-drawing stresses (e.g. lars, rails and cross members) -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
door inners, door rings and • Complex-phase steels (CP)
Kleinere Formänderung/minor strain
apertures, fenders) and martensite-phase steels
• High-strength stretch-forming (MS) for highly crash-relevant
steels (HSZ) for parts where parts (pillars, side impact mally exploit the individual drawing, as is very plainly the
the sheet material should, if bars, bumpers) advantages offered by different case for the high-strength IF
possible, only become thinner The overview shows that the high-strength sheet grades and (HX) steels.
in the region of contact with choice of steel grade required for thus also use these steels for The good formability of
the punch during forming, in a certain strength level should difficult deep-drawn parts. dual-phase steels and retained-
other words for relatively flat be made after special consider- In stretch-forming applications austenite steels is shown
stretch-formed parts (doors, ation of the forming stresses involving a firmly clamped impressively in Figure 10. With
hoods and roofs) that are mainly to be expected. blank, the greatest drawing the same forming limit curve as
• Bake-hardening steels (BHZ) In this way it is possible to opti- depths (Figure 8) are achiev- conventional MHZ steel of equal
able with those grades that strength, the part designer can
Grenzziehverhalten beim Tiefziehen mit Halbkugelstempel exhibit a high n-value, i.e. pro- profit by the high strengthing,
(sortiert nach Streckgrenze). nounced homogeneous work- particularly with low strain, and
Drawing limit ratio for deep drawing with a hemispherical hardening along with the de- the additional BH-effect.
punch (arranged acc. to yield strength). Bild/Figure 9 formation. Such strengthening The high-strength steels are
behaviour conducive to stretch- suitable for joining by means
2,2 Stempeldurchmesser/punch diameter: 160 mm forming is to be found not only of all methods used for mild
Blechdicke/sheet thickness: 1 mm
with the high-strength steel deep-drawing grades. The join-
2,1 grades on the lower strength ing methods must, however, be
Grenzziehverhältnis/drawing limit ratio
levels, like HX and HSZ, but adjusted to the analysis, coat-
2,0 also with the new multiphase ing and mechanical-technologic-
steels, as is very clearly shown al properties of the material.
by the example of RA-K steel. When welding, for example, it
1,9
During deep-drawing, on the might be necessary to tailor the
other hand, grades with a filler metals, welding times and,
1,8 greater thickness resistance, in case of resistance spot weld-
i.e. a high r-value, perform bet- ing, electrode forces for opti-
1,7 ter in terms of the drawing limit mum utilisation of the material.
DC HSZ MHZ MHZ RA-K ratio (Figure 9). Steels with If mechanical joining or adhe-
05 HX 260 PHZ 260 DP-K 340 MHZ 40/70
180 260 30/50 420 (TRIP) similarly high r- and n-values sive bonding techniques are
Rp0,2 in MPa 153 206 270 277 298 328 350 420 427 present advantages when sub- used, the joining tools and the
nm 0,225 0,221 0,205 0,188 0,174 0,169 0,159 0,118 0,218 jected to a combination of adhesives must be suitably
rm 1,57 1,79 0,93 1,38 1,05 0,88 1,04 1,11 0,83
stretch-forming and deep- selected in either case.12 Gebrauchseigenschaften.
Die Beulfestigkeit als Wider- gezeigt, daß in derselben Festig- zierungen in der Blechdicke
stand gegenüber bleibenden keitsklasse das Ergebnis des möglich sind. Verantwortlich
Verformungen in Außenteilen BH-Stahls von keinem anderen hierfür ist das hohe Verfesti-
ist ein wichtiges Beurteilungs- klassischen Stahlkonzept er- gungsverhalten der Mehrpha-
kriterium. Gezeigt werden bei- reicht wird. Dies ist der wesent- senstähle bereits im Bereich
spielhaft Ergebnisse von Beul- liche Grund für den weitreichen- kleiner Verformung. Nach dem
versuchen an einem Türaußen- den Einsatz von BH-Stahl im Lackeinbrennen wird zusätzlich
teil (Bild 11). Mit Bake-Harde- Außenhautbereich. Die Beul- das BH-Potential dieser Stähle
ning-Stahl lassen sich bereits festigkeit kann durch den Ein- wirksam.
deutlich bessere Ergebnisse als satz von Mehrphasenstählen
mit weichem Stahl erzielen. Es noch weiter verbessert werden. Das sehr hohe Verfestigungs-
hat sich in vielen ähnlichen Ver- Das Beispiel zeigt am DP-Stahl, verhalten der Mehrphasenstäh-
suchen auch an anderen Teilen daß gleichzeitig weitere Redu- le bei hoher Ausgangsfestigkeit
ist besonders vorteilhaft beim
Vergleich der Beulfestigkeit bei einer lackierten Tür. Crash. Im Bild 12 sind die
Comparison of dent resistance for a painted door. Bild/Figure 11 Ergebnisse aufgeführt, die mit
Hilfe eines instrumentierten
400 Einfluß von Werkstoff und Blechdicke Crashstandes an Modellkörpern
Influence of material and sheet thickness
ermittelt wurden. Hier zeigt sich
300 das überlegene Verhalten z.B.
Meßstelle
DP-K 30/50 (0,75 mm)
Measuring point eines RA-K-Stahles in Bezug
auf Energieaufnahme und Rest-
ZStE 180 BH (0,81 mm)
200 verformungsvermögen.
Beulkraft/dent load [N]
Um die Werkstoffeigenschaften
100 der höherfesten Feinbleche in
vollem Umfang nutzen zu kön-
DC 05 (0,85 mm)
0
nen, ist die Auswahl geeigneter
0 0,1 0,2 0,3 Fügeverfahren, wie etwa Stanz-
nieten, Durchsetzfügen, Kle-
Bleibende Beultiefe/visible dent depth [mm]
ben, Punktschweißkleben und
Punktschweißen mit angepaß-
Spannungs-Dehnungs-Diagramm für kaltgewalzte Stähle bei ter Parameterwahl, und ihre
Raumtemperatur und verschiedenen Dehnraten. Abstimmung auf die Konstruk-
Stress-strain diagram for cold-rolled high-strength steels at tion erforderlich.
room temperature and for different strain rates. Bild/Figure 12 Punktgeschweißte Bauteilpro-
ben z.B. aus Dualphasenstahl
1200 Dicke/thickness: 1 mm Crash: 50 km/h DP-K 30/50 und dem weichen
RA-K 42/80 (ε = 193-239 1/s)
unlegierten Stahl DC 05 zeigen
1000 RA-K 40/70 quasistatische
Dehnrate ein vergleichbares Verhalten
Wahre Spannung/true stress [MPa]
800
quasi static unter schwingender Beanspru-
strain rate
DP-K 30/50 (ε = 0,005 1/s) chung. Durch die Wahl der
600 mechanischen Fügeart Stanz-
DC 05
nieten wird das Schwingfestig-
400 keitsverhalten von Bauteilpro-
Schraffierung: Flächen ben aus Dualphasenstahl um
200 gleicher Energieaufnahme
Hatched: areas of equal
ein Vielfaches gegenüber dem
energy absorption DC 05 RA-K 42/80 weichen unlegierten Stahl ver-
0
Dicke/thickness: 1,5 mm bessert, wie die Wöhlerkurven
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
im Bild 13 zeigen.
Wahre Dehnung/true strainProperties in use. 13
Dent resistance is an important behaviour of an RA-K (TRIP) tailor them to design.
criterion for assessing the steel in terms of energy ab- Spot welded samples, e.g. of
resistance to permanent deform- sorption and residual ductility. dual-phase steel DP-K 30/50
ation in exposed automotive and soft unalloyed steel DC 05,
panelling. Shown as an example To be able to take full advan- show a comparable behaviour
(Figure 11) are results of dent tage of the high-strength under cyclic load. When choos-
resistance tests performed on steels’ material properties, it ing the mechanical joining
a door outer. Bake-hardening is necessary to choose suitable method of self piercing riveting,
steel produces much better joining methods like self pier- the fatigue behaviour of com-
results than mild steel. Findings cing riveting, clinch joining, ponent samples of dual-phase
of numerous similar tests also bonding, spot weld adhesive steel is strongly improved com-
involving other parts have bonding and spot welding with pared to the soft unalloyed
demonstrated that no other optimised parameters and steel (Figure 13).
classic steel concept attains the
performance of BH steel in the Einfluß von Fügetechnik und Feinblechstahlsorte
same strength category. This is auf die Betriebsfestigkeit.
the main reason for the exten- Influence of joining method and sheet steel grade
sive use of BH steel in exposed on fatigue strength. Bild/Figure 13
panelling applications.
4
The dent resistance can be DP-K 30/50
enhanced still further through DC 05
Belastungsamplitude/Load amplitude [kN]
the use of multiphase steels. 3
The example of DP steel shows Stanznieten
Self piercing riveting
that further reductions in the
Belastungsart/mode of loading:
sheet thickness are possible at 2 R = Fu/Fo = 0,1
the same time. This is due to Punktschweißen Abschaltkriterien:
Spot welding 40% Steifigkeitsverlust
the already high strengthening
1 oder N = 2,5 x 106
behaviour of multiphase steels Criterion for break off:
in the low strain range. After 40% loss of stiffness
or N = 2,5 x 106
paint-baking, the BH potential 0 Auswertemethode
of these steels additionally 104 105 106 107 Method of analysis:
becomes effective. Perlschnurverfahren
Schwingspielzahl/number of cycles to failure [N] AF = C x N-1/k t = 1,0 mm
The very high strengthening
behaviour of the multiphase
steels in combination with a
high initial strength is especially
advantageous in a crash. List-
ed in Figure 12 are the results
obtained with test specimens in
an instrument-fitted drop-
weight tower. They show, for
example, the superior14 Kundenservice:
Beratung, Simultaneous Engineering.
Als Partner der Automobilindu- zu gehören auch Crashsimula- Ansprechpartner TKS
strie bietet TKS eine Reihe von tionen.
Bode, Rolf Qualitätswesen Kaltband,
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Elektrolytische Beschichtung
teilespezifischen Werkstoffbera- Um der Schnittstelle zwischen
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tung kann durch Umformsimu- Werkstofflieferant und Automo-
Fax: 02 03/52-2 49 28
lation überprüft werden, ob die bilhersteller gerecht zu werden,
E-mail: fandrey@tks.thyssenkrupp.com
vorgegebene Teilauslegung bei wurde in der kundenorientier-
Berücksichtigung verschiedener ten Anwendungstechnik von Engl, Dr., Bernhard Forschung / Werkstoff- und
Parameter werkstoffgerecht ist TKS ein neuer Weg eingeschla- Verfahrensentwicklung
(Bild 14). gen, der Theorie und Praxis bei Tel.: 02 31/8 44-32 72
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Die Umformsimulation ist auch Fahrzeugbau vereint. Die E-mail: engl@tks.thyssenkrupp.com
bei Einsatz von Tailored Blanks zunehmende Komplexität der
Fröber, Dr., Jürgen Qualitätswesen Feuerbeschichtung,
oder Engineered Blanks ein Einzeldisziplinen Werkstoff-,
Bandbeschichtung
wichtiges Hilfsmittel bei der Fertigungs- und Fahrzeugtech-
Tel.: 02 03/52-4 54 90
Auslegung der Platine (Bild 15). nik verlangt einen ganzheitli-
Fax: 02 03/52-2 79 74
Ebenso können anspruchsvolle chen Ansatz für die optimierte
E-mail: scharla@tks.thyssenkrupp.com
Simulationsberechnungen zur Lösung (Bild 16).
Torsions- und Biegesteifigkeit Jaroni, Dr., Ulrich Tailored Blanks
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Prange, Wilfried Forschung/Anwendungstechnik
Tel.: 02 03/52-4 41 30
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E-mail: prange@tks.thyssenkrupp.com
Querträger aus ZSTE 220 BH vor und nach der Optimierung
aufgrund der Umformsimulation (Detailansichten).
Cross member made from ZSTE 220 BH before and after
material optimisation on the basis of forming simulation (detailed view). Bild/Figure 14
Ursprüngliche Version Modifizierte Version
Original version Modified version
0,6 (Reißer/cracking) 1,3 (Falten/wrinkling) 0,6 (Reißer/cracking) 1,3 (Falten/wrinkling)
Blechdicke/Sheet thickness [mm] Blechdicke/Sheet thickness [mm]Customer service: 15
consulting, simultaneous engineering.
Persons to contact at TKS TKS offers a number of ser- the scope of cooperative devel-
vices as a partner of the auto- opment efforts. These also
Bode, Rolf Quality Department, Cold-Rolled Strip
motive industry. Besides com- include crash simulations.
and Electrogalvanising
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materials, there is the possibil- To suitably fulfil the interface
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ity to verify, through forming function between material sup-
E-mail: fandrey@tks.thyssenkrupp.com
simulations, whether the given plier and automotive producer,
Engl, Dr, Bernhard Research/Materials and component design is appropri- the customer-responsive Appli-
Process Development ate for the material in question, cation Department of TKS has
Tel.: +49-2 31/8 44-32 72 while giving due consideration taken a new approach which
Fax: +49-2 31/8 44-43 53 to different parameters combines theory and practice
E-mail: engl@tks.thyssenkrupp.com (Figure 14). for system solutions featuring
steel in vehicle construction.
Fröber, Dr, Jürgen Quality Department,
Forming simulation is also an The increasing complexity of
Hot-Dip Galvanised, Organic Coating
important tool in blank design the individual disciplines of
Tel.: +49-2 03/52-4 54 90
when using “tailored blanks” materials, manufacturing and
Fax: +49-2 03/52-2 79 74
or “engineered blanks” automotive engineering
E-mail: scharla@tks.thyssenkrupp.com
(Figure 15). demands an holistic approach,
Jaroni, Dr, Ulrich Tailored Blanks so as to arrive at the best pos-
Tel.: +49-2 03/52- 4 03 60 Sophisticated mathematical sible solution (Figure 16).
Fax: +49-2 03/52- 4 05 32 calculations can equally be
E-mail: jaroni@tks.thyssenkrupp.com conducted to simulate the tor- We are meeting this challenge
sion resistance and flexural as a capable, internationally
Köhler, Klaus Quality Department, Hot-Rolled Strip
rigidity of components within focussed partner.
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Prange, Wilfried Research/Application Department
Tel.: +49-2 03/52-4 41 30
Fax: +49-2 03/52-2 53 20
E-mail: prange@tks.thyssenkrupp.com
Integrativer Ansatz zur Implementierung von
modernen Stahlwerkstoffen und -technologien.
Einsatzmöglichkeiten von Tailored Blanking. Holistic approch for the implementation of
Possible uses of tailored blanking. Bild/Figure 15 advanced steel materials and technologies. Bild/Figure 16
Der Einsatz moderner Stahlwerkstoffe icle
und Stahltechnologien erfordert u g/Veh
Fahrze
die Integration
Wer
Fertig
•• fahrzeugtechnischer
fertigungstechnischer
kstoff/
Mat
eria
ung/
• werkstofftechnischer l
P
roce
Aspekte zu einer
optimalen Gesamtlösung.
s
s
The use of advanced steel
materials and technologies
requires the integration of
•• vehicle-specific
process-specific and
• material-specific
aspects to arrive at an optimum overall solution.16 Kurzbeschreibung und Lieferprogramm
kaltgewalzter höherfester Feinblechstähle.
Stahltyp Gefügeausbildung und besondere Eigenschaften Streckgrenze/Zugfestigkeit 1)
Unveredelt, Schmelztauch-
Elektrolytisch veredelt 5) (verzinkt,
beschichtet (Zink, Galvannealed)
Zink-Nickel)
Höherfester IF-Stahl Ferritische Matrix ohne interstitiell gelöste Kohlenstoff- 180/340 180/340
HX oder Stickstoffatome (Abbindung über Mikrolegierungs- 220/350 220/350
elemente; P und Mn zur Festigkeitseinstellung). 260/380 2) 260/380
Gute Umformbarkeit bei schwierigen Ziehteilen mit
hohen Streck- und Tiefziehbeanspruchungen im unteren
Festigkeitsbereich durch hohe r- und n-Werte
(z.B. Tür innen, Radhaus).
Bake-Hardening-Stahl Ferritische Matrix mit gelöstem Kohlenstoff für den 180/300 180/300
BHZ BH-Effekt sowie mischkristallverfestigende Elemente 220/320 220/320 3)
wie P, Mn zur Festigkeitseinstellung. 260/360 260/360 3)
Gute Umformbarkeit bei Streck- und Tiefziehbean- 300/400 300/400 2)
spruchungen in Verbindung mit Streckgrenzenzuwachs
durch Lackeinbrennen (z.B. wie Tür außen,
Motorhaube, Kofferdeckel).
Höherfeste Streckziehgüte Ferritische Matrix mit Ausscheidungen und mischkri- 220/320
HSZ stallverfestigenden Elementen zur Festigkeitseinstellung. 260/340
Gute Umformbarkeit vor allem bei Streckziehbean- 300/380
spruchungen im mittleren Festigkeitsbereich durch hohe
Dehnungen und n-Werte sowie isotropes Umformver-
halten z.B. für flache Teile (Türen, Hauben, Kofferdeckel)
Phosphorlegierter Stahl Ferritische Matrix mit mischkristallverfestigenden 220/340 220/350 4)
PHZ Elementen wie P, Mn. 260/380 260/380 4)
Gute Umformbarkeit bei Tiefziehansprüchen im mittleren 300/400 300/400 4)
Festigkeitsbereich durch günstigen r-Wert (z.B. Radhaus).
Mikrolegierter Stahl Fein globulares Gefüge mit Ti- und/oder 260/350 260/350
MHZ Nb-Carbonitridausscheidungen. 300/380 300/380
Darstellung eines hohen Festigkeitsniveaus am Bauteil 340/410 340/410
(z.B. Strukturteile). 380/460 380/440
420/480 420/470
Dualphasen-Stahl Im wesentlichen ferritische Matrix mit inselförmig 270/500 270/500 2)
DP-K eingelagertem Martensit. 300/500 300/500 2)
Gute isotrope Umformeigenschaften im höheren 310/600 2) 310/600
Festigkeitsniveau mit günstigem Rückfederungsverhalten, 340/600 2) 340/600
hohes Verfestigungs- und Energieabsorptionsvermögen, 380/600 380/600
BH-Potential (z.B. für flache streckgezogene Außenteile
wie Türen, festigkeitsrelevante Struktur- und
crashrelevante Teile).
Restaustenit-Stahl Im wesentlichen ferritisch-bainitische Matrix mit 380/600 380/600 2)
RA-K eingelagertem Restaustenit. 400/700 2) 400/700
Gute isotrope Umformeigenschaften bei hohen 420/800 2) 420/800 2)
Festigkeiten, sehr hohes Verfestigungsvermögen auch
bei großer Formänderung, hohes Energieabsorptions-
vermögen, BH-Potential (z.B. für Umformteile mit Streck-
und Tiefziehanteilen und komplexe festigkeitsrelevante
Struktur- und crashrelevante Teile).
1) Angabe der Mindeststreckgrenzen (Rp 0,2 bzw. ReL) und Mindestzugfestigkeiten (Rm) in MPa an Querproben.
2) In Erprobung. 3) In schmelztauchveredelter Ausführung mit isotropen Eigenschaften. 4) Ausgenommen Galvannealed.
5) Ausführung Galfan®, Galvalume® und aluminiert auf Anfrage.Sie können auch lesen
