DE1219242B - Gegen atmosphaerische Korrosion bestaendiges, kaltgewalztes, tiefziehbares Stahlblech - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C22c

Deutsche Kl.: 40 b-39/54

Nummer: 1219242

Aktenzeichen: Y 657 VI a/40 b

Anmeldetag: 28. November 1962

Auslegetag: 16. Juni 1966

Die Erfindung betrifft ein gegen atmosphärische Korrosion beständiges, kaltgewalztes, tiefziehbares Stahlblech.

Es werden allgemein kaltgewalzte, niedriggekohlte Stahlbleche aus unberuhigtem oder mit Aluminium beruhigtem Stahl als Tiefziehstahlbleche verwendet, jedoch sind derartige Stahlbleche nicht gegen atmosphärische Korrosion beständig.

Werden derartige Stahlbleche z.B. für Autokarosserien verwendet, so erhalten sie eine Grundierung und anschließend als Schutz gegen Korrosion einen Farbanstrich, nachdem die Karosserien zusammengebaut sind. Teile jedoch, die dem Erdboden gegenüberliegen, z. B. Bodenplatten, Schutzbleche und Steuerplatten, rosten früher. Um die Produktionskosten und das Gewicht von Personenwagen zu vermindern, wird neuerdings versucht, rahmenlose Karosserien zu bauen, um sowohl die Festigkeit als auch die Steifheit mit nur einem Körper zu erhalten. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß eine Korrosion oder ein Bruch des Stahlbleches der Karosserie sich auf die Festigkeit sehr unangenehm auswirkt. Für den Unterbau von Autos wurden daher häufig galvanisierte Stahlbleche verwendet. Solche galvanisierten Stahlbleche haben eine merklich bessere Korrosionsbeständigkeit, sie haben jedoch den Nachteil, daß, da die Einzelteile meist zusammengeschweißt werden, die Plattierung sich rings um den geschweißten Teil durch die Wärme abschält oder auch durch mechanischen Abrieb abbröckelt. Das Blech beginnt dort zu rosten, wo die Plattierung abgeblättert ist, wobei außerdem die Tiefziehbarkeit solcher Bleche nicht ausreichend ist.

Stahlbleche mit verschiedener Zusammensetzung, die sehr fest und gegen atmosphärische Korrosion beständig sind, sind bekannt. Diese Bleche können dünner sein als gewöhnliche Stahlbleche und müssen daher eine große Zugfestigkeit aufweisen. Um jedoch Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion zu erhalten, müssen diesen zugfesten Stählen bestimmte Elemente zugesetzt werden, wodurch jedoch wieder eine Einbuße bei der Verarbeitbarkeit dieser Bleche in Kauf genommen werden muß, da sie zwar eine leichte Druckverformung, nicht jedoch eine kräftige Zugverformung aushalten, wie dies für tiefziehbare Stahlbleche notwendig ist, die bei der Autoherstellung Verwendung finden.

Es ist nun ein gegen atmosphärische Korrosion beständiges, kaltgewalztes, tiefziehbares Stahlblech mit 0,03 bis 1% Kohlenstoff, 0,25 bis 1,5% Mangan, 0,05% bis 0,8% Molybdän, 0,02 bis 0,5% Arsen, 0,02 bis 0,5% Antimon, 0,04 bis 0,25% Gegen atmosphärische Korrosion beständiges,
kaltgewalztes, tiefziehbares Stahlblech

Anmelder:

Yawata Iron & Steel Co., Ltd., Tokio

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Toru Muta,

Ohaza Ohkura,

Mineo Shimizu,

Ohaza Tsukita,

Kameo Matsukura,

Ohaza Ohkura,

Tadashi Nishi, Tobata City (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 11. Dezember 1961 (45 152)

Zinn, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen bekannt.

Bei diesem bekannten Stahl wird zwar durch die Zugabe einer geringen Menge Phosphor die Korrosionsbeständigkeit verbessert, jedoch damit auch die Tiefziehbarkeit herabgesetzt und die Streckgrenze erhöht.

Es ist ein weiterer korrosionsbeständiger Stahl bekannt, bei dem Aluminium, Vanadin und Bor zulegiert sind. Dieser Stahl ist jedoch, da er auch Nickel enthält, relativ teuer.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Schaffung eines Stahlblechs, das dieselbe Zugfestigkeit wie ein normales Tiefziehblech hat und sowohl gegen atmosphärische Korrosion beständig ist als auch eine sehr gute Tiefziehbarkeit besitzt.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Stahlblech, das aus weniger als 0,01% Kohlenstoff, weniger als 0,08% Silicium, 0,20 bis 0,50% Mangan, 0,05 bis 0,12% Phosphor, 0,2 bis 0,6% Kupfer, weniger als 0,05% Arsen, weniger als 0,001% freien Stickstoff, Rest Eisen mit unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.

Das erfindungsgemäße Stahlblech kann eines oder mehr Elemente aufweisen, die eine große Affinität zu

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Stickstoff haben, z.B. 0,01 bis 0,08% Aluminium, weniger als 0,1% Vanadin und weniger als 0,01% Bor, was von den jeweiligen Umständen abhängt.

In der Figur der Zeichnung ist ein Diagramm dargestellt, das den Zusammenhang zwischen der Zeit (Abszisse) und der Gewichtsverminderung durch Korrosion (Ordinate) bei Prüfung in der freien Atmosphäre zeigt, wobei die Kurve A einen üblichen Flußstahl und die Kurve B den erfindungsgemäßen Stahl betrifft. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Stahl eine bessere Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion als der übliche Flußstahl hat.

Erfindungsgemäß wird weniger als 0,08 % Silicium zum Desoxydieren entsprechend der Stahlherstellung zugesetzt. Durch Mangan wird die Schweißbarkeit und die Desoxydation verbessert. Wird jedoch mehr als 0,5% Mangan zugegeben, so wird zwar die Zugfestigkeit erhöht, aber die Verarbeitbarkeit vermindert. Bei weniger als 0,2% Mangan wird die Schweißbarkeit des Stahles herabgesetzt.

Durch die Zugabe von Phosphor im Bereich von 0,05 bis 0,12% wird, wenn gleichzeitig Kupfer zugegeben wird, sowohl der Widerstand gegen atmosphärische Korrosion als auch gleichzeitig die Zugfestigkeit erhöht. Bei mehr als 0,12% Phosphor wird der Stahl härter, bei weniger als 0,05% Phosphor wird die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion vermindert.

Durch die Zugabe von Phosphor und Kupfer erhält man schon praktisch eine Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion, wird jedoch noch Arsen bis 0,05% zugesetzt, dann kann die Korrosionsfestigkeit weiter verbessert werden, ohne daß die Verarbeitbarkeit herabgesetzt wird.

Der Stickstoffgehalt (nicht mit anderen Metallen kombiniert) im Stahlblech ist kleiner als 0,001%, um praktisch eine Alterung des Stahlbleches zu verhindern.

Um den Sauerstoffgehalt im Stahl, der einen nachteiligen Einfluß auf die Tiefziehbarkeit hat, herabzusetzen, kann der schmelzflüssige Stahl in bekannter Weise im Vakuum entgast oder im Vakuum oder in einer inerten Gas vergossen werden, oder der im Vakuum entgaste schmelzflüssige Stahl kann außerdem im Vakuum oder in einer Atmosphäre eines inerten Gases vergossen werden. Der so behandelte Stahl hat nur wenig nichtmetallische Einflüsse und daher eine gute Oberfläche und eine sehr gute Tiefziehbarkeit.

Nach dem Vergießen wird der Stahl in bekannter Weise nach der Warmverformung mit einem Reduktionsverhältnis von 30 bis 90% zu Stahlcoils mit der erforderlichen Dicke kaltgewalzt und geglüht. Die einzelnen Ringbunde werden rekristallisationsgeglüht, wobei sie, unter Verwendung einer geeigneten Atmosphäre und eines kontinuierlich arbeitenden Glühofens oder eines Glühofens für offene Bunde, entkohlt und denitriert werden. Soll in diesem Fall nur entkohlt werden, so besteht die Gasmischung aus 3 bis 20% Wasserstoff, Rest im wesentlichen Stickstoff; soll sowohl entkohlt als auch denitriert werden, so besteht die Gasmischung aus mehr als 70% Wasserstoff, Rest Stickstoff. Ist die Rekristallisationstemperatur erreicht, so wird Dampf in- das atmosphärische Gas eingeführt, damit das Stahlcoil während der dazu notwendigen Zeit eine Ausgleichbehandlung erhält.

Soll eine derartige Denitrierungswärmebehandlung

unterbleiben, so kann schon bei der Erschmelzung des Stahles in bekannter Weise ein oder mehrere stickstoffaffines Element, wie z. B. Aluminium, Vanadin oder Bor, der Schmelze zugegeben werden. Es werden in diesem Fall 0,01 bis 0,08% Aluminium, weniger als 0,1% Vanadin und weniger als 0,01% Bor zugesetzt. Diese Elemente haben praktisch keinen Einfluß auf die Beständigkeit gegen atmosphärische

ίο Korrosion und auf die Tiefziehbarkeit des Stahlblechs.

Es ist jedoch auch die Denitrierungswärmebehandlung wirksamer, wenn diese Legierungszusätze bereits im Stahlblech vorhanden sind.

Das so gewonnene Stahlblech enthält weniger als 0,01% Kohlenstoff und weniger als 0,001% Stickstoff, wenn die Denitrierungsbehandlung durchgeführt wird. Dabei liegt der Stickstoff nicht an anderen Metallen abgebunden vor.

Durch diese Herabsetzung des Gehalts an Kohlenstoff und Stickstoff auf die obengenannten Werte wird die Verarbeitbarkeit des Stahlbleches wesentlich verbessert, so daß man ein sehr gut tiefziehbares Blech erhält.

Insbesondere erhält man durch die Verminderung a5 des Stickstoffgehaltes in bekannter Weise ein praktisch nichtalterndes Blech, weshalb die Tiefziehbarkeit nicht durch Spannungsalterung nach dem Walzdurchgang verschlechtert wird.

Die Eigenschaften eines gemäß der Erfindung hergestellten Stahls werden im folgenden an Hand eines Beispiels erläutert.

Beispiel

Ein kaltgewalztes Band mit 0,8 mm Dicke, das aus einem schmelzflüssigen Stahl hergestellt war, dessen Schöpfanalyse 0,08% Kohlenstoff, 0,01 % Silicium, 0,38% Mangan, 0,09% Phosphor, 0,013% Schwefel, 0,41 % Kupfer, 0,036% Arsen und 0,0019% Stickstoff ergab, durchlief alle erforderliehen Arbeitsschritte bis zum Kaltwalzen und wurde danach in einer trockenen Wasserstoffatmosphäre mit einem Taupunkt von —40 auf 700° C erwärmt und darauf 10 Stunden in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre mit einem Taupunkt von 30° C durch Einleitung von Dampf erwärmt, neuerdings gekühlt, indem auf trockene Wasserstoffatmosphäre umgeschaltet wurde, und schließlich rekristallisationsgeglüht.

Das so erhaltene Produkt hatte die folgende Zusammensetzung: 0,004% C, 0,01% Si, 0,38% Mn,

0,09% P, 0,012% S, 0,'39% Cu, 0,0005% N, 0,036% As und Verunreinigungen von 0,022% Ni, 0,017% Cr und 0,013% Sn.

Die mechanischen Eigenschaften des Produkts betrugen nach einem Walzgang bei einem Reduktionsverhältnis von 0,6%:

6o	Unmittelbar nach, dem Walzdurch gang	Nach künstlicher lstündiger Alterung bei 1000C
Zugfestigkeit, kg/mm2 ... Streckgrenze, kg/mm2 65 Dehnung (Länge der Probe 50 mm), % Erichsen-Wert, mm Kegelnapfwert, mm	31,8 22,4 45,1 10,8 35,7	31,9 23,0 44,9 10,6 35,7

Aus diesen Werten ergibt sich, daß man dieselbe Tiefziehbarkeit erhält wie bei einem üblichen niedriggekohlten Tiefziehstahlblech, und selbst nach einer künstlichen Alterungsbehandlung, die 1 Stunde lang bei 100° C durchgeführt wurde, wird die Tiefziehbarkeit praktisch nicht herabgesetzt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gegen atmosphärische Korrosion beständiges, kaltgewalztes, tiefziehbares Stahlblech, bestehend aus

weniger als 0,01 % Kohlenstoff, weniger als 0,08 % Silicium, 0,20 bis 0,50% Mangan, 0,05 bis 0,12% Phosphor, 0,2 bis 0,6% Kupfer, weniger als 0,05% Arsen, weniger als 0,001 % freien Stickstoff, Rest Eisen mit unvermeidbaren Verunreinigungen.

2. Stahlblech nach Anspruch 1, das zusätzlich noch

weniger als 0,080 % Aluminium, weniger als 0,1% Vanadin, weniger als 0,01% Bor, einzeln oder zu mehreren enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2121057, 2 867 531.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 579/328 6. 66 © Bundesdruckerei Berlin