DE69021471T2

DE69021471T2 - Kaltgewalztes Tiefziehblech aus Stahl und Verfahren zu seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE69021471T2
Application number: DE69021471T
Authority: DE
Inventors: Hideo C/O Technical Research Division Chiba-Shi Chiba 260 Abe; Saiji C/O Technical Research Division Chiba-Shi Chiba 260 Matsuoka; Susumu C/O Technical Research Division Chiba-Shi Chiba 260 Satoh; Nobuhiko C/O Mizushima Works Mizushima Kurashiki-Shi Okayama 712 Uesugi
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2010-09-11
Also published as: AU6205990A; CA2024945A1; KR910006509A; DE69021471D1; KR930003598B1; AU624992B2; CA2024945C; EP0417699A2; TW203628B; US5041166A; EP0417699B1; EP0417699A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kaltgewalztes Stahlblech, welches sowohl beim Tiefziehen, als auch in bezug auf die innere Anisotropie oder Steifigkeit überragend ist und welches zur Verwendung als Material für Kraftfahrzeugkarosseriebleche und andere Teile geeignet ist. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung solch eines kaltgewalzten Stahlbleches.

Beschreibung des Standes der Technix

Kaltgewalzte Stahlbleche, welche als Materialien für Kraftfahrzeugkarosseriebleche verwendet werden sollen, müssen eine überragende Eignung für das Tiefziehen aufweisen. Daher muß das kaltgewalzte Stahlblech einen hohen Lankford-Wert (genannt r-Wert) und eine hohe Duktilität (El) aufweisen.
Bisher wurde der Zusammenbau eines Kraftfahrzeugs so durchgeführt, daß eine große Anzahl gepreßter Teile vorbereitet wurde und diese Teile durch Punktschweißen miteinander verbunden wurden. Ein neuer Trend ist es jedoch, einige dieser Teile zu einem Stück mit beträchtlicher Größe zu integrieren, um so die Anzahl an Teilen und die Anzahl an Schweißpunkten zu reduzieren, um die Produktqualität zu verbessern, während gleichzeitig die Kosten gesenkt werden.
So wird z.B. eine ölwanne für ein Kraftfahrzeug, welche eine sehr komplizierte Form aufweist, normalerweise durch das Verschweißen einer Vielzahl von Segmenten hergestellt. In den letzten Jahren gibt es iedoch eine ständig wachsende Forderung der Kraftfahrzeughersteller nach einstückigen Ausbildungen der Ölwanne. Auf der anderen Seite sind die Konstruktionen der Kraftfahrzeuge hochentwickelt und kompliziert, um der Forderung nach Diversifikation der Bedürfnisse gewachsen zu sein. Folglich gibt es viele komplizierte Teile, die nicht aus herkömmlichen Stahlblechen geformt werden können. Daher werden kaltgewalzte Bleche, die eine wesentlich bessere Eignung für das Tiefziehen als bekannte Stahlbleche aufweisen, gefordert.
Die innere Anisotropie des Lankford-Wertes (r-Wert) ist ein bedeutender Faktor für das erfolgreiche Durchführen des Tiefziehens. Das heißt, insbesondere daß die innere Anisotropie des Materials die Bedingung rmax - rmin ≤ 0,5 erfüllen muß, wobei rmax bzw. rmin den maximalen bzw. minimalen Wert des Lankford-Wertes darstellen.
Ein weiterer wichtiger Faktor für die einstückige Ausbildung ist die Steifigkeit des Materials. Das kaltgewalzte Stahlblech muß einen Young'schen Modul (E-Modul) von ungefähr 23000 kgf/mm² als einen mittleren Wert aufweisen.
Bisher wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Eignung zum Tiefziehen zu verbessern. Die japanischen geprüften Patentveröffentlichungen Nr. 44-17268, 44-17269 und 44- 17270 offenbaren z.B. Verfahren, bei welchen ein kohlenstoffarmer unberuhigter Stahl zwei Stufen, dem Kaltwalzen und dem Glühen unterworfen werden, so daß sich der r-Wert auf 2,18 erhöht. Dieser Grad des r-Wertes kann jedoch keine ausreichende Eignung zum Tiefziehen bereitstellen. Eine Veröffentlichung "IRON AND STEEL (1971), 5280" offenbart, daß ein Stahlblech mit Eignung zum Ultratiefziehen mit einem r-Wert von 3,1 erhalten werden kann, durch Herstellung ein Stahl mit einer Zusammensetzung enthaltend C: 0,008 Gew.-%, Mn: 0,31 Gew.-%, P: 0,012 Gew.-%, S: 0,015 Gew.-%, N: 0,0057 Gew.-%, Al: 0,036 Gew.-% und Ti: 0,20 Gew.-%, Unterwerfen des Stahles einer Primärwalzung bei einer Walzreduktion von 50 %, einer Zwischenglühung bei 800ºC für 10 Stunden, einem sekundären Walzen bei einem Walzverhältnis von 80 % und einem Schlußglühen bei 800ºC 10 Stunden. Dieses Verfahren kann jedoch keine Blechdicken von herkömmlich verwendeten Stahlblechen bereitstellen, welche 0,6 mm oder mehr beträgt, da die gesamte Walzreduktion ungefähr 90 % beträgt. Ferner erwähnt oder schlägt diese Veröffentlichung keine Anisotropie des r-Wertes oder des Young'schen Moduls vor.
Vorschläge betreffen des weiteren die Herstellung kaltgewalzter Stahlbleche mit überragender Steifigkeit. Zum Beispiel offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 57-181361 ein Verfahren, bei welchem ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer überragenden Steifigkeit von 23020 kgf/mm² im Hinblick auf den Young'schen Modul (mittlerer Wert) erhalten wird, durch die Herstellung eines Stahls mit einer Zusammensetzung enthaltend C: 0,002 Gew.-%, Si: 0,02 Gew.-%, Mn: 0,42 Gew.-%, P: 0,08 Gew.-%, S: 0,011 Gew.-%, N: 0,0045 Gew.-%, Al: 0,03 Gew.-% und B: 0,0052 Gew.-%, Kaltwalzen des Stahls und anschließend Unterwerfen des Stahls einem kontinuierlichen Glühen bei 850ºC 1 Minute. Diese Veröffentlichung erwähnt keinen r-Wert des Materials und daher findet sich keine besondere Betrachtung in bezug auf die Eignung für das Tiefziehen.
Aus der EP-A-0108268 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbleches mit einer Eignung zum Supertiefziehen bekannt, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines kohlenstoffarmen Stahles umfaßt, Hinzufügen einer Kombination von Ti und Nb zu diesem Stahl, Heißwalzen und Kaltwalzen des Stahles um ein kaltgewalztes Stahlblech zu erzeugen und Unterwerfen des kaltgewalzten Stahlbleches einem kontinuierlichen Glühen bei einer Temperatur von mehr als 700ºC bis weniger als dem Ac&sub3; Umwandlungspunkt. Des weiteren ist aus der EP-A- 0112027 ein Verfahren zur Herstellung kaltgewalzter Stahlbleche mit Eignung für das Extratiefziehen mit einer ausgezeichneten Preßverformbarkeit bekannt, das Verfahren umfaßt folgende Schritte:
Schmelzen und kontinuierliches Gießen eines Stahlmaterials enthaltend nicht mehr als 0,0060 % C, 0,01 bis weniger als 0,10 % Mn, 0,005 - 0,10 % Al, Ti entsprechend zu Ti(%) gemäß der folgenden Gleichung (1), wenn eine wirksame Ti-Menge ausgedrückt durch Ti* in der Formel (1) die folgende Ungleichung (2) erfüllt, und gegebenenfalls insgesamt 0,005 - 0,2 % von wenigstens einem Element ausgewählt unter Cu, Ni und Cr um eine gegossene Bramme zu erhalten;
Heißwalzen der gegossenen Bramme sofort oder nachdem die Bramme auf eine Temperatur von 900 - 1150ºC erwärmt wurde, wobei während des Heißwalzens die warme Endtemperatur nicht mehr als 780ºC beträgt;
Kaltwalzen des heizgewalzten Bleches auf die herkömmliche Weise; und
Rekristallisationsglühen des kaltgewalzten Bleches bei einer Temperatur von nicht weniger als der Rekristallisationstemperatur jedoch nicht mehr als 1000ºC.
Ti*(%) = Ti(%) - 48/14 N(%) - 48/32S(%) ... (1)
4.0 x C(%) ≤ Ti*(%) ≤ 0.10 ... (2)

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein kaltgewalztes Stahlblech mit einer wesentlich verbesserten Eignung zum Tiefziehen und einer geringen internen Anisotropie oder überragenden Steifigkeit bereitzustellen, durch eine neuartige Kombination der Stahlzusammensetzung und der Bedingungen für das Kaltwalzen und das Glühen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung solch eines kaltgewalzten Stahles zur Verfügung zu stellen.
Die obige Aufgabe wird im Hinblick auf ein Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Im Hinblick auf ein kaltgewalztes Stahlblech wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 4 gelöst. Alternativ besitzt das kaltgewalzte Stahlblech einen Lankford-Wertbereich gemäß Anspruch 4 und einen Elastizitätsmodul von 23000 kg/mm² oder mehr, wie in Anspruch 5 angegeben.
Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, welches den Einfluß der mittleren Glühtemperatur auf den -Wert und die innere Anisotropie (rmax - rmin) des Stahles nach dem Schlußglühen darstellt;
Fig. 2 ist eine Zeichnung, welche den Einfluß der Gesamtkaltwalzreduktion auf den -Wert des Stahles nach dem Schlußglühen darstellt;
Fig. 3 ist eine Zeichnung, welche den Einfluß auf die Bereiche der Walzreduktion während der primären und sekundären Kaltwalzstufen auf den -Wert und den Elastizitätsmodul des Materials nach dem Schlußglühen darstellt; und
Fig. 4 ist eine Zeichnung, welche den Einfluß auf die Bereiche der Walzreduktion während der primären und sekundären Kaltwalzstufen auf den Elastizitätsmodul des Materials nach dem Schlußglühen darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Eine Beschreibung wird anhand der Resultate von Untersuchungen und Experimenten auf der Basis tatsächlicher Beispiele gegeben, anhand welcher die vorliegende Erfindung durchgeführt wurde.
Eine Stahlbramme mit einer Zusammensetzung enthaltend C: 0,002 Gew.-%, Si: 0,01 Gew.-%, Mn: 0,11 Gew.-%, P: 0,010 Gew.-%, S: 0,011 Gew.-%, Al: 0,05 Gew.-%, N: 0,002 Gew.-%, Ti: 0,032 Gew- %, Nb: 0,008 Gew.-%, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreingigungen wurde hergestellt. Die Stahlbramme wurde auf eine Blechdicke von 6 mm heizgewalzt und anschließend einer Reihe von Stufen unterworfen, umfassend das primäre Kaltwalzen mit einer Walzreduktion von 66 %, das Zwischenglühen, das sekundäre Kaltwalzen mit einer Walzreduktion von 66 % und das Schlußglühen bei 870ºC 20 Sekunden. Dieses Verfahren wurde an einer Vielzahl von Proben durchgeführt, während die Temperatur des Zwischenglühens verändert wurde und die -Werte, mittlere Lankford-Werte dieser Proben nach dem Schlußglühen wurden gemessen. Die Rekristallisationstemperatur dieses Stahls beträgt ungefähr 720ºC.
Fig. 1 zeigt die Ergebnisse der Messungen des Einflusses des Zwischenglühens auf den -Wert und die innere Anisotropie (rmax - rmin). Aus dieser Zeichnung wird deutlich, daß der r- Wert und die innere Anisotropie (rmax - rmin) eine starke Abhängigkeit von der Temperatur des Zwischenglühens zeigen. Bedingungen von > 2 8 und rmax - rmin ≤ 0,5 wurden erhalten, wenn die Zwischenglühtempteratur zwischen der Rekristallisationstemperatur und der Temperatur, welche der der Rekristallisationstemperatur plus (+) 80ºC entspricht.
Eine Stahlbramme wurde mit einer Zusammensetzung enthaltend C: 0,002 Gew.-%, Si: 0,02 Gew.-%, Mn: 0,13 Gew.-%, P: 0,011 Gew.- %, S: 0,010 Gew.-%, Al: 0,05 Gew.-%, N: 0,002 Gew.-%, Ti: 0,031 Gew.-%, Nb: 0,007 Gew.-%, Rest Eisen plus unvermeidbare Verunreinigungen hergestellt. Die Stahlbramme wurde auf eine Blechdicke von 6 mm heißgewalzt und anschließend einer Reihe von Schritten unterworfen umfassend das primäre Kaltwalzen, Zwischenglühen bei 850ºC für 20 Sekunden, das sekundäre Kaltwalzen und das Schlußglühen bei 850ºC 20 Sekunden. Dieses Verfahren wurde an einer Vielzahl von Proben durchgeführt, wobei die Gesamtwalzreduktion konstant auf 88 % gehalten wurde, während die Walzreduktion während des primären und sekundären Kaltwalzens verändert wurde und der -Wert und das Elastizitätsmodul dieser Proben nach dem Schlußglühen wurde gemessen. Das Elastizitätsmodul wurde in drei Richtungen gemessen: Nämlich in der L-Richtung, welche der Walzrichtung entspricht, der D-Richtung, welche 45º zu der Walzrichtung gebildet wird und in der C-Richtung, welche 90º zu der Walzrichtung gebildet wird und der Mittelwert dieser gemessenen Werte wurde als Elastizitätsmodul verwendet.
Fig. 3 zeigt die Ergebnisse der Messungen des Einflusses des Anteils der Walzreduktionen während des primären und sekundären Kaltwalzens auf den -Wert und das Elastizitätsmodul des Materials nach dem Schlußglühen. Aus dieser Darstellung wird deutlich, daß der -Wert und der Elastizitätsmodul eine große Abhängigkeit von dem Anteil der Walzreduktion aufweist. Aus Fig. 3 wird deutlich, daß es, zur Erhaltung eines größeren Wertes notwendig ist, daß das Primärkaltwalzen mit einer Walzreduktion von wenigstens 50 % durchgeführt werden muß. Man fand des weiteren heraus, daß es wichtig ist, um gleichzeitig einen großen -Wert und einen großen Elastizitätsmodul zu erhalten, das Primärkaltwalzen mit einer Walzreduktion von wenigstens 50 % durchzuführen, während die sekundäre Walzreduktion mit einer Walzreduktion bewirkt wird, die etwas niedriger ist als die primäre Walzreduktion.
Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Messung, im Hinblick auf das Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul und dem Unterschied zwischen der primären Kaltwalzreduktion und der sekundären Kaltwalzreduktion. Aus dieser Zeichnung wird deutlich, daß gute Werte für den Elastizitätsmodul erzielt werden können, wenn der Unterschied zwischen der Walzreduktion zwischen der primären und sekundären Kaltwalzstufe bis zu 30% beträgt jedoch nicht größer ist.
Es folgt eine Beschreibung der Bereiche oder der zahlenmäßigen Begrenzungen der wichtigen Faktoren der vorliegenden Erfindung.

(1) Stahlzusammensetzung

Die Stahlzusammensetzung ist ein wichtiger Faktor der vorliegenden Erfindung.
Der Stahl sollte eine Zusammensetzung aufweisen, enthaltend bis zu 0,005 Gew.-% C, bis zu 0,1 Gew.-% Si, bis zu 1,0 Gew.-% Mn, bis zu 0,1 Gew.-% P, bis zu 0,05 Gew.-% S, 0,01 bis 0,10 Gew.-% Al und bis zu 0,005 Gew.-% N und sollte des weiteren ein, zwei oder mehrere Elemente enthalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0,01 bis 0,15 Gew.-% Ti, 0,001 bis 0,05 Gew.-% Nb und 0,0001 bis 0,0020 Gew.-% B. Es ist des weiteren möglich 0,001 bis 0,02 Gew.-% Sb hinzuzugeben, sofern notwendig.
Es folgt eine Beschreibung warum die Anteile der Stahlbestandteile beschränkt werden, soweit bekannt.

C: nicht mehr als 0,005 Gew.-%

Um eine Eignung für das Tiefziehen zu erreichen, ist der C-Gehalt vorzugsweise gering. Der C-Gehalt beeinflußt jedoch das Tiefziehen nicht wesentlich, wenn der Anteil nicht mehr als 0,005 Gew.-% beträgt. Aus diesem Grund wird der C-Anteil auf bis zu jedoch nicht mehr als 0,005 Gew.-% festgelegt.

Si: nicht mehr als 0,1 Gew.-%

Si ist ein Element, welches den Stahl verfestigt und wird in einer geeigneten Menge gemäß der zu erzielenden Festigkeit zugegeben. Eine Zugabe dieses Elementes von mehr als 0,1 Gew.-% beeinflußt die Eignung zum Tiefziehen jedoch gegensätzlich, so daß der Anteil dieses Elementes auf bis zu, jedoch nicht mehr als 0,1 Gew.-% festgelegt ist.

Mn: nicht mehr als 1.0 Gew.-%

Mn ist auch ein Element, welches den Stahl verfestigt bzw. versteift und wird in einer geeigneten Menge gemäß der zu erzielenden Festigkeit zugegeben. Eine Zugabe dieses Elements von mehr als 1,0 Gew.-% wirkt sich jedoch nachteilig auf die Eignung zum Tiefziehen aus, so daß der Anteil dieses Elements auf bis zu jedoch nicht mehr als 1,0 Gew.-% festgelegt wird.

P: nicht mehr als 0,1 Gew.-%

P ist ebenfalls ein Element, welches den Stahl verfestigt und wird in einer geeigneten Menge gemäß der zu erzielenden Festigkeit zugegeben. Eine Zugabe dieses Elements von mehr als 0,1 Gew.-% wirkt sich jedoch nachteilig auf die Eignung zum Tiefziehen aus, so daß der Anteil dieses Elements auf bis zu jedoch nicht mehr als 0,1 Gew.-% festgelegt wird.

S: nicht mehr als 0.05 Gew.-%

Um eine starke Eignung für das Tiefziehen zu erreichen, ist der S-Anteil vorzugsweise gering, da sich die Eignung für das Tiefziehen erhöht, wenn der S-Gehalt geringer wird. Der S-Gehalt bewirkt jedoch die Eignung für das Tiefziehen nicht nachteilig, wenn er nicht mehr als 0,005 Gew.-% beträgt. Aus diesem Grund wird der S-Anteil auf bis zu jedoch nicht mehr als 0,05 Gew.-% festgelegt.

Al: 0.01 bis 0.10 Gew.-%

Al als ein Deoxidator wird für den Zweck zur Verbesserung der Ausbeute der später genannten Carbonitrid-Bildner zugegeben. Die Wirkung der Zugabe von Al ist nicht bemerkenswert, wenn der Anteil niedriger als 0,010 Gew.-% ist und ist gesättigt, wenn der Anteil 0,10 Gew.-% überschreitet. Aus diesen Gründen wird der Al-Gehalt auf 0,01 bis 0,10 Gew.-% festgelegt.

N: nicht mehr als 0,005 Gew.-%

Um eine große Eignung für das Tiefziehen zu erzielen ist der N-Gehalt vorzugsweise gering, da sich die Eignung für das Tiefziehen erhöht, wenn der N-Gehalt niedriger wird. Der N-Gehalt beeinflußt jedoch die Eignung für das Tiefziehen nicht nachteilig, wenn er nicht mehr als 0,005 Gew.-% beträgt. Aus diesem Grund wird der N-Gehalt auf nicht mehr als 0,005 Gew.-% festgelegt.

Ti: 0.01 bis 0.15 Gew.-%

Ti ist ein Carbonitrid-Bildner und wird zu dem Zweck zugegeben die feste Lösung aus C und N in dem Stahl zu reduzieren, wodurch sich vorzugsweise die [111] Kristallorientierung bildet, welche die Eignung für das Tiefziehen verbessert. Die Wirkung der Zugabe dieses Elements ist jedoch nicht nennenswert, wenn der Anteil unter 0,01 Gew.-% liegt, wogegen die Zugabe dieses Elements von mehr als 0,15 Gew.-% nur eine gesättigte Wirkung erzielt und eher die Erscheinung der Oberfläche des Stahlbleches verschlechtert und diesem Duktilität verleiht. Aus diesen Gründen wird der Ti-Gehalt auf 0,01 bis 0,15 Gew.-% festgelegt.

Nb: 0.001 bis 0,05 Gew.-%

Nb ist ein Carbonitrid-Bildner und wird zu dem Zweck zugegeben die feste Lösung von C in dem Stahl zu reduzieren, um so die Vergütung der heißgewalzten Blechstruktur zu fördern wodurch sich vorzugsweise die [111] Kristallorientierung bildet, welche die Eignung für das Tiefziehen verbessert. Die Wirkung der Zugabe dieses Elementes ist jedoch nicht nennenswert, wenn der Gehalt unter 0,001 Gew.-% liegt, wogegen eine Zugabe dieses Elements von mehr als 0,05 Gew.-% nur zu einer gesättigten Wirkung führt und hier die Erscheinung der Oberfläche des Stahlbleches verringert und diesem Duktilität verleiht. Aus diesen Gründen wird der Nb-Gehalt auf 0,001 bis 0,05 Gew.-% festgelegt.

B: 0,0001 bis 0,0020 Gew.-%

B ist ein Element, welches zu der Verbesserung des Widerstandes gegen sekundäre Bearbeitungsversprödung beiträgt. Die Wirkung der Zugabe dieses Elementes ist jedoch nicht nennenswert, wenn der Gehalt unterhalb von 0,0001 Gew.-% liegt. Auf der anderen Seite verschlechtert die Zugabe dieses Elementes von mehr als 0,0020 Gew.-% die Eignung für das Tiefziehen. Aus diesen Gründen wird der B-Gehalt auf 0,0001 bis 0,0020 Gew.-% festgelegt.

Sb: 0,001 bis 0,02 Gew.-%

Sb ist ein Element, welches wirkungsvoll ist, um das Nitrieren des Stahles während des Chargenglühens verhindert. Die Wirkung ist jedoch nicht nennenswert, wenn der Gehalt unterhalb von 0,001 Gew.-% liegt. Die Beschaffenheit der Oberfläche des Stahlbleches verschlechtert sich jedoch, wenn der Anteil 0,020 Gew.-% überschreitet. Aus diesem Grund wird der Sb-Gehalt auf 0,001 bis 0,02 Gew.-% festgelegt.

(2) Bedingungen des Kaltwalzens und Glühens

Die Bedingungen für das Kaltwalzen und das Glühen sind die wichtigsten Faktoren der vorliegenden Erfindung.
Das Kaltwalzen und das Glühen wird an einem Stahlblech durchgeführt, mit einer Zusammensetzung enthaltend nicht mehr als 0,005 Gew.-% C, nicht mehr als 0,1 Gew.-% Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% Mn, nicht mehr als 0,1 Gew.-% P, nicht mehr als 0,05 Gew.-% S, 0,01 bis 0,10 Gew.-% Al, nicht mehr als 0,005 Gew.-% N, ein, zwei oder mehr Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 0,01 bis 0,15 Gew.-% Ti, 0,001 bis 0,05 Gew.-% Nb und 0,0001 bis 0,0020 Gew.-% B, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
Das Kaltwalzen und das Glühen sollte während einer Reihe von Schritten bewirkt werden, umfassend das Primärkaltwalzen bei einer Walzreduktion von nicht weniger als 30 %, einem Zwischenglühen bei einer Temperatur in dem Bereich zwischen der Rekristallisationstemperatur und 920ºC, einem sekundären Kalt- Walzen durchgeführt mit einer Walzreduktion von nicht weniger als 30 %, um so eine gesamte Walzreduktion von nicht weniger als 78 % herbeizuführen, und ein Schlußglühen bei einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und 920ºC.
Es ist möglich einen -Wert von r ≥ 2,8 und eine innere Anisotropie (rmax - rmin) von (rmax - rmin) ≤ 0,5 zu erzielen, wenn das Zwischenglühen und das Schlußglühen jeweils bei einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und einer Temperatur von ungefähr 80ºC oberhalb der Rekristallisationstemperatur und einer Temperatur, welche zwischen der Temperatur von ungefähr 50ºC oberhalb der Zwischenglühtemperatur und ungefähr 920ºC liegt, durchgeführt wird. Es ist des weiteren möglich gleichzeitig einen -Wert von ≥ 2,8 und einen Elastizitätsmodul von 23000 kg/mm² oder mehr zu erzielen, wenn das Verfahren umfassend die Schritte einer Primärkaltwalzung mit einer Walzreduktion von nicht weniger als ungefähr 50 %, einem Zwischenglühen bei einer Temperatur zwischen einer Temperatur die ungefähr 80ºC oberhalb der Rekristallisationstemperatur und ungefähr 920 ºC liegt, einer sekundären Kaltwalzung durchgeführt mit einer Walzreduktion, welche niedriger ist als die Walzreduktion der Primärwalzung, wobei der Unterschied zwischen den Walzreduktionen der primären und sekundären Kaltwalzung nicht größer als 30 % ist, durchgeführt wird.
Beträgt die Walzreduktion weniger als 30 % bei der primären und sekundären Kaltwalzung ist es unmöglich eine gut gewalzte kollektive Struktur beim Kaltwalzen zu erzielen, es wird schwierig die [111] Kristallorientierung während des Glühens, d.h. dem Zwischenglühen oder dem Schlußglühen zu erzielen, welche für die Eignung zum Tiefziehen vorteilhaft ist. Folglich tritt die vorteilhafte Bildung der [111] Kristallorientierung weniger häufig auf, mit dem Ergebnis, daß die Eignung zum Tiefziehen verschlechtert wird.
Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen der Gesamtwalzreduktion und dem -Wert. Aus dieser Zeichnung wird deutlich, daß es unmöglich ist eine starke [111] Kristallorientierung nach dem Schlußglühen zu erhalten und damit einen großen -Wert zu erzielen, wenn die Gesamtwalzreduktion unter 78 % liegt.
Um einen hohen Elastizitätsmodul zu erzielen ist es notwendig, daß die Walzreduktion während des sekundären Kaltwalzens niedriger ist als die primäre Walzreduktion und daß der Unterschied zwischen diesen Walzreduktionen bis zu jedoch nicht mehr als 30 % beträgt. Der Grund für diese Tatsache wurde bisher noch nicht geklärt. Berücksichtigt inan, daß der Elastizitätsmodul von der Gesamtstruktur abhängt, nimmt man an, daß die Kaltwalzverfahren mit solchen Walzreduktionen zusammen mit dem Zwischen- und Schlußglühen eine rekristallisierte kollektive Struktur bereitstellt, die den mittleren Wert des Elastizitätsmodul maximiert.
Sowohl das Zwischenglühen als auch das Schlußglühen kann durch ein kontinuierliches Glühverfahren oder durch ein chargenweises Glühverfahren durchgeführt werden. Das Zwischenglühen muß jedoch bei einer Temperatur durchgeführt werden, die zwischen der Rekristallisationstemperatur und ungefähr 920ºC liegt. Wird das Zwischenglühen bei einer Temperatur bewirkt, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur liegt, werden viele Kristalle der [100] Orientierung während des Zwischenglühens gebildet, so daß die Eignung zum Tiefziehen in dem nach dem nachfolgenden sekundären Kaltwalzen und dem Schlußglühen erhaltenen Produkt verschlechtert wird. Wird das Glühen dagegen bei einer Temperatur durchgeführt, die oberhalb von 920ºC liegt, bildet sich eine zufällige Kristallorientierung aufgrund der α- zu γ-Phasenumwandlung.
Um die innere Anisotropie des -Wertes zu reduzieren, ist es nochtwendig, daß das Zwischenglühen bei einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und einer Temperatur durchgeführt wird, welche ungefähr 80ºC oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegt und daß das Schlußglühen bei einer Temperatur durchgeführt wird, welche nicht niedriger als eine Temperatur von ungefähr 50ºC oberhalb der Zwischenglühtemperatur und nicht höher als 920ºC liegt. Wird das Zwischenglühen bei einer Temperatur oberhalb der Temperatur von 80ºC oberhalb der Rekristallisationstemperatur durchgeführt, werden die rekristallisierten Kristallkörner grob, so daß viele Kristalle der [110] Orientierung nach der nachfolgenden sekundären Kaltwalzung und dem Schlußglühen erzeugt werden, und zu einer großen internen Anisotropie des -Wertes führen. Wird das Schlußglühen bei einer Temperatur durchgeführt, oberhalb der Temperatur von ungefähr 50ºC oberhalb der Temperatur des Zwischenglühens werden vorzugsweise Kristalle der [111] Orientierung gebildet, um so einen großen -Wert mit verringerter interner Anisotropie zu erhalten.
Um eine große Steifheit zu erzielen ist es notwenig, daß die Zwischenglühtemperatur in den Bereich zwischen der Temperatur von 80ºC oberhalb der Rekristallisationstemperatur und 920ºC liegt und daß die Temperatur des Schlußglühens zwischen 700 und 920ºC liegt. Wünschenswerte Level der Steifheit können nicht erzielt werden, wenn die Zwischenglühtemperatur unterhalb der Temperatur liegt, welche ungefähr 80ºC höher ist als die Rekristallisationstemperatur oder wenn die Schlußglühtemperatur unterhalb ungefähr 700ºC ist.
Gemäß der Erfindung kann das kaltgewalzte Stahlblech nach dem Schlußglühen einem Anlaßwalzen unterworfen werden, sofern erfordert. Das Stahlblech gemäß der Erfindung kann nach dem Heißtauchverzinken oder dem elektrischen Verzinken verwendet werden.

Beispiel 1

Stahlbrammen mit den in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungen wurden einer Reihe von Schritten unterworfen, umfassend das Primärkaltwalzen, das Zwischenglühen, das sekundäre Kaltwalzen und das Schlußglühen, welche unter den verschiedenen in Tabelle 2 dargestellten Bedingungen durchgeführt wurden. Die Eigenschaften der so erhaltenen Proben sind auch in Tabelle 2 dargestellt. Die Zugeigenschaft wurde gemessen, indem eine JIS-Nr. 5 Probe für den Zugtest aus den Proben hergestellt wurde. Der -Wert wurde als der mittlere Wert der in drei Richtungen gemessenen Werte bestimmt, d.h. der L-Richtung, welche der Walzrichtung entsprach, der D-Richtung, welche 45º zu der Walzrichtung gebildet wird und der C-Richtung, welche 90º zu der Walzrichtung liegt, nachdem eine Zugspannung von 15 % ausgeübt wurde. Die interne Anisotropie des -Wertes wurde durch das Messen des -Wertes in einer Vielzahl von Richtungen bei 100 Intervallen und berechnen des Unterschiedes (rmax - rmin) zwischen dem maximalen Wert rmax und dem minimalen Wert rmin durchgeführt.
Proben dieser Stähle wurden des weiteren sekundär kaltgewalzt, unter den in Tabelle 3 dargestellten Bedingungen, gefolgt von einem Schlußglühen und einer Zinkbeschichtung, welche durch eine kontinuierliche Schmelztauchverzinkungsanlage durchgeführt wurde, um schmelztauchverzinkte Stahlbleche zu erhalten. Die Resultate der Messungen der Eigenschaften dieser verzinkten Stähle sind auch in Tabelle 3 dargestellt. Zwei Arten von Stahlblechen, welche mit Zink bzw. einer Zinklegierung verzinkt wurden, wurden als Proben eingesetzt.
Proben dieser Stähle wurden auch sekundär kaltgewalzt und schlußgeglüht, unter den in Tabelle 4 dargestellten Bedingungen, gefolgt von einer elektroplattierten Beschichtung aus Zink, um elektroplattierte zinkbeschichtete Stahlbleche zu erhalten. Die Resultate der Messungen der Eigenschaften dieser plattierten Stähle sind auch in Tabelle 4 dargestellt. Drei Arten von Stahlblechen, welche mit Zink, Zink-Nickel-Legierung und zwei Schichten aus Zink und Eisen beschichtet wurden, wurden als Proben eingesetzt.

Beispiel 2

Stahlbrammen mit den in Tabelle 5 dargestellten Zusammensetzungen wurden einer Reihe von Schritten unterworfen, umfassend das Primärkaltwalzen, das Zwischenglühen, das Sekundärkaltwalzen und das Schlußglühen, welche unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt wurden, die in Tabelle 6 dargestellt sind. Die Eigenschaften der so erhaltenen Proben sind auch in Tabelle 6 dargestellt. Der Elastizitätsmodul wurde bestimmt indem die Resonanzfrequenz der magnetisch in Schwingung versetzten Proben gemessen wurde, als den mittleren der während der Messungen in drei Richtungen erhaltenen Werte, d.h. der L- Richtung, welche der Walzrichtung entspricht, der D-Richtung, welche 45º zu der Walzrichtung liegt und der C-Richtung, welche 90º zu der Walzrichtung liegt, wie im Fall des -Wertes.
Proben dieser Stähle wurden des weiteren sekundär kaltgewalzt unter den in Tabelle 7 dargestellten Bedingungen, gefolgt von dem Schlußglühen und dem Verzinken, welches durch eine kontinuierliche Schmelztauchverzinkungsanlage durchgeführt wurde, um schmelztauchverzinkte Stahlbleche zu erhalten. Die Resultate der Messungen der Eigenschaften dieser verzinkten Bleche sind auch in Tabelle 7 dargestellt. Zwei Arten dieser Stahl bleche, verzinkt mit Zink und Zinklegierung, wurden als Proben eingesetzt.
Proben dieser Bleche wurden auch sekundär kaltgewalzt und schlußgeglüht unter den in Tabelle 8 dargestellten Bedingungen, gefolgt von einem Elektroplattieren mit Zink, um elektroplattierte zinkbeschichtete Stahlbleche zu erhalten. Die Resultate der Messungen der Eigenschaften dieser plattierten Stähle sind auch in Tabelle 8 dargestellt. Drei Arten von Stahlblechen, welche mit Zink, Zink-Nickel-Legierung und zwei Schichten aus Zink und Eisen plattiert wurden, wurden als Proben verwendet. Tabelle 1 Tabelle 2 Kaltwalzungs-Glühbedingungen "Eigenschaften" Probe Nr. Strahl-Typ Blechdicke primäres Kaltwalzen Rekristallisations-temp. Zwischenglühen sekundäres Kaltwalzen Schlußglühen Gesamtwalzreduktion Unterschied der Glühtemp. Anmerkungen Proben die die erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllen Vergleichsbeispiel *1 Rekristallisationstemperatur in einem chargenweisen Glühzyklus *2 Chargenweises Glühen Tabelle 3 Kaltwalzungs-Glühbedingungen "Eigenschaften" Probe Nr. Strahl-Typ Blechdicke Art des Plattierens primäres Kaltwalzen Rekristallisations-temp. Zwischenglühen sekundäres Kaltwalzen Schlußglühen Gesamtwalzreduktion Unterschied der Glühtemp. * Schlußglühen: Schmelztauchverzinkungsanlage Tabelle 4 Kaltwalzungs-Glühbedingungen "Eigenschaften" Probe Nr. Strahl-Typ Blechdicke Art des Plattierens primäres Kaltwalzen Rekristallisations-temp. Zwischenglühen sekundäres Kaltwalzen Schlußglühen Gesamtwalzreduktion Unterschied der Glühtemp. Plattierung * Elektroplattieranlage Tabelle 5 Tabelle 6 Kaltwalzungs-Glühbedingungen "Eigenschaften" Probe Nr. Strahl-Typ Blechdicke primäres Kaltwalzen Rekristallisations-temp. Zwischenglühen sekundäres Kaltwalzen Schlußglühen Gesamtwalzreduktion Reduktions-Unterschied Elastizitäts Anmerkungen Vergleichsbeispiele * Chargenweises Glühen Tabelle 7 Kaltwalzungs-Glühbedingungen "Eigenschaften" Probe Nr. Strahl-Typ Blechdicke Art des Plattierens primäres Kaltwalzen Zwischenglühen sekundäres Kaltwalzen Schlußglühen Gesamtwalzreduktion Reduktionsdifferenz Elastizitätsmodul * Schlußglühen: Schmelztauchverzinkungsanlage Tabelle 8 Kaltwalzungs-Glühbedingungen "Eigenschaften" Probe Nr. Strahl-Typ Blechdicke Art des Plattierens primäres Kaltwalzen Zwischenglühen sekundäres Kaltwalzen Schlußglühen Gesamtwalzreduktion Reduktionsdifferenz Elastizitätsmodul Plattierung * Elektroplattieranlage
Aus den in den Tabellenangeführten erfindungsgemäßen Werten, ist es möglich ein kaltgewalztes Stahlblech zu erzielen, welches gleichzeitig eine Eignung für das Tiefziehen aufweist, welche der bekannter Stahlbleche überlegen ist und mit einer schmalen Anisotropie des r-Wertes oder sowohl einer Eignung für das Tiefziehen, welche der der bekannter Stahlbleche überlegen ist und einer überragenden Steifigkeit. Das kaltgewalzte Stahlblech der Erfindung ermöglicht es daher grobe Karosseriebleche einstückig zu bilden, welche herkömmlicherweise nicht geformt werden konnten oder ein kompliziertes Teil wie eine Kraftfahrzeugölwanne zu formen, welche bisher nur schwer einstückig gebildet werden konnte. Des weiteren können die kaltgewalzten Stahlbeche der vorliegenden Erfindung verschiedenen Oberflächenbehandlungen unterworfen werden, und diese bietet daher wesentliche industrielle Vorteile.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines für das Tiefziehen geeigneten kaltgewalzten stahlbleches, umfassend:

- Herstellen eines Stahlmaterial-Rohlings mit einer Zusammensetzung, enthaltend

bis zu 0,005 Gew.-% C,

bis zu 0,1 Gew.-% 51,

bis zu 1,0 Gew.-% Mn,

bis zu 0,1 Gew.-% P, bis zu 0,05 Gew.-% S,

0,01 bis 0,10 Gew.-% Al,

bis zu 0,005 Gew.-% N,

ein, zwei oder mehr Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus

0,01 bis 0,15 Gew.-% Ti,

0,001 bis 0,05 Gew.-% Nb und

0,0001 bis 0,0020 Gew.-% B,

wahlweise 0,001 bis 0,20 % Sb

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen;

- Unterwerfen dieses Materials einer Warmwalzung;

- Durchführen einer Primärkaltwalzung des Materials mit einer Walzreduktion von nicht weniger als 30 %;

- Ausführen einer Zwischenglühung des Materials bei einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und 920 ºC;

- Ausführen einer sekundären Kaltwalzung des Materials mit einer Walzreduktion von nicht weniger als 30 %, um auf diese Weise eine Gesamtwalzreduktion von nicht weniger als 78 % herbeizuführen; und

- Durchführen einer Schlußglühung des Materials bei einer zwischen der Rekristallisationstemperatur und 920 ºC liegenden Temperatur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zwischenglühung bei einer Temperatur zwischen der Rekristallisationstemperatur und einer etwa 80 ºC oberhalb der Rekristallisationstempertur liegenden Temperatur durchgeführt wird, wohingegen die Schlußglühung bei einer Temperatur erfolgt, welche zwischen einer etwa 50 ºC oberhalb der Zwischenglühungstemperatur und etwa 920 ºC liegt, wodurch ein kaltgewalztes Stahlblech mit geringer internaler Anisotropie erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Primärkaltwalzens mit einer Walzreduktion von nicht weniger als etwa 50 % durchgeführt wird, die Zwischenglühung bei einer Temperatur durchgeführt wird, welche zwischen einer etwa 80 ºC oberhalb der Rekristallisationstemperatur und etwa 920 ºC liegt, wobei das sekundäre Kaltwalzen mit einer Walzreduktion erfolgt, welche geringer ist als diejenige der Primärkaltwalzung und die (Walzreduktion) des sekundären Kaltwalzens nicht größer als etwa 30 % ist, und wobei die Schlußglühung bei einer Temperatur zwischen etwa 700 und etwa 920 ºC durchgeführt wird, wodurch ein kaltgewalzter Stahl mit einer Steifigkeit erhalten wird.

4. Kaltgewalztes Stahlblech mit Eignung zum Tiefziehen, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Stahlblech aus einem Stahl besteht, dessen Zusammensetzung enthält

bis zu 0,005 Gew.-% c,

bis zu 0,1 Gew.-% 51,

bis zu 1,0 Gew.-% Mn,

bis zu 0,1 Gew.-% P, bis zu 0,05 Gew.-% S,

0,01 bis 0,10 Gew.-% Al,

bis zu 0,005 Gew.-% N,

ein, zwei oder mehr Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

0,01 bis 0,15 Gew.-% Ti,

0,001 bis 0,05 Gew.-% Nb und

0,0001 bis 0,0020 Gew.-% B,

wahlweise 0,001 bis 0,20 % Sb,

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen;

wobei das Stahlblech einen Lankford-Wert (r-Wert) von ≥ 2,8 und eine Differenz (rmax - rmin) ≤ 0,5 aufweist.

5. Kaltgewalztes Stahlblech mit Eignung für das Tiefziehen, hergestellt mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das Stahlblech aus einem Stahl hergestellt ist, dessen Zusammensetzung enthält

bis zu 0,005 Gew.-% C,

bis zu 0,1 Gew.-% Si,

bis zu 1,0 Gew.-% Mn,

bis zu 0,1 Gew.-% P, bis zu 0,05 Gew.-% S,

0,01 bis 0,10 Gew.-% Al,

bis zu 0,005 Gew.-% N,

ein, zwei oder mehr Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

0,01 bis 0,15 Gew.-% Ti,

0,001 bis 0,05 Gew.-% Nb und

0,0001 bis 0,0020 Gew.-% B,

wahlweise 0,001 bis 0,20 % Sb,

Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen;

wobei das Stahlblech einen Lankford-Wert von ≥ 2,8 und einen Elastizitätsmodul von wenigstens 23000 kg/mm aufweist.