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EP-4168597-B1 - METHOD OF MANUFACTURING A FLAT STEEL PRODUCT, FLAT STEEL PRODUCT AND USE OF SUCH FLAT STEEL PRODUCT

EP4168597B1EP 4168597 B1EP4168597 B1EP 4168597B1EP-4168597-B1

Inventors

  • LINKE, BERND
  • KÖYER, Maria
  • BANIK, JANKO
  • BÄUMER, Annette
  • MATTISSEN, DOROTHEA
  • Rosenstock, Dirk

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20200617

Claims (14)

  1. Flat steel product comprising a steel substrate consisting of, in wt.%, C: 0.19 - 0.4%, Si: 0.05 - 0.5%, Mn: 0.5 - 3.0%, Al: 0.01 - 0.2%, Cr: 0.005 - 1.0%, V: 0.002 - 0.2%, and optionally, in each case, one or more elements from the group "B, Ti, Nb, Ni, Cu, Mo, W" in the following contents: B: 0.0005 - 0.01%, Ti: 0.001 - 0.1%, Nb: 0.001 - 0.1%, Ni: 0.01 - 0.4%, Cu: 0.01 - 0.8%, Mo: 0.002 - 1.0%, W: 0.001 - 1.0%, and as the remainder iron and unavoidable impurities, wherein the impurities include up to 0.1% P, up to 0.05% S and up to 0.02% N, and the segregation coefficients S Si,OS , S Si,MS , S Si,US determined for Si, the segregation coefficients S Mn,OS , S Mn,MS , S Mn,US determined for Mn and the segregation coefficients S P,OS , S P,MS , S P,US determined for P meet the following conditions: S Si , OS < 1.30 , S Mn , OS < 1.5 , S P , OS < 2.2 , S Si , US < 1.30 , S Mn , US < 1.5 , S P , US < 2.2 , 1.05 < S Si , MS < 2.5 , 1.10 < S Mn , MS < 3 , 1.5 < S P , MS < 10 , wherein - the segregation coefficients S Si,OS , S Mn,OS , S P,OS are assigned to an upper thickness region OS of the steel substrate of the flat steel product, which region starts from the top of the steel substrate and of which the thickness DF OS is 15% of the thickness DP of the steel substrate, - the segregation coefficients S Si,US , S Mn,US , S P,US are assigned to a lower thickness region US of the steel substrate of the flat steel product, which region starts from the bottom of the steel substrate and of which the thickness DF US is 15% of the thickness DP of the steel substrate, and - the segregation coefficients S Si,MS , S Mn,MS , S P,MS are assigned to a medium thickness region MS of the steel substrate of the flat steel product, which region is symmetrically aligned to the thickness center and of which the thickness DF MS is 30% of the thickness DP of the steel substrate, and wherein the segregation coefficients S Si,OS , S Mn,OS , S P,OS , S Si,US , S Mn,US , S P,US , S Si,MS , S Mn,MS , S P,MS are determined by the fact that i) at a section, extending over a length LP of 300 µm measured parallel to the top of the steel substrate, of a ground part of the steel substrate of the steel product that is aligned longitudinally with the rolling direction of the steel substrate and is taken from a portion of the steel substrate which is arranged centrally in relation to the longitudinal axis of the belt and which extends over 70% of the width of the steel substrate, over each thickness region OS, MS, US and the entire thicknesses GS of the steel substrate, at each measurement point M L_n ,DF OS_m , M L_n ,DF US_m , M L_n ,DF MS_m , M L_n ,DF GS_m , the concentrations of the elements Si, Mn and P present at the relevant measurement point M L_n ,DF OS_m , M L_n ,DF US_m , M L_n ,DF MS_m , M L_n ,DF GS_m are determined by means of electron probe microanalysis with a resolution A x A of 2 x 2 µm, wherein n designates the rows of measurement values extending in parallel with the top of the steel substrate (n = 1, 2, 3, ... integer[Dx/A], where Dx = thickness DF OS , DF US , DF MS , DF GS of each thickness region OS, MS, US and of the entire thickness GS of the steel substrate) and m designates the columns of measurement values extending in the thickness direction (m = 1, 2, 3, ..., integer[LP/A]), ii) for each row n of the upper, lower and central thickness region OS, US, MS and the total thickness GS, each of the arithmetical averages x Mittel,Si,OS_n , x Mittel,Mn,OS_n , x Mittel,P,OS_n; XMittel,Si,US_n, XMittel,Mn,US_n, x Mittel,P,US_n ; XMittel,Si,MS_n, x Mittel,Mn,MS_n , x Mittel,P,MS_n; x Mittel,Si,GS_n , x Mittel,Mn,GS_n , x Mittel,P,GS_n of the concentrations of Si, Mn and P ascertained at the measurement points M L_n ,DF OS_m , M L_n ,DF US_m , M L-n ,DF MS_m , M L_n ,DF GS_m assigned to the relevant row n are formed, iii) for each thickness region OS, US, MS, from the arithmetical averages x Mittel,Si,OS_n , x Mittel,Mn,OS_n , x Mittel,P,OS_n ; x Mittel,Si,US_n , x Mittel,Mn,US_n , x Mittel,P,US_n ; x Mittel,Si,MS_n , x Mittel,Mn,MS_n , x Mittel,P,MS_n ascertained in step ii), the greatest value x Max,Si,OS , x Max,Mn,OS , x Ma x ,P,OS ; x Max,Si,US , x Max,Mn,US , x Max,P,US ; x Max,Si,MS , x Max,Mn,MS , x Max,P,MS is determined, iv) the arithmetical average X Mittel,Si is formed from the totality of all concentrations of Si ascertained at the measurement points M L_n ,DF GS_m , the arithmetical average X Mittel,Mn is formed from the totality of all concentrations of Mn ascertained at the measurements points M L_n ,DF GS_m , and the arithmetical average X Mittel,P is formed from the totality of all concentrations of P ascertained at the measurement points M L_n ,DF GS_m , and v) with the maximum values x Max,Si,OS , x Max,Mn,OS , x Ma x ,P,OS ; x Max,Si,US , x Max,Mn,US , x Max,P,US ; x Max,Si,MS , x Max,Mn,MS , x Max,P,MS obtained in step iii) and the averages X Mittel,Si , X Mittel,Mn , X Mittel,P obtained in step iv), the segregation coefficients S Si,OS , S Mn,OS , S P,OS , S Si,US , S Mn,US , S P,US , S Si,MS , S Mn,MS , S P,MS are calculated as follows: S Si , OS = X Max , Si , OS / X Mittel , Si , S Si , MS = X Max , Si , MS / X Mittel , Si , S Si , US = X Max , Si , US / X Mittel , Si , S Mn , OS = X Max , Mn , OS / X Mittel , Mn , S Mn , MS = X Max , Mn , MS / X Mittel , Mn , S Mn , US = X Max , Mn , US / X Mittel , Mn , S P , OS = X Max , P , OS / X Mittel , P , S P , MS = X Max , P , MS / X Mittel , P , S P , US = X Max , P , US / X Mittel , P
  2. Flat steel product according to claim 1, characterized in that it has a yield strength with a difference (ΔRe) between the upper yield strength value (ReH) and the lower yield strength value (ReL) of at most 45 MPa.
  3. Flat steel product according to claim 1 or 2, characterized in that it has a uniform elongation Ag of at least 11.5%.
  4. Flat steel product according to any of claims 1 - 3, characterized in that its thickness is 0.5 - 10 mm.
  5. Flat steel product according to any of claims 1 - 4, characterized in that it is coated with a corrosion protection coating.
  6. Use of a flat steel product according to any of claims 1 - 5 to produce a component by press-forming.
  7. Use according to claim 6, characterized in that the press-forming is carried out as press mold hardening.
  8. Method for producing a flat steel product according to any of claims 1 to 5, comprising the following work steps: a) melting a steel melt which consists of, in wt.%, C: 0.19 - 0.4%, Si: 0.05 - 0.5%, Mn: 0.5 - 3.0%, Al: 0.01 - 0.2%, Cr: 0.005 - 1.0%, V: 0.002 - 0.2%, as well as optionally, in each case, one or more elements from the group "B, Ti, Nb, Ni, Cu, Mo, W" in the following contents B: 0.0005 - 0.01%, Ti: 0.001 - 0.1%, Nb: 0.001 - 0.1%, Ni: 0.01 - 0.4%, Cu: 0.01 - 0.8%, Mo: 0.002 - 1.0%, W: 0.001 - 1.0% and as the remainder iron and unavoidable impurities, wherein the impurities include up to 0.1% P, up to 0.05% S and up to 0.02% N, b) casting the steel melt to form a strand, - wherein the steel melt is first poured into a tundish, from which the melt flows into a continuous casting mold to form the strand, - wherein upon being poured into the tundish, the steel melt has an overheating temperature T UE that is 5 - 60°C above the liquidus temperature of the steel melt, and - wherein for the product a formed from a thickness D S of the strand formed in the continuous casting mold and from a casting speed V S at which the melt flows into the continuous casting mold, the following applies: a min < a < a max where a min = 0.05 m 2 / min a max = 0.7 m 2 / min D S : 20 - 500 mm c) separating a slab or thin slab from the strand; d) heating the slab or thin slab thoroughly at a temperature (T1) of 1100 - 1400°C; e) optionally pre-rolling the thoroughly heated slab or thin slab to form an intermediate product having an intermediate product temperature (T2) of 1000 - 1250°C; f) hot rolling the slab or thin slab or intermediate product to form a hot-rolled flat steel product, wherein the final rolling temperature (T3) is 750 - 1000°C; g) optionally coiling the hot-rolled flat steel product, wherein the coiling temperature (T4) is at most 700°C; h) optionally descaling the hot-rolled flat steel product; i) optionally cold rolling the flat steel product, wherein the degree of cold rolling achieved by the cold rolling is at least 25%; j) annealing the flat steel product at an annealing temperature (T5) of 650 - 900°C; k) cooling the flat steel product to room temperature, wherein the cooling takes place in the temperature range of 600°C to 450°C with a mean cooling rate (CR1) of 0.1 to 25 K/s and in the temperature range of 400°C to 220°C with a mean cooling rate (CR2) of 0.1 to 20 K/s; l) wherein optionally the cooling carried out according to work step k) is completed in two stages and a hot-dip coating of the flat steel product is carried out between the two stages of the cooling as follows: - In the first step of the cooling, the flat steel product is cooled to a bath inlet temperature (T6) of 440 - 800°C. - The flat steel product, cooled to the bath inlet temperature (T6), is passed through a molten bath in order to coat it with the metallic protection coating. - In the second step of the cooling, the flat steel product is cooled to room temperature, starting from the temperature at which it leaves the molten bath. m) optionally dressing the flat steel product.
  9. Method according to claim 8, characterized in that in the condition 1 (work step b)) a min = 0.1 m 2 /min and a max = 0.42 m 2 /min.
  10. Method according to claim 9, characterized in that in the condition 1 (work step b)) a min = 0.18 m 2 /min and a max = 0.33 m 2 /min.
  11. Method according to any of claims 8 - 10, characterized in that the thickness D S of the strand formed in the continuous casting mold is 50 - 300 mm.
  12. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the thickness D S of the strand formed in the continuous casting mold is at least 180 mm.
  13. Method according to any of claims 8 - 12, characterized in that the overheating temperature T UE is 10 - 50°C above the liquidus temperature of the steel melt.
  14. Method according to claim 13, characterized in that the overheating temperature T UE is 18 - 30°C above the liquidus temperature of the steel melt.

Description

Die Erfindung betrifft ein für ein Presshärten geeignetes beschichtetes Stahlflachprodukt, welches eine besonders gute Alterungsbeständigkeit aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Als "Stahlflachprodukte" werden hier Walzprodukte verstanden, deren Länge und Breite jeweils wesentlich größer sind als ihre Dicke. Hierzu zählen insbesondere Stahlbänder, Stahlbleche oder hieraus gewonnene Zuschnitte oder Platinen und desgleichen. Unter Zuschnitten und Platinen werden von den Stahlbändern oder -blechen abgeteilte Blechtafeln verstanden, die komplexere Umrisse als die Stahlbänder oder Stahlbleche haben und eine für eine Umformung zu einem Bauteil geeignete Form aufweisen. Im vorliegenden Text sind, soweit nicht explizit etwas anderes vermerkt ist, Angaben zu den Gehalten von Legierungsbestandteilen stets in Gew.-% gemacht. Die Alterung von Stahl wird durch freien Kohlenstoff im Ferrit hervorgerufen. Bei Temperaturen von über 300 °C ist die Löslichkeit von Kohlenstoff in Ferrit deutlich größer als bei Raumtemperatur, sodass sich ein gewisser freier Kohlenstoffgehalt einstellt. Temperaturen von über 300 °C werden in der Regel bei Beschichtungsprozessen wie zum Beispiel beim Schmelztauchbeschichten erreicht. Bei den für Beschichtungsprozesse typischen Temperatur- und Zeitverläufen kann somit Kohlenstoff im Stahl diffundieren. Der Anteil freien Kohlenstoffs bei Raumtemperatur ist dann deutlich größer als der Gleichgewichtsgehalt, da die Annäherung an das thermodynamische Gleichgewicht eine längere Zeitspanne benötigt, als während der auf die Beschichtung folgenden Abkühlung auf Raumtemperatur zur Verfügung stehen. Bei Raumtemperatur ist der Ferrit dann sehr stark mit Kohlenstoff übersättigt. Als interstitielles Legierungselement kann Kohlenstoff allerdings auch bei Raumtemperatur noch sehr langsam diffundieren und lagert sich an Fehlstellen, wie unter anderem auch an Versetzungen, an. Dieses Phänomen wird auch als Alterung und die an den Fehlstellen angelagerten interstitiell gelösten Atome als Cottrell-Wolken bezeichnet. Die Versetzungen werden durch den Kohlenstoff blockiert, sodass sich eine ausgeprägte Streckgrenze ergibt, welche für eine Kaltumformung sehr unerwünscht ist. Unter anderem wird ein Richten des Stahlflachprodukts durch das diskontinuierliche Verformungsverhalten erschwert. Der erhöhte Verformungswiderstand führt zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß beim Platinenbeschnitt und eine mögliche anschließende tiefziehende Kaltumformung führt zu einer unebenen, ungleichmäßigen Oberfläche. Insofern sollte eine Alterung des Stahls durch freien Kohlenstoff nach Möglichkeit verhindert oder zumindest abgemildert werden. Aus EP 2 848 709 A1 ist ein Stahlflachprodukt bekannt, das aus einem Stahl gebildet wird, der 0,2 - 0,5 Gew.-% C, 0,5 - 3,0 Gew.-% Mn, 0,002 - 0,004 Gew.-% B sowie optional eines oder mehrere Elemente der Gruppe "Si, Cr, Al, Ti" in folgenden Gehalten enthält: 0,1 - 0,3 Gew.% Si, 0,1 - 0,5 Gew.-% Cr, 0,02 - 0,05 Gew.-% Al, 0,025 - 0,04 Gew.-% Ti. Das Stahlflachprodukt wird mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichtet, der aus einer Aluminium-ZinkLegierung gebildet ist. Das beschichtete Stahlflachprodukt ist zur Herstellung eines Bauteils mittels Presshärten vorgesehen. Entsprechend beschaffene Stahlflachprodukte sind nur in geringem Maße alterungsbeständig und weisen nach dem Beschichten und Altern eine stark ausgeprägte Streckgrenze auf. Aus der EP 2 631 307A1 ist darüber hinaus ein Stahlblech bekannt, das aus, in Gew.-%, 0,18 - 0,35 % C, 1,0 - 3,0 % Mn, 0,01 - 1,0 % Si, 0,001 - 0,02 % P, 0,0005 - 0,01 % S, 0,001 - 0,01 % N, 0,01 % - 1,0 % Al, 0,005 - 0, 2% Ti, 0,0002 - 0,005 % B und 0,002 - 2.0 % Cr sowie als Rest aus Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht. Dabei besteht das Gefüge des Stahlblechs, in Vol.-%, zu 50 % aus Ferrit mit einem Anteil von 30 % an nicht rekristallisiertem Ferrit. Gleichzeitig erfüllt das aus den Kenngrößen Crθ und CrM gebildete Verhältnis Crθ/CrM die Bedingung Crθ/CrM ≤ 2, wobei Crθ der jeweilige Gehalt an Cr ist, das in fester Lösung in Eisencarbid vorhanden ist, und CrM der Gehalt von Cr ist, das in fester Lösung im Basismaterial des Stahlflachprodukts vorhanden ist und wobei das aus den Kenngrößen Mnθ und MnM gebildete Verhältnis Mnθ/MnM die Bedingung, Mnθ/MnM ≤ 10, wobei Mnθ der Gehalt an Mn ist, das in einer festen Lösung in Eisencarbid vorhanden ist, und MnM der Gehalt von Mn in fester Lösung im Basismaterial des Stahlflachprodukts ist. Des Weiteren ist aus der EP 2 703 511 A1 ein Stahlblech für das Heißpressformen bekannt, das aus, in Gew.-%, 0,10 - 0,35 % C, 0,01 - 1,0 Si, 0,3 - 2,3 % Mn, 0,01 - 0,5 % AI, ≤ 0,03 % P, ≤ 0,02 S, ≤ 0,1 % N und als Rest aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, wobei die Standardabweichung des Durchmessers der Eisencarbide, welche in einem Dickenbereich vorhanden sind, der ausgehend von der Oberfläche des Blechs bis zu einem Viertel der dicke des Stahlblech reicht, kleiner oder gleich 0,8 µm ist