Dualphasenstähle

Dualphasenstähle zeichnen sich durch eine hervorragende Kombination von Festigkeit und Tiefziehfähigkeit aus. Verantwortlich dafür ist ihr Mikrogefüge, das aus einer dehnbaren ferritischen Matrix mit darin eingelagerten harten martensitischen oder bainitischen Phasen besteht. Die Umformung verleiht Dualphasenstählen ein hervorragendes Verfestigungsvermögen. Diese Eigenschaft gewährleistet nicht nur eine homogene Umformung und ausgezeichnete Tiefziehfähigkeit, sondern auch wesentlich höhere mechanische Werte am Fertigteil als am Flachprodukt. Dies gilt u. a. für die Streckgrenze. Nach dem auch als Bake Hardening (BH) bezeichneten Lackeinbrand weisen Bauteile aus Dualphasenstahl eine noch höhere Streckgrenze auf.

Aus der hohen mechanischen Festigkeit der Fertigteile ergibt sich in der Anwendung eine hervorragende Dauerfestigkeit und eine gute Energieaufnahme. Deshalb eignen sich diese Stähle besonders gut für die Fertigung von Struktur- und Verstärkungsteilen. In Verbindung mit einem ausgeprägten BH-Effekt bietet das hohe Verfestigungspotenzial der Dualphasenstähle alle Voraussetzungen für den Leichtbau von Strukturteilen und, insbesondere bei Einsatz der Güten CR290Y490T-GI-E  Extragal^® oder Ultragal^®, auch von Außenhautteilen.

Aufgrund ihrer hohen Energieaufnahmewerte und ihrer ausgezeichneten Dauerfestigkeit sind kaltgewalzte Dualphasenstähle besonders gut für die Fertigung von Struktur- und Sicherheitsbauteilen (Längs- und Querträger und Verstärkungselemente) für die Automobilindustrie geeignet.
Aus der Güte FF 280 DP gefertigte Außenhautteile verfügen über eine Beulfestigkeit, die 20 % besser ist als die üblicher hochfester Stähle. Dies ermöglicht potenziell eine Gewichtseinsparung von ca. 15 %.

Mit warmgewalztem Dual Phase 600 werden aufgrund seiner hohen mechanischen Werte an Strukturteilen Gewichtseinsparungen über eine Reduzierung der eingesetzten Blechdicken erzielt. In der Automobilindustrie wird diese Qualität hauptsächlich verwendet für die Fertigung von:

• Radkränzen
• Leichtprofilen
• Federtellern
• Befestigungselementen

Bezüglich der Umform- und Gebrauchseigenschaften des gesamten Dualphasenstahl-Programms verfügt ArcelorMittal über umfassendes Datenmaterial. Zwecks frühzeitiger Berücksichtigung dieser Stähle bei neuen Konzeptentwicklungen können von einem Spezialistenteam projektspezifische Untersuchungen aufbauend auf Modellierungen oder Prüfungen durchgeführt werden.

LCE (Low Carbon Equivalent): Güte mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent zwecks Optimierung der Gebrauchseigenschaften.

Zur Information werden in der obenstehenden Tabelle die Europäischen und VDA Normen angeführt, denen die Stahlgüten von ArcelorMittal entsprechen.

Diese Normenäquivalenzen dienen nur der Information. Im Allgemeinen garantiert ArcelorMittal engere Toleranzen auf mechanische Eigenschaften (s. nachstehende Tabelle).

A_80mm %: Bruchdehnung bei einer Probe mit Messlänge L₀ = 80 mm (ISO 6892-1 Probenform 2 (EN20x80))
A_50mm %: Bruchdehnung bei einer Probe mit Messlänge L₀ = 50 mm (ISO 6892-1 Typ 1 (ASTM12.5x50) oder Typ 3 (JIS25x50)).
A%: Bruchdehnung bei einer Proportionalprobe mit L₀ = 5,65 (So)^1/2
Ag %: Plastische Extensometer-Dehnung bei Höchstkraft
BH₂: Streckgrenzenerhöhung nach einer plastischen Vordehnung von 2 %, hervorgerufen durch eine Wärmebehandlung (170°C-20 min)

LCE (Low Carbon Equivalent): Güte mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent zwecks Optimierung der Gebrauchseigenschaften.

Eine sachkundige Führung des Herstellungsprozesses garantiert die Gebrauchseigenschaften von Dualphasenstählen. Besonders wichtig dabei ist die Steuerung des Glühzyklus (Temperaturen und Abkühlungsraten), denn dieser gestattet es, Dualphasen-Mikrogefüge mit garantierter Reproduzierbarkeit der mechanischen Eigenschaften herzustellen.

Bitte um Anfrage bezüglich der Lieferbarkeit von Produkten, die in der vorstehenden Tabelle als „in Entwicklung" oder nicht gekennzeichnet sind.

LCE (Low Carbon Equivalent): Güte mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent zwecks Optimierung der Gebrauchseigenschaften.

Dualphasenstähle stellen eine ausgezeichnete Kombination von Festigkeit und Tiefziehfähigkeit dar. Zurückzuführen ist dies auf ihre hohe Dehnfähigkeit und ihr hohes Verfestigungsvermögen, welche ab Beginn des Umformprozesses eine homogene Verteilung der Verformung gewährleisten und Einschnürungen reduzieren. So kann sich für die Qualität Dual Phase 500 im einachsigen Streckzug nach 2% plastischer Formänderung die Streckgrenze um 120 MPa erhöhen (dieses Phänomen wird als «work hardening» oder WH2 bezeichnet). Eine weitere Erhöhung der Streckgrenze kann durch «bake hardening» nach dem Lackeinbrand (BH2) erreicht werden.

Aufgrund ihres ausgezeichneten Dehn- und Streckzugverhaltens eignet sich der Stahl Dual CR290Y490T-GI-E Extragal^® oder Ultragal^® ebenfalls sehr gut für die Fertigung von Außenhautteilen.

Sämtliche Qualitäten des Dualphasenstahlprogramms können vorbehaltlich einer Optimierung der Einstellungsparameter auf üblichen Tiefziehwerkzeugen verarbeitet werden. So sollten z. B. im Fall eines CR330Y590T-DP im Verhältnis zu einem mikrolegierten HSLA-Stahl gleicher Blechdicke die Zugkräfte um 20% erhöht werden. Dualphasenstähle, insbesondere die der höchsten Güteklassen, tendieren zum «Rückfedern». Es ist daher wichtig bei der Konzeptentwicklung die geometrische Auslegung der Bauteile (kleine Ziehradien der Matrize, Verstärkungen rechtwinklig zur Faltenbildung erhöhen die Steifigkeit offener Bauteile...) genau zu prüfen und die Ziehparameter (Zickzackfaltung, Kalibrieren, Radienanschlag, höhere Niederhalterkräfte, ...) klar zu definieren. Die Optimierung der Bauteile kann in Zusammenarbeit mit ArcelorMittal erfolgen.

Bezüglich der Formgebung von Dualphasenstählen verfügt ArcelorMittal über eine reichhaltige Erfahrung und Fachkenntnis und hat zur Beherrschung des Rückfederns eine numerische Methode (OUTIFO) entwickelt, die eine günstige Auslegung der Bauteile und der Ziehwerkzeuge ermöglicht.

Weitere Informationen zur Umformung von Dualphasenstählen, Sonderbeschichtungen und -dicken sind auf Anfrage erhältlich.

Dualphasenstähle sind zwar höher legiert als HSLA-Stähle, bei entsprechender Einstellung der Schweißparameter ist eine Schweißeignung mit herkömmlichen Verfahren unter industriellen Bedingungen jedoch durchaus gegeben. In der untenstehenden Tabelle werden beispielhaft einige nach ISO 18278-2 ermittelte Eigenschaften von Schweißpunkten in homogenen Dualphasenstahl-Kombinationen angeführt.

Untersucht man die Standmengen der Elektroden für beschichtete (verzinkte bzw. verzinkte und legierte) Stahlsubstrate, so erhält man beschichtungsspezifische Ergebnisse. Dagegen hat das Dualphasenstahlsubstrat keinen Einfluss auf die Lebensdauer der Elektroden.

Beim MAG-Schweißen (Metall-Aktivgas-Schweißen) mit Stumpf- oder Überlappnaht eines HR330Y580T-DP überschreitet die Härte in der Schmelzzone, unabhängig von den Schweißparametern, nie den Höchstwert von 300 HV. Die Form der Schweißnähte entspricht der Klasse B der Norm ISO 25817. Folgende Hilfsstoffe werden empfohlen:

• Zusatzstoff: Draht des Typs G3Si1 NF EN 44O;
• Schutzgas: Ar + 8% CO2.

Beim Laser-Überlappungsschweißen erweist sich das mechanische Festigkeitsverhalten von Dualphasenstählen als ausgezeichnet. ArcelorMittal hat viel Erfahrung mit der Charakterisierung seiner eigenen Produkte und bietet für die produktgerechte Einstellung der Schweißparameter für Dualphasenstähle eine technische Beratung an.