High-strength steel for lightweight auto body manufacture.

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1 Höherfester Stahl für den Automobil-Leichtbau. High-strength steel for lightweight auto body manufacture. Ein Unternehmen von ThyssenKrupp Steel TK Stahl

2 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 Fields of application and information about use Gebrauchseigenschaften Properties in use Kundenservice: Beratung, Simultaneous Engineering Customer service: consulting, simultaneous engineering Kurzbeschreibung und Lieferprogramm Short description and delivery programme: - Kaltgewalzte höherfeste Feinblechstähle Cold-rolled high-strength steel grades Warmgewalzte höherfeste Feinblechstähle Hot-rolled high-strength steel grades Darstellbare Abmessungen /Available dimensions: - Kaltgewalzte höherfeste Feinblechstähle Cold-rolled high-strength steel grades Warmgewalzte höherfeste Stähle Hot-rolled high-strength steels Vergleich der TKS-Bezeichnungen mit entsprechenden Normen Comparison of TKS designations and official standards ULSAB-Karosserie Bild/Figure 1 25% weniger Gewicht ULSAB body-in-white 25% less weight

3 ThyssenKrupp Stahl Der Partner für Stahlkonzepte im Karosseriebau. ThyssenKrupp Stahl The partner for steel concepts in auto body manufacture. 3 Die Thyssen Krupp Stahl AG ist innerhalb der ThyssenKrupp Gruppe größter Werkstoff-Lieferant. Für die Automobilindustrie ist die Thyssen Krupp Stahl AG ein leistungsstarker Partner. Das von ThyssenKrupp Stahl (TKS) für die Automobil- und Zulieferindustrie zur Verfügung gestellte Werkstoffspektrum ist umfassend. Wohl kaum ein Unternehmen liefert eine solche Vielzahl spezieller Karosseriefeinbleche sowie anderer Stahlund Edelstahlerzeugnisse in diesen bedeutenden Industriebereich. Stahl ist im Automobilbau der führende Werkstoff. Er besitzt mit Blick auf den Leichtbau durch Verwendung von höherfesten Stählen das mit Abstand beste Entwicklungspotential. Die Fortschritte in der Automobiltechnik haben zu vermindertem Kraftstoffverbrauch und reduzierten Emissionen geführt. Leichtere Fahrzeuge können den Kraftstoffverbrauch noch weiter verringern. Dabei steht die Karosserie, auf die ca. ein Viertel des Fahrzeuggewichts entfällt, im Mittelpunkt der Überlegungen. Auch wenn es darum geht, die steigenden Anforderungen an die Sicherheitsstandards und die Umweltverträglichkeit von Kraftfahrzeugen zu erfüllen, ist der innovative Einsatz von höherfesten Stählen gefragt. Um unseren Kunden entsprechende Werkstoffkonzepte anbieten zu können, betreibt ThyssenKrupp Stahl umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeit die, anwendungstechnisch begleitet, zu fortschrittlichen Problemlösungen im Karosseriebau genutzt werden kann. Die bereits große Palette der höherfesten und höchstfesten Stähle wird laufend optimiert. Damit kann dem breiten Anforderungsprofil der Automobilhersteller an den Stahl gefolgt werden. Neue Sorten in unveredelter und oberflächenveredelter Ausführung sind das Ergebnis dieser systematischen Entwicklungsarbeit. Der Einsatz von höherfesten Stählen, auch als Tailored Blanks, ist ein schnell zu realisierender Schritt in Richtung Automobil-Leichtbau. Sie ermöglichen große Gewichtseinsparungen auf der Basis bewährter und z.t. neuer Fertigungstechnologien. Welche Möglichkeiten der Leichtbau mit Stahl hat, wurde eindrucksvoll mit dem ULSAB-Projekt (Ultra Light Steel Auto Body) bewiesen, an dem TKS wesentlich beteiligt war (Bild 1). In den nachfolgenden Projekten ULSAS (Ultra Light Steel Auto Suspension) und ULSAC (Ultra Light Steel Auto Closures) sollen die Einsparungspotentiale im Bereich Fahrwerk und Anbauteile ermittelt werden. Unter Einbeziehung der neuesten Werkstoffe und Fertigungstechnologien soll im ULSAB-AVC - Projekt (Ultra Light Steel Auto Body Advanced Vehicle Concept) aufgezeigt werden, welche weiteren Möglichkeiten der Stahl im Automobilleichtbau bietet. Auf den folgenden Seiten informiert TKS über Entwicklung, Herstellung, Eigenschaften und Verarbeitung unserer höherfesten Stähle für den Automobil-Leichtbau sowie über das entsprechende Lieferprogramm. Thyssen Krupp Stahl AG is the largest supplier of materials within the ThyssenKrupp Group. It is also a high-performance partner for the automotive industry. The spectrum of materials available from ThyssenKrupp Stahl (TKS) for the automotive industry and its suppliers is comprehensive. Probably no other company supplies such a variety of special sheet steels for body applications, not to mention other standard and stainless steel products, to this important sector of industry. Steel is the leading material in automotive manufacture. It possesses, in the form of high-strength steels, by far the best development potential for lightweight construction. The progress in automotive engineering has led to reduced fuel consumption and decreased emissions. Lighter vehicles can cut the fuel consumption still further. At the centre of attention in this respect is the body-in-white, which accounts for approximately one-fourth of the vehicle weight. The innovative use of high-strength steels is called for, also when it comes to meeting the increasing safety standard and environmental impact requirements placed on automobiles. In order to offer suitable material concepts to its customers, ThyssenKrupp Stahl conducts extensive research and development work which, accompanied by applied research, can be used to provide advanced problem solutions in body-inwhite production. The already large mix of highand ultra-high-strength steels is being constantly optimised to be able to thus satisfy the broad range of demands which the automotive industry has with respect to steel. New grades of uncoated and coated steel are the result of this systematic development work. The use of high-strength steels, also as tailored blanks, presents an easily realisable step towards lightweight automobile manufacture. They allow major weight reductions on the basis of proven and, in some cases, new fabrication technologies. The ULSAB (Ultra Light Steel Auto Body) project, in which TKS has been prominently involved, has impressively demonstrated the lightweight construction possibilities offered by steel (Figure 1). The follow-up projects ULSAS (Ultra Light Steel Auto Body Suspension) and ULSAC (Ultra Light Auto Body Closures) are intended to evaluate the weight-saving potentials permitted by chassis and closures. The ULSAB-AVC (Ultra Light Steel Auto Body Advanced Vehicle Concept) project, which takes into account the latest materials and fabrication technologies, aims to show what further possibilities steel offers in automotive lightweight body manufacture. On the pages that follow, TKS provides information about the development, production, properties and processing of its high-strength steels for lightweight auto body manufacture and about its delivery programme.

4 4 Produktionsprozeß vom Rohstahl zum Feinblech. Die Rohstahlerzeugung von höherfesten Stählen für den Automobil-Leichtbau erfolgt in Oxygenstahlwerken. Zur Einhaltung der erforderlichen engen Grenzen der chemischen Zusammensetzung dieser qualitativ hochwertigen Stähle werden in den Stahlwerken verschiedene Stahlbehandlungs- und Legierungssysteme eingesetzt. Hierzu gehören Argonspülanlagen und Entgasungseinrichtungen. Die fertig erschmolzenen Stähle werden kontinuierlich zu Brammen in Stranggießanlagen vergossen. Stranggußbrammen haben einen hervorragenden Reinheitsgrad, eine gute Oberfläche und bieten die Voraussetzung für eine hohe Gleichmäßigkeit in den Werkstoffeigenschaften des Endproduktes. Die Warmbandwalzung erfolgt auf Warmbreitbandstraßen, die aus Brammenöfen, Vor- und 7-gerüstigen Fertigstraßen bestehen. Neueste Walztechnologien, wie CVC (Continuously Variable Crown) sowie leistungsstarke, automatisierte Regelsysteme, ergeben enge Toleranzen für Dicke und Breite sowie Ebenheit und Profil des Bandes. Nach exakter Einstellung der Endwalztemperatur wird das Band mit Wasser auf die Zieltemperatur gekühlt und in den Haspelanlagen zum Coil aufgewickelt. Die im April 99 in Betrieb gegangene Gießwalzanlage, in der erstmals ein im Oxygenstahlwerk erschmolzener Rohstahl zu Dünnbrammen vergossen und aus der Gießhitze direkt zum Warmband ausgewalzt wird, eröffnet weitere Werkstoffperspektiven für die Erzeugung von hoch- und höherfestem Warmbreitband. In dünnen Abmessungsbereichen bis ca. 1,0 mm wird die Substitution von kaltgewalztem Feinblech ermöglicht. Warmband kann schwarz oder gebeizt für die Direktverarbeitung ausgeliefert werden. Das Kaltwalzen von gebeiztem Warmband zu Feinblech erfolgt wahlweise auf 4- oder 5-gerüstigen z.t. mit der Beize gekoppelten Tandemstraßen mit automatischer Dickenregelung und Ebenheitssteuerung. Nach dem Kaltwalzen sind die Bänder verfestigt und müssen rekristallisierend geglüht werden. Der Glühprozeß findet für die feuerbeschichteten Produkte im Durchlauf mit gleichzeitiger Oberflächenveredelung und für die unveredelten sowie elektrolytisch veredelten Feinbleche entweder im Durchlaufofen oder im Haubenofen (Hochkonvektionsglühen) mit reinem Wasserstoff als Schutzgas statt. Die geglühten und gegebenenfalls oberflächenveredelten Bänder werden anschließend nachgewalzt, um die Streckgrenzendehnung zu unterdrücken, die Ebenheit zu verbessern sowie der Bandoberfläche die vom Kunden gewünschte Rauheit zu geben. Für den Korrosionsschutz, dem bei kleinen Walzdicken eine immer größere Bedeutung zukommt, stehen hochmoderne, dem neuesten Stand der Technik entsprechende Elektrolytische- und Schmelztauch-Beschichtungsanlagen zur Verfügung, auf denen alle klassischen Oberflächenveredelungen in Außenhaut-Qualität aufgebracht werden können. Ferner können auf Bandbeschichtungsanlagen organische Überzüge zusätzlich aufgetragen werden. Abschließend werden sorgfältige Inspektionen der Oberfläche vorgenommen und anhand von Proben die technologischen Eigenschaften, die Rauheit sowie überzugsspezifische Qualitätsmerkmale bestimmt. Bei sogenannten Konti-Anlagen (Durchlaufofen, Feuerbeschichtungsanlagen) sind die Arbeitsschritte Nachwalzen, Inspizieren, Besäumen und Ölen in die Anlagen integriert. Den unterschiedlichen Ansprüchen innerhalb eines Teiles kann durch den partiellen Einsatz von höherfestem Feinblech mit sogenannten Tailored Blanks gefolgt werden. Zum Zusammenschweißen verschiedener Güten in unterschiedlichen Dicken und Oberflächenveredelungen stehen mehrere moderne Fertigungslinien weltweit zur Verfügung. Eine detaillierte Übersicht über die modernen rechnergesteuerten Produktionsanlagen mit hohem Automatisierungsgrad gibt die Broschüre TKS-Anlagenwelt. Für die ständige Weiterentwicklung der Produkte und deren Qualität werden die aus der Beobachtung und Prüfung qualitätsbezogener Erzeugungskriterien ermittelten Daten in Form statistischer Auswertungen und die Aktivitäten in der Werkstoffforschung genutzt. Auch die Herstellung unserer höherfesten warm- und kaltgewalzten Stähle wird von einem Qualitätssicherungssystem entsprechend der nationalen und internationalen Norm DIN/ISO 9001 begleitet. Die auftragsbezogene Qualitätssteuerung und -kontrolle beginnt im Stahlwerk und wird über alle nachfolgenden Produktionsstufen bis hin zum fertigen Erzeugnis fortgeführt. Das Qualitätssicherungssystem ist mehrfach sowohl nach QS 9000 als auch nach VDA 6.1 zertifiziert.

5 Production process from crude steel to sheet steel. 5 The crude steel for highstrength steel grades used in lightweight auto body manufacture is produced in basic oxygen furnace (BOF) steel plants. Various steel treatment and alloying systems are employed to meet the necessarily tight chemical composition specifications for these high-grade quality steels. They include argon stirring and vacuum degassing facilities. The finishrefined steels are cast into slabs in continuous casters. Continuously cast slabs have an outstanding degree of purity and good surface quality and provide the basis for highly homogeneous material properties in the end product. Rolling into hot strip takes place in wide hot strip mills comprising slab reheating furnaces, and roughing and 7-stand finishing trains. Stateof-the-art rolling technology, such as CVC (Continuously Variable Crown), and efficient, automated control systems ensure the achievement of tight thickness, width, shape and profile tolerances. After rolling at the precise finishing temperature, the strip is cooled with water to the required temperature and wound on coilers into coils. The compact strip production plant, on-stream since April 1999, and in which liquid steel produced in a BOF steel plant has been cast for the first time into thin slabs and rolled directly into hot strip, opens up additional material-related perspectives for the production of highand ultra-high-strength hotrolled strip. It permits the substitution of cold-rolled sheet in thickness ranges as low as 1.0 mm. Hot strip can be supplied in untreated or pickled condition for direct processing. The cold rolling of hot strip into sheet takes place in either 4- or 5-stand tandem mills that are partly combined with an upstream pickling line and equipped for automatic gauge and flatness control. The strips are in work- or strain-hardened condition after the cold-rolling process and have to undergo recrystallisation annealing. The annealing process for hot-dip coated products takes place in-line in continuous mode at the same time as the coating process, and for uncoated and electrogalvanised products either in a continuous annealing furnace or in a batch annealing furnace (high-convection annealing) with pure hydrogen used as a protective gas atmosphere. The annealed and, where applicable, coated strips are subsequently skin-pass rolled to suppress yield point elongation, improve the flatness and impart the strip surface texture required by the customer. Available to provide the anticorrosion protection, which takes on ever greater importance for the thin rolled gauges, are highly modern, state-ofthe-art electrolytic and hot-dip coating lines which can apply all important coatings in exposed automotive sheet quality. There is, moreover, the additional possibility to apply organic coatings in coil coating lines. Careful inspections of the surface are performed as a final measure, and the technological properties, texture and coatingspecific quality characteristics are determined on the basis of samples. In so-called continuous lines (continuous furnace, hot-dip coating lines), the production steps of skin-pass rolling, inspection, edge trimming and oiling are integrated in-line. these advanced, computercontrolled production lines and facilities, which are characterised by a high degree of automation. For the continuous promotion of the products and their quality the data derived from the monitoring and inspection of qualityrelated production criteria, in the form of statistical evaluations, and the activities of the research and development department are used. The production of our highstrength hot- and cold-rolled steels takes place within the scope of a quality assurance system certified to the national and international DIN/ISO 9001 standard. Order-specific quality control begins in the steel plant and continues via all of the following production stages through to the finished product. The quality assurance system has also been certified both to QS 9000 and to VDA 6.1. 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 of

6 6 Werkstoffkonzepte. Ein starker Impuls auf den Automobilleichtbau geht von den neuen höherfesten Stählen aus. Bei vergleichbaren Festigkeitsstufen werden bei den neuen Stählen beispielsweise höhere Dehnungswerte und damit eine verbesserte Kaltumformbarkeit erreicht. Ferner ist der Bereich der darstellbaren Festigkeiten erweitert worden (Bild 2). Dieses Bild gibt auch Hinweise für die Einsatzgebiete von höherfesten warm- und kaltgewalzten Stählen. Das Ziel des Leichtbaus kann zunächst durch eine Blechdickenreduzierung erreicht werden, die durch eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften am Bauteil ermöglicht wird. Das Potential der neuen Stähle kann dabei voll genutzt werden, wenn die Umform- und Verbindungstechnologie und die Konstruktion auf den Werkstoff ausgerichtet werden (Bild 3). Zunehmende Bedeutung kommt der Umformsimulation und der Simulation der Beanspruchung am Bauteil bei Einsatz der neuen Stähle zu, mit deren Hilfe schon im Frühstadium optimierte Lösungen erarbeitet werden können. So lassen sich mit Stahl, wie mit keinem anderen Werkstoff, kostengünstige Gewichtseinsparpotentiale erreichen. Für die Festigkeitssteigerung bei konventionellen Stählen kommen unterschiedliche Verfestigungsmechanismen in Frage (Bild 4). Technische Bedeutung haben die Mischkristallhärtung (HX- und PHZ- Stähle), die Kornfeinung und die Ausscheidungshärtung (MHZ-Stähle). Eine spezielle Form der Festigkeitssteigerung stellt das Bake-Hardening (BHZ-Stähle) dar. Hierbei erfahren fertig umgeformte Bauteile durch die Wärmebeaufschlagung bei einer automobiltypischen Lackeinbrennbehandlung einen Streckgrenzenanstieg durch Diffusion von Kohlenstoff an Versetzungen, der durch Fortschritt bei der Stahlentwicklung und Anwendungsbeispiele. Progress in steel development and application examples. Bruchdehnung/total elongation A80 [%] BH/HSZ/DP-K Zugfestigkeit/tensile strength Rm [MPa] Bild/Figure 2 HX-Stähle/steels (1972) HSZ-Stähle/steels (1994) BH-Stähle/steels (1987) DP-W-Stähle/steels (1985) DP-K-Stähle/steels (1995) RA-K-Stähle/steels (1998) CP-W-Stähle steels (1996) Konventionelle Stahlsorten conventional steel grades DP-W MS-W-Stähle steels (1997) 1200 Leichtbau mit Stahl. Lightweight design with steel. Bild/Figure 3 Werkstoffgerechte Konstruktion Material-appropriate design Höherfeste Korrosionsgeschützte Stahlsorten High-strength corrosion-protected steel grades Optimierte/neue Fertigungstechnologien Optimised and new fabrication technologies DC06+BHZ DP-K Angearbeitete Produkte Customised products Umformsimulation Forming simulation RA-K (TRIP) Kostengünstiges Gewichteinsparpotential bei Erfüllung aller Funktionen Cost-effective weight-saving potential and fulfilment of all functions CP-W/MS-W (TMS)

7 Material concepts. 7 Verfestigungsmechanismen bei konventionellen Stählen. Strengthening mechanisms in conventional steels. Bild/Figure 4 Festigkeitssteigerung durch harte Phasen (Mehrphasenstähle). Strengthening through hard phases (multiphase steels). Bild/Figure 5 Verfestigung durch Strengthening due to Mischkristallbildung Solid-solution formation BH-Effekt Bake-hardening effect Prinzipskizze Schematic sketch Substitutionsatom Substitutional atom Interstitielles Atom Interstitial atom Matrixatom Matrix atom Interstitielles Atom# Interstitial atom DP Steigende Festigkeit / Increasing strength CP RA (TRIP) PM MS-W (TMS) Korngrenzen Grain boundaries Grobkörnig Coarse-grained Feinkörnig Fine-grained Ausscheidungen Precipitations Grobdispers Coarsely dispered Feindispers Finely disperesed R m : > 800 > MPa Ferrit Ferrite Metastab. Austenit Meta-stable austenite Bainit Bainite Martensit Martensite The new high-strength steels are meanwhile providing a strong impetus in lightweight auto body design. Higher elongation values and, consequently, improved cold formability are being achieved with the new steels, combined with comparable strength levels. The range of attainable strength properties has additionally been broadened (Figure 2). This diagram also shows the uses of high-strength hotand cold-rolled steels. The objective of lightweight construction can be achieved initially by reducing the sheet thickness, which is made possible by increasing the component strength. The potential offered by the new steels can be used to full advantage in this connection if the forming and joining technology and the structural design are suited to the material (Figure 3). Forming simulation, and simulation of the loads and stresses to which the components are subjected, take on increasing importance with respect to the new steels use. These are helpful means of developing optimised solutions at an early stage. Cost-effective, weightsaving potentials are consequently achievable with steel like with no other material. Different strengthening mechanisms are employed to increase the strength of conventional steels (Figure 4). Of technical relevance are solid solution hardening (HX and PHZ steels), grain refining and precipitation hardening (MHZ steels). Bakehardening (BHZ steels) represents a special form of strengthening. With this latter mechanism, finish-formed parts undergo an increase in strength when exposed to a heat treatment, such as typical automotive paint-baking, through diffusion of carbon at dislocations, which can be selectively controlled by means of alloying and process-related measures. The current bakehardening steel concepts ensure ageing resistance at room temperature. The search for better material concepts featuring more favourable strengthening mechanisms in terms of the formability-strength ratio has led material researchers to develop multiphase steels (Figure 5), where the increase in strength is achieved by introducing hard phases next to soft phases in

8 8 Bake-Hardening und Verfestigungs-Verhalten von höherfesten Stählen. Bake-hardening and work-hardening behaviour of high-strength steels. Streckgrenzanstieg / Yield strength increase [MPa] ZStE 180/220 BH (kaltgewalzt / cold-rolled) entsprechende legierungs- und verfahrenstechnische Maßnahmen gezielt kontrolliert wird. Bei den heutigen Bake-Hardening -Stahlkonzepten ist bei Raumtemperatur Alterungsbeständigkeit gewährleistet Die Suche nach besseren Werkstoffkonzepten mit günstigeren Verfestigungsmechanismen in Bezug auf das Umformbarkeits- Festigkeitsverhältnis führte die Werkstofforschung auf die Entwicklung der Gruppe der Mehrphasenstähle (Bild 5). Die Festigkeitssteigerung wird dadurch erzielt, daß harte Phasen neben weichen Phasen in das Gefüge eingebracht werden. Beim Dualphasenstahl (DP-K, DP-W) besteht das Gefüge im wesentlichen aus Ferrit mit einem Martensitanteil bis zu etwa 20 %. Eine Weiterentwicklung stellen die kalt- bzw. nur warmgewalzten Restaustenit-Stähle RA-K und RA-W (TRIP-Stähle) dar, die in ferritisch/bainitischer Grundmatrix als Besonderheit Restaustenitbestandteile enthalten, die bei der Umformung in harten Martensit umwandeln. Der Übergang zu den Stählen mit sehr hohen Festigkeiten oberhalb von 800 MPa wird von den Complexphasenstählen (CP-Stähle) markiert. Hier liegen in den sehr feinkörnigen Gefügen in homogener Verteilung Feinstausscheidungen vor. Ein weiteres Merkmal ist, daß neben harten Phasen weichere Gefügebestandteile vorliegen. Noch höhere Festigkeiten bis MPa lassen sich mit den Martensitphasenstählen (MS- Stähle) erreichen. DP-K 34/60 (kaltgewalzt / cold-rolled) Bild/Figure RA-K 42/ MS-W, CP-W 400 (kaltgewalzt / cold-rolled) MS-W 400 (warmgewalzt CP-W hot-rolled) Vorverformung / Pre-strain [%] Work-hardening Bake-hardening Charakteristisch für die Mehrphasenstähle ist ein zusätzlich zur Verfestigung sich überlagerndes Bake-Hardening- Potential. Im Gegensatz zum herkömmlichen Bake-Hardening -Stahl wird dieses mit steigender Verformung größer (Bild 6). Die hohen Anteile aus Werkstoffverfestigung beim Umformen und zusätzlichem Bake-Hardening führen zu hohen Gesamtfestigkeiten am fertigen Bauteil. Dieses Verhalten wird im Bild durch die Beispiele an den Stählen vom Typ DP, RA (TRIP), CP und MS im Vergleich zum klassischen BHZ- Stahl veranschaulicht. Für die Entwicklung neuer Stähle wird bei TKS begleitend die numerische Simulation angewendet. Wesentliche Grundlage hierfür ist die geeignete Abbildung des Fließverhaltens der Werkstoffe. Dies läßt sich mit der Gestalt der werkstoffeigenen Fließbedingung, d.h. dem Ende des elastischen Bereiches bei mehrachsiger Beanspruchung, charakterisieren. Der Stahlwerkstoff hebt sich durch eine quadratische Fließbedingung in Form einer Ellipse hervor. Markant sind ihre Halbachsen a und b, aus deren Verhältnis sich die Eignung zum Streckziehen bzw. Tiefziehen ergibt (Bild 7). Die TKS-Streckziehstähle sind durch das Verhältnis a/b 1,85 und die TKS-Tiefziehstähle durch a/b 2 gekennzeichnet. Mittels einer durchgängigen numerischen Simulation wird ermöglicht, ausgehend von der Analyse und Gefügeausbildung unmittelbar nach der Erstarrung des Stahles unter Berücksichtigung der Prozeßschritte, Aussagen über die mechanischtechnologischen Eigenschaften zu machen. Mit diesem Werkzeug trägt die Stahlentwicklung zu einer Verkürzung bei den Entwicklungszeiten neuer Fahrzeuge bei. Die Zielvorgabe lautet, eine Abbildung aller wesentlichen Prozeßschritte von der Stahlerzeugung über die Formgebung bis zur Anwendung im Fahrzeug zu schaffen.

9 9 the microstructure. The microstructure of dual-phase steels (DP-K, DP-W) consists mainly of ferrite and a martensite share of up to around 20%. The cold- or solely hot-rolled residual-austenite steels RA-K and RA-W (TRIP steels), which, as a special feature, contain components of residual austenite in a ferritic-bainitic matrix that transform into hard martensite during forming, represent a further development. The complex-phase steels (CP steels) mark the transition to the ultrahigh-strength steels with very high-strength levels above 800 MPa. Present in their very finegrained microstructures are homogeneously distributed superfine precipitations. A further feature is softer components next to hard phases. The martensite-phase steels (MS steels) offer the possibility to achieve even higher strength levels of up to 1,400 MPa. steel, this potential becomes greater with increasing deformation (Figure 6). The high strength components resulting from work-hardening during forming and additional bakehardening lead to high aggregate strength levels of the finished component. This behaviour is illustrated in the diagram by the examples of the DP, RA (TRIP), CP and MS steel types in comparison with the classic BHZ steel. TKS utilises numerical simulation in the development of new steels. The basis for this purpose is a suitable description of the material flow characteristic. This is possible by means of the material inherent yield locus, i.e. the limit of the elastic range at multi-axial stress states. Steel material behaviour is pronounced by its elliptically shaped quadratic yield loci. Remarkable are their half-axes a and b, from whose ratio the suitability results for stretch forming and deep drawing as well (Figure 7). TKS stretch-forming steels are characterised by the ratio a/b 1.85, and TKS deep-drawing steels by a/b 2. A continuous numerical simulation provides the possibility to formulate propositions concerning the mechanical-technological properties based on the analysis and microstructure directly after the solidification of the steel, while making allowance for the process steps. Use of this tool in the development of steels helps to shorten the design and development cycles of new vehicles. The defined aim is to simulate all the essential process steps, from the making of the steel, to forming, through to use in the vehicle. A characteristic of the multiphase steels is a bake-hardening potential which superimposes itself in addition to the work hardening. In contrast to conventional bake-hardening Bedingungen für das Fließverhalten von Streck- und Tiefziehwerkstoffen. Criteria for flow characteristics of stretch-forming and deep-drawing materials. σ σ 2 2 σ1,σ 2 a,b Hauptspannung Principal stress Bild/Figure 7 Halbachsen der Ellipse Half-axes of the ellipse a a b σ b σ 1 1 Streckziehwerkstoff Strech-forming material a/b 1,85 Tiefziehwerkstoff Deep-drawing material a/b 2

10 10 Einsatzgebiete und Verarbeitungshinweise (Umformen, Fügen). Die Realisierung einer leichteren Stahlkarosserie unter Verwendung von höherfesten Feinblechen verlangt von dem Konstrukteur die Kenntnis der spezifischen Eigenschaften der verschiedenen Stahlsorten. Bauteilbezogen ist die richtige Werkstoffauswahl unter Berücksichtigung der notwendigen Umformkräfte von besonderer Bedeutung. Die Einsatzgebiete der höherfesten Stähle lassen sich nach ihren Werkstoffkonzepten wie folgt grob unterteilen: Höherfeste IF-Stähle (HX) für sehr schwierige Ziehteile mit Streck- und Tiefziehbeanspruchung (z.b. Türinnenbleche, Seitenteile, Kotflügel) Höherfeste Streckziehstähle (HSZ) für Bauteile, bei denen das Blech während der Umformung im Bereich des Stempelkontaktes möglichst nur aus der Dicke fließen soll, also bei flach gekrümmten Streckziehteilen (Türen, Hauben und Dächern) Bake-Hardening-Stähle (BHZ) und phosphorlegierte Stähle (PHZ) für schwierige Tiefziehteile (Türen, Hauben, Dächern) Mikrolegierte höherfeste Stähle (MHZ) für struktur- und crashrelevante Teile 1,40 mm 1,80 mm 1,40 mm Dualphasen-Stähle (DP) für Räder und schwierige Strukturteile (Längs- und Querträger); ebenso für streckgezogene Außenteile mit besonders hoher Beulfestigkeit (Türen, Dächer, Kofferdeckel) Restaustenitstähle (RA) für Strukturteile mit besonders hohem Energieaufnahmevermögen (Säulen, Längs- und Querträger) Complexphasen-Stähle (CP) und Martensitphasen-Stähle (MS) für Teile mit ausgeprägter Crashrelevanz (Säulen, Seitenaufprallträger, Stoßfänger) Der Überblick zeigt, daß die Auswahl der einzusetzenden Feinblechsorte für ein bestimmtes Festigkeitsniveau mit besonderem Blick auf die hauptsächlich zu erwartenden Umformbeanspruchungen getroffen werden soll. Auf diese Weise können die individuellen Vorteile verschiedener höherfester Feinblechsorten optimal genutzt und damit diese Stähle auch für schwierige Ziehteile eingesetzt werden. Beim Streckziehen mit fest eingespanntem Zuschnitt erreicht man die größten Ziehtiefen (Bild 8) mit den Sorten, die einen hohen n-wert, d.h. 2,10 mm Streckziehen mit Halbkugelstempel (sortiert nach Streckgrenze). Stretch forming with hemispherical punch (arranged acc. to yield strength). maximale Ziehtiefe / maximum drawing depth [mm] DC 05 HX 180 eine ausgeprägte, mit der Verformung gleichmäßig einhergehende Festigkeitssteigerung, aufweisen. Ein solches für das Streckziehen günstiges Verfestigungsverhalten findet man nicht nur im Bereich der höherfesten Feinblechsorten im unteren Festigkeitsniveau, wie HX und HSZ, sondern auch bei den neuen Mehrphasenstählen, wie es am Beispiel eines RA-K- Stahles sehr deutlich gezeigt wird. Beim Tiefziehen, gemessen am Grenzziehverhältnis (Bild 9), verhalten sich dagegen Sorten mit einem größeren Widerstand gegen das Ausdünnen, d.h. hoher r-wert, günstiger. In einer Kombination von Streckund Tiefziehbeanspruchung haben Stähle mit gleichermaßen hohen r- und n-werten Vorteile, wie dies sehr ausgeprägt bei den höherfesten IF- Stählen (HX) der Fall ist. Das gute Umformvermögen der Dualphasen- und Restaustenitstähle zeigt sich auch eindrucksvoll im Grenzformänderungsschaubild (Bild 10). Bei HSZ MHZ 260 PHZ 260 DP-K /50 MHZ 340 MHZ 420 Bild/Figure 8 Stempeldurchmesser / punch diameter: 160mm Blech / sheet: 1 mm x 400 mm x 400 mm RA-K 40/70 (TRIP) R p0,2 in MPa n m 0,225 0,221 0,205 0,188 0,174 0,169 0,159 0,118 0,218 r m 1,57 1,79 0,93 1,38 1,05 0,88 1,04 1,11 0,83 gleicher Grenzformänderung wie beim konventionellen MHZ- Stahl in gleicher Festigkeitsklasse kann jedoch der Bauteilkonstrukteur von dem hohen Verfestigungsvermögen, vor allem bei kleinen Umformgraden, und dem zusätzlichen BH- Effekt profitieren. Das Fügen der höherfesten Stähle kann mit allen Verfahren, die auch bei der Verarbeitung weicher Tiefziehsorten Anwendung finden, erfolgen. Die Fügeverfahren müssen jedoch entsprechend den analytischen Gegebenheiten, der Oberflächenveredelung und den mechanisch-technologischen Kennwerten der Werkstoffe angepaßt werden. Beim Schweißen sind z.b. für eine optimale Werkstoffausnutzung die Schweißzusatzwerkstoffe, Schweißzeiten oder Elektrodenkräfte beim Widerstandspunktschweißen ggfs. anzupassen. Beim mechanischen Fügen sind die Fügewerkzeuge bzw. beim Kleben die Klebstoffe entsprechend auszuwählen.

11 Fields of application and information about use (forming, joining). 11 The realisation of lighter steel auto bodies through use of high-strength sheet steels requires the design engineer to know the specific properties of the different steel grades. The right match of material and part is of particular importance, and due consideration has to be given to the necessary forming forces. The fields of application of the high-strength steels can be roughly subdivided according to their material concepts as follows: High-strength IF steels (HX) for very difficult drawn parts involving stretch-forming and deep-drawing stresses (e.g. door inners, door rings and apertures, fenders) High-strength stretch-forming steels (HSZ) for parts where the sheet material should, if possible, only become thinner in the region of contact with the punch during forming, in other words for relatively flat stretch-formed parts (doors, hoods and roofs) Bake-hardening steels (BHZ) Grenzziehverhalten beim Tiefziehen mit Halbkugelstempel (sortiert nach Streckgrenze). Drawing limit ratio for deep drawing with a hemispherical punch (arranged acc. to yield strength). Grenzziehverhältnis/drawing limit ratio 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 Bild/Figure 9 Stempeldurchmesser/punch diameter: 160 mm Blechdicke/sheet thickness: 1 mm 1,7 DC 05 HX 180 HSZ 260 PHZ 260 MHZ 260 DP-K 30/50 MHZ 340 MHZ 420 RA-K 40/70 (TRIP) R p0,2 in MPa n m 0,225 0,221 0,205 0,188 0,174 0,169 0,159 0,118 0,218 r m 1,57 1,79 0,93 1,38 1,05 0,88 1,04 1,11 0,83 Vergleich der Grenzformänderungskurven (FLC) von höherfestem Kaltband zu weichen unlegierten Stählen. Comparison of forming limit curve (FLC) for cold rolled high-strength steel to mild steel. Größere Formänderung/major strain 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Bild/Figure 10 Blechdicke/Sheet thickness 1mm DP-K 34/60 RA-K 40/70 (TRIP) MHZ 34 (R m -10 MPa) Streubereich der weichen Güte Scattering band for mild steel Tiefziehen Deep drawing Kleinere Formänderung/minor strain ϕ 2 = 0 ϕ 1 = ϕ 2 ϕ 1 = ϕ 2 Streckziehen Strech forming 0-0,5-0,4-0,3-0,2-0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 and phosphorous-alloyed steels (PHZ) for difficult deepdrawn parts (doors, hoods and roofs) Micro-alloyed high-strength steels (MHZ) for structural and crash-relevant parts Dual-phase steels (DP) for wheels and difficult structural parts (rails and cross members). Also for stretch-formed exposed panelling required to have particularly high dent resistance (doors, roofs, trunk lids) Residual-austenite steels (RA) for structural parts required to have a particularly high energy absorption capability (pillars, rails and cross members) Complex-phase steels (CP) and martensite-phase steels (MS) for highly crash-relevant parts (pillars, side impact bars, bumpers) The overview shows that the choice of steel grade required for a certain strength level should be made after special consideration of the forming stresses that are mainly to be expected. In this way it is possible to optimally exploit the individual advantages offered by different high-strength sheet grades and thus also use these steels for difficult deep-drawn parts. In stretch-forming applications involving a firmly clamped blank, the greatest drawing depths (Figure 8) are achievable with those grades that exhibit a high n-value, i.e. pronounced homogeneous workhardening along with the deformation. Such strengthening behaviour conducive to stretchforming is to be found not only with the high-strength steel grades on the lower strength levels, like HX and HSZ, but also with the new multiphase steels, as is very clearly shown by the example of RA-K steel. During deep-drawing, on the other hand, grades with a greater thickness resistance, i.e. a high r-value, perform better in terms of the drawing limit ratio (Figure 9). Steels with similarly high r- and n-values present advantages when subjected to a combination of stretch-forming and deepdrawing, as is very plainly the case for the high-strength IF (HX) steels. The good formability of dual-phase steels and retainedaustenite steels is shown impressively in Figure 10. With the same forming limit curve as conventional MHZ steel of equal strength, the part designer can profit by the high strengthing, particularly with low strain, and the additional BH-effect. The high-strength steels are suitable for joining by means of all methods used for mild deep-drawing grades. The joining methods must, however, be adjusted to the analysis, coating and mechanical-technological properties of the material. When welding, for example, it might be necessary to tailor the filler metals, welding times and, in case of resistance spot welding, electrode forces for optimum utilisation of the material. If mechanical joining or adhesive bonding techniques are used, the joining tools and the adhesives must be suitably selected in either case.

12 12 Gebrauchseigenschaften. Die Beulfestigkeit als Widerstand gegenüber bleibenden Verformungen in Außenteilen ist ein wichtiges Beurteilungskriterium. Gezeigt werden beispielhaft Ergebnisse von Beulversuchen an einem Türaußenteil (Bild 11). Mit Bake-Hardening-Stahl lassen sich bereits deutlich bessere Ergebnisse als mit weichem Stahl erzielen. Es hat sich in vielen ähnlichen Versuchen auch an anderen Teilen Vergleich der Beulfestigkeit bei einer lackierten Tür. Comparison of dent resistance for a painted door. Beulkraft/dent load [N] Spannungs-Dehnungs-Diagramm für kaltgewalzte Stähle bei Raumtemperatur und verschiedenen Dehnraten. Stress-strain diagram for cold-rolled high-strength steels at room temperature and for different strain rates. Wahre Spannung/true stress [MPa] Einfluß von Werkstoff und Blechdicke Influence of material and sheet thickness Bleibende Beultiefe/visible dent depth [mm] 1200 Dicke/thickness: 1 mm Crash: 50 km/h RA-K 42/80 (ε = /s) RA-K 40/70 DP-K 30/50 DC 05 quasistatische Dehnrate quasi static strain rate (ε = 0,005 1/s) Schraffierung: Flächen gleicher Energieaufnahme Hatched: areas of equal energy absorption DC 05 RA-K 42/80 0 Dicke/thickness: 1,5 mm 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Wahre Dehnung/true strain DP-K 30/50 (0,75 mm) ZStE 180 BH (0,81 mm) Bild/Figure 11 Meßstelle Measuring point DC 05 (0,85 mm) 0 0 0,1 0,2 0,3 Bild/Figure 12 gezeigt, daß in derselben Festigkeitsklasse das Ergebnis des BH-Stahls von keinem anderen klassischen Stahlkonzept erreicht wird. Dies ist der wesentliche Grund für den weitreichenden Einsatz von BH-Stahl im Außenhautbereich. Die Beulfestigkeit kann durch den Einsatz von Mehrphasenstählen noch weiter verbessert werden. Das Beispiel zeigt am DP-Stahl, daß gleichzeitig weitere Reduzierungen in der Blechdicke möglich sind. Verantwortlich hierfür ist das hohe Verfestigungsverhalten der Mehrphasenstähle bereits im Bereich kleiner Verformung. Nach dem Lackeinbrennen wird zusätzlich das BH-Potential dieser Stähle wirksam. Das sehr hohe Verfestigungsverhalten der Mehrphasenstähle bei hoher Ausgangsfestigkeit ist besonders vorteilhaft beim Crash. Im Bild 12 sind die Ergebnisse aufgeführt, die mit Hilfe eines instrumentierten Crashstandes an Modellkörpern ermittelt wurden. Hier zeigt sich das überlegene Verhalten z.b. eines RA-K-Stahles in Bezug auf Energieaufnahme und Restverformungsvermögen. Um die Werkstoffeigenschaften der höherfesten Feinbleche in vollem Umfang nutzen zu können, ist die Auswahl geeigneter Fügeverfahren, wie etwa Stanznieten, Durchsetzfügen, Kleben, Punktschweißkleben und Punktschweißen mit angepaßter Parameterwahl, und ihre Abstimmung auf die Konstruktion erforderlich. Punktgeschweißte Bauteilproben z.b. aus Dualphasenstahl DP-K 30/50 und dem weichen unlegierten Stahl DC 05 zeigen ein vergleichbares Verhalten unter schwingender Beanspruchung. Durch die Wahl der mechanischen Fügeart Stanznieten wird das Schwingfestigkeitsverhalten von Bauteilproben aus Dualphasenstahl um ein Vielfaches gegenüber dem weichen unlegierten Stahl verbessert, wie die Wöhlerkurven im Bild 13 zeigen.

13 Properties in use. 13 Dent resistance is an important criterion for assessing the resistance to permanent deformation in exposed automotive panelling. Shown as an example (Figure 11) are results of dent resistance tests performed on a door outer. Bake-hardening steel produces much better results than mild steel. Findings of numerous similar tests also involving other parts have demonstrated that no other classic steel concept attains the performance of BH steel in the same strength category. This is the main reason for the extensive use of BH steel in exposed panelling applications. The dent resistance can be enhanced still further through the use of multiphase steels. The example of DP steel shows that further reductions in the sheet thickness are possible at the same time. This is due to the already high strengthening behaviour of multiphase steels in the low strain range. After paint-baking, the BH potential of these steels additionally becomes effective. behaviour of an RA-K (TRIP) steel in terms of energy absorption and residual ductility. To be able to take full advantage of the high-strength steels material properties, it is necessary to choose suitable joining methods like self piercing riveting, clinch joining, bonding, spot weld adhesive bonding and spot welding with optimised parameters and tailor them to design. Spot welded samples, e.g. of dual-phase steel DP-K 30/50 and soft unalloyed steel DC 05, show a comparable behaviour under cyclic load. When choosing the mechanical joining method of self piercing riveting, the fatigue behaviour of component samples of dual-phase steel is strongly improved compared to the soft unalloyed steel (Figure 13). Einfluß von Fügetechnik und Feinblechstahlsorte auf die Betriebsfestigkeit. Influence of joining method and sheet steel grade on fatigue strength. Belastungsamplitude/Load amplitude [kn] Punktschweißen Spot welding Schwingspielzahl/number of cycles to failure [N] DP-K 30/50 DC 05 Stanznieten Self piercing riveting Bild/Figure 13 Belastungsart/mode of loading: R = F u /F o = 0,1 Abschaltkriterien: 40% Steifigkeitsverlust oder N = 2,5 x 10 6 Criterion for break off: 40% loss of stiffness or N = 2,5 x 10 6 Auswertemethode Method of analysis: Perlschnurverfahren 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. Listed in Figure 12 are the results obtained with test specimens in an instrument-fitted dropweight tower. They show, for example, the superior

14 14 Kundenservice: Beratung, Simultaneous Engineering. Als Partner der Automobilindustrie bietet TKS eine Reihe von Dienstleistungen an. Neben der teilespezifischen Werkstoffberatung kann durch Umformsimulation überprüft werden, ob die vorgegebene Teilauslegung bei Berücksichtigung verschiedener Parameter werkstoffgerecht ist (Bild 14). Die Umformsimulation ist auch bei Einsatz von Tailored Blanks oder Engineered Blanks ein wichtiges Hilfsmittel bei der Auslegung der Platine (Bild 15). Ebenso können anspruchsvolle Simulationsberechnungen zur Torsions- und Biegesteifigkeit von Komponenten im Rahmen von Entwicklungspartnerschaften durchgeführt werden. Hierzu gehören auch Crashsimulationen. Um der Schnittstelle zwischen Werkstofflieferant und Automobilhersteller gerecht zu werden, wurde in der kundenorientierten Anwendungstechnik von TKS ein neuer Weg eingeschlagen, der Theorie und Praxis bei Systemlösungen mit Stahl im Fahrzeugbau vereint. Die zunehmende Komplexität der Einzeldisziplinen Werkstoff-, Fertigungs- und Fahrzeugtechnik verlangt einen ganzheitlichen Ansatz für die optimierte Lösung (Bild 16). Wir stellen uns als kompetenter Partner dieser Aufgabe in globaler Ausrichtung. Ansprechpartner TKS Bode, Rolf Engl, Dr., Bernhard Fröber, Dr., Jürgen Jaroni, Dr., Ulrich Qualitätswesen Kaltband, Elektrolytische Beschichtung Tel.: 02 03/ Fax: 02 03/ Forschung / Werkstoff- und Verfahrensentwicklung Tel.: 02 31/ Fax: 02 31/ engl@tks.thyssenkrupp.com Qualitätswesen Feuerbeschichtung, Bandbeschichtung Tel.: 02 03/ Fax: 02 03/ scharla@tks.thyssenkrupp.com Tailored Blanks Tel.: 02 03/ Fax: 02 03/ jaroni@tks.thyssenkrupp.com Köhler, Klaus Qualitätswesen Warmband Tel.: 02 03/ Fax: 02 03/ koehler.klaus@tks.thyssenkrupp.com Prange, Wilfried Forschung/Anwendungstechnik Tel.: 02 03/ Fax: 02 03/ 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 Original version Modifizierte Version Modified version 0,6 (Reißer/cracking) 1,3 (Falten/wrinkling) Blechdicke/Sheet thickness [mm] 0,6 (Reißer/cracking) 1,3 (Falten/wrinkling) Blechdicke/Sheet thickness [mm]

15 Customer service: consulting, simultaneous engineering. 15 Persons to contact at TKS Bode, Rolf Engl, Dr, Bernhard Fröber, Dr, Jürgen Jaroni, Dr, Ulrich Köhler, Klaus Prange, Wilfried Quality Department, Cold-Rolled Strip and Electrogalvanising Tel.: / Fax: / Research/Materials and Process Development Tel.: / Fax: / Quality Department, Hot-Dip Galvanised, Organic Coating Tel.: / Fax: / Tailored Blanks Tel.: / Fax: / Quality Department, Hot-Rolled Strip Tel.: / Fax: / Research/Application Department Tel.: / Fax: / TKS offers a number of services as a partner of the automotive industry. Besides component-specific advice on materials, there is the possibility to verify, through forming simulations, whether the given component design is appropriate for the material in question, while giving due consideration to different parameters (Figure 14). Forming simulation is also an important tool in blank design when using tailored blanks or engineered blanks (Figure 15). Sophisticated mathematical calculations can equally be conducted to simulate the torsion resistance and flexural rigidity of components within the scope of cooperative development efforts. These also include crash simulations. To suitably fulfil the interface function between material supplier and automotive producer, the customer-responsive Application Department of TKS has taken a new approach which combines theory and practice for system solutions featuring steel in vehicle construction. The increasing complexity of the individual disciplines of materials, manufacturing and automotive engineering demands an holistic approach, so as to arrive at the best possible solution (Figure 16). We are meeting this challenge as a capable, internationally focussed partner. Einsatzmöglichkeiten von Tailored Blanking. Integrativer Ansatz zur Implementierung von modernen Stahlwerkstoffen und -technologien. Holistic approch for the implementation of Possible uses of tailored blanking. Bild/Figure 15 Bild/Figure 16 advanced steel materials and technologies. Der Einsatz moderner Stahlwerkstoffe und Stahltechnologien erfordert die Integration fahrzeugtechnischer fertigungstechnischer werkstofftechnischer Aspekte zu einer optimalen Gesamtlösung. Fahrzeug/Vehicle Fertigung/Process Werkstoff/Material 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 16 Kurzbeschreibung und Lieferprogramm kaltgewalzter höherfester Feinblechstähle. Stahltyp Gefügeausbildung und besondere Eigenschaften Streckgrenze/Zugfestigkeit 1) Unveredelt, Elektrolytisch beschichtet (Zink, Zink-Nickel) Höherfester IF-Stahl Ferritische Matrix ohne interstitiell gelöste Kohlenstoff- 180/ /340 HX oder Stickstoffatome (Abbindung über Mikrolegierungs- 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). Schmelztauchveredelt 5) (verzinkt, Galvannealed) Bake-Hardening-Stahl Ferritische Matrix mit gelöstem Kohlenstoff für den 180/ /300 BHZ BH-Effekt sowie mischkristallverfestigende Elemente 220/ /320 3) wie P, Mn zur Festigkeitseinstellung. 260/ /360 3) Gute Umformbarkeit bei Streck- und Tiefziehbean- 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 Umformverhalten z.b. für flache Teile (Türen, Hauben, Kofferdeckel) Phosphorlegierter Stahl Ferritische Matrix mit mischkristallverfestigenden 220/ /350 4) PHZ Elementen wie P, Mn. 260/ /380 4) Gute Umformbarkeit bei Tiefziehansprüchen im mittleren 300/ /400 4) Festigkeitsbereich durch günstigen r-wert (z.b. Radhaus). Mikrolegierter Stahl Fein globulares Gefüge mit Ti- und/oder 260/ /350 MHZ Nb-Carbonitridausscheidungen. 300/ /380 Darstellung eines hohen Festigkeitsniveaus am Bauteil 340/ /410 (z.b. Strukturteile). 380/ / / /470 Dualphasen-Stahl Im wesentlichen ferritische Matrix mit inselförmig 270/ /500 2) DP-K eingelagertem Martensit. 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 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 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 Energieabsorptionsvermögen, BH-Potential (z.b. für Umformteile mit Streckund Tiefziehanteilen und komplexe festigkeitsrelevante Struktur- und crashrelevante Teile). 1) Angabe der Mindeststreckgrenzen (R p 0,2 bzw. Re L ) und Mindestzugfestigkeiten (R m ) 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.

17 Short description and range of available cold-rolled high-strength steel grades. 17 Type of steel Microstructure and special characteristics Yield strength/tensile strength 1) Uncoated sheet, electrolytically coated sheet (zinc, zinc-nickel) High-strength IF steel Interstitial-free ferritic matrix. All carbon and/or nitrogen is 180/ /340 HX fixed by microalloying; phosphorus, manganese for 220/ /360 strength increase. 260/380 2) 260/380 Good formability for difficult drawn parts involving stretch-forming and deep-drawing stresses in the lower strength range through high r- and n-value (e.g. door inners, wheel arch). Hot-dip coated sheet 5) (galvanised, Galvannealed) Bake-hardening steel Ferritic matrix contains carbon in solid solution for the BH 180/ /300 BHZ effect and solid solution strengthening elements 220/ /320 3) such as P, Mn. 260/ /360 3) Good formability for stretch-forming and deep-drawing 300/ /400 2) applications, in conjunction with yield strength increase as a result of bake-hardening (e.g. flat parts, door outer, hood, trunk lids). High-strength Ferritic matrix with precipitations; strengthening is realised 220/320 stretch-forming steel by solid solution strengthening. 260/340 HSZ Good formability in the mid-strength range, particularly for 300/380 stretch-forming applications, through high elongation and n-values as well as isotropic forming behaviour e.g. for flat parts (doors, hoods, trunk lids). Phosphorus-alloyed steel Ferritic matrix containing solid solution strengthening elements 220/ /340 4) PHZ such as P, Mn. 260/ /380 4) Good deep drawing formability in the mid-strength range 300/ /400 4) through favourable r-value (e.g. wheel arch). Micro-alloyed steel Fine-grained microstructure with Ti- and/ 260/ /350 MHZ or Nb-carbonitride precipitations. 300/ /380 Realisation of high component strength levels 340/ /410 (e.g. structural parts). 380/ / / /470 Dual-phase steel Mainly ferritic matrix with dispersed mainly DP-K martensitic islands. 270/ /500 2) Good isotropic forming properties at the higher strength level, 300/ /500 2) with good springback behaviour, high strengthening and 310/600 2) 310/600 energy absorption capability, BH potential (e.g. for flat 340/600 2) 340/600 stretch-formed exposed panelling (such as doors, 380/ /600 strength-relevant structural parts and crash-relevant parts). Residual austenite steel Mainly ferritic-bainitic matrix with dispersed residual 380/ /600 2) RA-K austenite islands. 400/700 2) 400/700 Good isotropic forming properties at high strength levels, 420/800 2) 420/800 2) very high strengthening capability, also when exposed to high strain, high energy absorption capability, BH potential (e.g. for forming involving stretch-forming and deep-drawing stresses, and complex strength-relevant structural parts and crash-relevant parts). 1) Minimum yield strengths (R p 0.2 or Re L ) and tensile strength (R m ) in MPa on transverse test specimens 2) Currently being tested 3) For hot-dip coated sheet with isotropic mechanical properties 4) Except Galvannealed 5) Galfan, Galvalume and aluminised coatings on request

18 18 Kurzbeschreibung und Lieferprogramm warmgewalzter höherfester Feinblechstähle. Stahltyp Gefügeausbildung und besondere Eigenschaften Streckgrenze/Zugfestigkeit 1) TM-gewalzt, mikrolegiert Feinkörniges, ferritisch-perlitisches Gefüge. 315/390 PAS 2) Gute Kaltumform- und Schweißbarkeit 355/430 (z. B. Schräglenker, LKW-Längs- und -Querträger). 420/ / / / / /750 TM-gewalzt, mikrolegiert, Im wesentlichen ferritisch-bainitisches Gefüge. 460/580 Ferrit-Bainit-Phasen-Stahl Gute Kaltumform- und Feinschneidbarkeit bei hoher Festigkeit FB-W 3) (z.b. Radfelge). TM-gewalzt, Im wesentlichen ferritisch-martensitisches Gefüge. 330/580 Dualphasen-Stahl Gute Kaltumformbarkeit, starke Verfestigung bei niedriger DP-W 2) Ausgangsstreckgrenze, Streckgrenzenanstieg durch Lackeinbrennverfahren (z. B. Radscheibe, Karosserieverstärkung). TM-gewalzt, Im wesentlichen ferritische-bainitische Matrix mit eingelagertem 480/700 Restaustenitstahl Restaustenit. RA-W 3) Sehr hohes Verfestigungsvermögen mit hoher Dehnung auch bei großer Formänderung, isotrope Umformeigenschaften in Verbindung mit Streckgrenzenzuwachs durch Lackeinbrennen und hohes Energieabsorptionsvermögen (crashrelevante Verstärkungen). TM-gewalzt, mikrolegierter Im wesentlichen feinkörniges, ferritisch-bainitisch- 680/800 Complexphasenstahl martensitisches Gefüge. 700/880 CP-W 3) Gute Kaltumform- und Schweißbarkeit, hohe Festigkeit und 720/950 Verschleißfestigkeit, starkes Verfestigungsverhalten, Streckgrenzenanstieg durch Lackeinbrennverfahren (z. B. Türaufprallträger, Stoßfänger, crashrelevante Teile). TM-gewalzt Im wesentlichen martensitisches Gefüge. 750/1000 Martensitphasenstahl Gute Kaltumform- und Schweißbarkeit bei hoher Zug- und 900/1200 MS-W 3) Verschleißfestigkeit (z. B. Türaufprallträger, crash-relevante Teile). 1) Angabe der Mindeststreckgrenzen (R p 0,2 bzw. Re L ) und Mindestzugfestigkeiten (R m ) in MPa. 2) Prüfung an Längsproben. 3) Prüfung an Querproben.

19 Short description and range of available hot-rolled high-strength steel grades. 19 Type of steel Microstructure and special characteristics Yield strength/tensile strength 1) TM-rolled, micro-alloyed Fine-grained ferrite-pearlite microstructure. 315/390 PAS 2) Good cold formability and weldability (e.g. semitrailing arm, 355/430 truck rails and cross members). 420/ / / / / /750 TM-rolled, microalloyed, Mainly ferritic-bainitic microstructure. 460/580 ferrite-bainite-phase steel Good cold formability and precision blanking quality with FB-W 3) high strength (e.g. wheel rim). TM-rolled, Dual-phase steel Mainly ferritic-martensitic microstructure. 330/580 DP-W 2) Good cold formability, high strain hardening and low initial yield point, bake-hardening effects (e.g. wheel disc, body reinforcements). TM-rolled, Mainly ferritic-bainitic matrix with dispersed 480/700 Residual-austenite steel residual-austenite islands. RA-W 3) Very high work hardening values even at high strain levels, isotropic forming behaviour, in combination with a high bake-hardening potential and high energy absorption capability (crash-relevant reinforcing members). TM-rolled, microalloyed Mainly fine-grained, ferritic-bainitic-martensitic microstructure. 680/800 complex-phase steel Good cold formability and weldability, high strength 700/880 CP-W 3) and wear resistance, high strain hardening, 720/950 bake-hardening effect (e.g. door intrusion beams, bumpers, crash-relevant parts). TM-rolled, Mainly martensitic microstructure. 750/1000 martensite-phase steel Good cold formability and weldability, combined with high 900/1200 MS-W 3) tensile strength and wear resistance (e.g. door intrusion beams, crash-relevant parts). 1) Minimum yield strengths (R p 0.2 or Re L ) and tensile strength (R m ) in MPa 2) Testing on longitudinal test specimens 3) Testing on transverse test specimens

20 20 Darstellbare Abmessungen der kaltgewalzten höherfesten Feinblechstähle. Stahlsorte TKS- Kaltgewalztes Feinblech für Außenhaut- und Innenteile (Abmessungen in mm) Be- unbeschichtet elektrolytisch verzinkt schmelztauchveredelt zeich- feuerverzinkt galvannealed nung Dicke Breite Dicke Breite Dicke Breite Dicke Breite Höherfeste 180 0,40-3, ,40-2, ,45-2, ,50-2, IF-Stähle 220 HX 260 0,40-1, ,40-1, ,45-2, ,50-2, Bake-Hardening- Isotrop mit BH-Eigenschaften Stähle 180 0,40-3, ,40-3, BHZ 220 0,40-2, ,50-2, ,50-1, ,50-1, ,50-2, ,50-2, Höherfeste 220 0,40-3, ,40-3, Streckziehstähle 260 HSZ 300 0,40-1, ,40-3, Phosphor-legierte 220 0,40-3, Stähle 260 0,40-3, ,40-3, PHZ 300 0,40-3, Mikrolegierte 260 Stähle 300 MHZ 340 0,40-3, ,40-3, ,40-3, ,50-2, ,40-3, ,50-2, Mehrphasenstähle 27/50 Dualphasenstähle 30/50 0,50-1, ,50-1, ,60-1, ,60-1, DP-K 31/60 34/60 0,70-1, ,70-1, ,60-2, ,60-2, /60 Restaustenitstähle 38/60 0,60-1, ,60-1, ,70-2, ,70-2, RA-K 40/70 0,65-1, ,65-1, ,70-2, ,70-2, /80 0,70-1, ,70-1, ,70-1, ,70-1, Serienproduktion Betriebsversuche Entwicklung* *) Abmessungen sind als vorläufig zu betrachten. Hinweise: 1. In den Abmessungsspannen können sich je nach Stahlsorte Begrenzungen im lieferbaren Querschnitt ergeben, ggf. sind Probelieferungen erhältlich. 2. Andere Abmessungen auf Anfrage, kleinere Breiten sind als Spaltband erhältlich.