Neu entwickelter Stahl

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Mikron Switzerland AG, Division Tool

Schmolz + Bickenbach Blankstahl GmbH

Auf den Langproduktebereich übertragene Stahlkonzepte

Das Produkt Swissbain-7MnB8 wurde im Rahmen des Projektes «Coheadbain» entwickelt, das durch den europäischen Research Fund for Coal and Steel gefördert wurde. Ziel war es, einen für die Kaltumformung idealen bainitischen Stahl herzustellen, der die Fertigung hochfester Bauteile ohne zusätzliche Glüh- und Vergütungsprozesse ermöglicht. Ein Fokus der Aufgabenstellung war die Reduzierung der Herstellungskosten kaltumgeformter Bauteile. Innerhalb von drei Jahren wurde in Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten und Projektpartnern aus der Industrie ein geeignetes Werkstoffkonzept entwickelt und umfangreiche Labor- und grosstechnische Versuche durchgeführt. Ausgangsprodukt waren bereits im Flachstahlbereich angewandte bainitische Stahlkonzepte, die auf den Langproduktebereich übertragen wurden.

Werkstoffkonzept

Ein wichtiges Element, um die Festigkeit bainitischer Stähle einzustellen, ist Kohlenstoff. In Verbindung mit Eisen bildet Kohlenstoff die spröde Phase Zementit (Eisenkarbid). Diese erhöht beim Kaltfliesspressen das Risiko der Rissbildung. Zudem senkt ein höherer Kohlenstoffgehalt die Duktilität und die Umformbarkeit eines Werkstoffs. Die Lösung lag auf der Hand: Swiss Steel reduzierte den Kohlenstoffgehalt deutlich. Um die geforderten Festigkeiten trotz niedriger Kohlenstoffgehalte zu erreichen, setzte der Stahlspezialist stattdessen auf Mikrolegierungselemente wie Titan, Vanadium und Niob. Zudem konnte bei diesem Werkstoffkonzept auch der Einsatz von teuren Legierungszugaben wie Chrom, Molybdän und Nickel verringert werden.

Herstellung und Walztechnologie

Die Basis für das Produkt bildet sortenreiner Eisenschrott, den Swiss Steel im 80-Tonnen-Elektrolichtbogenofen schmilzt. Im Pfannenofen fügt der Stahlproduzent die Mikrolegierungselemente hinzu. Anschliessend wird der flüssige Stahl in der Stranggiessanlage zu Knüppeln vergossen. Sie bilden das Vormaterial, aus dem im Walzwerk der Draht gefertigt wird. Neben der chemischen Analyse spielt die gezielte Steuerung von Temperatur und Abkühlung beim Walzen eine entscheidende Rolle, um das für die Kaltumformung besonders geeignete zementitfreie, bainitische Gefüge respektive die gewünschten mechanischen Eigenschaften einzustellen.

In Zusammenarbeit mit Kaltumformern testete Swiss Steel das Endprodukt erfolgreich auf Praxistauglichkeit und führte es zur Marktreife. Derzeit leitet der Stahlhersteller die normative Verankerung des Swissbain-7MnB8 (Werkstoffnummer 1.5519) in die Wege.

Fazit

Der Swissbain-7MnB8 stellt bei hochfesten Bauteilen insbesondere der Automobil- und Bauindustrie eine ressourcen-schonende Alternative zu Vergütungsstählen dar. Speziell entwickelt für die Kaltmassivumformung weist er eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr guter Kaltumformbarkeit auf, ohne separate Wärmebehandlungen zu erfordern. Bauteilspezifisch profitieren Kaltumformer und Komponentenhersteller von kürzeren Durchlaufzeiten, niedrigeren Bearbeitungskosten und einer optimierten Energiebilanz. <<

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