Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten

und pressgehärteten Stahlblechbauteils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und

pressgehärteten Stahlblechbauteils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder des

Anspruches 2. Das Stahlblechbauteil wird erfindungsgemäß im Fahrzeugbau verwendet.

Ein derartiges Stahlmaterial kann beispielsweise für ein Stahlblechbauteil eingesetzt werden. Bei der Auswahl eines Stahlmaterials für Leichtbauanwendungen im Fahrzeugbau ist unter anderem die Festigkeit des Stahlmaterials ein wesentlicher Faktor. Warmumformstähle, wie zum Beispiel 22MnB5, haben ein nahezu 100 %iges martensitisches Gefüge nach dem

Warmumformprozess mit Zugfestigkeiten bis zu 1650 MPa. Die Duktilität, das heißt die

Eigenschaft des Materials sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor es versagt, wird oft mit der Bruchdehnung A50 beschrieben. Diese liegt bei einem Stahlmaterial aus einer Stahllegierung 22MnB5 in der Regel zwischen 5 und 7 %. Darüber hinaus wird der Biegewinkel in einem Plättchenbiegeversuch nach VDA 238-100 als weiterer Kennwert zur

Charakterisierung der Duktilität angegeben. Für eine Stahllegierung 22MnB5 sind Biegewinkel zwischen 50 und 65 % erreichbar. Es hat sich gezeigt, dass mit im Wesentlichen

martensitischen Gefügen relativ geringe Duktilitätsverbesserungen bis A50 = 10% erzielbar sind. Deshalb werden für Karosseriebauteile, die im Crash sehr viel Deformationsenergie absorbieren müssen, Kaltumformgüten bis etwa Rm=800MPa mit Bruchdehnungen A50 = 16% eingesetzt. Wird die Festigkeit dieses sog. AHSS-Stahlmaterials erhöht auf zum Beispiel 1200MPa, um dieses bei Leichtbauanwendungen besser einsetzen zu können, wird das Stahlmaterial ebenfalls empfindlicher bei Belastungen, da es spröder wird. Damit nimmt auch die Duktilität dieses Stahlmaterials ab. Bei dem Stahlmaterial besteht dann die Gefahr eines spröden Versagens, was insbesondere bei einer Verwendung des Stahlmaterials als

Fahrzeugkarosseriebauteil im Falle eines Unfalls des Fahrzeuges ungünstig ist.

In einem gattungsgemäßen Verfahren wird in einer zeitlichen Prozessabfolge in einem

Austenitisierungsschritt ein Stahlfeinblech für eine Austenitisierungszeit auf über die

werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur Ac3 gehalten. Anschließend wird das

Stahlfeinblech in einem Einlegeschritt mit einer Einlegetemperatur in ein Umformwerkzeug eingelegt. In einem folgenden Presshärteschritt wird das Stahlfeinblech im Umformwerkzeug warmumgeformt und pressgehärtet, und zwar unter Bildung des Stahlblechteils. Das

Stahlblechteil wird in einem Entnahmeschritt mit einer Entnahmetemperatur aus dem geöffneten Umformwerkzeug entnommen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines

warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils für den Fahrzeugbau

bereitzustellen, das bei hoher Festigkeit eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Duktilität aufweist, so dass das Stahlblechbauteil in einem Fahrzeug-Crashfall ein gutes Verformungsverhalten aufweist.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Stahl aterial mit einer Stahllegierung, welches ausgebildet ist zur Verarbeitung in einem Warmumformprozess zur Herstellung eines Stahlblechteils im

Fahrzeugbau, vorgesehen, welche mindestens folgende Bestandteile in Gewichtsprozent aufweist:

0,30 bis 0,42 % Kohlenstoff

0,3 % bis 2,5 % Mangan

0,8 bis 2,2 % Silizium

bis 0,06 % Aluminium

bis 0,5 % Chrom, Nickel und Molybdän in Summe

bis 0,06 % Niob

bis 0,1 % Vanadium

bis 0,05 % Titan

0,001 bis 0,01 % Bor

bis 0,01 % Stickstoff

bis 0,01 % Schwefel

bis 0,02 % Phosphor,

Als weitere Bestandteile kann die Stahllegierung beispielsweise Eisen und Verunreinigungen aufweisen, wobei das Gefüge im Wesentlichen aus Bainit, stabilisiertem Restaustenit und Martensit besteht. Durch den relativ hohen Kohlenstoffgehalt von 0,30 bis 0,42 % kann eine Stabilisierung von Restaustenit des Stahlmaterials verbessert werden. Um zudem auch eine gute Schweißbarkeit des Stahlmaterials erreichen zu können, sollte der Kohlenstoffgehalt 0,42 % nicht übersteigen. Insbesondere durch den Siliziumanteil von 0,8 bis 2,2 % kann das Zwischenstufengefüge und Restaustenit in dem Stahlmaterial stabilisiert werden, wodurch die Duktilität des Stahlmaterials verbessert werden kann. Um die Duktilität des Stahlmaterials weiter zu verbessern, ist zudem der Mangangehalt begrenzt, sodass höchstens 2,5 % Mangan, bevorzugt nur bis 1 ,0 % in der Stahllegierung enthalten sind, um ein homogenes Gefüge zu erzielen und eine nachteilige Karbidbildung in dem Stahlmaterial zu verhindern. Durch den Zusatz von Niob von bis zu 0,06 % kann eine Kornfeinung erreicht werden, welche ebenfalls zur Verbesserung der Duktilität beitragen kann. Durch den Wegfall bzw. die starke Reduzierung von Titan wird die

martensitische Umwandlung im Presshärteschritt verzögert und die Bainitumwandlung im Bainitisierungsschritt unterstützt. Bor dient zur Abbindung von Stickstoff, was ebenfalls die Duktilität verbessert. Mit den erfindungsgemäßen Legierungsbestandteilen kann ein

Stahlmaterial zur Verfügung gestellt werden, welches sich durch eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine sehr hohe Duktilität auszeichnet. Das Stahlmaterial kann beispielsweise als Stahlblechbauteil eingesetzt bzw. verwendet werden.

Bevorzugt kann die Stahllegierung mindestens folgende Bestandteile in Gewichtsprozent aufweisen:

0,36 bis 0,42 % Kohlenstoff

0,3 bis 1 ,0 % Mangan

1 ,4 bis 2,0 % Silizium

0,01 bis 0,05 % Aluminium

0,30 bis 0,50 % Chrom, Nickel und Molybdän in Summe

0,005 bis 0,05 % Niob

bis 0,1 % Vanadium

bis 0,005 % Titan

0,0025 bis 0,005% Bor

0,0025 bis 0,01 % Stickstoff

bis 0,008 % Schwefel

bis 0,015 % Phosphor. Auch hier können als weitere Bestandteile beispielsweise Eisen und Verunreinigungen vorgesehen sein, wobei das Gefüge im Wesentlichen aus Bainit, stabilisiertem Restaustenit und Martensit besteht.

Die Stahllegierung weist vorzugsweise Gehalte an Chrom, Nickel und/oder Molybdän auf, wobei die Summe an Chrom, Nickel und/oder Molybdän vorzugsweise weniger als 0,5 %, bevorzugt weniger als 0,35 % aufweist. Die Stahllegierung weist damit vorzugsweise nur einen sehr geringen Anteil an Chrom, Nickel und Molybdän auf, wodurch die Menge an teureren

Legierungselementen in der Stahllegierung verringert werden kann.

Das Stahlmaterial weist nach der Warmumformung bevorzugt eine Streckgrenze Re > 600 MPa auf. Die Streckgrenze kennzeichnet bei einem Material die Spannung, bis zu der bei

momentenfreier und einachsicher Zugbelastung das Material nahezu keine bleibende plastische Verformungen aufweist. Das bedeutet, dass sich das Material zwar verformt, doch nach dem Zurücknehmen der Belastung wieder in die ursprüngliche Form zurückkehrt. Die Verformung bleibt reversibel bzw. elastisch.

Der Biegewinkel des Stahlmaterials ist nach der Warmumformung vorzugsweise gleich oder größer als 80°. Die Bruchdehnung A50 des Stahlmaterials ist vorzugsweise gleich oder größer als 16 %. Durch diesen hohen Biegewinkel und/oder die hohe Bruchdehnung kann das

Stahlmaterial eine besonders hohe Duktilität aufweisen.

Weiter zeichnet sich das Stahlmaterial nach der Warmumformung durch eine hohe Festigkeit aus, wobei das Stahlmaterial vorzugsweise eine Zugfestigkeit Rm > 1100 MPa aufweist. Die Zugfestigkeit bestimmt die maximale mechanische Zugspannung die das Stahlmaterial aushält. Das Stahlmaterial weist damit eine höhere Duktilität und Zugfestigkeit auf als die üblicherweise verwendeten Kaltumformgüten, wie beispielsweise DP780 oder DP980 auf.

In einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß dem Anspruch 1 erfolgt zeitlich zwischen dem Austenitisierungsschritt und dem Presshärteschritt ein Abschreckprozessschritt und ein nachgeschalteter Bainitisierungsschritt. Im Abschreckprozessschritt wird das Stahlfeinblech in einer Abschreckzeit auf eine Bainitisierungstemperatur abgekühlt, die kleiner als eine Bainit- Start-Temperatur und größer als eine Bainit-Finish-Temperatur ist. Im nachgeschalteten

Bainitisierungsschritt wird das Stahlfeinblech über eine Bainitisierungszeit auf der

Bainitisierungstemperatur gehalten, so dass eine Gefügeumwandlung in Bainit mit stabilisiertem Restaustenit stattfindet. Das erste Ausführungsbeispiel zeichnet sich also durch ein Verfahren zur Herstellung eines, wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildeten Stahlmaterials aus, bei welchem in einem ersten Schritt (das heißt Austenitisierungsschritt) ein Vormaterial einen ersten

Wärmebehandlungsprozess durchläuft, in einem zweiten Schritt das Vormaterial einem

Abschreckprozessschritt unterzogen wird und in einem dritten Schritt (Bainitisierungsschritt) das Vormaterial einen zweiten Wärmebehandlungsprozess durchläuft und in einem vierten Schritt (Presshärteschritt) das Material pressgehärtet wird sowie in einem fünften Behandlungsschritt das Karosseriebauteil einem dritten Wärmebehandlungsschritt (das heißt Partitioning- Wärmebehandlungsschritt) unterzogen wird.

Aufgrund der sehr hohen Verformbarkeit kann das Stahlblechteil nach dem oben beschriebenen Warmumformprozess anschließend in einem weiteren Prozessschritt einem

Formgegebungsprozess, insbesondere Kaltumformprozess, unterzogen werden. Dadurch lassen sich komplexere Bauteile, Hohlprofilteile fertigen und/oder zusätzlich verfestigte Bereiche durch Kaltverfestigung im Bauteil einstellen.

Das Vormaterial (das heißt das Stahlfeinblech) ist vorzugsweise aus einer Stahllegierung, wie sie zuvor beschrieben worden ist, ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Behandlung des Vormaterials und damit der Stahllegierung kann ein Stahlmaterial ausgebildet werden, welches ein Gefüge im Wesentlichen aus Bainit, stabilisiertem Restaustenit und Martensit aufweist. Die aufeinander folgenden Prozessschritte erster Wärmebehandlungsprozess

(Austenitisierungsschritt), Abschreckprozessschritt, zweiter Wärmebehandlungsprozess (Bainitisierungsschritt), zweiter Abschreckprozess (Presshärteschritt) und dritter

Wärmebehandlungsprozess (Partitioning-Wärmebehandlungsschritt) tragen zusammen mit der speziellen Stahllegierung dazu bei, dass ein entsprechendes Gefüge ausgebildet werden kann, wodurch das Stahlmaterial eine hohe Festigkeit bei deutlich gesteigerter Duktilität aufweisen kann. Bei dem ersten Wärmebehandlungsprozess erfolgt vorzugsweise eine Austenitisierung des Vormaterials. Bei dem ersten Wärmebehandlungsprozess wird das Vormaterial

vorzugsweise über die werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur Ac3, beispielsweise auf etwa 900 °C erwärmt. Der Abschreckprozess kann beispielsweise durch Formhärten oder Presshärten des Vormaterials erfolgen.

Der Abschreckprozess wird vorzugsweise bei einer Abkühlrate von mehr als 27 °C/s durchgeführt, so dass ein schnelles Abkühlen des Vormaterials erfolgen kann, bevor der zweite Wärmebehandlungsprozess startet. Der zweite Wärmebehandlungsprozess (Bainitisierungsschritt) startet vorzugsweise, wenn das Vormaterial eine Temperatur kleiner Bainit-Start-Temperatur und größer Bainit-Finish- Temperatur aufweist. Die Bainit-Start-Temperatur ist die Temperatur, bei welcher ein Ausbilden von Bainit in dem Gefüge beginnt. Die Bainit-Finish-Temperatur ist die Temperatur, bei welcher die Ausbildung von Bainit in dem Gefüge stoppt. Die Bainit-Finish-Temperatur ist üblicherweise niedriger als die Bainit-Start-Temperatur. Der zweite Wärmebehandlungsprozess startet vorzugsweise unmittelbar nach dem Abschreckprozess. Durch das Starten des zweiten Wärmebehandlungsprozesses bei einer Temperatur des Vormaterials, welche kleiner einer Bainit-Start-Temperatur und größer einer Bainit-Finish-Temperatur ist, kann die Bildung von Bainit in dem Gefüge erreicht werden. Durch ein abruptes Verzögern des

Umwandlungsprozesses von Austenit in Bainit durch Starten des Wärmebehandlungsprozesses unterhalb der Bainit-Start-Temperatur und oberhalb der Bainit-Finish-Temperatur kann ein hoher Anteil an Bainit und stabilisiertem Restaustenit im Gefüge des Vormaterials eingestellt werden. Die Haltephase während des zweiten Wärmebehandlungsschrittes ist dabei so ausgelegt, dass im Stahlfeinblech eine Gefügeumwandlung im Wesentlichen zu Bainit und Restaustenit erfolgt. Die Haltephase im zweiten Wärmebehandlungsschritt kann hierfür in einem Bereich zwischen 30 Sekunden und 30 Minuten liegen, bevorzugt zwischen 1 Minute und 6 Minuten.

In einer weiteren Ausbildung kann eine Wärmebehandlung auch mit einem beliebigen, geeigneten Zeit-Temperatur-Profil realisiert werden. Beispielhaft kann ein isothermer Verlauf einer Stahlfeinblech-Temperatur eingestellt werden. Alternativ dazu kann auch ein

rampenförmig oder stufenförmig fallender oder steigender Verlauf einer Stahlfeinblech- Temperatur eingestellt werden. Von Relevanz ist es jedoch, dass mit Abschluss des

Wärmebehandlungsschrittes die Temperatur des Stahlfeinbleches um einen ausreichend großen Temperaturversatz oberhalb der Martensit-Start-Temperatur Ms liegt, um im

nachfolgenden Presshärteschritt noch eine einwandfreie Warmumformung zu gewährleisten.

Der Temperaturversatz ist so zu bemessen, dass auch bei einem transferbedingten

Temperaturverlust die Einlegetemperatur beim Start des Presshärteschritts größer als die Martensit-Start-Temperatur Ms ist.

Nach Abschluss des zweiten Wärmebehandlungsschrittes kann unmittelbar anschließend unverzüglich eine Abschreckhärtung während des Presshärteschrittes erfolgen, in der das gebildete Gefüge aus Bainit und gegebenenfalls Restaustenit im Stahlfeinblech„eingefroren“ wird. Bei unvollständiger Umwandlung das heißt kürzer gewähltem zweitem Wärmebehandlungsschritt kann sich während des Presshärtevorganges zudem ein erhöhter Anteil an Martensit bilden, was die Härte des Stahlmaterials steigern kann.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Presshärteschritt unmittelbar bei Erreichen der Mf-Temperatur zu stoppen und die weitere Bauteilabkühlung an Luft bzw. mit einer sehr viel geringen Abkühlrate fortzusetzen, damit sich das Stahlfeinblechbauteil entspannen kann. Die Presshärtezeit kann dadurch sehr gering gehalten werden, was die Taktzeit vorteilhaft erhöht.

In einem dritten Wärmebehandlungsschritt (Partitioning-Wärmebehandlungsschritt) wird das eingefrorene im Wesentlichen aus Bainit, stabilisiertem Restaustenit und gegebenenfalls Martensit bestehende Gefüge Partitioniert, das heißt stabilisiert durch gleichmäßige

Umverteilung des Kohlenstoffes. Hierdurch stellt sich die sehr hohe Duktilität des

Stahlblechmateriales ein. Dieser Wärmebehandlungsschritt kann im Temperaturbereich >100- 225°C für 30 Sekunden bis 60 Minuten, bevorzugt bei >150-200°C für 5-30 Minuten erfolgen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß dem Anspruch 2 erfolgt nach dem

Austenitisierungsschritt, insbesondere ohne Zwischenschaltung eines Abschreckprozessschritts oder eines Bainitisierungsschritts, unmittelbar anschließend der Presshärteschritt. Der

Presshärteschritt ist zweiteilig realisiert mit einem ersten Presshärte-Teilschritt und einem zweiten Presshärte-Schritt. Im ersten Presshärte-Schritt wird das Stahlfeinblech von der Einlegetemperatur, die oberhalb der Austenitisierungstemperatur liegt, bis auf eine

Bainitisierungstemperatur abgekühlt, die kleiner als eine Bainit-Start-Temperatur und größer als eine Bainit-Finish-Temperatur ist. Zeitlich unmittelbar nach dem ersten Presshärte-Teilschritt erfolgt ein Bainitisierungsschritt, bei dem das Stahlfeinblech über eine Bainitisierungszeit auf der Bainitisierungstemperatur gehalten wird. Dadurch findet eine Gefügeumwandlung in Bainit mit stabilisiertem Restaustenit statt. Anschließend erfolgt der zweite Presshärte-Teilschritt, bei dem das Stahlfeinblech in rascher Abkühlung bis auf kleiner oder gleich der Martensit-Finish- Temperatur abgekühlt wird.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann daher das Stahlblechmaterial zunächst über die Austenitisierungstemperatur AC3 erwärmt und vollständig austenitisiert werden. In einem nachgelagerten Prozessschritt (das heißt erster Presshärte-Teilschritt) erfolgt eine relativ rasche Warmumformung des Stahlblechmaterials in einem Warmumformwerkzeug zu einem

Stahlblechbauteil, derart dass die Bauteiltemperatur unterhalb der Bainit-Start-Temperatur und oberhalb der Bainit-Finish-Temperatur eingestellt ist. In einem dritten Prozessschritt

(Bainitisierungsschritt) erfolgt eine Wärmebehandlung mit einer Haltephase beispielsweise in einem Ofen in dem Temperaturbereich zwischen Bainit-Start und Bainit-Finish mit einer im Wesentlichen vollständigen Umwandlung des Gefüges zu Bainit und stabilisiertem Restaustenit. In einem vierten Prozessschritt (das heißt zweiter Presshärte-Teilschritt) erfolgt die rasche Abkühlung des Stahlblechbauteils in einem Warmumformwerkzeug, vorzugsweise das gleiche wie im ersten Presshärte-Teilschritt, bis Erreichen der Martensit-Finish-Temperatur und eine anschließende Abkühlung an Luft. In einem nachfolgenden Wärmebehandlungsschritt erfolgt das Bainit-Partitioning analog zum ersten Ausführungsbeispiel. Durch die beiden sehr kurzen Presshärteoperationen gegebenenfalls im gleichen Werkzeug lassen sich in einer

Mehrteilestrategie pro Pressenhub sehr vorteilhafte Taktzeiten von wenigen Sekunden realisieren.

In einer weiteren Ausführungsvariante werden für die Abschreckprozesse bzw.

Formhärtungsschritte mechanische Pressen anstelle kostenintensiver servohydraulischer Pressen verwendet. Es hat sich gezeigt, dass diese Prozessschritte nur sehr kurze

Prozesszeiten erfordern, weil die maßgeblichen Prozesse zur Einstellung des Gefüges erfindungsgemäß in den Wärmebehandlungsschritten erfolgen und ein Bauteilverzug während des Abschreckprozesses somit weitgehend vermieden werden kann.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Abschreckprozessschritt als Zwischenkühlung in der Transferphase zum zweiten Ofen derart rasch erfolgen, dass weder das Ferrit- noch das Perlitgebiet erreicht werden, und/oder dass eine Zwischenkühlung in einer Kühlphase von weniger als 30 Sekunden erfolgt, insbesondere mittels Luftkühlung oder mittels Kühlplatten oder mittels Walzrollen. Dabei können die Kühlplatten oder Walzrollen aus Stahl sein und temperiert werden, damit die gewünschte Stahlblechtemperatur genauer eingestellt werden kann. Durch ein thermomechanisches Walzen mittels Walzrollen können die Gefügeeigenschaften bzgl. Duktilität und Feinkörnigkeit verbessert werden oder eine gegebenenfalls vorhandene

Zunderschicht aufgebrochen werden, damit diese durch zum Beispiel Druckluft leichter entfernt werden kann. Bei einer Zwischenkühlung mit temperierten Kühlplatten können vorhandene Oberflächenbeschichtungen schonender abgekühlt werden und die Gefahr eines Anhaftens an den Kühlplatten verringert werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante erfolgt eine Zwischenkühlung in der T ransferphase zum zweiten Ofen derart, dass durch ein thermomechanisches Walzen mittels Walzrollen in einem ersten Formgebungsschritt ein profiliertes Halbzeug hergestellt wird oder mindestens ein Dickenunterschied (Tailored Rolled Blank) in das Stahlfeinblech eingewalzt wird. In einer weiteren Ausführungsvariante kann im zweiten Warmumformschritt (das heißt zweiter Presshärte-Teilschritt) ein Warmbeschnitt durchgeführt werden. Alternativ kann der zweite Warmumformschritt auch als Profilwalzen und/oder Biegeoperation ausgeführt sein, um profilierte Bauteile hersteilen zu können. Somit lassen sich durch die zweistufige Abschreck- bzw. Warmumform-Prozessfolge verschiedene Herstellrouten (Ausführungsvarianten) miteinander kombinieren.

Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Stahlmaterials nach dem wie zuvor beschriebenen, aus- und weitergebildeten Verfahren zum Herstellen eines

Fahrzeugkarosseriebauteils bzw. Fahrwerksbauteil. Ein aus einem derartigen Stahlmaterial ausgebildetes Fahrzeugkarosseriebauteil weist zum einen ein geringes Gewicht auf, so dass es ein hohes Leichtbaupotenzial hat. Ferner weist ein derartiges Fahrzeugkarosseriebauteil eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig sehr hoher Duktilität auf, so dass das Verhalten des

Fahrzeugkarosseriebauteils im Falle eines Unfalls des Fahrzeuges verbessert werden kann.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend anhand von

Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 eine Anlagenskizze, anhand der die in der Figur 2 angedeutete Prozessabfolge zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils veranschaulicht ist;

Figur 2 in einem Blockschaltdiagramm die Prozessabfolge zur Herstellung des

Stahlblechbauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Figur 3 ein Diagramm, dass den zeitlichen Verlauf der Stahlblechbauteil-Temperatur beim Einlegen in das Umformwerkzeug und beim anschließenden Presshärten zeigt;

Figur 4 und 5 jeweils Ansichten entsprechend der Figur 2 und 3 eines zweiten

Ausführungsbeispiels. Im Rahmen der beiden nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde jeweils als Vormaterial ein Stahlfeinblech 6 mit der folgenden besonders bevorzugten Stahllegierung verwendet, welche die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozent aufweist:

0,40 bis 0,42 % Kohlenstoff

0,75 bis 0,85 % Mangan

1 ,8 bis 2,0 % Silizium

bis 0,01 % Aluminium

0,25 bis 0,35% Chrom, Nickel und Molybdän in Summe

0,03 bis 0,04 % Niob

0,005 bis zu 0,05 % Vanadium

bis 0,001 % Titan

0,0025 bis 0,004 % Bor

0,005 bis zu 0,01 % Stickstoff

0,001 bis 0,008 % Schwefel

0,005 bis 0,01 % Phosphor.

Rest Eisen und Verunreinigungen.

Aus dieser Stahllegierung wurde zunächst ein Vormaterial erstellt, in dem dieses zu

Gussblöcken gegossen und anschließend auf die gewünschten Maße geschmiedet worden ist. Anschließend wurde die Oberfläche gefräst. Dann erfolgte ein Warmwalzen, so dass ein plattenförmiges Vormaterial ausgebildet worden ist, welches anschließend 5 Stunden bei 690 °C im Ofen bei Luftatmosphäre wärmebehandelt worden ist. Dieses wärmebehandelte

Vormaterial wurde dann an seiner Oberfläche sandgestrahlt, um die bei der Wärmebehandlung entstandene Zunderschicht an der Oberfläche zu entfernen.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stahlmaterials wurde dann dieses Vormaterial auf eine Dicke von ungefähr 3,5 mm kaltgewalzt. Unmittelbar nachfolgend zu dem Kaltwalzen erfolgte ein Wärmebehandlungsprozess 1 ,5 Stunden bei 690 °C in einem Ofen unter Vakuum. Die Abkühlung erfolgte anschließend unter einer Stickstoff-Atmosphäre. Anschließend wurde das Stahlmaterial auf die für das Anwendungsbeispiel benötigten Abmaße mit einer Dicke von 1 ,5 mm kaltgewalzt.

Nach der anhand der Figuren 1 bis 4 veranschaulichten Warmumformung weist das

Stahlmaterial die folgenden Kennwerte auf: Zugfestigkeit: Rm = 1200 MPa

Streckgrenze: Rp > 750 MPa

Bruchdehnung: A50 > 22 %

Biegewinkel: a > 100'

Brucheinschnürung: Z > 60%

Streckgrenzenverhältnis: Rp/Rm = 0,63

Duktilitäts-Kennwert: RmxA50 > 26400

In der Figur 1 ist grob schematisch eine Anlage skizziert, anhand der zunächst die

grundsätzliche Prozessabfolge zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils 7 erläutert ist. Die Anlage weist beispielhaft einen Durchlaufofen 1 , einen als Batchofen realisierten Wärmebehandlungsofen 2, ein Umformwerkzeug 3 zur Warmumformung und Presshärtung von Stahlblechbauteilen 7 sowie eine Ablagestation 5 auf, in der die hergestellten Stahlblechbauteile 7 gelagert werden. Zunächst wird ein Stahlfeinblech 6 aus einem härtbaren Stahl in den Durchlaufofen 1 transferiert und dort in einem

Austenitisierungsschritt AU (Figur 3) auf eine Prozesstemperatur T _A (Figur 3) oberhalb der werkzeugspezifischen Austenitisierungstemperatur Ac3 des eingesetzten Stahls erwärmt, die beispielhaft bei 930°C liegt.

Das so erwärmte Stahlfeinblech 6 wird in einer Transferphase in den Wärmebehandlungsofen 2 transferiert und dort bei einer Bainitisierungstemperatur T _B (Figur 3) einem Bainitisierungsschritt At _ß (Figur 3) unterzogen. Anschließend wird das derart wärmebehandelte Stahlfeinblech 6 in das Umformwerkzeug 3 transferiert und dort in einem Presshärteschritt DΪ _H (Figur 3) zu dem Stahlblechbauteil 7 warmumgeformt und zugleich bis auf eine Entnahmetemperatur T _aus (Figur 3) abgeschreckt. In der Figur 1 weist das Umformwerkzeug 3 zudem eine nur angedeutete Temperier-/Kühleinrichtung 9 auf, um das Umformwerkzeug 3 während des Presshärteschrittes Atx aktiv zu kühlen bzw. auf einer vordefinierten Werkzeugtemperatur zu halten.

In der Prozessabfolge der Figur 2 ist zeitlich zwischen dem Austenitisierungsschritt DΪ _A und dem Bainitisierungsschritt At _ß ein Abschreckprozessschritt Ats (Figur 3) zwischengeschaltet, bei dem das Stahlfeinblech 6 in einer Abschreckzeit auf die Bainitisierungstemperatur T _B (Figur 3) abgekühlt wird. Diese ist kleiner als eine Bainit-Start-Temperatur Bs und größer als eine Bainit- Finish-Temperatur Bf. Im Bainitisierungsschritt At _ß wird das Stahlfeinblech 6 über die

Bainitisierungszeit At _ß auf der Bainitisierungstemperatur T _B gehalten.

Im Abschreckprozessschritt Ats ist die Abkühlrate bevorzugt größer als 27°C/s. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass bei der Abkühlung weder das Ferrit- noch das Perlit-Gebiet P, F erreicht wird. Bevorzugt ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Abschreckprozessschritt Ats durch die Transferphase zwischen dem Durchlaufofen 1 und dem Batchofen 2 realisiert.

Nach Abschluss des Bainitisierungsschrittes Ate im Batchofen 2 wird das wärmebehandelte Stahlfeinblech 6 in einem Einlegeschritt sowie mit einer Einlegetemperatur T _ein (Figur 3) in das Umformwerkzeug 3 eingelegt, woraufhin in einer Werkzeughaltephase der Presshärteschritt DΪ _H erfolgt. Wie aus der Figur 3 hervorgeht, ist die Bainitisierungstemperatur T _B um einen Temperaturversatz DT größer als eine Martensit-Start-Temperatur Ms.

In der Figur 3 erfolgt im Bainitisierungsschritt At _ß beispielhaft eine isotherme Wärmebehandlung bei einer konstanten Bainitisierungstemperatur TB, die hier in einem Bereich zwischen 450 und 500°C liegen kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche isotherme Temperaturführung begrenzt. Vielmehr können auch andere geeignete Temperatur-Zeit-Profile angewendet werden. Entscheidend ist, dass sich im Bainitisierungsschritt At _ß eine Gefügeumwandlung im Stahlfeinblech 6 im Wesentlichen in ein bainitisches Zwischenstufengefüge ergibt, und zwar ohne Bildung von Ferrit- und/oder Perlitgefüge. Alternativ kann bevorzugt als Sekundärphase zusätzlich Restaustenit und gegebenenfalls Martensit gebildet werden, indem die Bainitisierung vorzeitig beendet wird.

Nach Abschluss des Bainitisierungsschrittes Ate erfolgt in den Figuren 2 und 3 unverzüglich der Presshärteschritt Atn mit einer schlagartigen Abkühlung bis auf die Entnahmetemperatur T _aus , und zwar insbesondere mit einer Abkühlrate, die größer als 27°C/s ist.

In der Figur 3 liegt die Entnahmetemperatur T _aus knapp unterhalb der Martensit-Finish- Temperatur Mf. Nach dem Entnahmeschritt erfolgt ein Luftkühlschritt AW _. in der Ablagestation 5, bei der das Stahlblechteil 7 an Luft bis auf eine Raumtemperatur abgekühlt wird.

Nach dem Luftkühlschritt Ati_ _K wird in der Figur 3 ein Partitioning-Wärmebehandlungsschritt Atp durchgeführt, bei dem Stahlblechteil 7 vergütet wird, um die Bauteil-Sprödigkeit zu reduzieren und die Bauteil-Duktilität zu erhöhen. Prozesstechnisch bevorzugt ist es, wenn der Partitioning- Wärmebehandlungsschritt Atp als integraler Bestandteil während der prozesstechnisch nachgeschalteten Fahrzeuglackierung stattfindet.

Anhand der Figuren 4 und 5 wird nachfolgend ein Verfahren gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel beschrieben, das eine alternative Prozessabfolge aufweist. Demzufolge ist in der Figur 4 oder 5 - in Abgrenzung zum ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 - zwischen dem Austenitisierungsschritt A und dem Presshärteschritt Atm weder ein

Abschreckprozessschritt noch ein Bainitisierungsschritt zwischengeschaltet. Vielmehr wird das Stahlfeinblech 6 nach erfolgter Austenitisierung unmittelbar in das Umformwerkzeug 3 eingelegt, wobei die Einlegetemperatur T _ein größer als die Austenitisierungstemperatur Ac3 ist.

In den Figuren 4 und 5 ist der Presshärteschritt zweiteilig realisiert, und zwar mit einem ersten Presshärte-Teilschritt Atm und einem zweiten Presshärte-Teilschritt A

Im ersten Presshärte-Teilschritt Atm wird das im Umformwerkzeug 3 eingelegte Stahlfeinblech 6 von der Einlegetemperatur T _ein bis auf eine Bainitisierungstemperatur T _B abgekühlt, die kleiner als eine Bainit-Start-Temperatur Bs und größer als eine Bainit-Finish-Temperatur Bf ist. Im ersten Presshärte-Teilschritt Atm ist die Abkühlrate bevorzugt größer als 27°C/s. Zeitlich unmittelbar nach dem ersten Presshärte-Teilschritt Atm erfolgt ein Bainitisierungsschritt At _ß , bei dem das Stahlfeinblech 6 über eine Bainitisierungszeit auf der Bainitisierungstemperatur T _B gehalten wird. Auf diese Weise findet eine Gefügeumwandlung in Bainit mit stabilisiertem Restaustenit statt. Der Bainitisierungsschritt At _ß kann beispielhaft in einer vom

Umformwerkzeug separaten Erwärmungseinrichtung erfolgen.

Anschließend erfolgt in der Figur 4 oder 5 der zweite Presshärte-Teilschritt A , bei dem das Stahlfeinblech 6 bis auf eine Martensit-Finish-Temperatur Mf abgekühlt wird. Im zweiten Presshärte-Teilschritt At _H 2 ist die Abkühlrate bevorzugt größer als 27°C/s. Das somit fertiggestellte Stahlblechteil 7 wird mit einer Entnahmetemperatur T _aus in einem Bereich unterhalb der Martensit-Finish-Temperatur Mf entnommen und zur Ablagestation 5 transferiert. In der Ablagestation 5 erfolgt ein Luftkühlschritt Ati_ _K , bei der das gebildete Stahlblechteil 7 an Luft bis auf eine Raumtemperatur abgekühlt wird. Nach dem Luftkühlschritt Atu wird - wie im ersten Ausführungsbeispiel - ein Partitioning-Wärmebehandlungsschritt Atp durchgeführt, bei dem Stahlblechteil 7 vergütet wird, um die Bauteil-Sprödigkeit zu reduzieren und die Bauteil- Duktilität zu erhöhen.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebene besonders bevorzugte Ausgestaltung. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen

hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Bezugszeichenliste

1 Durchlaufofen

2 Batchofen

3 Umformwerkzeug

5 Ablagestation

6 Stahlfeinblech

7 Stahlblechbauteil

9 Temperier-/Kühlsystem

TA Stahlfeinblech-Temperatur im Durchlaufofen

T _B Stahlfeinblech-Temperatur im Batchofen

T _ein Einlegetemperatur

T _aus Entnahmetemperatur

DT Temperaturversatz

F Ferritgebiet

P Perlitgebiet

B Bainitgebiet

Ät _A Austenitisierungsschritt

At _ß Bainitisierungsschritt

Ats Abschreckprozessschritt

DΪ _H Presshärteschritt

Atm , At _H 2 Presshärte-T eilschritte

AtiK Luftkühlungsschritt

Atp Partitioning-Wärmebehandlungsschritt