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Neue Werkstoffe und angepasste Prozessketten für höherfeste Stahlwerkstoffe (AFP) in geschmiedeten Strukturbauteilen

Status abgeschlossen
Ziele

1. Nachweis der Wirtschaftlichkeit
Höherfeste Stahlwerkstoffe und die an sie angepassten Prozessketten sind ein
Schlüssel für den kostengünstigen Leichtbau mit Stahl. Der Einsatz der
höherfesten AFP-Stähle führt zu einer Reduzierung des Bauteilgewichtes bei
vergleichbaren mechanischen Eigenschaften. Sie besitzen gegenüber den
klassischen Leichtbauwerkstoffen (Aluminium, Magnesium, etc.) den
entscheidenden Vorteil, dass vorhandene Umform- und Fügeverfahren ebenso wie
die etablierten Recycling-Systeme beibehalten werden können. Eine verstärkte
Verbreitung der AFP-Stähle ermöglicht den fortgesetzten Wegfall einer
zusätzlichen konditionierenden Wärmebehandlung, was nach Angaben der
Industrievertreter zu einer Kostenersparnis von ca. 0,20 €/kg führt. Das Ziel,
die avisierten Eigenschaften auch für Bauteile mit größeren Wandstärken
realisieren zu können, ermöglicht die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse
auf zahlreiche neue Bauteile, um auch für diese eine vergleichbare
Kostenersparnis (ca. 0,20 €/kg) zu realisieren. Neben dem Leichtbau ist
weiteres wirtschaftliches Potenzial in den folgenden Aspekten zu sehen:

  • Erhöhte Bauteilanforderungen im Bereich Dauerfestigkeit
  • Erreichung hoher Bauteileigenschaften mit niedriglegierten und
  • kostengünstigen Stahllegierungen - im Vergleich zu Vergütungsstählen Entfall der Wärmebehandlung, der Rissprüfung und Reduzierung des Verzuges.

2. Werkstofftechnische Verbesserungen
Forschungsziel ist die Entwicklung verbesserter Stahlwerkstoffe und
Prozessketten für massivumgeformte Strukturbauteile. Die Entwicklung betrachtet
alle Elemente einer wirtschaftlichen Prozesskette von der Stahlherstellung und
Vergießbarkeit im Strang bis zur Bauteilfertigung, ohne dass für den zu
entwickelnden Werkstoff ein zusätzlicher konditionierender Prozessschritt (z.B.
Vergüten) erforderlich wird.
Die neu zu entwickelnden Werkstoffe sollen gegenüber den heute verfügbaren
Werkstoffen eine höhere statische und dynamische Festigkeit bei mindestens
konstantem Zähigkeitsverhalten aufweisen.

Die Werkstoffe sollen im Bauteil folgende Eigenschaften aufweisen:

  • Streckgrenze > 800 MPa
  • Streckgrenzenverhältnis > 0,8
  • Raumtemperaturzähigkeit >27J (> 20J für Einzelwerte)
  • Bruchdehnung > 10%

Dabei ist es unumgänglich, dass mindestens gleiche dynamische
Beanspruchbarkeiten wie bei den derzeit eingesetzten AFP-Stählen eingestellt
werden.


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