●

Dual Pphase steels, DP

Diagram of the DP steel microstructure

(0,15% C + 1,5% Mn + 1,5% Si), 3% of residual austenite

(Amar K. De, ASPPRC, Colorado)

+ usual 5

÷÷÷÷

10%

of the residual austenite

(www.autosteel.org, IISI 2005)

(+-)

„USIPHASE D 600”

(Amar K. De, ASPPRC, Colorado)

(www.autosteel.org, IISI 2005)

(www.autosteel.org, IISI 2005)

ferrite

martensite

H T600X

C

H T450X

C

EN 10336

C

P

Si

Mn

Al

max

max

max

max

max

%

%

%

%

%

340-420

260-340

20

27

A

80

R

p0,2

R

m

min

min

min

%

MPa

MPa

(

)

DP

0,14

2,00

600

450

BH

2

MPa

Stale dwufazowe ferrytyczno-martenzytyczne (DP), wg PN-EN 10336:2007

H T500X

C

300-380

23

500

≥

30

≤

(-+)

Dual phase (DP) ferritic-martensitic steels, according to PN-EN 10336:2007 standard

H T600X

C

H T580X

D

H T980X

C

H T780X

C

340-420

330-460

20

19

600-750

450-560

10

14

0,80

0,17

0,08

0,23

0,18

2,50

2,20

600

580

980

780

max. 0,015%,

max. 1,00%

max. 0,005%,

max. 0,15%

max. 0,20%,

oraz

oraz

S

Cr+Mo

B

Nb+Ti

V

≥

30

≤

2,00

C

–

cold rolled

steels + recrystallisation,

D

– only

cold rolled

steels (the thermal-plastic process),

and

DP (dual-phase) steels

nital

Klemm color

(-)

www.thyssenkrupp-steel.com

T. Ptak

M. Erdogan, R. Priestner

5000x

alkaline chromate etch

SEM

Docol DP600

(-)

Stal DP (0,08%C + 1,91%Mn + 0,4%Si + 0,035%Al)

TEM

M – martenzyt,
RA – austenit nieprzemieniony,
MA – wyspy martenzytyczno- austenityczne,

S.G. Chowdhury, E.V. Perelona, D.B. Santos

●

stale wielofazowe TRIP („Transformation Induced Plasticity”)

- du

żą

ci

ą

gliwo

ść

zawdzi

ę

czaj

ą

przemianie fazowej zachodz

ą

cej podczas odkształcania,

Schemat mikrostruktury stali TRIP

(+-)

(www.autosteel.org, IISI 2005)

(Amar K De, ASPPRC, Colorado)

Przykłady mikrostruktur stali TRIP przy du

ż

ych

powi

ę

kszeniach

(-+)

Mikroskop

ś

wietlny – metalografia kolorowa

(E. Perelona, MONASH University)

Analiza mikrostruktury stali TRIP
(0,2% C, 1,5% Mn, 1,5% Si)

TEM (replika w

ę

glowa)

EN 10336

C

P

Si

Mn

Al

max

max

max

max

max

%

%

%

%

%

430-550

23

A

80

R

p0,2

R

m

min

min

min

%

MPa

MPa

(

)

TRIP

0,32

2,50

2,20

0,12

690

BH

2

MPa

max. 0,015%,

S

Stale wielofazowe (TRIP), wg PN-EN 10336:2007

H T780T

C

H T690T

C

470-600

21

780

≤

2,00

≥

40

(-+)

max. 0,015%,

max. 0,60%

B max. 0,005%,

max. 0,20%

V max. 0,20%,

oraz

oraz

S
Cr+Mo

Nb+Ti

Producenci stali wielofazowych opracowali i wdro

ż

yli wiele receptur stali TRIP, st

ą

d

tolerancje składu przyj

ę

te wg EN 10336 s

ą

tak szerokie.

Stal TRIP700

(ferryt – szare ziarna,

austenit – małe białe wydzielenia,
bainit- obszary ciemne)

przed odkształcaniem

⇒

⇒

⇒

⇒

(-+)

⇐

⇐

⇐

⇐

po odkształcaniu (mniej austenitu)

mikroskop optyczny

Mikrostruktura stali TRIP po walcowaniu na gor

ą

co (z lewej strony) oraz po próbie rozci

ą

gania (z prawej strony);

(-+)

(E. Perelona, MONASH University)

Mikrostruktura stali TRIP po walcowaniu na gor

ą

co (z lewej strony) oraz po próbie rozci

ą

gania (z prawej strony);

austenit (niebieski) przemieniony w martenzyt (czerwony)

TRIP800

γγγγ

(

)

Przykład stali TRIP z celowo du

żą

ilo

ś

ci

ą

austenitu

(stosowano metalografi

ę

kolorow

ą

)

●

przykłady tłoczonych elementów ze stali TRIP:

(-)

(uchwyt siedzenia)

H T780C

C

H T780C

D

H T950C

D

H T980C

C

EN 10336

C

P

Si

Mn

Al

max

max

max

max

max

%

%

%

%

%

350-500

16

A

80

R

p0,2

R

m

min

min

min

%

MPa

MPa

(

)

CP

0,18

0,23

2,20

0,80

0,08

600

BH

2

MPa

max. 0,015%,

max. 1,00-1,20%

max. 0,005%,

oraz

S

Cr+Mo

B

Stale wielofazowe (CP), wg PN-EN 10336:2007

H T750C

D

H T600C

C

620-760

500-700

680-830
720-920

700-900

10

10

10
9
7

750

780
780

950
980

≤

2,00

≥

30

(-+)

max. 1,00-1,20%

max. 0,005%,

max. 0,15%

max. 0,20-0,22%,

oraz

oraz

Cr+Mo

B

Nb+Ti

V

EN 10336

C

P

Si

Mn

Al

max

max

max

max

%

%

%

%

%

320-420

23

A

80

R

p0,2

R

m

min

min

min

%

MPa

MPa

(

)

FB

0,18

1,20

1,80

0,50

0,030

0,025

450

BH

2

MPa

max. 0,010%,

max. 0,30%

B max. 0,005%,

max. 0,05-0,015%

V max. 0,20%,

oraz

oraz

S
Cr+Mo

Nb+Ti

Stale ferrytyczno-bainityczne (FB), wg PN-EN 10336:2007

H T560F

D

H T450F

D

460-570

16

560

≥

0,015

≥

30

EN 10336

C

P

Si

Mn

Al

max

max

max

max

%

%

%

%

%

900-1150

5

A

80

R

p0,2

R

m

min

min

min

%

MPa

MPa

(

)

MS

0,25

2,00

0,80

0,060

1200

BH

2

MPa

max. 0,015%,

max. 1,20%

B max. 0,005%,

max. 0,015%

V max. 0,22%,

oraz

oraz

S
Cr+Mo

Nb+Ti

Stale martenzytyczne (MS), wg PN-EN 10336:2007

H T1200M

D

≥

30

≤

2,00

•

niskow

ę

glowe stale martenzytyczne do

kształtowania na zimno,

(+-)

www.thyssenkrupp-steel.com

Martenzyt niskow

ę

glowy,

trawiony nitalem

kształtowania na zimno,

- wytwarzane przez wielu producentów na

ś

wiecie,

- ró

ż

ny ale ogólnie tani skład chemiczny,

- wytwarzane w procesie cieplno-plastycznym,

- osi

ą

gaj

ą

wytrzymało

ść

do 1600 MPa,

- EN 10336:2007 obejmuje tylko jeden gatunek,

●

stale martenzytyczne (prod. w USA)

(-)

(Zhili Feng, Oak Ridge National Laboratory)

(Automotive Industries, April 2004)

(-)

(około 8 $/sztuk

ę

taniej)

(Automotive Industries, April 2004)

- stal martenzytyczna SZMS1200 (Salzgitter Flachstahl - 2005)

(-+)

wzmocnienie sko

ś

ne w drzwiach

(-)

Elementy no

ś

ne karoserii samochodu

(http://www.turbopower.ws)

UltraLight Steel Auto Body (ULSAB)

UltraLight Steel Auto Closures (ULSAC)

••••

wielki program badawczy – 34 wytwórców stali i samochodów z 18 krajów

- obecnie trwa wdra

ż

anie pierwszych efektów bada

ń

rozpocz

ę

tych ok. 1995,

(-+)

http://www.ulsas.org, http;//www.ulsab.org, http://www.ulsac.org, http://www.ulsab-avc.org.

UltraLight Steel Auto Suspension (ULSAS)

• Nine European

– Audi A6

– Peugeot 306

– Fiat Brava

• Four North American

– Ford Taurus

– Mercury Cougar

– Dodge Intrepid

UltraLight Steel Auto Suspension (ULSAS)

(zawieszenie)

- w programie wzi

ę

li udział producenci nast

ę

puj

ą

cych modeli:

(-+)

– Vauxhall Astra

– Vauxhall Vectra

– BMW Series 5

– Nissan Primera

– VW Golf

– Ford Mondeo

– Chevrolet Lumina

• Three Asia/Pacific

– Hyundai Elantra

– Honda Accord

– Toyota Camry

DOUBLE
WISHBONE

DOUBLE
WISHBONE

STRUT &
LINKS

STRUT &
LINKS

TWISTBEAM

TWISTBEAM

- opracowano (w ramach ULSAS) nowe rozwi

ą

zania elementów zawieszenia,

- ta

ń

sze (o ok. 20%) i nie ci

ęż

sze od podobnych rozwi

ą

za

ń

ze stopów aluminium,

- znacznie l

ż

ejsze od tradycyjnych rozwi

ą

za

ń

stalowych,

(-+)

MULTI-LINK

MULTI-LINK

LOTUS UNIQUE

LOTUS UNIQUE

- materiałem s

ą

cienkie blachy ze stali HSS oraz AHSS

••••

dlaczego wdra

ż

anie stali AHSS natrafia na opory – odbiorcy wyra

ź

nie przeczekuj

ą

,

- obecno

ść

nie plastycznych faz (martenzyt, bainit) stwarza nowe problemy przy formowaniu,

- powrót spr

ęż

ysty po formowaniu (wysoka spr

ęż

ysto

ść

martenzytu i bainitu) utrudnia

otrzymanie zało

ż

onych kształtów i ich tolerancji wymiarowych,

(+-)

(prognoza)

www.a-sp.org

R.H. Wagoner, AHSS Workshop Report 2006

- obecno

ść

nieplastycznych faz (martenzyt, bainit) stwarza nowe problemy przy formowaniu,

- niebezpiecze

ń

stwo makrop

ę

kni

ęć

oraz mikrop

ę

kni

ęć

w trakcie formowania trudno przewidzie

ć

,

(-+)

Z. Cedric Xia, Ford Motor Company

R.H. Wagoner, AHSS Workshop Report 2006

SEM

(+-)

••••

mikrop

ę

kni

ę

cia jako

nast

ę

pstwo obecno

ś

ci

faz nieodkształcalnych
plastycznie,

U.Liedl, S. Traint
E.A. Werner (2002)

Spi

ę

trzenie dyslokacji przed nieodkształcaln

ą

„wysp

ą

” martenzytu (stale DP, TRIP, CP, PM)

TEM

Mikrop

ę

kni

ę

cia na granicy martenzyt – ferryt

w szyjce próbki rozci

ą

ganej (stal DP),

Korzekwa et al.,
Scripta Met (1980)

Lee et al.,
ASPPRC/Posco 2005

••••

wdro

ż

ono ju

ż

w masowej skali technologi

ę

MTB („Multi Thickness Blanks”)

(-+)

www.tailored-blanks.com

- grubsza i wytrzymalsza blacha tylko w miejscach niezb

ę

dnych,

(-)

40

60

80

100

120

140

160

Millions

blanks

EUROPE

EUROPE

WELDED BLANKS MARKET IN EUROPE

(+-)

0

20

1997

1999

2001

2003

2005

2007

••••

zalety technologii MTB

(„Multi Thickness Blanks”)

:

- zmniejszenie ci

ęż

aru (grubsza blacha tylko w miejscach niezb

ę

dnych),

- redukcja liczby cz

ęś

ci (ró

ż

na grubo

ść

blachy zamiast dodatkowych wzmocnie

ń

),

- redukcja czasu montowania (mniejsza ilo

ść

cz

ęś

ci),

- redukcja kosztów w ogólnym monta

ż

u,

- zwi

ę

kszenie wydajno

ś

ci serwisowania,

M. Babbit, Arcelor (Flat Carbon Steel)

•

wdro

ż

ono technologi

ę

„hydro forming” i trwaj

ą

prace nad wdro

ż

eniem

tłoczenia z jednoczesnym rozci

ą

ganiem blachy,

- umocnienie odkształceniowe,
- umocnienie przemian

ą

, np. stale TRIP

(-)

(K.Siegert, M. Vulcan, IFU)

- wybrane schematy formowania ci

ś

nieniowego z jednoczesnym rozci

ą

ganiem,

(-)

(K.Siegert, M. Vulcan, IFU)

(-+)

••••

druga generacja stali AHSS

G.Frommeyer, U. Brux, Max-Planck-Institute for Iron Research, Dusseldorf (2003)

Triplex

(-+)

G.Frommeyer, U. Brux, Max-Planck-Institute for Iron Research, Dusseldorf (2003)

●

zdolno

ść

do odkształce

ń

plastycznych oraz umocnienia wysokostopowej stali TRIP

(-+)

(F.W. Bach, Universitat Hannover)

●

TWIP Steels („

Twinning Induced Plasticity

”) – austenityczne,

- bli

ź

niakowanie jako sposób na du

żą

plastyczno

ść

(nawet do 95%) oraz

silne umocnienie odkształceniowe,

- stale o wysokiej zawarto

ś

ci manganu, ze znacznymi dodatkami Si oraz Al,

stal 20% Mn – 3% Si – 3% Al odkształcona na zimno do 16%

austenit – ciemno niebieski,

εεεε

(-+)

(IAP P5/08, Progress Report 2004)

martenzyt

εεεε

-

ż

ółty,

martenzyt

αααα

′′′′

- czerwony,

(-+)

http://www.bm.bv.tum.de/app/de/lehre/come/app/media/user-files/1170077491578_9-Materials_P.pdf

F.Duddeck, Queen Mary College, London University

G.Frommeyer, U. Brux, Max-Planck-Institute for Iron Research, Dusseldorf (2003)

Shear-band Induced Plasticity

(-+)

G.Frommeyer, U. Brux, Max-Planck-Institute for Iron Research, Dusseldorf (2003)

(-)

G.Frommeyer, U. Brux, Max-Planck-Institute
for Iron Research, Dusseldorf (2003)

A. Perlade, P. Maugis, Toulouse 2005

(Leichtbaustähle mit induzierter Plastizität)

(-+)

- dlaczego d

ąż

y si

ę

do uzyskania tak du

ż

ych zdolno

ś

ci do formowania stali (A

80

= 50

÷÷÷÷

95%)

- gł

ę

bsze tłoczenie a wi

ę

c zmniejszenie ilo

ś

ci ł

ą

czonych elementów i obni

ż

enie kosztów

H. Woestmann, ThyssenKrupp Stahl AG, 2005

(-)

R.H. Wagoner, AHSS Workshop Report 2006

www.a-sp.org

(-)

R.H. Wagoner, AHSS Workshop Report 2006

www.a-sp.org

(-)

- perspektywy zastosowa

ń

stali AHSS drugiej i trzeciej generacji

G.Frommeyer, U. Brux, Max-Planck-Institute for Iron Research, Dusseldorf (2003)