Hochfeste und ultrahochfeste Tafelbleche

Hochfeste und
ultrahochfeste Tafelbleche
aus warmgewalztem Stahlband
voestalpine Anarbeitung GmbH
www.voestalpine.com/anarbeitung
2
Die Welt verändert sich rapide.
Wir liefern die Lösung für eine leichtere Zukunft.
Hochfeste und ultrahochfeste
Tafelbleche von voestalpine.
Erfolgreicher Leichtbau bedingt
den Einsatz von hochfesten bzw.
ultrahochfesten Stählen. Die innovativen Stahlsorten alform® und
alform® x-treme von voestalpine
bieten überragende Vorteile
bei Gewichtsreduktion und
Verarbeitung.
3
Weniger ist mehr
Die zentrale Anforderung an den Leichtbau lautet:
gegebene Leistungsfähigkeit
bei verringerter Materialdicke bzw.
höhere Leistungsfähigkeit
bei gleicher Dimensionierung zu erreichen.
Beide Ziele sind mit den hoch- bzw. ultrahochfesten
Stahlsorten alform® und alform® x-treme von voestalpine
optimal zu erreichen.
Und: Nicht nur das Gewicht wird weniger,
auch die Kosten sinken!
100
ultrahochfester alform®-Stähle ist – je
90
nach Belastungsfall – eine Reduktion
der Materialdicke und damit des
Gewichts um bis zu 70 % möglich.
Gewicht [%]
Durch den Einsatz hochfester bzw.
Belastung
dynamisch
statisch
80
70
60
50
40
30
300
400
500
600
700
800
900
Mindeststreckgrenze Rp0,2 [MPa]
4
1000
1100
Sie fragen nach den Vorteilen?
voestalpine produziert und vertreibt
hochfeste und ultrahochfeste alform®-
Höhere Trag- bzw. Nutzlast
Stähle als warmgewalztes Stahlband,
Tafelblech aus warmgewalztem Stahl-
geringeres Eigengewicht
band und als Grobblech.
Bessere Umweltverträglichkeit
Die Angaben in dieser Broschüre
beziehen sich ausschließlich auf hoch-
geringerer Treibstoffverbrauch
feste und ultrahochfeste Tafelbleche
geringere Bodenverdichtung
aus warmgewalztem Stahlband. Technische Details zu den beiden anderen
Optimale Verarbeitbarkeit
Produktgruppen finden Sie im Internet
unter www.voestalpine.com/stahl bzw.
hervorragende Schweißeignung
www.voestalpine.com/grobblech.
beste Umformbarkeit
ausgezeichnete Schneideignung
Höhere Verschleißbeständigkeit
hohe Festigkeit bedeutet größere Härte und
damit bessere Verschleißbeständigkeit
Kostenreduktion
geringerer Materialeinsatz
reduzierter Einsatz von Schweißzusatzwerkstoffen
Typische
Anwendungen
« Mobilkräne
« Betonpumpen
Waggons »
« LKW-Knickarmkräne
Nutzfahrzeuge »
Container
« Land- und
forstwirtschaftliche
Geräte
5
6
Die Vorteile im Detail
Der Ersatz konventioneller Baustähle durch hochfeste
bzw. ultrahochfeste Stähle ermöglicht bei gleicher Belastbarkeit eine Reduktion der Materialdicke um bis zu
70 Prozent. Selbst bei schwierigen Lastbedingungen
ist eine signifikante Dickenreduktion möglich. Hoch-
Hochfeste und ultrahochfeste
alform®-Stähle sind der Schlüssel
zu erfolgreichem Leichtbau.
feste und ultrahochfeste alform®-Stähle sind damit der
Schlüssel zu erfolgreichem Leichtbau.
Geringere Materialdicke und niedrigeres Gewicht ermöglichen eine kostengünstigere Produktion und eine
Die Leichtbauweise ermöglicht
geringere Herstell- und
Betriebskosten.
Reduktion der Betriebskosten.
OPTIMALE VerarbeitBARKEIT
Ausgezeichnete Kaltumformbarkeit
Aufgrund des homogenen feinkörnigen Gefüges weisen hochfeste und ultrahochfeste alform®-Stähle ein entscheidend verbessertes Umformverhalten bei mehr als
doppelter Mindeststreckgrenze gegenüber herkömmlichen Baustählen auf.
Gewährleistete Mindestkantradien
Kleinster zulässiger Innenradius bei 90°-Kantung für Blechdicke s
Stahlsorte
S355J2C nach EN 10025-2
alform 700 M
s = 3 – 6 mm
s > 6 mm
Bei Ersatz konventioneller Baustähle
~ 1,9 s
~ 2,2 s
~ 2,7 s
durch hochfeste oder ultrahochfeste
1,2 s
1,5 s
2,0 s
alform®-Stähle kann der Biegeradius
1,5 s
2,0 s
2,5 s
aufgrund der reduzierten Material-
alform 900 x-treme
1)
–
2,5 s
3,0 s
dicke verkleinert werden.
alform 960 x-treme
1)
–
3,0 s
4,0 s
–
3,5 s
5,0 s
S700MC nach EN 10149-2
alform 1100 x-treme 1)
1)
s < 3 mm
keine vergleichbare Normstahlsorte
7
Hervorragende Schweißeignung
Die hervorragende Schweißeignung hochfester und ultrahochfester alform®-Stähle
ergibt sich aus der Kombination von thermomechanischer Walzung und Mikrolegierung, wodurch die Einstellung sehr niedriger Kohlenstoffäquivalente möglich wird.
Daraus resultieren folgende Vorteile:
großes Schweißparameterfeld/großer Schweißverarbeitungsbereich
geringe Aufhärtungsneigung
geringe Neigung zur Anlasserweichung in der Wärmeeinflusszone
Kaltrissfreiheit ohne Vorwärmung
ausgezeichnete Verformbarkeit der Wärmeeinflusszone
Kohlenstoffäquivalent CEV/CET
CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15, CET = C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40
0,9
alform®-Stähle weisen trotz
0,8
ihrer hohen Festigkeit geringe
0,7
Kohlenstoffäquivalente auf.
Kohlenstoffäquivalent [%]
Hochfeste und ultrahochfeste
Kohlenstoffäquivalent
CET
CEV
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Streckgrenze [MPa]
Das Kohlenstoffäquivalent als wichtigste Kenngröße zur Charakterisierung der
Schweißeignung stellt ein Maß für das Härtungspotenzial der Wärmeeinflusszone
unter typischen Abkühlbedingungen beim Schweißprozess dar. Gemäß EN 1011-2
kommen zwei Konzepte, CEV bzw. CET, für die Berechnung des Kohlenstoffäquivalents zur Anwendung. Das Kohlenstoffäquivalent wird unter Berücksichtigung der
Bauteildicke für die Berechnung der (eventuell) erforderlichen Vorwärmtemperatur
herangezogen.
Um das volle Gewichtseinsparungspotenzial auch bei dynamisch beanspruchten
Bauteilen auszuschöpfen, wird eine Schweißnahtnachbehandlung empfohlen.
8
Empfohlener Schweißbereich
Schweißtechnische Verarbeitungsrichtlinien
Stahlsorte
Verfahren
MAG (GMAW) 1)
alform 700 M
E-Hand (SMAW)
Zusatzwerkstoff
Zwischenlagen- t8/5-Bereich
temperaturen [°C]
[s]
ER 110 S-G Drähte
(nach AWS A 5.28)
z. B. Böhler X70-IG
E 11018-GH4R Elektroden
Durch den großen Verarbeitungsbereich können hochfeste und ultra-
≤ 80
6 – 20
(nach AWS A 5.5)
z. B. Böhler FOX EV 85
hochfeste alform®-Stähle problemlos
mit herkömmlichen Verfahren geschweißt
werden.
ER 120 S-G Drähte
MAG (GMAW) 1)
alform 900 x-treme
E-Hand (SMAW)
(nach AWS A 5.28)
z. B. Böhler X90-IG, Union X96,
alform 900 MC
≤ 80
6 – 15
≤ 80
6 – 15
≤ 80
6 – 15
E 12018-G Elektroden
(nach AWS A 5.5)
z. B. Böhler FOX EV 100
ER 120 S-G Drähte
MAG (GMAW) 1)
alform 960 x-treme
(nach AWS A 5.28)
z.B. Böhler X90-IG, Union X96,
alform 900 MC
E-Hand (SMAW)
E 12018-G Elektroden
(nach AWS A 5.5)
MAG (GMAW) 1)
keine genormten Zusatzwerkstoffe erhältlich
z. B. Böhler FOX EV 100
z. B. Metallo 1100, Megafil 1100
alform 1100 x-treme
E-Hand (SMAW)
E 12018-G Elektroden
(nach AWS A 5.5)
z. B. Böhler FOX EV 100
orwärmung: Grundsätzlich ist keine Vorwärmung erforderlich. Liegt die Arbeitsplatztemperatur unter +5 °C,
V
sollte eine Vorwärmung auf 60 – 80 °C vorgenommen werden, um trockene Schweißkanten zu gewährleisten.
1)
Gas: M21 (Corgon 18)
In der Tabelle sind je Werkstoff und Schweißverfahren geeignete Schweißzusatzwerkstoffe angegeben. Weiters sind empfohlene Zwischenlagentemperaturen und
t8/5-Zeiten ersichtlich.
Die t8/5-Zeit stellt die maßgebliche Kenngröße für den empfohlenen Schweißbereich
dar. Sie beschreibt die Zeitdauer, in der bei der Abkühlung der Schweißnaht der
Temperaturbereich zwischen 800 °C und 500 °C durchlaufen wird. Die Ermittlung
der t8/5-Zeit ist in der EN 1011-2 detailliert beschrieben.
Durch die Einhaltung des Verarbeitungsbereichs können die mechanischtechnologischen Eigenschaften des
Grundwerkstoffes auch in der Schweißverbindung sichergestellt werden.
9
Beste Schneideignung
Hochfeste und ultrahochfeste
Hochfeste und ultrahochfeste alform®-Stähle sind sehr gut zum Laser- und Plasma-
alform -Stähle weisen minimale
schneiden geeignet. Sie weisen eine sehr gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit
Eigenspannungen auf.
und ein homogenes Mikrogefüge über den Blechquerschnitt auf. Dies wird einer-
Dadurch werden Verwerfungen
seits durch eine dünne, gleichmäßige Zunderschicht, andererseits aber auch durch
im Schneidbetrieb weitgehend
ein spezielles Legierungskonzept und Einstellung eines sehr hohen Reinheits-
vermieden.
grades hinsichtlich nicht metallischer Einschlüsse bei der Erschmelzung erreicht.
®
Bei der Produktion der Bleche wird auf die Minimierung der Eigenspannungen
geachtet, um Verwerfungen im Schneidbetrieb weitgehend zu vermeiden. Durch
verfahrens- und werkstoffseitige Optimierungen werden eine hohe Schnittgüte
und eine optimale Schnittgeschwindigkeit erreicht. Wesentlich für die Nutzung
der werkstoffseitigen Vorzüge sind entsprechend eingestellte Schneidgeräte.
Schnittgeschwindigkeit
Erhöhung der Laser-Schnittgeschwindigkeit bei abnehmender Materialdicke
Die durch den Einsatz von hochfesten
und ultrahochfesten alform®-Stählen
10
erzielte Reduktion der Materialdicke
digkeiten und damit einen höheren
Durchsatz.
Weitere Informationen zur Verarbei-
Schnittgeschwindigkeit [m/min]
ermöglicht höhere Schnittgeschwin-
8
6
4
2
tung von alform®-Stählen finden Sie
in unserem Anwenderhandbuch
alform® – Die Verarbeitung,
das unter www.voestalpine.com/stahl
zum Download bereitsteht.
10
0
20
18
16
14
12
10
Blechdicke [mm]
8
6
4
2
KostenREDUKTION
Einsparungen durch hochfeste bzw. ultrahochfeste Stähle
Durch geringere Materialdicken und die damit verbundene Gewichts- und Volumenreduktion bieten hochfeste und ultrahochfeste Stähle Kosteneinsparungspotenziale,
die von der Beschaffung über die innerbetriebliche Manipulation bis zur Verarbeitung
reichen.
Manipulation
Logistik
Geringeres Beschaffungsvolumen und geringeres
Gewicht führen zu einer
Senkung der Transportkosten.
Verarbeitung
Geringeres Stückgewicht
ermöglicht den Einsatz kleinerer
Transport- und Hebemittel.
Geringere Materialdicken
senken die Kosten beim
Schweißen:
reduzierter Einsatz von
Schweißzusatzwerkstoffen
kürzere Schweißzeiten
Laserschneiden:
kürzere Laserschneidzeiten
Einsparungspotenziale am Beispiel eines Rechteckprofils
Das nachstehende Beispiel verdeutlicht das steigende Einsparungspotenzial durch
den stufenweisen Einsatz hochfester bzw. ultrahochfester Stähle am Beispiel eines
statisch belasteten Biegeträgers.
Die tatsächlich erreichbare Reduktion der Materialdicke hängt einerseits vom Belastungsfall (statisch/dynamisch) und andererseits von konstruktiven Gegebenheiten
(Lage von Schweißnähten, Kerben ...) ab.
Stahlsortenvergleich
Rechteckprofil 120 mm x 80 mm x Dicke, längsgeschweißt, V-Naht, Biegemoment 50 kNm
Stahlsorte
S355J2C
alform 700 M
alform 960 x-treme
Blechdicke
15 mm
6 mm
4 mm
Schweißnahtvolumen
100 %
16 %
7%
Laserschneidzeit
100 %
40 %
27 %
erforderliche Kantkraft
100 %
32 %
19 %
min. Kantenradius innen
100 %
23 %
30 %
100 %
44 %
30 %
Bauteilgewicht
Der Einsatz hochfester bzw. ultrahochfester alform®-Stähle eröffnet
abhängig vom Anwendungsfall hohe
Einsparungspotenziale.
Aufgrund des geringeren Materialbedarfs können
die Bauteilkosten drastisch gesenkt werden.
11
Lieferspezifikationen
HERSTELLUNG
Hochfeste und ultrahochfeste alform®-Stähle sind thermomechanisch gewalzte Stähle,
die beschleunigt abgekühlt werden. Sie gehören damit zur Familie der Feinkornbaustähle. Bei der Herstellung werden der Feinkornmechanismus und die Transformationshärtung zur Festigkeits- und Zähigkeitssteigerung genutzt.
Weitere Informationen sowie den
jeweils letztgültigen Stand dieser
BEZEICHNUNG
Broschüre finden Sie im Internet:
alform® und alform® x-treme sind Produktmarken der voestalpine. Die Bezeichnung
www.voestalpine.com/anarbeitung.
der einzelnen Stahlsorten umfasst neben der Mindeststreckgrenze eine Kennung für
das Herstellungsverfahren und ist wie folgt aufgebaut:
Aufbau der Bezeichnung am Beispiel alform 700 M / alform 960 x-treme
alform®..................................... Produktmarke der voestalpine
700 bzw. 960............................ Mindeststreckgrenze in MPa
M.............................................. Kennung für hochfeste thermomechanisch gewalzte
alform®-Stähle nach EN 10149-2
x-treme . .................................. Kennung für ultrahochfeste thermomechanisch gewalzte
alform®-Stähle ohne vergleichbare Normstahlsorte
Vergleich mit Normstählen
Hochfeste alform®-Stähle bis einschließlich 700 MPa Mindeststreckgrenze
(alform 700 M) werden in Anlehnung an EN 10149-2 geliefert.
Hochfeste alform®-Stähle bieten im
Hochfeste alform®-Stähle weisen aber im Gegensatz zur Norm verbesserte
Vergleich zur Norm verbesserte
Toleranzen bei der chemischen Analyse, den mechanischen Eigenschaften und
Toleranzen.
den Biege- und Kantradien auf.
Für ultrahochfeste thermomechanisch gewalzte Stahlsorten mit Mindeststreckgrenzen größer 700 MPa existiert derzeit keine anwendbare europäische Stahlnorm.
Hochfeste und ultrahochfeste alform®-
Bei thermomechanisch gewalzten alform®-Stählen führt eine Wärmebehandlung
Stähle weisen eine gute Anlassbestän-
(z. B. Spannungsarmglühen) bis 580 °C (bei alform 900 x-treme, alform 960 x-treme
digkeit auf.
und alform 1100 x-treme bis 550 °C) nicht zu einem Absinken der Mindeststreckgrenze. Flammrichten mit lokaler kurzzeitiger Erwärmung ist bis alform 900
x-treme möglich.
12
Chemische Zusammensetzung
Schmelzanalyse
Gewährleistung in %
max.
max.
max.
min.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
Richtwerte Richtwerte
C
Si
Mn
P
S
Al
Nb
V
Ti
Mo
B
für CEV
für CET
alform 700 M 1)
0,12
0,50
2,10
0,020
0,008
0,020
0,08
0,15
0,20
0,30
0,005
0,39
0,25
S700MC n. EN 10149 1)
0,12
0,60
2,10
0,025
0,015
0,015
0,09
0,20
0,22
0,50
0,005
–
–
alform 900 x-treme
0,18
0,50
2,10
0,020
0,008
0,020
0,08
0,15
0,24
0,80
0,005
0,50
0,31
alform 960 x-treme
0,20
0,50
2,10
0,020
0,008
0,015
0,09
0,20
0,24
0,80
0,005
0,64
0,32
alform 1100 x-treme
0,20
0,50
2,10
0,020
0,008
0,015
0,09
0,20
0,24
0,80
0,005
0,75
0,45
Stahlsorten
1)
max.
Die Summe von Nb, V und Ti ist ≤ 0,22 %. CEV = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15
Cr, Ni und Cu können als Legierungszusatz verwendet werden. CET = C+(Mn+Mo)/10+(Cr+Cu)/20+Ni/40
Mechanische Eigenschaften
Mechanische Eigenschaften
Gewährleistete Mindestwerte
Proben-
Streckgrenze
richtung
[MPa]
Zugversuch
min.
ReH 2)
Stahlsorten
Zugfestigkeit
Bruchdehnung
[MPa]
min.
Kerbschlagarbeit 4)
[%] min.
max.
Rm
< 3 mm
A80
[J] min.
≥ 3 mm
A5
bei –20 °C bei –40 °C
[längs]
alform 700 M
längs
700 3)
750
930
11
14
40
S700MC n. EN 10149-2
längs
700 3)
750
950
10
12
40
alform 900 x-treme
quer
900
930
1100
–
10
27
1)
3)
alform 960 x-treme 1)
längs
960
980
1200
–
8
27
alform 1100 x-treme 1)
längs
1100
1140
1350
–
8
27
auf
Anfrage
1)
Keine vergleichbare Normstahlsorte.
2)
Bei Fehlen einer ReH wird die Rp02 herangezogen. 3)
Bei Dicken > 8 mm sind die Werte für die Mindeststreckgrenze um 20 MPa niedriger.
4)
Auf Verlangen bei der Bestellung wird die Kerbschlagarbeit an ISO-Spitzkerbproben für Blechdicken ≥ 6 mm ermittelt. Der angegebene Wert gilt für
den Mittelwert aus drei Prüfungen längs zur Walzrichtung, bezogen auf einen Probenquerschnitt von 10 x 10 mm. Einzelwert mind. 70 % des
spezifizierten Mindestwertes. Andere Prüftemperaturen auf Anfrage.
Lieferbare Abmessungen
Maximal lieferbare Breite in Abhängigkeit von der Blechdicke
Mindestbreite 900 mm, maximale Tafellänge 12 m
*)
Dicke [mm]
alform 700 M
alform 900 x-treme
alform 960 x-treme
alform 1100 x-treme
2,50 – 2,99
1300
–
–
–
3,00 – 3,49
1450
–
–
–
3,50 – 3,99
1570
1300
–
–
4,00 – 4,99
1600
1420
1300
1300
5,00 – 5,99
1600
1420
1300
1300
6,00 – 7,99
1600
1420
1300
1300
8,00 – 12,00*)
1600
–
–
–
Dicken von 10 bis 12 mm auf Anfrage.
Davon abweichende Abmessungen auf Anfrage.
Für größere Dicken verweisen wir auf das Lieferprogramm der voestalpine Grobblech (www.voestalpine.com/grobblech).
13
14
Vorsprung durch neue Lösungen.
Gemeinsam erreichen wir mehr.
15
Ausgabe November 2010
Technisch weiter. Gemeinsam erfolgreich.
voestalpine – Ihr Partner, der Vorsprung schafft.
Hochwertige Werkstoffe und Produkte sind unsere Basis. Wir wollen aber auch als Partner
unserer Kunden Maßstäbe setzen und stets die beste Lösung bieten. Dazu setzen wir auf
zwei Komponenten:
die persönliche – mit engagierten und kompetenten MitarbeiterInnen und
die technische – mit Innovationsvorsprung bei Verfahren, Produkten und Services.
Die Unternehmen der voestalpine Stahl Division und ihre MitarbeiterInnen verstehen
unter Partnerschaft:
Verständnis für das Geschäft unserer Kunden
Professionalität
Zuverlässigkeit
Vertrauensvolle Zusammenarbeit
Übernahme von Verantwortung
voestalpine Anarbeitung GmbH
voestalpine-Straße 3
4020 Linz, Austria
T. +43/50304/15-6596
T. +43/50304/15-2952
F. +43/50304/55-73472
[email protected]
www.voestalpine.com/anarbeitung

Download Report