Critical Aspects Concerning Large-scale Production of a Batch-annealed Medium-Mn 780 MPa Grade for Automotive Applications

Abstract

This article presents the results of the development of a medium-Mn780 grade at large scale production via conventional LD-converter route at the voestalpine steel plant in Linz. It highlights the property profile of the newly developed grade—being a well-balanced global-formability type for demanding deep drawing operations and crash applications. Furthermore, it offers the possibility of weight reduction by replacing grades with lower strength levels.The article highlights critical aspects of the application of the material that had to be overcome. The first aspect addresses the often-observed presence of extensive yield point elongation (YPE) in medium-Mn steels. This contribution clearly shows that YPE can be avoided by a two-step heat treatment. The second aspect concerns the robustness of the manufacturing process and refers to the sensitivity of mechanical properties to the intercritical annealing temperature, which is a concern for industrial scale production. Based on the large-scale material, this contribution can emphasize that, with a precise temperature control during a batch annealing cycle, stable mechanical properties throughout an entire coil can be achieved. The third aspect addresses the necessary suitability of the material for the resistance spot welding process. In our first investigations, the material revealed rather low cross tension strength (CTS) after welding with standard parameters. Therefore, the chemical composition was adjusted and a double-pulse regime was established to vastly increase CTS.Considering all the above-mentioned aspects, this contribution represents a compilation of critical points and possible solutions towards the large-scale implementation and subsequent use of the present material by the automotive industry.In diesem Artikel werden die Ergebnisse der Entwicklung einer medium-Mn780 Güte vorgestellt, die im voestalpine-Stahlwerk in Linz mittels der konventionellen LD-Konverter-Route hergestellt wurde. Die neu entwickelte Stahlgüte weist ein ausgewogenes Eigenschaftsprofil mit Fokus auf globaler Umformbarkeit für anspruchsvolle Tiefziehoperationen und Crash-Anwendungen auf. Darüber hinaus bietet der Werkstoff die Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung durch den Ersatz von Güten mit einem niedrigeren Festigkeitsniveau.Der Artikel beleuchtet kritische Aspekte bei der Anwendung des Werkstoffs, die es zu überwinden galt. Die erste Fragestellung betrifft die bei medium-Mn Stählen häufig beobachtete ausgeprägte Streckgrenze. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine ausgeprägte Streckgrenze durch eine zweistufige Wärmebehandlung vermieden werden kann. Der zweite behandelte Aspekt bezieht sich auf die Robustheit des Herstellungsprozesses und beleuchtet die Frage der Sensitivität der mechanischen Eigenschaften auf die interkritische Glühtemperatur. Auf Grundlage des großtechnisch hergestellten Materials kann gezeigt werden, dass mittels einer präzisen Temperaturführung während eines Hauben-Glühzyklus stabile mechanische Eigenschaften über den gesamten Coil hinweg erreicht werden können. Der dritte betrachtete Aspekt ist die geforderte Eignung des Materials für das Widerstandspunktschweißen. In ersten Untersuchungen zeigte der Werkstoff nach dem Schweißen mit Standardparametern eine geringe Kopfzugfestigkeit. Aufgrund dessen wurde die chemische Zusammensetzung angepasst und ein Doppelimpulsverfahren entwickelt, um die Kopfzugkräfte deutlich zu erhöhen.Dieser Beitrag fasst die kritischen Punkten und möglichen Lösungen für die großtechnische Herstellung und Anwendung der medium-Mn 780 Güte in der Automobilindustrie zusammen.