Verbundwerkstoffe vom Coil erschließen Funktionsvielfalt für Stahlbänder

Maßgeschneiderter Verbundwerkstoff vom Coil. So charakterisiert die Thyssen-Krupp Steel AG den Verbundwerkstoff Tribond – ein Warmbandprodukt, das durch Warmwalzplattieren unterschiedliche, teils gegensätzliche Werkstoffeigenschaften in einem dreischichtigen Stahlband kombiniert. Am Anfang der Entwicklung stand die Idee eines Bandhalbzeugs mit hoher Oberflächenhärte, aber auch guter Umformbarkeit im Mittelpunkt. Nun geht man daran, Stahl-Edelstahl-Bänder herzustellen. Ziel ist es, das verhältnismäßig preisgünstige Warmband mit dünnen, korrosions-, säure und hitzebeständigen Oberflächen auszustatten.

Metallische Verbindung mit extrem hoher Haftung

Das Warmwalzplattieren kommt in der Bandherstellung bereits bei Grobblechen zur Anwendung. Im Grobblechbereich entstehen Tafeln und keine Bänder, die zu Coils gewickelt werden können. Das Warmwalzplattieren erzeugt eine metallische Verbindung auf atomarer Ebene mit extrem hoher Haftfestigkeit. Das wurde laut Thyssen-Krupp Steel unter anderem in Scherversuchen nach DIN 50162 nachgewiesen.

Das Ergebnis ist zum Beispiel ein Material aus dem Dreischicht-Werkstoffverbund C80-C15-C80. Daraus wurden bereits Probetafeln für Pflugscharen in der Landwirtschaft hergestellt: mit verschleißfesten Außenschichten, die eine Vickerhärte von etwa 900 HV haben. Im Kern liegt dagegen die Härte bei 200 HV.

Funktionsbedingt haben die Pflugscharen einen asymmetrischen Schichtaufbau: 35% der Gesamtdicke entfallen auf die Außenschicht der Vorder- und 25% auf die Außenschicht der Rückseite. Der Dickenanteil des Kerns beträgt 40%.

Oberflächen der Verbundwerkstoff-Bestandteile müssen oxidfrei sein

Bei der Herstellung des Verbundwerkstoffs werden die Vorprodukte – Brammen und Vorbänder – zuerst von Zunder befreit. Dazu kommen abrasive Verfahren zur Anwendung. Ziel der Oberflächenbearbeitung ist die Oxidfreiheit. Danach werden die Vorprodukte übereinander gelegt. Umlaufende Schweißnähte verbinden die einzelnen Schichten miteinander. Die Nähte stabilisieren mechanisch das Stahlpaket und verhindern, dass beim Aufheizen auf Warmwalztemperatur Ofenatmosphäre zwischen die einzelnen Lagen gelangt und sich dort erneut Zunder bilden kann.

Der Werkstoffverbund entsteht bereits beim Vorwalzen – wenn das auf rund 1200 °C erhitzte Stahlpaket im Vorgerüst der Warmbandstraße mit 20000 bis 40000 kN Druck zusammengepresst wird. Anschließend lässt es sich zu 2,5 bis 7,5 mm dünnem Warmband und weiter zu 0,1 bis 2,0 mm dünnem Kaltband auswalzen, wobei der letzte Schritt beim Kunden erfolgt, zum Beispiel im Kaltwalzwerk der CD Wälzholz GmbH & Co. KG, Hagen, die zusammen mit Thyssen-Krupp Steel diesen Verbundwerkstoff als Coil zur Serienreife bringen will.