Investigation of the forming limit behavior of martensitic chromium steels for hot sheet metal forming

Abstract

A possible alternative to the established press hardening steel Usibor 1500 (22MnB5) are hot formed martensitic chromium steels. The combination of strength and ductility of the martensitic chromium steels can be adjusted to an extreme level. By this means conventional lightweight solutions can be enhanced and this leads to a more economical use of resources. Furthermore, the extreme strength combined with the higher ductility provides an extreme crash safety of the produced car body parts. Forming limit curves (FLC) are used to identify the forming capacity of the sheet material, so the production process can be designed to the limiting range. Conventional FLC recorded at room temperature do not adequately describe the forming capacity for hot forming as it strongly depends on temperature. Therefore, in this paper an experimental-numerical method for determining quasi-isothermal FLC at high forming temperatures is introduced, applied to the steel AISI 420C (X46Cr13) at 900 °C and compared to literature values of Usibor 1500.

Abstract

Eine mögliche Alternative zum etablierten Presshärtestahl Usibor 1500 sind warmumgeformte martensitische Chromstähle. Die Kombination aus Festigkeit und Duktilität der Chromstähle ist bis in extreme Dimensionen einstellbar, übertrifft damit konventionelle Leichtbaulösungen und führt zu einer verbesserten Ressourcennutzung. Darüber hinaus bietet die hohe Festigkeit kombiniert mit der erhöhten Duktilität eine extreme Crashsicherheit der produzierten Karosserieteile. In der Blechumformung werden Grenzformänderungskurven (FLC) verwendet, um die maximale Umformbarkeit des Materials zu bestimmen und den Produktionsprozess im Grenzbereich auslegen zu können. Konventionelle FLC, die bei Raumtemperatur aufgenommen werden, beschreiben die Umformbarkeit für die Warmumformung nicht ausreichend, da die Umformbarkeit stark von der Temperatur abhängig ist. Daher wird an dieser Stelle ein experimentell- numerisches Verfahren zur Bestimmung quasi-isothermer FLC für hohe Umformtemperaturen vorgestellt, auf den Stahl AISI 420C bei 900 °C angewendet und mit Literaturdaten von Usibor 1500 verglichen.