Bake-hardening-Stahl

Bake-Hardening-Stahl ist ein Werkstoff, der eine Festigkeitsteigerung durch Erwärmen auf Temperaturen um 200 °C erfährt. Der Name bezeichnet diesen Vorgang: bake→ backen und hardening → verfestigen. Dieser Stahl wird oft für Karosserieteile verwendet, da er gut in der Presse umformbar ist und beim Einbrennen des Lackes eine Festigkeitssteigerung erfährt.

Die Festigkeit steigt durch das Anlagern von Kohlenstoffatomen an Versetzungen. Diese bilden sogenannte Cottrell-Wolken oder Feinstausscheidungen [1], welche die Versetzungsbewegung behindern. Dadurch erhöht sich die für das Einleiten einer plastischen Verformung des Materials benötigte Spannung − die Festigkeit − steigt.

Cottrell-Wolken bilden sich auch bei niedrigeren Temperaturen. Da sie jedoch durch Diffusion gebildet werden, ist die Bildungsgeschwindigkeit von der Temperatur abhängig. Mit steigender Temperatur können die Kohlenstoffatome schneller durch das Kristallgitter wandern (Diffundieren), wodurch sich schneller mehr Cottrellsche Wolken bilden. Da Kohlenstoffatome jedoch relativ klein sind, reichen bereits Temperaturen von 170 - 200°C aus, um den Effekt der Festigkeitssteigerung zu erreichen. Auch Stickstoffatome bewirken einen Bake-hardening-Effekt, dieser ist allerdings im allgemeinen schlechter kontrollierbar als der durch Kohlenstoffatome bewirkte Festigkeitsanstieg.

Karosserieteile aus diesem Material können heute aus dünnerem Blech als früher hergestellt werden. Ein Beispiel ist die Motorhaube eines Kfzs, die nun statt der üblichen 0,7 Millimeter nur noch 0,43 Millimeter dick ist. Der Haupteinsatzzweck sind jedoch crashrelevante Bauteile wie zum Beispiel Längsträger, Tunnelbleche oder A-, B-, C-Säulen.

Quellen

  1. Bleck: Werkstoffkunde Stahl, Verlag Mainz 2004

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