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Erschienen in: BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte 11/2021

14.10.2021 | Originalarbeit

Avoiding Zinc Induced Cracking in Hot Forming

verfasst von: Dipl.Ing. Siegfried Kolnberger, Dipl.Ing. Josef Faderl, MBA, Dr. Thomas Kurz, Dr. Johannes Haslmayr

Erschienen in: BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte | Ausgabe 11/2021

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Abstract

In direct hot forming or press forming of galvanized steel sheets especially at high forming temperatures, micro cracks may occur especially at high temperatures. Small micro cracks known as second order micro cracks (with depths up to several 10 µm) may even occur at forming temperatures well below 650 °C. They sometimes arise in parts with high frames and are often located in the frame near the flange. So far several mechanisms have been discussed about the origin of these second order micro cracks, but none was satisfactory. We could prove with different experiments and lab investigations and real part production that second order micro cracks are due to vapour metal embrittlement (VME). This results from the high zinc vapour pressure of the ZnFe-intermetallic phases. The cracking of the ZnFe-coating during hot forming generates high moveable Zn. If there is not sufficient oxygen to form zinc oxide immediately, there is a chance that Zn atoms reach the steel surface and weaken the austenite grain and/or austenite grain boundary. Special hot forming conditions, for example close local contact between part and tool together with high tensile stress, may cause second order micro cracks. Because of the limited amount of zinc atoms created by this mechanism, these micro cracks are limited to several 10 µm in depth. We also propose measures to eliminate also these small micro cracks.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Schwinghammer, H.: Entstehung und Vermeidung von Mikrorissen beim Warmumformen von presshärtenden Stählen mit Zn-Beschichtung, Diss., Linz, Johannes Kepler Universität, 2014 Schwinghammer, H.: Entstehung und Vermeidung von Mikrorissen beim Warmumformen von presshärtenden Stählen mit Zn-Beschichtung, Diss., Linz, Johannes Kepler Universität, 2014
2.
Zurück zum Zitat Gaderbauer, W.: Surface and Oxide Analysis of Press-Hardened Hot-Dip Galvanized Steel with Electron Microscopy, Master’s Thesis, Linz, Johannes Kepler University, 2019 Gaderbauer, W.: Surface and Oxide Analysis of Press-Hardened Hot-Dip Galvanized Steel with Electron Microscopy, Master’s Thesis, Linz, Johannes Kepler University, 2019
4.
Zurück zum Zitat Baker, H.; Okamoto, H.; Henry, S. D.; Davidson, G. M.; Fleming, M. A.; Kacprzak, L.; Lampman, H. F.; Scott, W. W.; Uhl, R. C.; Wheaton, N. D.; Mills, K.; Plickert, D. S.; Starr, S.; Skiba, K.; Eland, P.; Fenstermaker, J.: ASM Handbook Volume 3—Alloy Phase Diagrams, Ohio: ASM International, 1992, p 500, isbn: 0871703777, https://doi.org/10.1007/BF02869318, arXiv:1011.1669v3CrossRef Baker, H.; Okamoto, H.; Henry, S. D.; Davidson, G. M.; Fleming, M. A.; Kacprzak, L.; Lampman, H. F.; Scott, W. W.; Uhl, R. C.; Wheaton, N. D.; Mills, K.; Plickert, D. S.; Starr, S.; Skiba, K.; Eland, P.; Fenstermaker, J.: ASM Handbook Volume 3—Alloy Phase Diagrams, Ohio: ASM International, 1992, p 500, isbn: 0871703777, https://​doi.​org/​10.​1007/​BF02869318, arXiv:1011.1669v3CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Okamoto, N. L.; Inomoto, M.; Takebayashi, H.; Inui, H.: Crystal structure refinement of the Γ‑ and Γ 1‑Phase compounds in the Fe-Zn system and orientation relationships among α‑Fe, Γ and Γ 1 phases in the coating layer of galvannealed steel, in: Journal of Alloys and Compounds, 732 (2018), pp 52–63, isbn: 09258388, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.10.146CrossRef Okamoto, N. L.; Inomoto, M.; Takebayashi, H.; Inui, H.: Crystal structure refinement of the Γ‑ and Γ 1‑Phase compounds in the Fe-Zn system and orientation relationships among α‑Fe, Γ and Γ 1 phases in the coating layer of galvannealed steel, in: Journal of Alloys and Compounds, 732 (2018), pp 52–63, isbn: 09258388, https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​jallcom.​2017.​10.​146CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Janik, V.; Lan, Y.; Beentjes, P.; Norman, D.; Hensen, G.; Sridhar, S.: Zn Diffusion and α-Fe(Zn) Layer Growth During Annealing of Zn-Coated B Steel, in: Metallurgical and Materials Transactions, 47A (2016), pp 400–411 Janik, V.; Lan, Y.; Beentjes, P.; Norman, D.; Hensen, G.; Sridhar, S.: Zn Diffusion and α-Fe(Zn) Layer Growth During Annealing of Zn-Coated B Steel, in: Metallurgical and Materials Transactions, 47A (2016), pp 400–411
7.
Zurück zum Zitat Lee, C. W.; Choi, W. S.; Cho, L.; Cho, Y. R.; De Cooman, B. C.: Liquid-Metal-Induced Embrittlement Related Microcrack Propagation on Zn-coated Press Hardening Steel. In: ISIJ International, 55 (2015), no. 1, pp. 264–271CrossRef Lee, C. W.; Choi, W. S.; Cho, L.; Cho, Y. R.; De Cooman, B. C.: Liquid-Metal-Induced Embrittlement Related Microcrack Propagation on Zn-coated Press Hardening Steel. In: ISIJ International, 55 (2015), no. 1, pp. 264–271CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Drillet, P.; Grigorieva, R.; Leuillier, G.; Vietoris, T.: Study of cracks propagation inside the steel on press hardened steel zinc based coatings, in: Proceedings of the 8th International Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet (2011), Genova, Galvatech, pp 371–378 Drillet, P.; Grigorieva, R.; Leuillier, G.; Vietoris, T.: Study of cracks propagation inside the steel on press hardened steel zinc based coatings, in: Proceedings of the 8th International Conference on Zinc and Zinc Alloy Coated Steel Sheet (2011), Genova, Galvatech, pp 371–378
9.
Zurück zum Zitat Bauer, K. D.; Todorova, M.; Hingerl, K.; Neugebauer, J.: A first principles investigation of zinc induced embrittlement at grain boundaries in bcc iron, Acta Materialia, 90 (2015), pp 69–76CrossRef Bauer, K. D.; Todorova, M.; Hingerl, K.; Neugebauer, J.: A first principles investigation of zinc induced embrittlement at grain boundaries in bcc iron, Acta Materialia, 90 (2015), pp 69–76CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Joseph, B.; Picat, M.; Barbier, F.: Liquid metal embrittlement: A state-of-the-art appraisal, in: Eur.Phys.J.AP, 5 (1999), pp 19–31CrossRef Joseph, B.; Picat, M.; Barbier, F.: Liquid metal embrittlement: A state-of-the-art appraisal, in: Eur.Phys.J.AP, 5 (1999), pp 19–31CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Haslmayr, J.: Liquid Metal Embrittlement und Mikrorisse bei der Warmumformung verzinkter Stahlbleche, Diss., Linz, Johannes Kepler Universität, 2017 Haslmayr, J.: Liquid Metal Embrittlement und Mikrorisse bei der Warmumformung verzinkter Stahlbleche, Diss., Linz, Johannes Kepler Universität, 2017
12.
Zurück zum Zitat Janke, D.; Li, L.: Grundlegende Untersuchungen zum Verhalten von Zink und Blei bei der Stahlerzeugung, Abschlussbericht Technische Forschung Stahl, 1995, isbn: 9789282740989 Janke, D.; Li, L.: Grundlegende Untersuchungen zum Verhalten von Zink und Blei bei der Stahlerzeugung, Abschlussbericht Technische Forschung Stahl, 1995, isbn: 9789282740989
13.
Zurück zum Zitat Tutewohl, T.; Sommer, A.; Haslmayr, J.; Kolnberger, S.; Schwinghammer, H.: Patent DE 10 2016 102 324 A1, 2017 Tutewohl, T.; Sommer, A.; Haslmayr, J.; Kolnberger, S.; Schwinghammer, H.: Patent DE 10 2016 102 324 A1, 2017
Metadaten
Titel
Avoiding Zinc Induced Cracking in Hot Forming
verfasst von
Dipl.Ing. Siegfried Kolnberger
Dipl.Ing. Josef Faderl, MBA
Dr. Thomas Kurz
Dr. Johannes Haslmayr
Publikationsdatum
14.10.2021
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte / Ausgabe 11/2021
Print ISSN: 0005-8912
Elektronische ISSN: 1613-7531
DOI
https://doi.org/10.1007/s00501-021-01162-7

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