BQ vs DQ – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

Ingenieure, Einkaufsleiter und Fertigungsplaner stehen häufig vor der Wahl zwischen zwei häufig spezifizierten kaltgewalzten, niedriglegierten Stahlqualitäten: BQ und DQ. Die Entscheidung balanciert typischerweise die Umformleistung (wie gut das Blech gezogen oder gestanzt werden kann) gegen die Herstellbarkeit und die Kosten — zum Beispiel die Auswahl einer Sorte für Hochvolumen-Stanz- und einfache Stanzoperationen im Vergleich zur Auswahl einer Sorte für schweres Tiefziehen, bei dem Oberflächenerscheinung, Dehnung und Umformbarkeit dominieren.

Auf praktischer Ebene besteht der Hauptunterschied in der Funktionalität: BQ ist für Stanz-/Lochoperationen und allgemeine Stanzoperationen optimiert, bei denen die Qualität der Schneidkante und die dimensionsstabilität wichtig sind, während DQ für Tiefziehen und schweres Formen optimiert ist, wo Duktilität, Dehnungsuniformität und Ziehfähigkeit (r-Wert-Kontrolle) entscheidend sind. Da sie in überlappenden Produktformen (Coils, Bleche, Streifen) verwendet werden, vergleichen Designer sie häufig bei der Spezifikation von Automobil-Innenverkleidungen, Gehäusen von Haushaltsgeräten oder jedem Teil, das entweder wirtschaftliches Stanzen oder komplexes Formen erfordert.

1. Standards und Bezeichnungen

BQ und DQ sind Handels-/Funktionsbezeichnungen und keine einzelnen internationalen Legierungsspezifikationen. Sie entsprechen Kategorien von kaltgewalzten, niedriglegierten Stählen, die durch nationale und internationale Standards abgedeckt sind, die chemische Grenzen, mechanische Eigenschaften und Oberflächenqualität regeln.

• Relevante internationale und nationale Standards:
• EN (Europa): EN 10130 (kaltgewalzte niedriglegierte Stähle für die Umformung) — z.B. DC01, DC03, DC04 — hauptsächlich Kohlenstoffstähle für die Umformung.
• JIS (Japan): JIS G3141 / SPCC, SPCD — kaltgewalzte Stahlbleche und -streifen für allgemeine Umformung und Tiefziehen.
• ASTM/ASME (USA): ASTM A1008 — kaltgewalztes, Kohlenstoffstahlblech und -streifen; ASTM A569/A653 für beschichtete Produkte (Zinkbeschichtungen).
• GB (China): GB/T 2518, GB/T 709 und andere GB-Standards, die kaltgewalzte und verzinkte Stähle behandeln; nationale Handelsbezeichnungen beinhalten oft "BQ" und "DQ".
• Klassifizierung: Sowohl BQ als auch DQ sind Kategorien von niedriglegierten, kaltgewalzten Kohlenstoffstählen (nicht rostfrei, Werkzeugstahl oder HSLA standardmäßig). Sie sind für Umformanwendungen gedacht und nicht für hochlegierte Korrosionsbeständigkeit oder Hochtemperaturbetrieb.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Die funktionalen Unterschiede zwischen BQ und DQ ergeben sich hauptsächlich aus Mikrolegierung und Prozesskontrolle und nicht aus großen Unterschieden in der Legierungszusammensetzung. Die typische Zusammensetzungssteuerung konzentriert sich darauf, Kohlenstoff und Rückstände niedrig zu halten und Elemente zu kontrollieren, die die Backhärtung, die Korngröße und die planare Anisotropie beeinflussen.

Element	BQ (Stanzen / allgemeines Stanzen)	DQ (Tiefziehen / schweres Formen)
C (Kohlenstoff)	Niedrig — kontrolliert, um angemessene Festigkeit und Oberflächenqualität zu erhalten	Sehr niedrig — niedriger als BQ gehalten, um die Duktilität zu verbessern und die Neigung zum Brechen beim Ziehen zu reduzieren
Mn (Mangan)	Kontrolliert (Festigkeit + Entgasung)	Kontrolliert, manchmal niedriger als BQ, um die Festigkeit zu begrenzen und die Umformbarkeit zu verbessern
Si (Silizium)	Spuren bis moderat (Entgasung)	Niedrig bis moderat
P (Phosphor)	Minimiert (Sprödigkeit und Oberflächenfehler)	Streng minimiert für Ziehfähigkeit
S (Schwefel)	Niedrig; kontrolliert für Bearbeitbarkeit/Stanzen (kann etwas höher sein, wenn verbesserte Schneidfähigkeit gewünscht ist)	Sehr niedrig; Schwefelkontrolle, um spröde Einschlüsse beim Ziehen zu vermeiden
Cr, Ni, Mo (Legierung)	Nicht typisch in standard BQ	Typischerweise nicht hinzugefügt; Tiefziehstähle erreichen Eigenschaften durch Verarbeitung und nicht durch starke Legierung
V, Nb, Ti (Mikrolegierung)	Gelegentlich verwendet zur Kontrolle der Korngröße oder Festigkeit	Gelegentlich in kontrollierten Mengen verwendet, um das Korn zu stabilisieren, ohne die Umformbarkeit zu beeinträchtigen
B, N	Spuren; Stickstoff oft kontrolliert	Stickstoff kontrolliert (Grenzen für interstitielle Elemente verbessern die Duktilität)

Wie sich die Legierung auf die Leistung auswirkt: - Niedrigerer Kohlenstoff und engere Kontrolle der Rückstände (P, S, N) verbessern die gleichmäßige Dehnung und reduzieren das Risiko von Rissen beim Tiefziehen. - Mikrolegierung und sehr kleine Zusätze (Nb, Ti, V) können Korngrenzen fixieren und die Festigkeit verbessern, ohne große Verluste an Duktilität bei ordnungsgemäßer thermomechanischer Verarbeitung. - BQ-Qualitäten können leicht höhere C- oder S-Werte tolerieren, wenn die Priorität auf sauberem Schnitt und Kantenqualität beim Stanzen liegt; DQ priorisiert die Kontrolle interstitieller Elemente und planare Anisotropie.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

Sowohl BQ als auch DQ werden als kaltgewalzte, oft chargen- oder kontinuierlich geglühte Produkte hergestellt. Ihre gelieferte Mikrostruktur ist typischerweise eine feine Ferritmatrix mit geringen Mengen an Perlit und kontrollierten Ausfällungen; der Unterschied liegt in der Korngröße, der Textur und der Kontrolle der Einschlüsse.

• BQ-Mikrostruktur:
• Feine ferritische Matrix, ausgelegt für gleichmäßige Scher-Eigenschaften und saubere Schnittkanten nach dem Stanzen.
• Glühzyklen zielen auf stabile mechanische Eigenschaften und akzeptable Oberflächenbedingungen für Lackierung oder Beschichtung ab.
• DQ-Mikrostruktur:
• Noch feinerer, homogenerer Ferrit mit optimierter kristallographischer Textur (Kontrolle der planar Anisotropie), um den durchschnittlichen r-Wert und die Ziehfähigkeit zu erhöhen.
• Kontinuierliches Glühen mit kontrollierter Abkühlung, um eine niedrige Streckgrenze und hohe gleichmäßige Dehnung zu erreichen; manchmal Hautpass- oder leichte Temperwalzprozesse zur Anpassung der Oberfläche und Spannung.

Wärmebehandlung und Verarbeitungswege: - Normalisieren/Glühen: Beide Qualitäten werden geglüht, um das Material nach dem Kaltwalzen zu erweichen. DQ erhält oft eine engere Kontrolle der Glühtemperatur und Atmosphäre, um die Aufnahme interstitieller Elemente zu minimieren und eine günstigere Textur zu erzeugen. - Abschrecken & Anlassen: Nicht anwendbar für diese kaltgewalzten, niedriglegierten Tiefziehstähle; sie werden nicht wärmebehandelt, um Martensit zu erzeugen. - Thermo-mechanische Verarbeitung: DQ profitiert am meisten von kontrollierten Walz- und Glühsequenzen, die das Korn verfeinern und die Textur für einen höheren r-Wert und Tiefziehleistung abstimmen.

4. Mechanische Eigenschaften

Typische funktionale Unterschiede im mechanischen Verhalten sind qualitativ — BQ tauscht etwas Duktilität gegen höhere Kantenqualität und dimensionsstabilität ein, während DQ Duktilität und Umformbarkeit betont.

Eigenschaft	BQ	DQ
Zugfestigkeit	Moderat — geeignet für allgemeine gestanzte Teile	Moderat bis leicht niedriger — optimiert für Dehnung
Streckgrenze	Moderat — bietet gute dimensionskontrolle während des Stanzens	Niedriger — reduziert Rückfederung und erleichtert das Ziehen
Dehnung (%)	Gut, aber niedriger als DQ bei schwerem Formen	Höher — verbesserte gleichmäßige Dehnung und Gesamte Dehnung
Schlagzähigkeit	Ausreichend für den Einsatz; Vorhandensein von Einschlüsse kontrolliert	Typischerweise vergleichbar oder überlegen für Umformungszwecke
Härte	Moderate Oberflächenhärte für verbesserte Stanzkante	Leicht niedriger, um die Duktilität zu erhöhen und die Rissneigung zu reduzieren

Warum der Unterschied: - Niedrigere Streckgrenze und höhere Dehnung in DQ resultieren aus reduziertem interstitiellen Gehalt (C, N), feinerer Kornkontrolle und optimierter Textur; dies ermöglicht es dem Metall, größere plastische Verformungen zu durchlaufen, bevor es zu Nackenbildung oder Rissbildung kommt. - BQ erzielt bessere Leistungen in Prozessen, die das Material schneiden oder scheren, indem es leicht höhere Festigkeit und unterschiedliche Einschlusseigenschaften toleriert.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit von niedriglegierten, kaltgewalzten Stählen ist im Allgemeinen gut, aber Unterschiede sind wichtig, wenn das Schweißen von Formen oder Lackierungen gefolgt wird.

Schweißbarkeitsindizes wie das IIW-Kohlenstoffäquivalent können verwendet werden, um die Anfälligkeit für Wasserstoffrisse und den Bedarf an Vorwärmung zu bewerten:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

Ein verwandter Parameter für Stähle mit Mikrolegierung ist das Pcm:

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretation (qualitativ): - Sowohl BQ als auch DQ sind arm an Legierungsbestandteilen und haben normalerweise niedrige $CE_{IIW}$- und $P_{cm}$-Werte, was auf eine gute allgemeine Schweißbarkeit mit herkömmlichen Schmelzprozessen hinweist. - DQs niedrigerer Kohlenstoffgehalt und strengere Kontrolle interstitieller Elemente machen es marginal toleranter in Bezug auf Kaltverzug nach dem Schweißen, insbesondere wenn anschließendes Formen erfolgt. - Für kritische Anwendungen oder Materialien mit hoher Dicke sollten Vorwärmung, kontrollierte Wärmezufuhr und thermische Nachbehandlung nach dem Schweißen basierend auf der kombinierten Wirkung von Zusammensetzung und Bauteilgeometrie und nicht nur auf der Bezeichnung gewählt werden.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

BQ und DQ sind keine rostfreien Stähle; die Korrosionsbeständigkeit hängt von der Oberflächenbehandlung und Beschichtungen und nicht von der Zusammensetzung ab.

• Übliche Schutzmaßnahmen: Verzinkung (heißt oder elektro), Galvanisierung, organische Beschichtungen (Lack, Pulver), Umwandlungsbeschichtungen und Passivierung vor dem Lackieren.
• Wenn rostfreie Stähle nicht im Fokus stehen, ist PREN nicht anwendbar. Zum Vergleich, der PREN-Index für rostfreie Stähle ist:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Empfehlung: Geben Sie das Beschichtungssystem und die Vorbehandlung für die Einsatzumgebung an (z.B. heißverzinkt für Außenanwendungen; Phosphatierung und Epoxidgrundierung für innen lackierte Teile). DQ-Teile, die für innere sichtbare Oberflächen bestimmt sind, benötigen möglicherweise eine höhere Oberflächenqualität und engere Kontrolle der Haftung der Beschichtung.

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Umformbarkeit

Umformung: - DQ ist überlegen beim Tiefziehen, komplexen Streckumformungen und Operationen, die hohe gleichmäßige Dehnung erfordern. Es zeigt eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen lokale Verdünnung und Ohrenbildung, wenn Textur und r-Wert kontrolliert werden. - BQ eignet sich gut für Stanzen, Lochen, moderates Stanzen und Teile, bei denen eine saubere Schnittkante und dimensionsstabilität Priorität haben.

Bearbeitbarkeit: - Beide sind ähnlich für sekundäre Bearbeitungen; die Bearbeitbarkeit steigt im Allgemeinen mit höherem Schwefelgehalt (den BQ möglicherweise etwas mehr toleriert), kann jedoch die Ziehfähigkeit beeinträchtigen. - Für hochpräzises Trimmen und sekundäre Operationen kann die Kantenqualität von BQ nach dem Stanzen die Kosten für die sekundäre Nachbearbeitung senken.

Oberflächenveredelung: - DQ erhält typischerweise eine engere Oberflächenkontrolle beim Glühen und Kaltverformen, um eine konsistente Lackierfähigkeit sicherzustellen und das Risiko von Oberflächenfehlern nach dem Tiefziehen zu reduzieren.

8. Typische Anwendungen

BQ (Stanzen/Allgemeines Stanzen)	DQ (Tiefziehen/Schweres Formen)
Automobil-Außenverkleidungen, Halterungen, Clips (wo Stanzqualität und dimensionskontrolle wichtig sind)	Automobil-Innenverkleidungen, Kraftstofftankkomponenten, komplexe gezogene Gehäuse
Metallmöbelkomponenten, einfache gestanzte Gehäuse	Gehäuse von Geräten (Waschmaschinentrommeln, Kühlschrank-Innenverkleidungen), die tiefgezogen werden müssen
Teile, bei denen wirtschaftliches Stanzen und Stanzen vorherrschen	Komplexe Tassen, Pfannen und Teile, die hohe Dehnung und minimale Faltenbildung erfordern

Auswahlbegründung: - Wählen Sie BQ, wenn Kosten, Kantenqualität und Stanzproduktivität entscheidend sind. - Wählen Sie DQ, wenn große, nahtlose Ziehungen, Oberflächenerscheinung nach dem Formen und Widerstand gegen Durchbrüche die Teileleistung bestimmen.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relativer Preis: DQ ist typischerweise teurer als generisches BQ aufgrund engerer Zusammensetzungssteuerung, zusätzlicher Verarbeitung (kontrolliertes Glühen, Texturkontrolle) und höherer Qualitätssicherung bei Oberflächen- und mechanischen Eigenschaften.
• Verfügbarkeit nach Produktform: Beide sind üblicherweise in Coils, Blechen und Streifen erhältlich. DQ könnte häufiger für die Automobil- und Haushaltsgeräteindustrie auf Lager sein und somit in spezifischen Temper-/Glühbedingungen verfügbar sein; BQ ist weit verbreitet als allgemeine kommerzielle kaltgewalzte Qualität erhältlich.
• Einkaufs-Tipp: Geben Sie den Materialzustand (geglüht, hautgeglüht, beschichtet) und kritische Leistungskennzahlen (r-Wert, Streckgrenze, Dehnung, Oberflächenfinish) an, anstatt sich ausschließlich auf den Gradnamen zu verlassen, um Klarheit über Angebot und Preis zu gewährleisten.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Aspekt	BQ	DQ
Schweißbarkeit	Gut (typisch niedriglegiert)	Leicht besser in Bezug auf die Umformbarkeit nach dem Schweißen aufgrund niedrigerer interstitieller Elemente
Festigkeit–Zähigkeit	Moderat fest, gutes Kantenverhalten	Leicht niedrigere Streckgrenze, höhere Duktilität und gleichmäßige Dehnung
Kosten	Niedriger (allgemeine Handelsqualität)	Höher (enge Prozess- und Oberflächenkontrolle)

Fazit und Empfehlungen: - Wählen Sie BQ, wenn Ihre Priorität auf wirtschaftlichem Stanzen und allgemeinem Stanzen liegt, wo Kantenqualität, dimensionsstabilität und Durchsatz die Haupttreiber sind. BQ eignet sich für Teile, die keine schweren Umformungen erfordern und bei denen Schneidleistung und reduzierte Anforderungen an die Oberflächenqualität akzeptabel sind. - Wählen Sie DQ, wenn Ihre Priorität auf Tiefziehen, komplexem Formen, hoher gleichmäßiger Dehnung und Oberflächenzustand nach dem Formen liegt. DQ ist die richtige Wahl für Komponenten, die großen plastischen Verformungen ohne Faltenbildung oder Rissbildung unterzogen werden und bei denen überlegene Umformbarkeit die zusätzlichen Materialkosten überwiegt.

Letzte Einkaufsberatung: Geben Sie die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, die Oberflächenqualität und den Verarbeitungsweg (kontinuierliches Glühen vs. chargenweises Glühen, Beschichtungsanforderungen) an, anstatt sich ausschließlich auf das Etikett "BQ" oder "DQ" zu verlassen. Wo Umformbarkeit oder Oberflächenerscheinung entscheidend sind, verlangen Sie Materialprüfberichte, die r-Wert-/Anisotropiedaten und Glühparameter zeigen, um eine wiederholbare Leistung in der Produktion sicherzustellen.