DC01 vs DC03 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

DC01 und DC03 sind kaltgewalzte, niedriglegierte Stähle, die häufig für die Blechbearbeitung in der Automobil-, Haushaltsgeräte- und Leichtindustrie verwendet werden. Ingenieure und Einkaufsleiter stehen oft vor einem Auswahlproblem zwischen diesen Güten, wenn sie Formbarkeit, Festigkeit, Oberflächenqualität und Kosten abwägen – zum Beispiel, ob sie die einfachere Tiefzieh- und komplexe Stanzbearbeitung (Formbarkeit) gegenüber einer leicht höheren Festigkeit oder niedrigeren Stückkosten priorisieren.

Der Hauptunterschied zwischen DC01 und DC03 liegt in ihrer beabsichtigten Formverhalten: DC03 wird spezifiziert und verarbeitet, um eine verbesserte Ziehfähigkeit und Oberflächenbeschaffenheit für Umformoperationen im Vergleich zu DC01 zu bieten. Da beide aus derselben Familie von kaltgewalzten unlegierten Stählen stammen, werden sie häufig verglichen, wenn Designer das Blechverhalten (Rückfederung, lokale Verdünnung) an Werkzeug- und Prozessfähigkeiten anpassen müssen.

1. Normen und Bezeichnungen

• Wichtige Normen
• EN: EN 10130 — Kaltgewalzte niedriglegierte Stähle für die Umformung
• JIS: JIS G3141 / JIS G3143 (ähnliche kaltgewalzte Stähle; unterschiedliche Bezeichnungen)
• GB: GB/T 2518 / GB/T 700 Familie (verwandte Kohlenstoffstähle in chinesischen Normen)
• ASTM/ASME: ASTM hat separate Bezeichnungen (kaltgewalzte Kohlenstoffstahlbleche), aber direkte 1:1-Gütenamen wie DC01/DC03 sind EN-Bezeichnungen
• Klassifikation
• Sowohl DC01 als auch DC03 sind Kohlenstoffstähle (unlegierte Stähle) in der Familie der kaltgewalzten Produkte.
• Sie sind keine rostfreien, Werkzeugstähle oder HSLA-Güten; die Legierungszusätze sind minimal und hauptsächlich residual.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Die EN-Familie DC0x ist absichtlich sehr niedrig im Legierungsgehalt, um die Formbarkeit zu maximieren und die Oberflächenqualität zu kontrollieren. Der typische Schwerpunkt der Zusammensetzung liegt darauf, Kohlenstoff, Silizium, Phosphor und Schwefel (Verunreinigungen) zu minimieren, anstatt verstärkende Legierungselemente hinzuzufügen.

Tabelle: Typischer Schwerpunkt der Zusammensetzung (indikativ; konsultieren Sie die genaue Normausgabe oder das Lieferzertifikat für genaue Grenzwerte)

Element	DC01 (typischer Schwerpunkt)	DC03 (typischer Schwerpunkt)
C (Kohlenstoff)	Niedrig; kontrolliert, um das Kaltwalzen und eine moderate Formbarkeit zu ermöglichen (DC01 höherer Grenzwert als DC03)	Niedriger als DC01, um die Tiefziehfähigkeit zu verbessern und die Empfindlichkeit gegenüber Verfestigung zu reduzieren
Mn (Mangan)	Geringe Zugabe zur Kontrolle der Festigkeit und des Walzens (kontrolliertes Niveau)	Ähnlich wie DC01 (verwendet zur Kontrolle der Festigkeit/Backhärtung)
Si (Silizium)	Niedrig (Entgasungsniveau; neigt dazu, begrenzt zu sein, um die Oberfläche und die Umformung zu kontrollieren)	Gleich niedrig oder niedriger gehalten, um die Ziehfähigkeit zu verbessern
P (Phosphor)	Niedrig gehalten (Verunreinigung)	Niedrig gehalten (ähnlich wie DC01)
S (Schwefel)	Niedrig gehalten (Verunreinigung)	Niedrig gehalten (ähnlich wie DC01)
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Nicht absichtlich in signifikanten Mengen hinzugefügt; vorhanden in Restmengen/spuren, falls vorhanden	Nicht absichtlich hinzugefügt (nur residual)
N (Stickstoff)	Kontrolliert, um Versprödung zu vermeiden; typischerweise niedrig	Kontrolliert; niedrig, um die Formbarkeit zu unterstützen

Hinweise: - Numerische Maximalwerte hängen von der spezifischen Ausgabe von EN 10130 und von der Kontrolle des Lieferanten ab. Die Tabelle konzentriert sich auf die Legierungsstrategie: Minimierung von C und Verunreinigungselementen zur Verbesserung der Formbarkeit und zur Reduzierung der Oberflächen- und Rückfederungsvariabilität. - DC03 wird mit strengerer Kontrolle der Elemente und Verarbeitung hergestellt, um die Tiefziehkapazität im Vergleich zu DC01 zu verbessern.

Wie sich die Legierung auf die Eigenschaften auswirkt - Kohlenstoff erhöht die Festigkeit und Härtbarkeit, verringert jedoch die Duktilität und Formbarkeit; daher wird DC03 leicht niedriger in Kohlenstoff gehalten, um die Umformung zu verbessern. - Mangan erhöht die Festigkeit und beeinflusst die Backhärtbarkeit; kontrolliertes Mn balanciert Festigkeit und Ziehfähigkeit. - Silizium ist ein Entgasungsmittel; übermäßiges Si kann die Festigkeit erhöhen und die Duktilität verringern. Niedrigeres Si unterstützt die Oberflächenqualität und das Tiefziehen. - Spurenelemente der Mikrolegierung (V, Nb, Ti) werden in diesen Güten nicht absichtlich verwendet, da sie die Festigkeit erhöhen und die Formbarkeit verringern.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

• Typische Mikrostruktur
• Sowohl DC01 als auch DC03 befinden sich im kommerziellen kaltgewalzten und geglühten Zustand überwiegend in Ferrit mit gleichmäßig verteiltem, sehr feinem dispergierten Perlit und residualer Substruktur aus Kaltverformung. Der nach dem Kaltwalzen verwendete Glühzyklus erzeugt eine feine ferritische Kornstruktur mit niedriger Versetzungsdichte, um die Duktilität zu maximieren.
• Standardverarbeitungswege
• Kaltwalzen, gefolgt von kontinuierlichem Glühen oder Batch-Glühen und Hautpassivierung. DC03 wird typischerweise in einem weicheren, vollständig geglühten Zustand geliefert, der für Ziehoperationen optimiert ist.
• Reaktion auf Wärmebehandlung
• Dies sind niedriglegierte Stähle und werden nicht durch konventionelle Abschreck- und Anlasstechniken gehärtet, um hohe Festigkeit zu erzeugen; sie reagieren hauptsächlich auf Glühen (Weichmachen) und auf Verfestigung während der Umformung.
• Normalisieren oder schwerere Wärmezyklen werden in der Produktion für diese kaltgewalzten Blechgüten im Allgemeinen nicht verwendet, da das Blechprodukt für die Umformung dimensioniert und oberflächenbehandelt ist.
• Thermomechanische Behandlungen (üblich für HSLA) sind für DC01/DC03 nicht relevant: Die Mikrostruktur wird durch Kaltwalzen und abschließendes Glühen kontrolliert, um eine niedrige Streckgrenze und hohe Duktilität für die Umformung zu erreichen.

4. Mechanische Eigenschaften

Tabelle: Vergleichendes mechanisches Verhalten (qualitative Bereiche – tatsächliche Werte hängen von der Härte, Dicke und dem Lieferanten ab)

Eigenschaft	DC01	DC03	Kommentar
Zugfestigkeit (typischer Blechbereich)	Moderat	Moderat bis leicht niedriger	DC03 wird oft weicher geliefert, um die Ziehfähigkeit zu begünstigen
Streckgrenze	Höher als DC03 (leicht)	Niedriger als DC01	Niedrigere Streckgrenze reduziert die erforderliche Stanzkraft und senkt das Risiko der Rückfederung
Elongation (Duktilität)	Gut	Besser als DC01	DC03 optimiert für größere gleichmäßige Elongation beim Tiefziehen
Schlagzähigkeit	Ausreichend bei Raumtemperatur	Ähnlich oder leicht besser	Kein primärer Unterscheidungsfaktor; beide sind duktil bei Umgebungstemperaturen
Härte	Leicht höher (abhängig von der Oberfläche)	Leicht niedriger	Die Härte spiegelt den Zustand der Kaltverformung/Glühen wider; DC03 ist im typischen Zustand weicher

Erklärung - DC03 wird typischerweise verarbeitet, um eine verbesserte gleichmäßige Elongation und eine niedrigere Streckgrenze im Vergleich zu DC01 zu erzielen, um tiefere und komplexere Umformoperationen mit geringerem Risiko von Rissen oder Einschnürungen zu unterstützen. - DC01, obwohl es immer noch ein kaltgewalzter niedriglegierter Stahl ist, kann in bestimmten Härtegraden etwas höhere Festigkeit und Härte aufweisen und ist eine gute Allzweckgüte für weniger anspruchsvolle Umformungen oder wo marginal höhere Festigkeit akzeptabel ist.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit von niedriglegierten kaltgewalzten Stählen wie DC01 und DC03 ist im Allgemeinen gut, hängt jedoch vom Kohlenstoffäquivalent und dem Verunreinigungsgehalt ab.

Nützliche Schweißbarkeitsindizes: - IIW Kohlenstoffäquivalent: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm-Formel zur Vorhersage der Kaltverzugsempfindlichkeit: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretation (qualitativ) - Sowohl DC01 als auch DC03 haben niedrigen Kohlenstoff und wenige Legierungszusätze, was zu niedrigen $CE_{IIW}$ und $P_{cm}$ Werten führt – was auf eine gute Schweißbarkeit mit standardmäßigen Gas-Metall-Bogen- oder Widerstandspunkt-Schweißmethoden hinweist. - Da DC03 leicht niedriger in Kohlenstoff ist und oft eine strengere Kontrolle der Residuen hat, kann es eine marginal bessere Widerstandsfähigkeit gegen Härtung im wärmebeeinflussten Bereich und eine leicht geringere Empfindlichkeit gegenüber Kaltverzug aufweisen. - Bei Widerstandspunkt-Schweißen sind die Oberflächenbeschaffenheit (Beschichtungen, Öle) und die Blechstapelstärke wichtiger als bescheidene Unterschiede zwischen DC01 und DC03. - Vorwärmen und Nachbehandlungen sind bei diesen Güten in gängigen Dicken selten erforderlich; jedoch sollten bei kritischen Teilen oder wenn Beschichtungen (z. B. Verzinkung) vorhanden sind, die Schweißverfahrensspezifikationen konsultiert werden.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Diese Güten sind einfache Kohlenstoffstähle (nicht rostfrei); sie sind auf schützende Beschichtungen und Farben für den Korrosionsschutz angewiesen.
• Typische Methoden zum Oberflächenschutz
• Feuerverzinken (Zinkbeschichtung)
• Elektroverzinken (dünne gleichmäßige Zinkschicht)
• Organische Beschichtungen (Phosphat + Farbe, Coil-Beschichtungen)
• E-Coating (Elektroabscheidung) für Automobilkomponenten
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) ist für DC01/DC03 nicht anwendbar, da PREN für rostfreie Stähle gilt: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Praktische Hinweise
• Für exponierte Außenkomponenten wählen Sie verzinkte oder lackierte Coils für beide Güten. Der leicht niedrigere Kohlenstoffgehalt von DC03 ändert die Korrosionsleistung nicht wesentlich; das Beschichtungssystem bestimmt die Lebensdauer.
• Seien Sie sich bewusst, dass Oberflächenbehandlungen (Galvanisieren, Lackieren) mit der Umformung interagieren: schwerere Beschichtungen können während des Tiefziehens reißen; die bessere Formbarkeit von DC03 kann die Verwendung dickerer Beschichtungen oder aggressiverer Umformung ohne Beschichtungsversagen ermöglichen.

7. Verarbeitung, Zerspanbarkeit und Formbarkeit

• Formbarkeit
• DC03 ist die bevorzugte Wahl für Tiefziehen, komplexe Stanzungen und Anwendungen, die hohe gleichmäßige Elongation und minimale Rückfederung erfordern. Seine Verarbeitung führt zu einer niedrigeren Streckgrenze und höherer Dehnbarkeit.
• DC01 ist akzeptabel für einfachere Umformoperationen, Biegen und wo leicht höhere Festigkeit oder niedrigere Materialkosten priorisiert werden.
• Biegen und Rückfederung
• Die niedrigere Streckgrenze in DC03 reduziert die Rückfederung und macht Biegungen vorhersehbarer für Präzisionswerkzeuge.
• Schneiden und Zerspanen
• Beide Güten lassen sich mit herkömmlichen Werkzeugen gut zerspanen. Die Unterschiede in der Zerspanbarkeit sind gering, da beide niedriglegiert sind; jedoch können Teile, die aus DC01 geformt sind und eine höhere Kaltverfestigung aufweisen, leicht erhöhten Werkzeugverschleiß verursachen.
• Oberflächenfinish und Nachbearbeitung
• DC03 wird oft mit einer Oberflächenbehandlung und Hautpassivierung geliefert, die optimiert ist, um Stick-Slip zu minimieren und die Haftung der Beschichtung in nachfolgenden Bearbeitungsschritten sicherzustellen.

8. Typische Anwendungen

Tabelle: Typische Anwendungen nach Güte

DC01 (typische Anwendungen)	DC03 (typische Anwendungen)
Allgemeine kaltgewalzte Teile, leichte Strukturplatten, einfache gestanzte Halterungen, Geräteplatten, wo moderate Umformung erforderlich ist	Tiefgezogene Komponenten, komplexe gestanzte Innenverkleidungen für Automobile, Kraftstofftanks (wenn mit geeigneter Beschichtung kombiniert), gezogene Küchenutensilien, HVAC tiefgezogene Teile
Teile, die lackiert oder pulverbeschichtet werden, wo Kosten eine Priorität sind	Teile mit hoher Formbarkeit, bei denen Minimierung von Rissen, Faltenbildung und Rückfederung kritisch ist
Anwendungen, bei denen eine leicht höhere Streckgrenze vorteilhaft ist	Anwendungen, die konsistente Maßgenauigkeit nach der Umformung erfordern

Auswahlbegründung - Wählen Sie DC03, wenn die Geometrie des Teils Tiefziehen oder komplexe Dehnoperationen erfordert und wenn die Oberflächenqualität des umgeformten Bereichs (Beschichtungsintegrität) kritisch ist. - Wählen Sie DC01, wenn die Umformung moderat ist, die Werkzeuge einfacher sind und eine moderat höhere Festigkeit oder leicht niedrigere Materialkosten akzeptabel sind.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relative Kosten
• DC01 ist auf den Rohstoffmärkten oft etwas günstiger, da es sich um eine standardmäßige Allzweckgüte handelt.
• DC03 kann aufgrund strengerer Prozesskontrollen und Glühzyklen, die für eine verbesserte Formbarkeit abgestimmt sind, einen kleinen Aufpreis haben.
• Verfügbarkeit nach Produktform
• Beide Güten sind in Europa und vielen anderen Regionen in Coils und maßgeschnittenen Blechen weit verbreitet, da sie EN-Standardgüten sind.
• Die Verfügbarkeit in spezifischen Dicken, Oberflächenbehandlungen und beschichteten Varianten (elektroverzinkt, vorlackiert) variiert je nach Werk und Region; die Lieferzeiten für DC03 in speziellen Härtegraden oder beschichteten Formen können etwas länger sein.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Tabelle: Schneller Vergleich

Attribut	DC01	DC03
Schweißbarkeit	Gut	Leicht besser (marginal)
Festigkeits-Zähigkeit-Balance	Moderat hohe Festigkeit mit guter Duktilität	Niedrigere Streckgrenze und höhere gleichmäßige Elongation – bessere Formbarkeit
Kosten	Typischerweise niedriger	Typischerweise leicht höher
Am besten für	Allgemeine Stanzungen und Platten	Tiefziehen und komplexe Umformungen

Fazit und Empfehlungen - Wählen Sie DC03, wenn: - Ihr Teil Tiefziehen, signifikante Dehnumformung oder eine enge Kontrolle der Rückfederung erfordert. - Sie das Risiko von Rissen minimieren und die Oberflächenbeschichtungen während intensiver Umformung erhalten müssen. - Maßgenauigkeit nach der Umformung und die Integrität der Beschichtung hohe Prioritäten haben. - Wählen Sie DC01, wenn: - Die Umformoperationen moderat sind (einfache Stanzungen, Biegen) und der Prozess keine maximale Ziehfähigkeit erfordert. - Niedrigere Materialkosten oder leicht höhere Festigkeit bei Lieferung vorteilhaft sind. - Sie ein breit verfügbares, allgemeines kaltgewalztes Blech für eine wirtschaftliche Produktion benötigen.

Letzte Anmerkung: DC01 und DC03 gehören zu einer Familie von kaltgewalzten niedriglegierten Stählen, bei denen die praktischen Unterschiede ebenso sehr von der Verarbeitung im Werk (Glühzyklus, Hautpassivierung, Oberflächenbehandlung) wie von der nominalen Chemie abhängen. Bestätigen Sie immer die genauen chemischen und mechanischen Werte im Prüfzeugnis des Werks und fordern Sie für kritische Umformoperationen ein Muster für Prozessversuche an oder fragen Sie den Stahllieferanten nach einem Zertifikat für die Ziehqualität, das die Härte und garantierten Umformeigenschaften spezifiziert.