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Verfahren zur Herstellung von Verbindungsschweissungen und hoehlegierte Schweissdrähte hiefür.
Für das Schweissen von nichtaustenitischen Eisen und Eisenlegierungen bzw. Stahl und Stahllegierungen mit dem Ziele hoher Zähigkeitseigenschaften in der Schweissverbindung sind u. a. Schweiss- drähte bekanntgeworden, die durch hohe Legierungsgehalte gekennzeichnet sind. Hiefür kommen in Frage Zusammensetzungen, die man als chemisch neutrale Chrom-Nickel-Stahllegierungen bezeichnet, ferner Stahllegierungen, die im Schweissgut einen austenitischen Gefügezustand erreichen lassen, wie z. B. solche mit Chrom-Nickel-Mangan, Mangan-Nickel, Chrom-Mangan, Nickel-Molybdän, NickelChrom-Mangan-Molybdän u. dgl. Diese Stahllegierungen ergeben in der Schweissverbindung hohe Dehnung-und Kerbzähigkeitswerte und finden vielfach Verwendung.
Es liegt in der Natur der Zusammensetzung dieser für Schweiss drähte zur Anwendung gelangenden austenitischen Legierungen, dass sich die Werte der Streckgrenze um etwa 40 kg/mm2 und die der Festigkeit um etwa 60 kg/mm2 bewegen.
Diese Werte sind aber bei der Verbindungsschweissung von Stählen mit etwa 70 und mehr kglme Festigkeit unzureichend, und es ist erwünscht, zähe Schweissverbindungen herstellen zu können, bei denen das Schweissgut eine entsprechend höhere Festigkeit ausweist als dies mit den vorgenannten Werkstoffen bisher erreicht werden konnte.
Bei dünnwandigen Werkstoffen tritt in der Schweissverbindung durch die Beanspruchung eine Festigkeitssteigerung durch Kaltverfestigung ein. Bei starkwandigen Konstruktionsteilen konnte eine solche Festigkeitssteigerung aber nur in ganz geringem Masse festgestellt werden.
Für die Schweissung insbesondere starkwandiger Werkstoffe höherer Festigkeit (mindestens 70 kg/mm2) ist also ein Schweissdraht erforderlich, der von vornherein eine entsprechend höhere Festigkeit bei guten Zähigkeitseigenschaften erreichen lässt. Mit niedriglegierten Schweisswerkstoffen ist die Festigkeitssteigerung ohneweiters erzielbar, jedoch sind die Dehnungseigenschaften des Schweissgutes vollkommen ungenügend, so dass es in den meisten Fällen aus diesem Grunde den Beanspruchungen nicht standhält ; anderseits können hohe Dehnungswerte nur erreicht werden, wenn man Schweissdrähte verwendet, die schon durch die Art ihrer Zusammensetzung hohe Dehnung ergeben.
Es wurde nun gefunden, dass auch bei hochlegierten Drähten, die im Sehweissgut vorwiegend austenitisches Gefüge aufweisen, hohe Festigkeiten dann erreicht werden können, wenn man den mit einer Umhüllung von üblicher Stärke versehenen Elektroden einen Zusatz von Stickstoff gibt.
Nach Versuchen ergibt ein Schweissdraht mit etwa 0-10% C, 0'90% Si, 7-0% Mn, 18-50% Cr, 8-50% Ni und 1-10% Mo bei den unten angegebenen Stickstoffgehalten folgende physikalische Werte :
EMI1.1
<tb>
<tb> Stickstoff <SEP> : <SEP> Festigkeit <SEP> : <SEP> Streckgrenze <SEP> : <SEP> Dehnung <SEP> :
<SEP> Einschnürung <SEP> :
<tb> 0#050% <SEP> 63#7 <SEP> kg/mm2 <SEP> 39#5 <SEP> kg/mm2 <SEP> 40#0% <SEP> 39#2%
<tb> 0#142% <SEP> 68#8 <SEP> kg/mm2 <SEP> 59#5 <SEP> kg/mm2 <SEP> 34#4% <SEP> 43#8%
<tb> 0#199% <SEP> 73#2 <SEP> kg/mm2 <SEP> 48#4 <SEP> kg/mm2 <SEP> 40#0% <SEP> 42#2%
<tb> 0-325% <SEP> 77-1 <SEP> kgNmm2 <SEP> 52-9 <SEP> kg <SEP> ?mm2 <SEP> 33-0% <SEP> 29-5%
<tb>
Die Festigkeit der normalen austenitischen Schweisselektroden, die bisher bekanntgeworden sind, liegt bei etwa 60 bis 65 kgjmm2 im reinen Schweissgut.
Für die Erreichung des angestrebten Zieles können der Umhüllung Zusätze gegeben werden, die beim Schweissvorgang Stickstoff an das Schweissgut abgeben. Als solche Zusätze kommen z. B. Natriumnitrat, Kalziumeyanamid, Ammoniumkarbonat usw. in Betracht.
Man kann aber auch den Schweiss-
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draht selbst mit Stickstoff legieren, u. zw. in Mengen von mehr als 0'08 bis etwa 0'60%. Schliesslich kann man die in Betracht kommenden Stickstoffmengen zum Teil in der Umhüllung von normaler Stärke als beim Schweissvorgang stickstoffabgebende Substanzen und zum Teil im Kerndraht als
EMI2.1
EMI2.2
<tb>
<tb> 20-60% <SEP> Ca <SEP> C <SEP> 03 <SEP> 15-50% <SEP> Ca <SEP> C <SEP> 03
<tb> 20-60% <SEP> Ca <SEP> F2 <SEP> 10-50% <SEP> Si <SEP> 0.
<SEP> Al <SEP> K
<tb> 4-15% <SEP> Fe <SEP> Mn <SEP> 5-15% <SEP> Fe <SEP> Mn
<tb> 4-20% <SEP> SiO, <SEP> 0-20% <SEP> Ca <SEP> F,
<tb> 1-6 <SEP> % <SEP> Na <SEP> OH <SEP> 0-20% <SEP> Na, <SEP> Si <SEP> 03
<tb> 1-10% <SEP> Na, <SEP> C <SEP> 03
<tb>
EMI2.3
dass ihr Volumen bis höchstens etwa 60% des Drahtvolumens beträgt.
Diese mit Rücksicht auf die Festigkeitssteigerung zielbewusst angewandte dünne Umhüllung hat weiter gegenüber den gebräuchlichen Umhüllungsstärken den Vorteil, dass die sich beim Schweissvorgang ergebende Schlackenmenge wesentlich geringer ist, und dass auch die Senkrechte-und Überkopfschweisseigenschaften besser sind wie bei den stark umhüllten Elektroden.
Es ist zwar bekannt, für unlegierte oder niedriglegierte Schweissdrähte dünne Umhüllungen zu verwenden oder auch hochlegierte Drähte zu tauchen. Dabei handelt es sich aber um Drähte zu Auftragsschweissungen oder, soweit Cr-Ni-Stähle erwähnt werden, um Elektroden, die zur Schweissung des gleichen Werkstoffes und nicht zur Schweissung von nichtaustenitischen Stählen Verwendung finden.
Ausserdem kommt in den Beschreibungen dieser vorbekannten Elektroden nicht zum Ausdruck, dass durch Verringerung der Ummantelung bei austenitischen Schweissdrähten, die zur Verbindungsschweissung von nichtaustenitischen Werkstoffen dienen, eine wesentliche Erhöhung der Festigkeit im Schweissgut erreicht werden kann.
Man ist durch diese Massnahme in der Lage, mit geringen Kosten, welche die dünnere Umhüllung mit sich bringt, Schweissverbindungen herzustellen, die bei ausgezeichneten Zähigkeitseigenschaften eine hohe Festigkeit sicherstellen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungsschweissungen unter Verwendung von hochlegierten, ummantelten Sehweissdrähten, die vorwiegend austenitische Gefüge im Schweissgut ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Verbindungsschweissungen an nichtaustenitischen Stählen mit mindestens TO/mm ? Festigkeit, insbesondere von daraus gefertigten starkwandigen Bauteilen, Schweissdrähte mit Umhüllungen verwendet werden, deren Volumen bis höchstens 60% des Drahtvolumens beträgt.