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Für das Schweissen von nichtaustenitischen Eisen und Eisenlegierungen bzw. Stahl und Stahllegierungen mit dem Ziele hoher Zähigkeitseigenschaften in der Schweissverbindung sind u. a. Schweissdrähte 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 Dehnungs-und Kerbzähigkeitswerte und finden vielfach Verwendung.
Es liegt in der Natur der Zusammensetzung dieser für Schweissdrähte zur Anwendung gelangenden austenitischen Legierungen, dass sich die Werte der Streckgrenze um etwa 40 kg/mm2 und die der Festigkeit um etwa 60 kgjmm2 bewegen.
Diese Werte sind aber bei der Verbindungsschweissung von Stählen mit etwa 70 und mehr kgjmm2 Festigkeit unzureichend und es ist erwünscht, zähe Schweissverbindungen herstellen zu können, bei denen das Schweissgut eine entsprechend höhere Festigkeit aufweist, 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 niedrig legierten Schweisswerkstoffen ist die Festigkeitssteigerung ohneweiteres erzielbar, jedoch sind die Dehnungseigenschaften des Schweiss- gutes 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 Schweissgut 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 :
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<tb> Stickstoff <SEP> Festigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> Dehnung <SEP> Einschnürung
<tb> 0-050% <SEP> 63-7 <SEP> /WM <SEP> 39-5/tK <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> kg/mm2 <SEP> 52.9 <SEP> kg/mm2 <SEP> 33#0% <SEP> 29#5%
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Die Festigkeit der normalen austenitischen Schweisselektroden, die bisher bekanntgeworden sind, liegt bei etwa 60-65 kg/mm2 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, Amoniumkarbonat usw. in Betracht. Man kann aber auch den
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lich 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 Stickstoff unterbringen.
Für die Ummantelungsmasse haben sieh folgende Zusammensetzungen gut bewährt :
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<tb> 20-60% <SEP> Ca <SEP> COs <SEP> 15-50% <SEP> Ca <SEP> COg
<tb> 20-60% <SEP> Ca <SEP> F2 <SEP> 10-50% <SEP> Si3O8Al <SEP> K
<tb> 4-15% <SEP> Fe <SEP> Mn <SEP> 5-15% <SEP> Fe <SEP> Mn
<tb> 4-20% <SEP> SiO2 <SEP> 0-20% <SEP> CaF,
<tb> l-6% <SEP> Na <SEP> OH <SEP> 0-20% <SEP> Na2Si <SEP> O3
<tb> 1-10% <SEP> Na, <SEP> C <SEP> 0,.
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An Metallen für die Ummantelungen m Form von Ferrolegierungen, u. zw. FeMo, FeSi, FeTi, FeV, FeNb, FeTa, können bis zu 8% vorhanden sein.
Es sind Sehweissdrähte bekanntgeworden, die in der Umhüllung Kaliumnitrat - also eine Stickstoffverbindung-enthalten. Dieser Zusatz wurde aber lediglich in Verbindung mit gewöhnlichen Schweiss drähten, insbesondere solchen aus Gusseisen, beansprucht und hatte den Zweck, die Zünd- spannung zu verringern bzw. den Schweissvorgang günstig zu beeinflussen. Die Verwendung stickstoffabgebender Zusätze in der Ummantelung hochlegierter Drähte, die bei der Versehweissung nicht-
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mit hohen Zähigkeitseigenschaften ergeben, stellt somit in bezug auf Zweck und Wirkung des Stickstoffzusatzes eine neue Erkenntnis dar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochlegierte Schweissdrähte, die vorwiegend austenitisehes Gefüge im Schweissgut ergeben, mit Umhüllungen von üblicher Stärke, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Zusatz von Stickstoff enthalten zwecks Erzielung hoher Festigkeitswerte bei gleichzeitig guten Zähigkeitseigensehaften im Schweissgut beim Verbindungsschweissen von nicht austenitisehen Stählen mit mindestens 70 7eg/mm2 Festigkeit, insbesonders von daraus gefertigten dickwandigen Konstruktionsteilen.