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Verwendung von Titanlegierungen zur Herstellung von Teilen, die nach
dem Schweißen dehnbar bleiben Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung dehnbarer
und schweißbarer Legierungen auf Titangrundlage zur Herstellung von Teilen, die
entweder während des Schweißens durch und durch dehnbar bleiben oder durch geeignete
Wärmebehandlung dehnbar gemacht werden können, das letztere bei gewissen dieser
Legierungen dann, wenn sie in den Schweißzonen infolge des Schweißens verspröden.
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Die Bemühungen, Legierungen auf Titangrundlage für industrielle Verwendungsarten
zu entwickeln, waren insofern weitgehend erfolglos, als sie die Erzeugung geschweißter
Gegenstände aus diesen Legierungen betrafen, weil sich die geschweißten Stücke im
allgemeinen als zu wenig dehnbar erwiesen. Hierdurch wurde der mögliche industrielle
Anwendungsbereich dieser Materialien ernsthaft eingeschränkt. So führen z. B. DeHuff
und W. S. Hazleton in der Ausgabe der »Aviation Weeka vom 2. Juni 1952 auf Seite
41 zu diesem Thema folgendes aus: »Das Schweißen von legiertem Titan ist schwieriger.
Neben der Versprödung durch Gasverunreinigungen ist das Hauptproblem die Härtung
dieser Bleche während der Abkühlung von der Schweißtemperatur >runter. Wärmebehandlungen,
die die gehärtete Struktur weicher machen sollen, ergeben nicht die gleiche dehnbare
Mikrostruktur, die durch Warmverarbeitung erzielt wird.* Ganz im Gegensatz zu den
vorgenannten allgemeinen Erfahrungen wurde nun gefunden, daß gewisse Arten von Legierungen
auf Titangrundlage nach dem Schweißen durch und durch dehnbar blieben.
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Bezüglich ihrer Mikrostruktur kann man die Legierungen auf Titangrundlage
in mehrere Typen einteilen, nämlich (a) solche mit durchgehender x-Phase; (b) solche
mit durchgehender ß-Phase; (c) solche mit einer gemischten x-ß-Phase und (d) diejenigen,
die verbindungsbildende Legierungselemente enthalten und beim Erstarren nach dem
Schweißen eine mit einem Netz derartiger Verbindungen durchzogene Mikrostruktur
ergeben.
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Bekanntlich hat verhältnismäßig reines Titan bei verhältnismäßig niedrigen
Temperaturen ein dichtgepacktes hexagonales Kristallgitter, das als x-Phase bekannt
ist und sich bei etwa 885°C in eine als ß-Phase bekannte, raumzentrierte Struktur
umwandelt. Gewisse substituierende Leeierunesbestandteile. unter denen Zinn, Aluminium,
Indium, Antimon, Wismut, Blei und Silber sowie die Begleitelemente Kohlenstoff,
Sauerstoff und Stickstoff zu nennen sind, neigen dazu, die x-Phase zu stabilisieren,
so daß bei Zimmertemperatur eine durchgehende x-Phase, bei erhöhten Temperaturen
ein Feld gemischter x- und ß-Phasen und schließlich bei noch höheren Temperaturen
ein ß-phasiges Feld entsteht. Andere zusätzliche Legierungsbestandteile stabilisieren,
wenn sie in steigenden Mengen zugegeben werden, die ß-Phase bei immer tieferen Temperaturen,
bis bei normaler Temperatur entweder eine gemischte x-ß-Phase oder eine beständige
durchgehende ß-Phase erhalten wird, oder die ß-Phase je nach der Art und Menge der
zugesetzten ß-Stabilisatoren eine eutektoide Reaktion eingeht. Ganz allgemein handelt
es sich bei den ß-Stabilisatoren um Mn, Mo, Cr, Fe, Cu, V, Zr, W, Nb, Ta, Co und
Ni. Silicium und Beryllium können ebenfalls als Stabilisatoren für die ß-Phase angesehen
werden, jedoch sind ihre Löslichkeiten verhältnismäßig gering, so daß man sie mit
derselben Berechtigung auch als verbindungsbildende Elemente ansehen kann. Innerhalb
dieser weitgefaßten
Klasse sind jedoch nur bestimmte der genannten
Elemente zur Herstellung gemischtphasiger a-ß-Legierungen oder stabiler ß-Legierungen
brauchbar. Das sind die Elemente mit ß-isomorphen oder ß-eutektoiden Diagrammen,
bei denen die ß-Phase in dem Eutektoid nur so langsam zerfällt, daß sich die Legierungen
wie in einem ß-isomorphen System verhalten. Bei den ß-Stabilisatoren dieser Art
handelt es sich um Mn, Mo, Cr, Fe, V, Nb, W und Ta. Kupfer gehört nicht in diese
Gruppe, da die mit ihm stabilisierte ß-Phase stets in eutektoide Produkte zerfällt,
und dasselbe gilt im allgemeinen für die anderen Elemente, die vorstehend unter
der weitgefaBten Klasse der ß-Stabilisatoren aufgeführt sind. Zirkonium stabilisiert
die ß-Phase nur in dem Sinne, daß es die Temperatur der a-ß-Umwandlung des Titans
herabsetzt; es ist infolgedessen allein für eine gemischtphasige a-ß-Legierung nicht
geeignet.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die Verwendung bestimmter ternärer
oder höherer Titanlegierungen zur Herstellung von Teilen gerichtet, die nach dem
Schweißen dehnbar bleiben. Diese Legierungen sind wie folgt zusammengesetzt: 0,25
bis 7,5% Aluminium und/oder 0,25 bis 16% Zinn sowie zusätzlich eines oder mehrere
der folgenden Elemente in den angegebenen Mengen: 0,25 bis 5 % Wismut oder Indium,
0,1 bis 100/, Niob, Tantal oder Zirkonium, 0,1 bis 300/,
Vanadin, 0,1 bis
1501» Wolfram, 0,1 bis unter 20/, Eisen oder Kobalt, 0,1 bis 1,5% Nickel,
0,1 bis 2,5% oder 4 bis 5 0/0 oder 7,5 % Mangan, 0,1 bis 2,5 0/0 oder mehr
als 5 % bis zu 12,5 % Chrom, gegebenenfalls bis zu 18 % Chrom, 0,1 bis 2,5 0/0 oder
5 bis 15 % Molybdän, gegebenenfalls bis zu 20 % Molybdän, und weiterhin bis
zu 0,3 % Sauerstoff, bis zu 0,3 % Kohlenstoff und bis zu 0,2% Stickstoff, Rest mindestens
70% Titan.
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Binäre Legierungssysteme des Titans mit anderen Metallen, z. B. mit
Aluminium, Zinn, Blei, Silber, Silicium, Indium, Molybdän, Vanadin, Niob, Tantal,
Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Kupfer sind bekannt. Diese Legierungen
sind entweder nicht schweißbar, oder sie ergeben nach dem Schweißen keine duktilen
Schichten. Lediglich für niedrige Aluminiumgehalte ist die Möglichkeit bekannt,
einigermaßen brauchbare Schweißungen zu erhalten. Es handelt sich aber dabei nur
umLegierungen mit a-Phase, und auf der anderen Seite wurde gefunden, daß bei weiterem
Zusatz von ß-Bildnern die entstehenden Legierungen nach dem Schweißen brüchig waren.
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Es sind zwar auch schon Zustandsdiagramme für verschiedene Titan-Aluminium-Chrom-Legierungen
; angegeben worden, jedoch mit dem Bemerken, daß alle diese Legierungen wenig geeignet
für Schweißungen sind. Demgegenüber hat der Erfinder festgestellt, daß sich eine
Versprödung dieser Legierungen durch das Schweißen nur bei Einhaltung sehr enger
kritischer Grenzen hinsichtlich des Gehaltes an den Zusatzmetallen vermeiden läßt.
Bei einigen der hier in Frage kommenden ternären Systeme, z. B. denen, die neben
Titan und Aluminium noch Chrom, Molybdän und Mangan enthalten, gibt es sogar mehrere
nicht aneinandergrenzende Mengenbereiche für diese letzteren Metalle, und es ist
in jedem Fall nötig, die vorstehend angegebenen Mengengrenzen für sämtliche Metallzusätze
genau einzuhalten.
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Die Auswirkung von Zusätzen anderer a-Stabilisatoren zu Legierungen
auf Titangrundlage auf die Dehnbarkeit von geschweißten Proben wird durch die folgende
Tabelle I gezeigt. Tabelle I Titan- Kleinster Grund- Zusammensetzung Biegungsradius
T metall in °/o. Rest Ti 1 nicht geschweißt f geschweißt HR 2,5 Bi (zugesetzt) 4,3
1,1 HR 10 Sn-1 Bi 2,3 1 1,5 (zugesetzt) HR 10 Sn-2,5 Bi 6,4 1
2,4 (zugesetzt) HR 10 Sn-5 Bi 2,4 1,5 (zugesetzt) HR 10 Sn-1 In 1,7 1,7 HR 10 Sn-5
In 5,8 1,9 i HR 10 Sn-10 In spröde 2,7 Diese Daten zeigen, daß zur Erzielung dehnbarer
Schweißungen der der Beschickung beim Schmelzen zugegebene Höchstzusatz an Wismut
und Indium jeweils 5 % beträgt.
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Bezüglich der Wirkung des Zusatzes der verschiedenen vorstehend besprochenen
ß-Stabilisatoren auf die Dehnbarkeit geschweißter Legierungen haben die Untersuchungen
ergeben, daß die einzelnen Elemente dieser Gruppe sich in ihren Wirkungen weitgehend
unterscheiden. Manche ß-Stabilisatoren, z. B. Nb, Ta, V, W und Zr, ergeben nach
den Feststellungen des Erfinders dehnbare Schweißungen praktisch über die gesamten
Bereiche hinweg, in denen diese Zusätze Legierungen ergeben, die als solche in gegossenem
oder geschmiedetem Zustand dehnbar sind. Dies wird durch die Versuchsergebnisse
der nachfolgenden Tabelle 1I gezeigt, in der die verschiedenen ß-Stabilisator-Zusätze
bei einer Titan-Zinn-Grundlegierung behandelt werden. Tabelle II
| Titan- Kleinster |
| Grund- Zusammensetzung Biegungsradius T |
| metall in °/", Rest Ti nicht |
| geschweißt geschweißt |
| HR 10 Sn-2,5 Nb 1,7 j 1,8 |
| HR 10 Sn-5 Nb 3,5 2,6 |
| HR 10 Sn-10 Nb 6,8 2,6 |
| HR 10 Sn-2,5 Ta 0,9 2,3 |
| HR 10 Sn-5 Ta 1,8 1,7 |
| HR 10 Sn-10 Ta 1,8 2,8 |
| HR 10 Sn-1 V 2,8 ! 1,9 |
| HR 10 Sn-2,5 V 4,8 1,3 |
| HR 10 Sn-5 V 2,5 1,8 |
| HR 10 Sn-10 V 2,8 0 |
| HR 5 Sn-14 V 2,0 0,3 |
| HR 10 Sn-15 V 0,8 0,7 |
| HR 10 Sn-1 W 1,8 2,6 |
| HR 10 Sn-2,5 W 2,6 2,7 |
| HR 10 Sn-5 W 2,8 2,7 |
| HR 10 Sn-10 W 1,7 5,0 |
| HR 10 Sn-15 W 5,3 2,8 |
| HR 10 Sn-1 Zr 2,5 1,6 |
| HR 10 Sn 2,5 Zr 2,8 1,8 |
| HR 10 Sn-5 Zr 5,0 2,5 |
| HR 10 Sn-10 Zr 5,5 5,2 |
Bezüglich dieser Gruppe ist also festzustellen, daß die ß-Stabilisatorzusätze, die
dehnbare Schweißungen
ergeben, aus bis zu
100/, Niob, bis
zu 10"/, Tantal, bis zu 15 °/o und wahrscheinlich bis zu etwa 30 °/o Vanadin, bis
zu 15°/o Wolfram und aus bis zu 10°/o Zirkonium bestehen.
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Verglichen mit dem Vorstehenden werden dehnbare Schweißungen bei Zusätzen
der ß-Stabilisatoren Eisen, Mangan, Kobalt und Nickel, wie durch die Ergebnisse
der nachstehenden Tabelle
111 gezeigt wird, nur über einen verhältnismäßig
engen Bereich erhalten. Tabelle III
| Titan- Kleinster |
| Grund- Zusammensetzung Biegungsradius T |
| Metall in °/" Rest Ti nicht |
| geschweißt geschweißt |
| J 5 A1-2,5 Fe 4,8 - |
| HR 2 Fe 6,2 1,5 |
| HR 1 Sn-2 Fe 6,6 1,3 |
| HR 5 Sn-2 Fe 5,2 3,6 |
| HR 10 Sn-2 Fe spröde 1,5 |
| HR 15 Sn-2 Fe spröde 2,3 |
| HR 9 Sn-0,25 Fe 1,5 2,5 |
| HR 9 Sn-0,5 Fe 1,3 2,7 |
| HR 9 Sn-1,25 Fe 5,9 1,6 |
| HR 9 Sn-2,5 Fe spröde 1,3 |
| HR 10 Sn-3 Fe spröde 2,0 |
| HR 10 Sn-4 Fe spröde 1,5 |
| HR 9 Sn-5 Fe spröde spröde |
| HR 9 Sn-7,5 Fe spröde spröde |
| HR 10 Sn-7,5 Fe spröde 6,1 |
| HR 5 Mn spröde 1,0 |
| HR 1 Sn-5 Mn spröde 0,8 |
| HR 5 Sn-5 Mn spröde 1,6 |
| HR 9 Sn-0,25 Mn 1,4 1,6 |
| HR 9 Sn-0,25 Mn 1,4 1,6 |
| HR 10 Sn-1 Mn spröde 1,6 |
| HR 10 Sn-2 Mn spröde 1,7 |
| HR 9 Sn-2,5 Mn spröde 1,2 |
| HR 10 Sn-3 Mn spröde 1,4 |
| HR 10 Sn-4 Mn 2,4 1,6 |
| HR 9 Sn-5 Mn 4,4 1,7 |
| HR 10 Sn-5 Mn spröde 1,4 |
| HR 10 Sn-6 Mn spröde 1,4 |
| HR 10 Sn-7 Mn spröde 1,2 |
| HR 10 Sn-8 Mn spröde 2,9 |
| HR 10 Sn-9 Mn spröde 3,7 |
| HR 10 Sn-12 Mn spröde spröde |
| J 5 A1-1 Mn 2,3 - |
| J 5 A1-2,5 Mn 4,9 - |
| J 5 A1-5 Mn spröde spröde |
| J 5 A1-6,5 Mn spröde 4,7 |
| J 5 A1-7,5 Mn 3,7 - |
| J 5 A1-8,5 Mn spröde spröde |
| J 5 A1-10 Mn spröde spröde |
| HR 10 Sn-1 Co 2,6 2,7 |
| HR 10 Sn-2,5 Co spröde 2,6 |
| HR 10 Sn-5 Co spröde spröde |
| HR 10 Sn-1 Ni 2,8 1,8 |
| HR 10 Sn-2,5 Ni spröde 2,6 |
| HR 10 Sn-5 Ni spröde 5,7 |
Bei dieser Gruppe von ß-Stabilisatorenzusätzen wurden dehnbare Schweißungen mit
Legierungen erhalten, die bis zu jeweils etwas weniger als 20/, Eisen und Kobalt
und biszu 1,5 °/o Nickel enthielten. Mangan verhält sich insofern etwas anomal,
als es einen niedrigen Bereich von bis zu 2,50/, und isolierte höhere Bereiche von
4 bis 5 und 7,5°/o aufweist. In dieser Hinsicht gleicht Mangan dem nachfolgend besprochenen
Chrom und Molybdän.
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Die Wirkung von Zusätzen der ß-Stabilisatoren Chrom und Molybdän auf
die Dehnbarkeit geschweißter Proben ist etwa der des Mangans analog, indem bei jedem
der beiden ein niedriger und ein höherer Bereich der Zusatzmengen vorliegt, in denen
die geschweißte Legierung dehnbar bleibt; diese Bereiche werden durch einen mittleren
Bereich getrennt, in dem eine Versprödung festzustellen ist. Die nachstehende Tabelle
IV gibt die bei diesen Zusätzen erhaltenen Versuchsergebnisse wieder.
| Tabelle IV |
| Titan- Kleinster |
| Grund- Zusammensetzung Biegungsradius T |
| Metall in °/o, Rest Ti nicht |
| geschweißt geschweißt |
| HR 4 Cr spröde 0,8 |
| HR 1 Sn-4 Cr spröde 0,5 |
| HR 5 Sn--4 Cr spröde 1,0 |
| HR 10 Sn--4 Cr 1,8 1,8 |
| HR 9 Sn-0,25 Cr 1,5 1,6 |
| HR 9 Sn-0,5 Cr 4,8 1,2 |
| HR 9 Sn-1,25 Cr spröde 1,9 |
| HR 10 Sn-2 Cr spröde 2,1 |
| HR 9 Sn-2,5 Cr spröde 1,7 |
| HR 9 Sn-5 Cr 1,5 0,9 |
| HR 10 Sn-6 Cr 3,2 0,7 |
| HR 10 Sn-8 Cr 4,8 1,5 |
| HR 9 Sn-10 Cr 0 0,9 |
| HR 5 A1-2,5 Cr 2,8 - |
| HR 5 A1-4 Cr spröde 1,6 |
| HR 5 A1-6 Cr spröde 5,6 |
| HR 5 A1-7,5 Cr spröde 0,3 |
| HR 5 A1-8,5 Cr spröde 2,2 |
| HR 5 A1-10 Cr 6,8 1,2 |
| HR 5 A1-12 Cr 0 0 |
| HR 5 Mo 5,7 0 |
| HR 1 Sn-5 Mo 4,7 1,0 |
| HR 5 Sn-5 Mo 5,9 1,2 |
| HR 9 Sn-5 Mo 2,3 1,7 |
| HR 15 Sn-5 Mo spröde 1,8 |
| HR 9 Sn-0,25 Mo 1,4 1,6 |
| HR 9 Sn-0,5 Mo 1,4 1,6 |
| HR 9 Sn-2,5 Mo spröde 1,7 |
| HR 9 Sn-7,5 Mo 1,7 1,7 |
| HR 10 Sn-7,5 Mo 4,3 1,1 |
| HR 10 Sn-10 Mo 0,5 0,2 |
| HR 9 Sn-10 Mo 0,4 0,8 |
| HR 9 Sn-15 Mo 0 0,8 |
| J 5 A1-2,5 Mo 5,7 - |
| J 5 A1-6 Mo spröde 0,8 |
| J 5 A1-7 Mo spröde spröde |
| J 5 A1-8 Mo 8,6 2,5 |
| J 5 AI-10 Mo 4,8 1,5 |
| J 5 A1-14 Mo 5,0 0 |
Von den beiden Bereichen des Chroms, die ohne Anwendung der erwähnten Wärmebehandlung
dehnbare Schweißungen ergeben, liegt der untere zwischen 0,1 und 2,5 °/a Cr und
der obere zwischen mehr als 5 und bis zu 12,5
% und wahrscheinlich bis zu
18 °/o Cr. Bei Molybdän liegt der untere Bereich zwischen 0,1 und 2,5 °/o und der
obere zwischen 5 und 15 0/a und wahrscheinlich bis zu 200/, Mo.
Die
erfindungsgemäßen a-Legierungen, die in geschweißtem Zustand dehnbar sind; brauchen
nur
0,250/, a-Stabilisatoren zu enthalten,- während diejenigen Legierungen,
die ß-Stabilisatoren enthalten, nur 0,10/, der aus ß-Stabilisatoren bestehenden
Zusätze zu enthalten brauchen. Man bevorzugt jedoch im allgemeinen als untere Grenze
der Zusätze von a- und/oder ß-Stabilisatoren etwa 0,5 °/o, während bei den Elementen,
die, wie aus den vorstehenden Versuchsergebnissen ersichtlich, ohne Versprödung
der Schweißung in verhältnismäßig großen Mengen zugesetzt werden können, besser
eine untere Grenze von etwa 1
% eingehalten wird.
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Durch Untersuchung der vorstehenden Versuchsergebnisse wurden probeweise
gewisse Kriterien zur Klassifizierung und Unterscheidung derjenigen Legierungen,
die nach dem Schweißen dehnbar sind oder dehnbar gemacht werden können, von den
Legierungen, die als Ergebnis des Schweißens endgültig versprödet sind, entwickelt.
Bei der Betrachtung der nachfolgenden Kriterien ist zu beachten, daß keine Garantie
für deren Richtigkeit übernommen wird und daß die Versuchsergebnisse für sich selbst
sprechen; sie werden hier lediglich als eine mögliche Grundlage zur Erklärung der
festgestellten Erscheinungen aufgeführt.
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Es scheint hiernach, daß zu den Legierungen auf Titangrundlage, die
in geschweißtem Zustand dehnbar sind, diejenigen mit den folgenden Eigenschaften
gehören: Um im geschweißten Zustand dehnbar zu sein, sollten die Legierungen (a)
vor dem Schweißen dehnbar sein. Sie sollten (b) enge Erstarrungsbereiche haben,
so daB die Seigerung während der Erstarrung so gering wie möglich ist. Falls aber
der Erstarrungsbereich nicht eng ist, sollten die von der Seigerung betroffenen
Zusammensetzungsbereiche weder Gefügebestandteile umfassen, die an sich spröde sind,
noch solche, die bei rascher Abkühlung durch den Umwandlungsbereich hindurch erhärten
und verspröden. Die Legierungen selbst sollten (c) bei rascher Abkühlung durch den
Umwandlungsbereich hindurch auch nicht erhärtet und übermäßig spröde werden.
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Einige der Legierungen ergeben in »wie geschweißtem* Zustand keine
dehnbaren Schweißungen, da sie der Bedingung (e) nicht entsprechen, die sich auf
die Umwandlungserhärtung bezieht, während sie die anderen obigen Bedingungen erfüllen.
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Es wurde gefunden, daß die durchgehend «-phasigen Legierungen im allgemeinen
dadurch gekennzeichnet sind, daß sie (a) einen engen Erstarrungsbereich haben und
(b) nicht als Folge einer schnellen Abkühlung durch den Umwandlungsbereich erhärten
oder verspröden. Man kann daraus schließen, daß wegen dieser Eigenschaften dehnbare
a-Legierungen als Klasse in »wie geschweißtem« Zustand dehnbar sind. Die vorstehend
angegebenen Versuchsdaten zeigen im allgemeinen, daß der höchste Legierungsgehalt,
der bei derartigen Legierungen noch dehnbare Schweißungen ergibt, etwas niedriger
als der höchste zur Erzielung von Dehnbarkeit zulässige Legierungsgehalt dieser
Legierungen an sich in gegossenem oder geschmiedetem Zustand liegt. Die wahrscheinliche
Erklärung hierfür ist das Auftreten von Seigerungen. Obwohl die a-Legierungen im
allgemeinen nicht viel seigern, kann die vorkommende Seigerung bei hohem Gehalt
an a-Stabilisatoren zur Bildung an sich spröder Gefügebestandteile führen.
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Die ß-Legierungen, d. h. die Legierungen, die wesentliche Mengen von
ß-Stabilisatoren enthalten, haben keine derartig gleichbleibenden Eigenschaften
bezüglich Erstarrungsbereich und Umwandlungshärtung wie die a-Legierungen. Die Erstarrungsbereiche
und ihr Verhalten bei der Umwandlungshärtung sind bei den ß-Legierungen sehr verschieden.
So haben Legierungen aus Titan und dem ß-Stabilisator Chrom einen engen Erstarrungsbereich
und werden als Folge der Umwandlung bei rascher Abkühlungsehrhart. Molybdän ergibt
Legierungen mit mäßig weitem Erstarrungsbereich und einem mäßigen Umwandlungshärtungsgrad.
Legierungen mit irgendwelchen Zusätzen von Niob, Tantal, Vanadin, Wolfram und Zirkonium
haben enge bis mäßig weite Erstarrungsbereiche und werden bei der Umwandlung nicht
sehr hart. Andererseits haben Legierungen mit irgendwelchen Zusätzen der ß-Stabilisatoren
Eisen, Mangan, Kobalt und Nickel mäßig weite bis weite Erstarrungsbereiche und härten
bei Umwandlung in hohem Maße.
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Auf Grund dieser Überlegungen kommt man zu dem Schluß, daß die dehnbare
Schweißungen ergebenden Legierungsbereiche für die verschiedenen Zusätze von ß-Stabilisatoren,
wie durch die vorstehend angegebenen Versuchsergebnisse bestätigt zu werden scheint,
vorausgesagt werden kann (1) Bei den Zusätzen von ß-Stabilisatoren, die enge bis
mäßig weite Erstarrungsbereiche und eine geringe Härtung bei der Umwandlung ergeben,
wie Niob, Tantal, Vanadin, Wolfram und Zirkonium, erhält man dehnbare Schweißungen
in dem gesamten Bereich solcher Legierungen, die in gegossenem oder geschmiedetem
Zustand dehnbar sind, außer vielleicht bei den höchsten Legierungsgehalten in gewissen
Fällen.
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(2) Bei Zusätzen von solchen ß-Stabilisatoren, die einen engen bis
mäßig weiten Erstarrungsbereich und mäßige bis starke Härtung bei der Umwandlung
ergeben, wie Chrom und Molybdän, erhält man dehnbare Schweißungen innerhalb zweier
Legierungsbereiche, nämlich (a) in einem Legierungsbereich, in dem es zu keiner
merklichen Härtung bei rascher Umwandlung kommt, und (b) in einem hohen Legierungsbereich,
in dem infolge der Beibehaltung der ß-Phase bei Zimmertemperatur geringe oder keine
Umwandlung auftritt.
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(3) Bei den Zusätzen von. ß-Stabilisatoren, die mäßig weite bis weite
Erstarrungsbereiche und starke Härtung bei der Umwandlung ergeben, z. B. von Eisen,
Mangan, Kobalt und Nickel, erhält man dehnbare Schweißungen nur in einem niedrigen
Bereich von Legierungszusätzen. Die Legierungen mit höheren Gehalten sind jedoch
in geschweißtem Zustand an sich spröde und können infolgedessen durch derartige
Wärmebehandlungen nicht dehnbar gemacht werden.
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Die Haupteigenschaften von verbindungsbildenden Legierungszusätzen
sind: (a) eine geringe a- und ß-Löslichkeit, (b) das Fehlen von Härtungserscheinungen
bei schneller Umwandlung und (c) eine Neigung der Verbindungen zur Vernetzung an
den Korngrenzen während des Erstarrens. Kohlenstoff ist ein gutes Beispiel für ein
Element, das sowohl ein a-Stabilisator wie ein Verbindungsbildner ist. In dem Umfang,
in dem der Kohlenstoff löslich ist und als a-Stabilisator wirkt, ist die Dehnbarkeit
nach dem Schweißen gut. Ist der Kohlenstoffgehalt so hoch, daß unter Bildung von
Carbiden Vernetzungen entstehen, so geht die Dehnbarkeit der Schweißungen rasch
zurück. Bei
diesen verbindungsbildenden Legierungszusätzen, wie
Kohlenstoff, sind deshalb die Legierungsbereiche, in denen dehnbare geschweißte
Stücke erhältlich sind, ziemlich niedrig.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen haben sämtlich gute
mechanische Eigenschaften, z. B. hohe Härte und Festigkeit.