DE1207771B

DE1207771B - Die Verwendung von austenitischen oder ferritischen Stahl-Zusatzdraehten fuer das Verbindungsschweissen von Staehlen nach dem Schutzgas-Lichtbogenschweissverfahren unter Kohlendioxyd

Info

Publication number: DE1207771B
Application number: DEW28665A
Authority: DE
Inventors: Werner Hummitzsch
Original assignee: WESTFAELISCHE UNION AG
Current assignee: WESTFAELISCHE UNION AG
Priority date: 1960-10-01
Filing date: 1960-10-01
Publication date: 1965-12-23

Description

Die Verwendung von austenitischen oder ferritischen Stahl-Zusatzdrähten für das Verbindungsschweißen von Stählen nach dem Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren unter Kohlendioxyd Die Erfindung bezieht sich auf das Schweißen von Stahl im Lichtbogen unter Schutzgas, welches aus reinem CO,-Gas oder Gemischen aus C02 mit mehr als 3 0/0 und höchstens 12 0/0 02 oder CO,-Gasgemischen mit weniger als 850/0 Argon mit oder ohne 02-Gehalt besteht. Das Anliegen der Erfindung ist es, austenitische oder ferritische Stahlzusatzdrähte für diese Schutzgasschweißung zur Verfügung zu stellen. die ein den Anforderungen an die Zähigkeit des Schweißgutes gerecht werdendes Schweißgut liefern.
In »The Welding Journale, 1956, S.19 bis 29, wurde von G. R. R o t h s c h i 1 d über Untersuchungen berichtet, die sich mit dem Verschweißen von rostsicheren Chrom-Nickel-legierten Drähten der AWS-Typen 308 und 321 im Lichtbogen unter CO,-Schutzgas befassen. Die benutzten Drähte hatten gemäß den Tabellen 4 bzw. 5 Siliziumgehalte von 0,4 bzw. 0,510/0 und Mangangehalte von 1,77 bzw. 1,640/0. Die Drähte zeigten unter C02-Gas eine sehr schlechte Verschweißbarkeit. Der Tropfenübergang war grob, viele Spritzer traten auf, und die Naht hatte ein unschönes Aussehen. Die Schweißnaht wies gegenüber dem Zusatzdraht erhebliche Abbrände in bezug auf den Si- und Mn-Gehalt auf.
Erfindungsgemäß werden für die genannte Schutzgasschweißung Zusatzdrähte aus rost- und säuresowie hitzebeständigen Chrom- oder Chrom-Nickel-oder Chrom-Nickel-Mangan-Stählen oder austenitischen Chrom-Nickel- oder Chrom-Nickel-Mangan-Stählen verwendet, die infolge ihrer Zusammensetzung vorwiegend austenitisches oder ferritisches Feingefüge aufweisen und die 2,1 bis 50/0 Silizium und 2 bis 110/0 Mangan enthalten.
Der Mangangehalt liegt in ferritischen Chrom- und austenitischen Chrom-Nickel-Stählen zweckmäßig in den Grenzen von über 2 und 40/0, in austenitischen Chrom-Nickel-Mangan-Stählen zwischen etwa 8 und 110/0.
Solche Chrom-Nickel-Mangan-Stähle weisen bevorzugt 19 bis 220/0 Chrom, 8,5 bis 110/0 Nickel, 8 bis 110/0 Mangan und 2,1 bis 50/0 Silizium auf. Sie dienen für Verbindungsschweißen an unmagnetischen austenitischen Stählen oder an nicht austenitischen hochfesten Stählen bis 170 kg/mm2 Festigkeit, auch als warmfeste Auftragsschweißung.
Es ist zweckmäßig, den Chrom- bzw. Nickelgehalt höher zu bemessen, und zwar um etwa 0,3 bis 40/0, als er in normalen Drähten für die Zusatzwerkstoffe nach dem »Stahl und Eisen-Werkstoffblatt«, Nr. 880-59 vom Januar 1959, als oberste Grenze bisher verlangt wurde.
Der Kohlenstoffgehalt der Drähte soll niedrig sein, er soll 0,140/0 nicht überschreiten und bevorzugt unter 0,08 0/0 liegen. Zusatzdrähte dieser Art, die mit Niob-Tantal stabilisierte Schweißen ergeben sollen, werden mit Niob-Tantal in Mengen versehen, die mehr als das 14fache des Kohlenstoffgehaltes im Zusatzdraht betragen.
Von besonderem Wert ist ein Zusatz von Cermetall in geringen Mengen zum Zusatzdraht. Dieses Cermetall kann in Form eines Mischmetalls, bestehend aus Cer, Lanthan und kleiner Mengen anderer seltener Erdmetalle dem Stahl zugesetzt sein. Es kommen 0,02 bis 0,20/0 Cer und auch bis 0,10/0 Lanthan in Frage. Hierdurch wird dem Metall im Lichtbogen eine feinere Tröpfchenform erteilt.
Die Wirkungen, die sich aus der Einhaltung der erfindungsgemäßen Regel ergeben, werden nachstehend an Hand von Beispielen erläutert: An Schweißgut, welches mit austenitischen rost-und säurebeständigen Elektroden, die weniger als 0,10/0 Kohlenstoff, 18 bis 200/0 Chrom, 8 bis 110/0 Nickel, mehr als zwölfmal C an Niob Tantal, 1,20/0 Silizium und etwa 10/0 Mangan enthielten, unter reinem C02 als Schutzgas im Lichtbogen geschweißt worden war, zeigten sich bei einer Festigkeit von 60 bis 73 kg/mm2 Dehnungswerte von nur 10 bis 200/,.
Drähte, die etwa 0,06 bis 0,08 0/0 Kohlenstoff, 19,5 bis 220/0 Chrom, 10 bis 120/0 Nickel, mehr als vierzehnmal C an Niob-Tantal, 2,1 bis 40/0 Silizium und 2 bis 40/0 Mangan enthielten, lieferten unter reinem C02 im Schweißgut weit bessere Werte. Bei etwa der gleichen Festigkeit von 58 bis 72 kg/mm2 lag die Verformungsfähigkeit bei über 30°/o Dehnung (l = 5 # d, d = 10 mm Durchmesser), und mehr als 400/0 Einschnürung. Die Schweißen sind arm an oxydischen Einschlüssen. Die Beständigkeit gegen Säuren und Gase sowie interkristalline Korrosion ist gesteigert worden.
An Schweißgut aus einem Draht mit 0,10 °/o Kohlenstoff, 10/, Silizium, 2,3 °/o Mangan, 25 °/o Chrom und 200/0 Nickel in reinem C02-Schutzgas-Lichtbogen ergaben sich im Zerreißversuch 61,6 kg/mm2 Festigkeit, 33,60/, Dehnung (1=5-d) und 55010 Einschnürung.
Ein in derselben Weise verschweißter Draht mit 0,06 bis 0,080/0 Kohlenstoff, 2,2 bis 2,80/0 Silizium, 2,5 bis 3,8 °/o Mangan, 25 bis 27 °/o Chrom und 23 bis 20,5 °/o Nickel ergab ein Schweißgut, welches Dehnungswerte über 400/0 und Einschnürungen von mehr als 450/, aufweist. Dabei betrug die Festigkeit über 58 kg/mm2.
An Schweißgut eines ferritischen Chromstahldrahtes mit 18,50/, Chrom, 1,20/0 Silizium, 1,00/, Mangan und 0,08 °/o Kohlenstoff unter einem Gasgemisch von 180/0 C02, 30/0 02 und 790/, Argon verschweißt, . ergab sich bei einer Festigkeit von 93 kg/mm2 eine Dehnung (I = 5 - d) von 9 °/o. Das Gefüge war bereits martensitisch.
An Schweißgut eines ferritischen Chromstahldrahtes mit 0,080/, Kohlenstoff, 2,80/, Silizium, 2,30/0 Mangan, 19,80/0 Chrom, unter dem gleichen Gasgemisch verschweißt, ergab sich eine Festigkeit von 74 kg/mm2, eine Dehnung von 18 °/o. Das Gefüge war überwiegend ferritisch. Der Chromgehalt dieser Drähte soll bei 19 bis 220/0 liegen und der Kohlenstoffgehalt kleiner als 0,10/0 sein. Die Drähte können zusätzlich noch mit bis zu 10/, Titan oder auch mit bis 1,5 °/o Niob-Tantal liegert sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Die Verwendung von rost- und säurebeständigen sowie hitzebeständigen Chrom- oder Chrom-Nickel- oder Chrom-Nickel-Mangan-Stählen oder austenitischen Chrom-Nickel- oder Chrom-Nickel-Mangan-Stählen in Form von Zusatzdrähten und mit Maßgabe, daß der Siliziumgehalt 2,1 bis 5 °/o und der Mangangehalt 2 bis 110/, beträgt, als Schweißzusatzwerkstoff zum Verbindungsschweißen von rost- und säure- oder hitzebeständigen Stählen sowie austenitischen unmagnetischen sowie hochfesten nicht austenitischen Stählen bis zu 170 kg/mm2 Festigkeit nach dem Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren unter reinem C02-Gas oder CO.-Gasgemischen mit mehr als 3 % und höchstens 12 °/o Sauerstoff oder C02-Gasgemischen mit weniger als 850/, Argon mit oder ohne Sauerstoffgehalt.
2. Die Verwendung von Stählen nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß sie 8 bis 110/, Mangan, 19 bis 220/, Chrom, 8,5 bis 110/, Nickel und 2,1 bis 5 °/o Silizium enthalten, für den im Anspruch 1 genannten Zweck des Verbindungsschweißens von austenitischen unmagnetischen oder hochfesten nicht austenitischen Stählen bis zu 170 kg/mm2 Festigkeit nach dem im Anspruch 1 angegebenen Schweißverfahren.
3. Die Verwendung von Stählen nach Anspruch 1 zum Schweißen ferritischer rostbeständiger oder hitzebeständiger Stähle mit der Maßgabe, daß sie einen Chromgehalt von 19 bis 220/, und einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,1 °/o aufweisen und ihr Schweißgut ein vorwiegend ferritisches Gefüge hat.
4. Die Verwendung von Chrom-Nickel-Stählen mit vorwiegend austenitischem Gefüge nach Anspruch 1 oder 2, in denen jedoch der Chrom- bzw. Nickelgehalt 0,3 bis 4°/o über dem Höchstgehalt der in den genormten Stählen nach Stahl und Eisen Werkstoffblatt, S. 880-59,2. Ausgabe, Januar 1959, vorhandenen Gehalten liegt, für die Zwecke nach Anspruch 1.
5. Die Verwendung von Stählen nach Anspruch 1, 2 oder 4, in denen der Kohlenstoffgehalt unter 0,08 °/o liegt, für die Zwecke nach Anspruch 1.
6. Die Verwendung von Stählen nach Anspruch 1 bis 5, die jedoch mehr als das 14fache des Kohlenstoffgehaltes an Niob-Tantal enthalten, für die Zwecke nach Anspruch 1.
7. Die Verwendung von Stählen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die jedoch 0,02 bis 0,20 °/p Cer und bis 0,10/, Lanthan enthalten, für die Zwecke nach Anspruch 1. In Betracht gezogene Druckschriften: »Welding Journal«, Nr. 35 (1956), S.19 bis 29.