DE1931196A1 - Rohrfoermige zusammengesetzte Bogenschweisselektrode - Google Patents

Description

zusammengesetzte Bosenaehwelßelektrode

Die Erfindung bezieht sich auf fohrförMge zusammengesetzte Elektroden für automatisches Bög8ssehweißeii_f die in endloser Form für die Herstellung einer Schweißnaht aus nicht-austenitisehem Weichstahl (dieser Ausdruck wird hier für schweiß* bare Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet) und Legierungsstahl mit einer verbesserten Sehlegfähigkeit verwendet werden,

Rohrförmige Elektroden werden gewöhnlich dadurch hergestellt, daß ein dünner Eisen- oder Stahlstreifen in eine rohrförmige Hülle verarbeitet wird und Kernmaterialien innerhalb der Hülle eingeschlossen werden. Solche Elektroden werden beim Untertauchflußverfahren (submerged flux process), beim Sehutzgaametallbogenschweißezt und beim SelbatschutEaetallbogensohweisoen verwendet, Xn Abhängigkeit von den Erfordernis sen des Verfahrens und von den chemischen und physikalischen Eigenschaften, die im Metall der Schweißnaht gewünscht werden, werden die Kernmaterialien aus sechs allgemeinen Klassen ausgewählt,

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die in dor Folge mit Baispielen gezeigt sindc

Beispiele

BogenstahiliBatoren Flußmittel

Atmosphärenersseuger

Metalle und Metallogie= rangen

Schlaekebildner Sitanate von Kalium und anderen Metallen;

Silicofluoride von Kalium vmä. anderen Metallen; Pluoalumlnate von Natrium und anderen Metallen;

Pluoride von Calcium, Natrium und anderen Metallen;

Carbonate von Calcium» Barium und anderen Metallen» Kohlenstoff;

Mangan!

Silicium; Ferronilicium; Aluminium; Titan;

lit emterrolegierung; Zirkon;

Nickel;

Chrom; ..-;-.

Perrochrom; PerroiaolyMän \ Stahlpulver; Eisenpulver; Metalloxyde, die im Schweißbögen mindestens teilweise reduzierbar aind, wie S₀B₀ die Metalloxyde von Mangan und Nickel;

Silicluodioxydϊ Rutil;

Feldspat; Wollastonit; Zirkon;

ZirkoGdioxyd; Oxydrückständö von Carbonaterio

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Sie Schlackehildner der letsten Kategorie umfassen Kernmaterialian, die in der Sehweißseislacke auf gehen, nachdem eie primäre Funktion erfüllt haben,. Dies® Materialien umfassen auch Sohlaekeaufbausehmittel, wie S₀B₀ Minerale wie Wollastonit, die zugesetzt werden, um die. Schlacke auf ein "bevorzugtes und für das Elektrodenverhalten nicht kritisches Volumen einzustellen. Solche vakoltative Zusätze, die in ihren Schweißfunktionen neutral sind, «erden in der Beschreibung dieser Erfindung nicht in Betracht gezogen.

Sin einstiges Kernmaterial kann mehr als eine Funktion erfüllen«, Beispielsweise kann ein Alkalimetalltitanatbogenstabilisator auch ein Schlackebildner werden;, ein Metallearbonat kann ein Atmosphärenerzeuger sein, und der Metailoxydrückstand wird dann ein Schlaokebildnerj Ferrotitan, ein starkes Deoxydationsmetall, kann auch als Bogenstabilisator wirken_o

Die Kernmaterialien machen gewöhnlich 10-60$ der fertigen Elektrode aus und bestimmen gemeinsam mit der Hülle und der äußerem ° .

ren Atmosphäre oder /Flußmittel die chemischen und physikalischen Eigenschaften der fertigen Schweißnaht_α

Während der Entwicklung von rohrförmigen zusammengesetzten Elektroden für automatisches Bogenschweißen war die Porositätekontrolle in gewissen Systemen und Zusammensetaungen ein ungelöstes Probleme Bs wurden Elektroden entwickelt und verkauft, die sich für jedes Schweißyerfahren eignen, bei denen die obengenannten Kernmaterialien der Art und der Menge nach richtig ausgewählt wurden» Diese Elektroden beruhen weitgehend auf der Verwendung von gut ausgeglichenen Deoxydationsinetallgehalteni und die Zusammensetzung des Kern zur Erzielung der

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die gewünschten Resultate ist in der Technik allgemein bekannt ϊ hierfür, wurden bisher die verschiedensten, Vorschläge gemachte ,

Ein weiteres Problem, das bis Zur vorliegenden Erfindung bestanden hat, ist die.Erzielung der gewünschten Zähigkeit in den Schweißnähten» die durch die bekannten rohrförmigen zusam*· mengesetzten Bogenschweißelektroden gebildet wurden* Die austenitlachen Metalle besitzen allgemein eine mäßige Festigkeit aber eine gute Duetilität und Schlagfestlgkeit <, Rohrförmige Elektroden ergeben Schweißnähte» die diese erwünschten Eigenschaften aufweisen.und die.ohne Unannehmlichkeiten verwendet werden können* Jedoch stellen die nicht-austenitIschen Elektroden» insbesondere die - Weichstähle und die hochfesten Legierungsstähle, die durch Abscheidungen von Martensit-Bainit-Ferrit-Sehweißnahtstrukturen gekennzeichnet sind, den Verbraucher oftmals nicht zufrieden. Die Bogenschweißtechnlk kann nunmehr Elektroden liefern, die Porositätstfreie Abscheidungen mit physikalischen Eigenschaften bilden, die mit Ausnahme der Schlagfestigkeit zufriedenstellend sindo Von den Verbrauchern werden jedoch dauernd Schweißnähte mit einer höheren und noch höheren Schlagfestigkeit verlangte Beispielsweise ist bei vielen Anwendungen von Weiohstählen und LegierungBstählen die Zähigkeit des Sehweißmetalls, gemessen durch den Charpy V-Kerbenschlagtest, die kritisch© Eigenschaft«, Wenn die Schweißnaht nicht die gewünschte Zähigkeit aufweist, dann kann ein damit hergestellter Gegenstand beim Gebrauch brechen, was katastrophale Folgen nach sich ziehen kann» Beispielsweise müssen Elektroden, die den höchsten Zähigkeitserfordernissen der Prüf norm AWS A5o18-65T (ASiDM A 559-652) für Weiohstahlelektroden für das SchutzgaemetaUbogenschweißen entsprechen,

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eine minimale Schweianetall-Charpy-V-Kerbenschlagfähigkeit von 2,8 mkg bei -29⁰Q kaben₀ Andere Einteilungen, die durch diese Prüfnorm erfaßt werden, haben weniger strenge Erfordernisse_o Jedoch ist für viele Anwendungen dieser Zähigkeitswert von 2,8 mkg bei -29⁰C nicht ausreichend, und es gibt erhebliche Schwierigkeiten bei der Entwicklung von Elektroden, die über diese Minimalerfordernis se um einen wesentlichen Betrag hinausgehen, "

Die Oharpy-V-Kerbentest-Bedingungen können immer strenger gemacht werden, indem die Temperatur* bei der der Test ausgeführt wird, abgesenkt wird₀ Die niedrigsten Temperaturen werden verwendet, wenn die Schweißnaht bei niedrigen Temperaturen verwendet werden soll oder wenn eine größere Sicherheit für eine Schweißnaht erforderlich ist, die bei Normaltemperaturen verwendet werden soll.

Von den drei obengenannten automatischen Sohweißverfahren, bei denen rohrförmige zusammengesetzte Elektroden verwendet werden, verlangt das Untertauehbogenschweißen von der Elektrode am wenigsten; sie muß nur Elemente für die gewünschte chemische Zusammensetzung der Schweißnaht plus Deoxydationsmetalle liefern, da die anderen Funktionen vom Flußmittel besorgt werden« Bei den anderen Verfahren muß die rohrförmig® Elektrode zusätzliche Materialien von den oben aufgeführten aufweisen, die zusätzliche Funktionen erfüllen,, In der Technik der Auswahl der Elektrodenkernzusammensetzung, die die gewünschten Funktionen in der günstigsten Weise erfüllt, gibt es eine große Erfahrung,, Diese Erfahrung hat zu handelsüblichen Elektroden in einer jeden Kategorie geführt, die als erfolgreich angesehen werden und die die gegenwärtigen Erfordernisse erfüllen.

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Jedoch besteh.* ein dringender Bedarf für Elektroden, welche nioht-austenitisohe Stahlschweißnähte mit einer höheren Schlagfestigkeit ergeben? dieser Bedarf besteht insbesondere bei denjenigen Teil der Verbraucher, die Bleche bzw, Platten mit besseren Eigenschaften als die Schweißnaht Verwendern

Es wurde nunmehr gefunden, daß rohrförmige zusammengesetzte Elektroden, die in einem der automatischen Schweißverfahren fe verwendet werden sollen und die Schweißnähte mit einer erhöhten Schlagfestigkeit ergeben, hergestellt werden können, wenn ein kleiner Prozentsatz metallisches Magnesium den Kernmaterialien zugesetzt wird» Das Magnesium kann in reiner oder legierter Form vorliegen, und um Platz für dieses Magnesium zu schaffen, kann eine kleine Veränderung bezüglich des Gehalts des Eisenpulvers vorgenommen werden, welches gewöhnlich als Füller verwendet wird_o

Gemäß der Erfindung wird eine zusammengesetzte rohrförmig© Elektrode für automatisches Bogenschweißen» die eine nichtaustenitisohe Weichstahl- oder Legierungsstahlschweißnaht mit verbesserter Schlagfestigkeit liefert, vorgeschlagen, welche * dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Stahlhülle in Bohrform aufweist, welche einen Kern einschließt, der die in der Folge angegebenen Komponenten, in G-ewlohtsprozent der Elektrode, enthält; ungefähr 0,2 bis ungefähr 3?S Magnesium in Met aliform und ungefähr 4 bis ungefähr 6O7& metallhaltiges Material, welches aus Metallen, Metallegierungen, Ferrolegierungen und Metalloxyden, die mindestens teilweise zu Metallen reduzierbar sind, ausgewählt isto

In der Folge sind spezielle Ausführungsformen der Erfindung

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angegeben: . . Λ.

Ao Erf iiidungsgemäße'Elektroden, in denen ungefähr 0,2 bis ungefähr 2$ des genannten !Magnesiums und ungefähr 5 bia ungefähr des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind.

Bo Erfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,3 "bis ungefähr Vfo des genannten Magnesiums anwesend sind und ungefähr 9 bis ungefähr 18?S des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das, in Gewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthält: ....

ungefähr 0„4 bis ungefähr 0,9$ Silicium ungefähr 0,6 bis ungefähr 1_?6f» Mangan ungefähr 0,3 bis ungefähr O₉6$ Molybdän ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7# Chrom ungefähr 1 bis ungefähr 2,2$ Nickel ungefähr 5,5 bis ungefähr 14$ Eisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0_Φ10?δ Kohlenstoffe

Oo Erfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr O₉ 3 bis un~ gefahr \$* des genannten Magnesiums anwesend sind und ungefähr 18?£ bis ungefähr 26$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das, in Gewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthältt

bis zu ungefähr 0,5$ Silicium - . .

ungefähr 0,4 bis ungefähr 1,2$ Mangan ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,8# Molybdän . . ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3$ Nickel

. ungefähr 15?5 bis ungefähr 24,5$ Eisen und . ungefähr 0,03 bis ungefähr 0_β105δ Kohlenstoffe

B₀ Erfindungsgemäße Elektroden, in denen der Kern bis zu 1,5^ mindestens eines Sogenstabilisators enthält, der aus einem Metalltitanat, einem Metallsilicofluorid und einem Metallfluo-

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Bilioat besteht_o

Eo firflndungsgemäße Elektroden» in denen ungefähr 0,2 bis ungefähr 0» des genannten Ma©iesiuiBS_r Ms su ungefähr 1,3/$ des genannten Bogenstabilisators und ungefähr 4 biß ungefähr 24$ des genannten metallbau igen Materials anwesend sind,

F₀ Erfindungsgeaäße Elektroden, in denen ungefähr 0,3 bis ungefähr 1$ dee genannten Magnesiums und ungefähr 0,1 bis ungefähr O₀4^ dee genannten Bogenstabilisators anwesend sind und ungefähr 9 bis ungefähr 17?$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das, in Sewiolitaprosent der Elektrode, folgendes enthältί

ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,9?£ Silicium ungefähr 0,6 bis ungefähr f,6# Mangan tangefähr 0,2 bis ungefähr 0,6^ Molybdän ungefähr 0,2 bis ungefähr 0_f7^ Chrom ungefähr 1 bis ungefähr 2_t2f£ Nickel ungefähr 5 bis ungefähr V$» Bisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,10^ Kohlenstoff»

Qo BrflndungsgeiaäSe Elektroden, in denen der Kern bis su ungefähr 9fr MetallfXuorid enthält.

Ho Srflndungegemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,2 biß ungefähr 2# des genannten Magnesiumß, ungefähr 0,7 bis ungefähr % des genannten Metallfluorids und ungefähr 13 bis ungefähr 35^ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind»

Z. Erfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,5 bis ungefähr IJi des genannten Magnesiums uafi ungefähr 1,4 bis ungefähr 2,3% deo genannten lie tallfluorid s anwe a end sind, und in denen ungefähr 1? bis ungefähr 23# des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das_v in öewiohtsprozent der Elektrode, folgendes enthält:.

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bis zu ungefähr 0,5% Silicium

ungefähr 0,4 "bis ungefähr 1,2$ Mangan ungefähr 0,5 bis ungefähr 0,8$ Molybdän ungefähr 0_e 6 bis ungefähr 1,3$ Niokel ungefähr H₉ 5 bis ungefähr 22$ Eisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,10$ Kohlenstoffe

Jo Erfindungsgemäße Elektroden, in denen der Kern bis zn ungefähr 3,6$ mindestens eines Bogenstabilisators, der aus einem Metalltitanat, einem Metallsilicofluorid und ©inem Metallfluosilicat besteht, und bis zu ungefähr 30Ϋ» Metallfluorid und bis au ungefähr 5$ Metalloarbonat enthält,

K₀ Erfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,2 bis ungefähr 27° des genannten Magnesiums, ungefähr 0,1 bis ungefähr 2?» des genannten Bogenstabilisators, ungefähr 2 bis ungefähr 15f° des genannten MetallfluoriclSf ungefähr 0^1 bis ungefähr 2$ des genannten Metalloarbonats und ungefähr 5 bis ungefähr 23$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sindo

L, Erfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,3 bis ungefähr 1$ des genannten Magnesiums, ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,1$ des genannten Bogenstabilisatora, ungefähr 3,5 bis ungefähr 6°/o des genannten Metallfluorids und ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3$ des genannten Metallcarbonats anwesend sind, und in denen ungefähr 9 bis ungefähr 18$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das in G-ewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthältt

ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,1$ Silicium ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,6$ Mangan ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,7$ Molybdän ungefähr 5*5 bis ungefähr 16$ Eisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,30$ Kohlenstoff„

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„ ίο -

Ho Srfindungsgemäße Elektroden* in denen ungefähr 0,3 bis ungefähr 1?ί des gemnnten Magnesiums, ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,1Jt des genannten Bogenstabiliaators, ungefähr 3,5 bis ungefähr 6% des genannten Metallfluorlds und ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,2?» des genannten Metallcarbonats anwesend sind, und in denen ungefähr 9 bis ungefähr 18$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das, in Gewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthält:.

* . ungefähr 0,4 bis ungefähr 1,156 Silicium

ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,6?& Mangan ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7# Molybdän ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7$ Ghroxa ungefähr 1 bis ungefähr 2,25& Kickel ungefähr 5 bis ungefähr 15^ Bisen und -"-■"■;. ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,30$ Kohlenstoffe

Ν«, Erfindungsgemäße Elektroden, in denen der Kern bis zu. ungefähr 305a Metailfluorid und bis zu ungefähr % Metallcarbonat enthält«

Oo Erfindungsgemäßö Elektroden, in denen ungefähr 0,2 bis ungefähr 2fo des genannten Magnesiums, ungefähr 2 bis ungefähr 15$ des genannten Metallfluorids, ungefähr 0,1 bis ungefähr 2$ des genannten Metallcarbonats und ungefähr 5 bis ungefähr 2ffi des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind*

P₀ Brfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,3 bis ungefähr \$» des genannten Magnesiums, ungefähr 3,5 bis ungefähr 87» des genannten Metallfluorids und ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3% des genannten Metalloarbonats anwesend sind und in denen ungefähr 9 bis ungefähr 18fo des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, das, in Gewichtsprozent der

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Elektrode, folgendes enthalte

ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,1$ Silicium ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,6$ Mangan ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,7$ Molybdän und ungefähr 5»5 bis ungefähr 16$ Eisen«

Qo Erfindungsgemäße Elektroden, in denen ungefähr 0,5 bis ungefähr %% des genannten Magnesiums, ungefähr 3»5 bis ungefähr des genannten Metallfluorids und ungefähr 0,6 bis ungefähr des genannten MetaHoarbonats anwesend sind und in denen ungefähr 9 bis ungefähr 18$ des genannten metallhaltigen Haterials anwesend sind, das, in Gewichtsprozent der Elektrode» folgendes enthält:

ungefähr 0,4 bis ungefähr 1,1^ Silicium ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,6$ Mangan ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7$ Molybdän ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7$ Chrom ungefähr 1 bis ungefähr 2,2$ Nickel ungefähr 5 bis ungefähr 15$ Eisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,30$ Kohlenstoff_o

Beträchtliche Verbesserungen in der Schweißnahtmetallzähigkeit werden erzielt, wenn bis au 3$ metallisches Magnesium in den Kernmaterialien einer sauber ausgewogenen Elektrode enthalten sind· Der Zusatz von metallischem Magnesium ist insbesondere wirksam bei zusammengesetzten Elektrodentypen, welche die besten Zähigkeitswerte ergeben, die gemäß dem Stande der Technik unter Verwendung von herkömmlichen Materialien und unter Einhaltung gesunder Sohweißprinzipien erhältlich sind.

Diese Typen umfassen Sohutzgaselektroden mit Schlackesyatemen auf Fluorid-Basis und Kalk/Fluorid-BasiB und Schutzgas- und

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Untertauchbogenelektroden der Typen mit niedrigem Flußmittelgehalt land ohne PluBmittelgehalt_o Die Einarbeitung von metallischem »fegsesium beseitigt nicht die allgemein bekannten ungünstiges Effekte auf Schweißnähte von solchen Elementen wie Phosphor ρ Seiiwsfel, Titan'und Aluminium. Um einen* maximalen ifefeaoa au ©rrelchen, müssen die Praktiken von gesunden metallurgischen Prinzipien und anderen Regeln, die in der Sehwoißtechnik allgemein bekannt sind, nach wie vor beobachtet wer-

. den, und die Ohemie der Schweißnaht muß bezüglich des Kohlenstoff"" und Legierungsgehalts entsprechend den gewünschten Festigkeitswerten eingestellt werden<, Metallisches Magnesium muß in rohrförmigen zusammengesetzten automatischen Elektroden mit Sorgfalt und wie angegeben verwendet werden» aber wenn es auf diese Weise verwendet wird» dann werden erhebliche Verbesserungen in der Schlagfestigkeit der Schweißnähte erzielt* Wenn metallisches Magnesium gemäß den Lehren der Erfindung verwendet wird, dann ergibt ee besonders bei Schweißnähten starke Verbesserungen» die bereits gemäß den älteren Standards gut würen* Keine Vorteile wurden bei der Verwendung von metallischem Magnesium in rohrförmigen Elektroden auf Titandioxydbasis der niedrigsten Qualitäten gefunden, deren Schweißnähte

) hohe Konsentrationen an Deoxydatiohsmltallen zurückhalten» um einer Porosität unter allen Bedingungen des Schweißens zu widerstehen» und deren Schlagfestigkeit sehr niedrig ist_o Von einem metallurgischen «Standpunkt aus sind solche Schweißnähte nicht zu verbessern» und Magnesium wirkt lediglich als zusätzliches Deoxydatlonsmetallo Eine rohrförmige Elektrode, die Magnesium alleine enthält» wäre wertlos« Wenn man jedoch eine niohtaustenitisehe Elektrode nimmt» deren Zusammensetzung bereits den gegenwärtigen Erfordernissen für rohrförmig© «usammengesetate Elektroden entspricht» und wenn man bis za "%^metallisches Magnesium in den Kern einarbeitet, dann, wird eine Ver-

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- 13 besserung der Zähigkeit sichergestellt ο

Der wichtige Einfluß der Sohweißmetalldeoxydation sowohl auf die Porosität als auch die Schlagfestigkeit ist seit langem bekannt, und die Schweißtechnik hat sich intensiv damit befaßt <> G-emaß den Prinzipien des Schweißens muß Magnesium als starkes Deoxydationemetall eingestuft werden, aber es wurde gefunden, daß es auch auf die Schlagfestigkeit-einen Einfluß besitzt, was eigentlich außergewöhnlich ist. Ein solcher Effekt wird durch andere Deoxydationsmetalle» wie 0.B₀ Aluminium und Titan, mit denen es in die gleiche Gruppe eingestuft wurde, nicht erzeugt« .

Der beste Weg zur Ausnutzung der bisher unerkannten und einzigartigen Eigenschaften und der leichteste und zuverlässigste Weg zur Verwendung von metallischem Magnesium gemäß der Erfindung besteht darin, mit rohrförmigen zusammengesetzten Elektroden der angegebenen Type zu beginnen, die bereits in der Schweißtechnik für ihr allgemeines Schweißverhalten bekannt sindο Zwar schweißen solche Elektroden zufriedenstellend und ergeben auch die durch die A,W.S,-Prüf norm erforderliche Schlagfestigkeit von 2,θ mkg, aber sie widerstehen Anstrengungen, diesen Wert beträchtlich durch Veränderung der Art und der Menge des herkömmlichen Deoxydationsmetallgehalts zu verfoesserno Die Wirksamkeit von metallischem Magnesium kann dadurch gezeigt werden, daß das gesamte Deoxydatlonsmetall aus dem Kern weggelassen wird, dann eine typische Menge Magnesiumpulver, wie ZoB. 0,6$ des Elektrodengewichts, zugesetzt wird und hierauf der Deoxydationsmetallgahait in Stufen wieder hergestellt wird, wobei Schlagfestigkeiteversuche gemacht werden. der Wiederherstellung des Deoxydationsmetallgehalts ist •am besten, mäßig starke Elemente, wie ZoB« Mangan und

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Silicium zu verwenden und andere sehr starke Metalle, vie Z₀B₀ AlTOBiHiBm und Titan, die leicht eine zu starke Wirkung ergeben, zu vermeiden oder nur in geringem Ausmaß au verwenden _o Wenn man Magnesium als starkes Deosy&ationsmittel gemeinsam mit anderen weniger heftigen Dooxydationsmetallen verwendet, dann werden die bisher als Grenze angesehenen Schlagfestigkeitswerte durchbrochen und oftmals werden Verbesserungen bis su IQQ^ erzielt»

Zwar ist der genaue Mechanismus» dur&h den das Magnesium die Schweißnaht in Richtung auf eine größere Zähigkeit verbessert, nicht bekannt> aber es wird angenommen» daß die starke Affinität von Hagnesium für Sauerstoff mindestens teilweise hierfür verantwortlich ist_o Bs war nicht möglich genau au bestimmen, ob Magnesium den tatsächlichen Sauerstoffgehalt des Schweißmetalls verringert oder ob das Magnesium den Sauerstoff in der Schweißnaht in einer weniger schädlichen Form als andere Deoxydationsmittel* die die Sehlagfestigkeit nicht in der Weise wie Magnesium verbessern können, bindet« Es wurde Jedoch gefunden, daß Magnesium die gegenwärtigen rohrförmigen Elektroden stark verbessert» Zwar dürfte jedes gegenüber Eisen deoxydierende Metall irgendwann einmal in rohrförmigen Elektroden verwendet und versacht worden sein« aber der besondere Effekt, den kleine Magne-. siuaij&engön auf die Schlagfestigkeit ausüben können, wurde bisher noch sieht erkannt und in der Schweißtechnik auch noch nicht verwendete

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	Beispiele des gun	Schutz-	S	1B	Tabelle I	IIB	von Mainesium	IIIB	mc	HID	Schutz-	;rode	CD
		gats«" elektrode	" 0	2S78	stißep	2,38		3.17	3,17	3,17	gas- i e^eki	IVB	CO
		1A	0,4								IVA	1,59	-JW
		2,78	0,4	0„8	ι Einflusses	056·		0,2	0?7	0,9	1,59		to
	Elektrodendurchmesser em	0,8	0,4	Schutz-		üntertauchboffenelektrode					0,6
	ElaktrodenzusammensetzutSÄ &	' 4,0	0,4	gas«· elektrod®	0,2	IHA	<»»			0	«...
	slagne siummetall	14,4	0s8	IIA	0,8	3,17	»χ.		—	OkPOM	0,2
	Kaliums ilicofluorid	1,3	4,0	2,38	4,7		2,0	2,0	2,0	0,2
	Kaliumtitanat	1,8	13,6		7,7	0	17,0	17e0	17,0		IMH nn
	C aleiumearbonat	0,9	1,3.	0	1,0	UM)MM	1,4	0,9	0,8	m»tm	8,6
	Caloiumfluorid	M2>MJ»	1,8	0,4	1,4	««je*»	0,6	0,6	0,6	9,2	1,4
	Eisenpulver	acc««		0,4	0,7	MMOM	0,9	.0,9	0,9	1,4	1,3
O	Ferromangan (80% Mn)	«am	a»»	0,8	0,6	2,0	«ve»			1,3	0,7
to	Ferrosilioium (50% Si)	East	aarae	4,0	0,6	17,0	«Μ»		α.«	0,7	0,6 .
CO	Ferroniulybdan (60% Ho)		«rc.	7,7	2,0	1*6	0,9	0,9	0,9	0,6
«j.	Ferrochrom (70% Gr)	27	R©st	2,1	East	0,6	Rest	Rest	Rest	«mm	•1,7 M
cn	Manganpulirer	450		1,5		0,9				1,7	Rast e
*·*	Siiökelpulver	Ln 55,9	2?	0,7	26		28	28	28	Rest
O	Kohlenst of f stahHüiHe	CO«	450		400		450	450	450		20
co	32zBis_ohe Schwe^Sbedinjgtsft&ei^		55,9		55,9	0,9	55,9	55,9	55,9	20	200
10	Spnrmi??Vff VnIt	AOaSh	GO«	2,0	GO5	Rest	UM-80	ΏΜ-80	ΌΜ~80	200	25,4
	Strom, Amper		φ	R@©1s	@		Fluß-	Fluß-»	FIuS-	25,4	75%
	Laufgeschidndigkeiten, am/mi				40	.28	HSit"»	lait—	mit—	75%	Argon
	Sohutzmsdium			26	efh	450	tel	tel	tel	Argon	■{"25%
				400		55,9				Hl· 25%	00 d»l»
		9,65		55,9		I3M-8O				COJS)	25efh
		«.«				Fluß-				25ofh
		3,45	1βί>28		11,8	mit-	9,25	11,0	11,0
	Schlagfestigkeit des?	—.	10,2	, 40		,tel	»._	HWlIMi			12,8
	Schweißnaht in mte ~p&$t	UBMM	6,35	cfli			<—.	OttMt»	—	75,1
	Raumtemperatur 0C	—·	6,64				—	—	—	MMHJMt	—
	-12,2	—	—		7,03		3,87	5,30	5,66		—
	-28,9	-·-		4,01	8p50	3^,0	4,18	3,63	—	58,5
	-40,0		7,32	1,80	mm im	1,11	1.38	1,66	4,85	44,2
	-51,1	«...				3,47	2,08
	-73,3	—,				1.31
	-101,1	MlCM		2,39
	3,78		1,77
	3,40	0,48
	2,10

Tabelle I zeigt die vorteilhafte Wirkung auf die Schlagfestig·= . keit von Schweißnähten*die durch den Zusatz von Magnesiummetall zu rohrförmigen Elektroden für automatisches Schweißen erzielt wird. Die Elektroden III A_p III B, III C und III D bilden eine , Gruppe von Tauchbogenelektroden mit niedrigem PlußmittelgehaIt_n Die erste ist eine Basiszusammensetzungj, der in drei Stufen steigende Mengen Magnesium zugesetzt worden ist. Diese Elektroden,, die sehr wenig Calciumfluorid zur Verbesserung des Flußverhalten aufweisen, sind für die Verwendung mit einem Tauchflußmittel_p |l wie z.Bo Dnionmelt No«80, welches in den Vergleichs ν ersuchen >, verwendet wurde» hergestellt.Bei der Herstellung einer Schweißnaht unter den angegebenen Bedingungen ergeben alle diese Elektroden eine Schlagfestigkeit von 2_P8 mkg bei -28,9⁰C, aber die BasIszusammensetzung III A ergibt diesen Wert nicht bei -51,1⁰Co Magneslumzusätze von 0_B2, 0_B7 ugd 0»9^ ergeben dagegen Schlagfestigkeltewerte von 3_S87, 5₉3O bzw. 0,14 mkg. Der herkömmliche Wert von 2_S8 mkg wurde sogar durch den geringsten Magnesiumzusatz von nur 0₆2# bei -73ν3⁰C erreicht«

Die 31ektrodenpa*re IA₉IB und II A₈ II B stellen eine rohrförmlge Schutzgaselektrode auf der B^sIs Kalk/Fluorid dar, wobei w die Kern Zusammensetzung eo auegewählt 1st, daß sie eine Reihe Ton Punktionen, beispielsweise bei der Schlaokebildung₎ erfüllt.' Solche Elektroden arbeiten unter einem Kohlendioxydschutzgas mit einem SprUhllbergang. Im Vergleich mit der ersten eines , Jeden. Paars zeigt die zweite jeweHb eine starke Verbesserung der Schlagfestigkeit, die durch den Zusatz von Magnesium zur Elektrode erzielt wird., Die mit 15 hergestellte Schweißnaht ist bei - 28,9⁰C nahezu doppelt so stark wie diejenige von IA. Die Schlagfestigkeit von II ^ ist ebenfalle nahezu zweimal eo hoch wie diejenige von II A und wird durch den Magnesium-

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zusatz erreichtj obwohl in diesem Falle die Demonstration durch kleine Nachstellungen der anderen Komponenten etwas verwaschen ist ο

Als weitere erfindungsgemäße Beispiele sind die rohrförmigen Elektroden IVA und IVB von Tabelle I angegeben, welche eine flußmittellose Schutzgaselektrodentype darstellen, die für eine Tauchübergangsachweissung unter einer Argon- und Kohlenstoff dioxydatmosphäre hergestellt sind. Die Elektrode IVB mit Oj6fo zugesetztem Magnesium besitzt mindestens eine 30# höhere Schlagfestigkeit als die Elektrode IVA.,

Der gute Einfluß auf die Schlagfestigkeit von Schweißnähten, den der Zusatz von Magnesiumraetall zum ,Kernmaterial ergibt, wird durch die Zahlen in Tabelle I klar gezeigt» Verbesserungen bis zu 100$ wurden bezüglich der Schlagfestigkeit von Schweißnähten bei Verwendung von zusammengesetzten Elektroden, die Magnesiummetall ia Elektrodenkern enthalten, erzielt<> Dieser vorteilhafte Effekt wurde bisher nicht erkannte Wenn di_%e Magnesiummenge der Kernzusammensetzung über die in der Tabelle I angegebenen Konzentrationen erhöht wird, dann steigt die Schlagfestigkeit nicht proportional_u Wenn mehr als 3$ Magnesiummetall zugesetzt werden, dann wird das Arbeitsverhalten der Elektrode gewöhnlich verschlechtert, und ein Vorteil wird nicht erreichte Das Spritzen beim Schweißen steigt, und der Bogen wird laut und tanzt ο Deshalb wird es bevorzugt, die Magnesiummenge auf ungefähr y?^a der Elektroden zu beschränken^. Aus wirtschaftlichen Gründen wird bei den bevorzugten Elektro-

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denformen ungefähr 0_?2 bis ungefähr 2$ Magnesium in der Elektrode verwendet.

Zwecks weiterer Erläuterung sind in der folgenden Tabelle II vier weitere Beispiele für rohrförmige zusammengesetzte Elektroden angegeben«, bei denen metallisches Magnesium im Kern verwendet wird _o

Die Beispiele 1 und 4 beziehen sich auf Typen der Kalk/Fluor id= Basis, die für das Kohlendioxydschutzverfahren hergestellt sind ο Die Beispiele 2 und 3 sind beide flußmittelfreie Typen? Beispiel 2 eignet sich für Kohlendioxydschutz und Beispiel 3 für üntertauchflußverwendung ο In jedem Falle wurde ein Zusatz von Magnesium verwendet $ um wesentliche Verbesserungen der Schweißmetallzähigkeit zu erhalten, welche weit über die Zähigkeit hinausgeht_f die durch die gegenwärtige AoW₀S₀-Prüfnorm für zusammengesetzte Elektroden gefordert wird ο

1 O 9 81 67 O 9 6 9 _BAD

tabelle II Weitere Beispiele für den eünstisen Effekt von Magnesium

Elektrodendurchmesser, cm Eleltfcrodenzusainmensetzung, Ge Wo-^S

Magnesiummetall Kaliumtitanat 1,59 1,59 3*17 2,38

0,4	0,6	0*9	1*0
0,4		— ·	0,4
0,4
0,8		•Mb·*»	0,8
4,0	—	--.	4,1
9,9	8,8	19,0	7,4
0,8	1*4	0,8	—
1,6	1,3	0,6	1,0
0,9	0,7	0,9	0,7
—	0,6		0,6
	7tl	0,9	2,0
Rest	Rest	Rest	Rest

Calciumcarbonat öalciumfluorid Eisenpulver
Ferroioangan (80^ Hn) Perrosilicium (50$ Si) Ferrcmolybdän (60% Ho) Ferrochrom (70^ Cr) Manganpulver
Nickelpulver
Koh3.enstoffstahlhülla

Zwar wurden gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, aber es wird darauf hingewiesen, daß dl« Erfindung nicht hierauf beschränkt ist«

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Claims (1)

1. ο Rohrförmige zusammengesetzte Elektrode für automatisches Bogensehweißen, mit der eine nicht~austenitisehe Weichetahl- oder Iisgiem^sstahlsehweißnaht mit einer verbesserten Sehlagfestigkeit hergestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einer rohrförmigen Stahlhülle besteht» die einen Kern mit den in der W folge angegebenen Komponente^ in Gewichtsprozent der Elektrode, einschließt* von ungefähr 0,2 bia ungefähr Magnesium in Metallform irnd tmgefähr 4 "bis ungefähr metallhaltiges Material, daß aus Metallen* Hetallegierim* gen. Ferrolegierungen und Metalloxyden, die mindestens teilweise in Metalle reduzierbar sind, aasgewählt ist_o

   2« Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η a e i c h · net» daß ungefähr 0_t2 bis ungefähr 2^ des genannten Magnesiums und ungefähr 5 bis ungefähr 35$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind_e

   β Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ β i ο h η © t f daß ungefähr 0_f 3 bis ungefähr 1$ des genannten Magnesiums anwesend sind und ungefähr 9 bis ungefähr 18$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, welches, in Gewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthälti

   ungefähr¹ 0,4 bis ungefähr 0,9# Silicium . ungefähr 0,6 bis ungefähr t,6# Mangan ungefähr 0*3 bis ungefähr 0,6$ Molybdän ungefähr 0_f2 bis ungefähr 0,7# Chrom ungefähr 1 bis ungefähr 2,2# Nickel ungefähr 5#5 bis ungefähr 14^ Eisen und ungefähr 0_?03 bis ungefähr 0,10^ Kohlenstoff_o

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   C strode nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch g e k e η η ^siohnet, daß ungefähr 0,3 bis ungefähr 1% des

   Magnesiums anwesend sind und daß ungefähr 18 bis 26% des genannten metallhaltigen Materials anweser i sind» welches„ ic (rewichtsprozent der Elektrode, fol-. ~e η I β f-; enthält!

   bis zu ungefähr O₅5% Silicium

   -ungefähr 0,4 bis ungefähr 1,2% Hangan ungefähr 0_P3 bis ungefähr 0,8% Molybdän . ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3% Nickel ungefähr 15,5 bis ungefähr 24,5% Eisen und ungefähr O₉OJ bis ungefähr 0,10% Kohlenstoff_o

   5, Elektrode nach Anspruch 1 ₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Kern biß zu ungefähr 1,5% mindestens eines isogenstabilisators enthält, der aus einem Metalltitanat, einem Metallsilicofluorid oder einem Metallfluoßilicat be«

   H⁺/ent ο

   Elektrode naoh Anspruch 5 p dadurch gekennzeichnet _p daß ungefähr 0,2 bis ungefähr 2% des genannten Magnesiums, bis zu ungefähr 1,3% des genannten Bogenatabilisators und ungefähr 4 bis ungefähr 24% des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind«

   7, Elektrode naoh Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß ungefähr 0,3 bis ungefähr 1% des genannten Magnesiums und ungefähr 0,1 Ms ungefähr 0,4% des genannten Bogenstabilisators anwesend sind, und daß ungefähr 9% bis ungefähr 10% des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, welches, in Gewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthält!

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   ungefähr 0,4 biß ungefähr Q,9# Silicium ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,6$ Mangan ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,6# Molybdän ungefähr 0,2 bis ungefähr Q,7# Chrom ungefähr 1 bis ungefähr 2,2% Nickel ungefähr 5 bis ungefähr \% Eisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,10# Kohlenstoff»

   ™ 8. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu ungefähr 9$ Metallfluorid enthält ο

   9, Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daS ungefähr O₉2 bis ungefähr 2# des genannten Magnesiuos, ungefähr 0,7 bis ungefähr 3# des genannten Metallfluorids und ungefähr 12 bis ungefähr 35# des genannten EMtallhaltigen Materials anwesend sind«

   1Oo Elektrode nach Anspruch 8 oder 9» dadurch g e k * η η ~ sselohnet , daS ungefähr 0,5 bis ungefähr 1£ des genannten Magnesiums und ungefähr 1,4 bis ungefähr 2,3$ des genannten Metallfluorids anwesend sind und daß unge- k fähr 17 bis ungefähr 23# des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, welches, in Gewichteprοsent der Elektrode_s folgendes enthält;

   bis eu ungefähr 0,5S^ Silioium

   ungefähr O₉4 bis ungefähr 1,2^ Mangan ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,8£ Molybdän ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3$ Nickel ungefähr 14,5 bis ungefähr 22?6 Bisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,10$ Kohlenstoff.

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   e Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß der Kern bis zu ungefähr 3»6# mindestens eines Bogenstabllisators, der aus einem Metalltltanat, einem Metallsilioofiuorld oder einem Metallfluosilioat besteht» bis au ungefähr 30# Metallfluorid und bis au ungefähr % Metallearbonat enthalte

   12o Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 0,2 bis ungefähr 2$ des genannten Magnesiums, ungefähr 0,1 bis ungefähr 2# des genannten Bogenstabllisators, ungefähr 2 bis ungefähr 15% des genannten Metallfluorids, ungefähr 0,1 bis ungefähr 2# des genannten Metalloarbonats und ungefähr 5 bis ungefähr 2% des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind«

   13« Elektrode nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß ungefähr 0,3 bis ungefähr 1$ des genannten Magnesiums, ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,1 Ji des genannten Bogenstabilisators, ungefähr 3*5 bis ungefähr 6$ des genannten Metallfluorida und ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3^ des genannten HetaHcarbonats anwesend sind und daß ungefähr 9 bis ungefähr 18% des genannten metallhaltigen Materials, anwesend sind, das, in Gewichtsprozent der Elektrode, folgendes enthältt

   ungefähr 0,6 bis ungefähr 1*1% Silicium ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,6% Mangan ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,7# Molybdän ungefähr 5>5 bis ungefähr 16# Eisen und ungefähr 0,03 bis ungefähr 0,30$ Kohlenstoff»

   U. Elektrode nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 0,3 bis ungefähr Μ» des genannten Magnesium», ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,1 $ des

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   genannten. Bogenstabilisators, 'ungefähr 3,5 bis -ungefähr 6$ dos, genannten Metallfluorids und ungefähr 0_}6 bis ungefähr 1 f 3$ des genannten Metalloarbonatß anwesend sind und dafi im-gefähr 9pä Ms ungefähr 18$ des genannten metallhaltigon Materials anlesend sind, welohesj in Gewichtsprozent dar Elektrode? folgendes enthält, s

   ungefähr 0.4 Mo ungefähr 1,1?^ Silicium ■ungefähr Oj5 bis ungefähr- -I₃S^.-Mangan tijjgeföhr 0.2 bis ungefähre 0,7?'o Molybdän ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7^ Chrom ungefähr 1 bis ungefähr 2-_t2f° Nickel ungefähr 5 bie ungefähr 15$ Eisen und ungöfälir 0_K03 bie ungefähr O.JOfa Kohlenstoff=

   15c ll«lrbrcdö nach Anspruch I₅ dadurch gekennaei.ch« η Gt j daß άβν gensinnte Kern bis su ungefähr 30f° Metall·-¹ fluorid und bis su ungefähr 3$ Metallcarbonat enthält:

   16c Elektrode nadh Anspruch 15 _f dadurch g e k e η η s e i c h η e t f öaß imgefähr 0_f2 biß ungefähr 2^ dea genannten. Magnesiums* ungefähr 2 bis ungefähr Ϊ5?» des genannten Hetallfluorids j ungefähr Qj 1 bis ungefähr 2?$ des genannten Metallcarbonats und ungefähr 5 bis -ungefähr 23^ des ge~ nannten metallimltigen Materials anwesend sind =

   17* Elektx'ode nach Ansprueh 15 cder 16 _f dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr O₅3 bis ungefähr 1$ dea genannten Kag&esiums, ungefähr 3r5 bis ungefähr 6% des genannten Metallfluorids und ungefähr O₃6 bis ungefähr 1_f3# des genannten Metallcarbonats anwesend sind und daß ungefähr 9f° Sis ungefähr 18$ des genannten metallhaltigen Materials anwesend sind, welches, in öewiohtsprozent der Elektrodej folgendes enthälti

   10.SHi.fi/nqA9'-

   19311 SG

   Tahx' 0,6 bin \χηβ&Άο:.'- > Vf BiXH: Um üfähr O 'ο l.-iij u<a_o··,. i'.v. !■>.·:· i_;6i liam?··· a ungefähr 0,4 biß ungsf&h-f 0.7^ Mol.y-a&» und

   Elektrode nach Anspruoh 15 odor s5_: drxctiirch g ö L e α π a θ i ο h η ο t _f üaö luigefüin¹ 0.;? b;i.y uiigofaivr \fo dea gGimnaten MagixeBiuvfio, uiigofäkr- ;5_;,5 bi« mi^öfäiiÄ· 6?» doo genannten HotaJlfluorida mid ungrjfdbr Ο,ίί bis xm^ot'uhv \ _-3°ß> ö.ofj genaanfcsn Moballoai'boiiaba anweeenö a.i.rui a>.iö. daii ungefähr 9 bia ungefähr 18^ des .^enamr'cGa metail.nal feigen HJ amresand sind« welohüa* in Gediehba;oro?ynt der broiiQj folgendes eri'chälti

   ungefähr 0,4 bis ungefäbr !/!';& Bn.iolam ungefähr 0.5 biß imgoi'iihro 1 _ β/ί Mangaja ungefähr 0,2 biß miä'öfälu¹ 0..7¹^ Mo3..yi)cUin

   0.2 bis ungs.Cahr O.Tfi Ohroiü f&hv 1 biß ungefähr 2 2% Hickel ung(3fähr 5 bis ungefähr 15% Bisen imd ungefähr 0_:03 b±a .ungefüfcr ΰ,30>ί Eohlensbof£ ■

   bad

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