DE1958266A1

DE1958266A1 - Zusatzmaterial zum Schweissen von Stahl

Info

Publication number: DE1958266A1
Application number: DE19691958266
Authority: DE
Inventors: Falk Tore Gunnar; Hellner Lars Ivar
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1968-12-02
Filing date: 1969-11-20
Publication date: 1970-12-03
Also published as: BE742316A; GB1288929A; AT289502B; DK121833B; SE337976B; FR2025001A1; NO125964B; NL6917843A; CH504927A

Description

Zusatzmaterial zum Schweißen von Stahl

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zusatzmaterial zum Schweißen von Stahl, und zwar insbesonderes eines härtbaren korrosionsbeständigen Stahles« Das Zusatzmaterial soll bewirken, daß der erhaltene Schweißverband gute Zugfestigkeit und gute Kerbschlagzähigkeit erhält und gleichzeitig das Schweißen einfach auszuführen ist„

In Fällen, in denen man eine Kombination von guten mechanischen Eigenschaften und guter Korrosionsbeständigkeit wünscht, hat man sich früher in der Regel der sogenannten 13»Chrom-Stähle bedient»

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POSTSCHECK. HAMBURG 1470 0/ · IANK. COMMERZBANK AG., HAMIURG, DEP.-KASSE 20/120» · TUEGR.i SPECHTZIES HAMBURG, biw. SPECHTZIES MÖNCHEN

Wünscht man gleichzeitig Schweißung an diesen Stählen vorzunehmen, kommt allerdings eine Komplikation hinzu, indem diese 13-Chrora-Stähle eine begrenzte Schweißbarkeit haben, und zwar insoweit, daß man, um sicher zu sein, Rißbildung im Anschluß an den Schweißverband zu vermeiden, dazu gezwungen ist, beim Schweißen komplizierte Operationen wie Vorwärmen vor dem Schweißen und abschließendes Glühen des Arbeitsstückes unmittelbar nach dem Schweißen zu ergreifen.

Wenn man vor allen Dingen einen korrosionsbeständigen Stahl mit guter Schweißbarkeit wünscht, verwendet man oftmals einen sogenannten 18-8-Stahl, der ohne besondere Komplikationen verschweißt werden kann, der aber in bezug auf die Festigkeit wesentlich schlechter als der 13-Chrom-Stahl ist und deshalb in vielen Kunstruktionszusaramenhängen nur begrenzt anwendbar ist«,

Nach der Erfindung gemäß schwedischem Patent 223 200 ist es jedoch kürzlich möglich geworden, Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften mit guter Schweißbarkeit zu kombinieren· Diese ausgezeichnete Kombination wird durch Anwendung einer spezifischen Legierungszusammensetzung in Verbindung mit einer spezifischen Wärmebehandlung erreicht« Man könnte a priori vermuten, daß Stahl von der zuletzt genannten Art geeigneterweise mit einem Zusatzmaterial geschweißt werden könnte, das die gleiche Zusammensetzung wie das Grundmaterial ergibt« Ein derartiges Schweißen ist an und für sich durchaus möglich, aber , es hat sich herausgestellt, daß der erhaltene Schweißverband nicht die gleichen guten Festigkeitseigenschaften wie das Grund-

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material aufweist. Eine gewisse Verbesserung konnte allerdings durch Verwendung eines Zusatzmaterials in Übereinstimmung mit dem in der deutschen Patentanmeldung P 18 08 014.3 Beschriebenen erhalten werden. Bei Elektroden der zuletzt genannten Art soll der Kohlenstoffgehalt niedriger als im Grundmaterial gehalten werden und zweckmäßigerweise sollte auch die Schlackenreinheit höher sein. Ah.er auch beim Schweißen mit derartigen Elektroden hat es sich gezeigt, daß die Kerbschlagzähigkeit für den Schweißverband nicht die gleiche wie für das Grundmaterial geblieben ist und man deshalb die ausgezeichneten Eigenschaften des Grundmaterials nicht voll ausnutzen konnte.

Durch vorliegende Erfindung hat es sich jetzt völlig überraschend als möglich erwiesen, einen Schweißverband zu erzielen, der in bezug auf die mechanischen Pestigkeitseigenschaften und auch Kerbschlagzähigkeit vollständig dem Grundmaterial entspricht. Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß das Zusatzmaterial aus einer Schweißelektrode gebildet wird, die 11-14 % Chrom, 3-8 % Nickel, 0,01-0,1 % Kohlenstoff, 0,2-2,0 % Mangan und einen starken Karbidbilder in einer solchen Menge enthält, daß in dem

c r. -n ± j υ U-U · Atom-% Karbidbilder . . gebildeten Schweißgut das Verhältnis _Atom-% Kohlenstoff ^blS

höchstens 1 hinaufgeht und der Rest in der Hauptsache aus Eisen mit gewöhnlichen Mengen Verunreinigungen besteht. Die angewendete Schweißelektrode kann evtl. bis zu 3,5 % Molybdän enthalten und

„ ..... . Atom-% Karbidbilder . . .... . .

das Verhältnis kann zweckmaßigerweise zwischen Atom-% Kohlenstoff

0,1 und 0,7 liegen« Der starke Karbidbilder kann vorzugsweise aus Titan und/oder Niob, aber auch aus Vanadin oder Tantal bestehen.

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Um die Erfindung zu beleuchten, ist eine Anzahl Elektroden mit variierendem Gehalt an Titan hergestellt worden» Diese Zusammensetzung beim Zusatzmaterial für die 5 in der Versuchsreihe enthaltenen verschiedenen Eigenschaften geht aus Tabelle 1 hervor, in der, wie man sieht, der Titangehalt zwischen 0 und 0,74 variiert. Unter Verwendung dieser Elektroden hat man dann eine Anzahl Schweißungen ausgeführt und die Zusammensetzung bei dem dabei erhaltenen Schweißgut ist in Tabelle 2 dargelegt,, Wie der Tabelle

,, ., . · _A j „,.",x· Atom-% Titan

zu entnehmen ist, variiert das Verhältnis 77 ·— , „„

' Atom-% Kohlenstoff

zwischen 0 und 2,15· Die Festigkeitseigenschaften am erhaltenen Schweißgut werden in den Tabellen 3 und 4 veranschaulicht, von denen Tabelle 3 sich auf die Verhältnisse bezieht, die man ohne Wärmebehandlung des Schweißverbandes erhält, und Tabelle 4 auf die Bedingungen, bei denen man ein Spannungsfreiglühen bei 580 C während 5 h mit anschließendem Kühlen an der Luft vornahm· Die

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Tabellen 3 und 4 geben ferner Streckgrenze (o 0,2 in kp/m ),

Bruchgrenze (C B in kp/m ), Dehnung (0 5 in %), Einschnürung ()K ) und Kerbechlagzähigkeit (KV bei 20 C in kpm) an. Von diesen Eigenschaften ist vor allen Dingen die Kerbschlagzähigkeit interessant und wie aus den Figuren 1 und 2 deutlich hervorgeht, wird ein Maximum für die Kerbschlagzähigkeit bei einem zwischen 0 und 1

liegenden Verhältnis erhalten» Speziell gute Kerb-Atom—70 u

Schlagzähigkeit wird - wie aus der Figur hervorgeht - bei einem Verhältnis ' von »wischen .0,1 und 0,7 erhalten» Auch für di· übrigen in den Tabellen 3 und 4 ausgewiesenen Fectigkeits-•igenschaften erhält man, wi· ersichtlich, Werte, di· vollkommen ■it denen des Grundmaterial« sich gl«ichen_s

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Daß der Zusatz eines starken Karbidbilders , der im Schweißgut

tr ι. ·ιχ · Atom-# Karbidbilder ... . . . _n , .

exn Verhältnis ergibt, das zwischen O und 1 Atom-Jb Kohlenstoff '

liegt, eine nachweisliche Verbesserung der Festigkeitseigenschaften am Schweißgut beinhaltet, geht auch aus Figur 3 hervor, in der das Produkt Bruchgrenze χ Einschnürung (θ Β χΎ ) in Funktion des Verhältnisses eingetragen worden isto Wie Figur 3 zeigt, erhält man ein Maximum für genannte % bei einem Verhältnis 77— von ungefähr 0,3 und es scheint für genanntes Atom-%-Verhältnis eine gewisse Verbesserung innerhalb des Intervalles 0-1 vorzuliegen. Normalerweise gilt, daß für ein und denselben Stahltyp die Einschnürung eine sinkende Tendenz hat, wenn die Bruchgrenze steigt und in der Regel ist die Verringerung der Einschnürung so stark, daß das Produkt Bruchgrenze χ Einschnürung ebenfalls kleiner wirdo Die Erhöhung des Wertes für genanntes Produkt, die man in der vorliegenden Versuchsreihe erhalten hat, ist daher ein Zeichen dafür, daß eine gute Optimierung der Festigkeits- und Duktilitätseigenschaften erzielt worden ist·

Bei den genannten Versuchen ist das Schweißen nach dem sogenannten MIG-Verfahren durchgeführt worden, aber es sind auch entsprechende Versuche gemäß dem TIG-Verfahren durchgeführt worden, wobei man gleichartige Ergebnisse erhalten hat«

Es sind auch Versuche mit Niob enthaltenden Schweißelektroden vorgenommen worden und die dabei erhaltenen Ergebnisse stimmen im wesentlichen mit denen überein, die die titanhaltigen Elektroden aufgezeigt haben·

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Tabelle 1

Zusammensetzung des Zusatzmaterials in Gewichtsprozent

Elektrode	I	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	P	S	Ti
Nr.	II
III	,027	,49	,52	12,6	7,9	1,73	,011	,012
IV	,043	,32	,46	12,8	6,1	1,62	,005	,012	,12
V	,044	,34	,48	12,8	6,0	1,61	,004	,012	,17
,036	,38	,48	12,9	6,1	1,64	,005	,012	,28
,042	,39	,48	12,8	6,1	1,57	,008	,013	,74

Tabelle 2

Zusammensetzung des Schweißgutes in Gewichtsprozent

Elektrode	I	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Ti	Atora-% Ti
Nr.	II	,027	,49	,52	12,6	7,9	1,73	-	Atom-% C
III	,037	,33	,42	13,0	5,8	1,63	,04	0
IV	,038	,35	,45	13,0	5,7	1,62	,06	0,27
V	,024	• 35	,45	13,1	5,8	1,63	,10	0,40
,028	,38	,43	13,0	5,7	1,57	,24	1,04
2,15

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Tabelle 3

Festigkeitseigenschaften am Schweißgut (keine Wärmebehandlung)

Elektrode	Streckgrenze	Bruchgrenze	Dehnung	Einschnü	Kerbschlag
Nr.	€ 0,2 kp/mm	f 2 ο B kp/mm	4 5%	rung V, %	zähigkeit KV+20°C
					kpm
I	48,3	103,5	11	36	3,3
II	87,2	118,4	11	27	4,8
III	87,1	113*9	11	27	4,4
IV	99,5	114,4	11	43	3,5
V	108,5	122,9	11	37	1,5

Tabelle 4 Festigkeitseigenschaften am Schweißgut (Sjiannungsf r ei glühen

58O°C/5 h/Luft)

Elektrode Nr.	Streckgrenze 6 0,2 kp/mm²	Bruchgrenze 0 B kp/mm2	Dehnung </5%	Einschnü rung \L/ %	Kerbschlag zähigkeit KV+20°C kpm
I	61,7	84,6	24	58	4,8
II	90,5	100,0	18	59	8,8
III	81,1	9#,0	17	57	8,7
IV	100,5	107,0	15	44	3,9
V	104,5	114,9	13	41	2,7

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1* Zusatzmaterial zum Schweißen von Stahl, insbesondere härtbarem, korrosionsbeständigem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial aus einer Schweißelektrode gebildet wird, die 11-14 % Chrom, 3-8 % Nickel, 0,01-0,1 % Kohlenstoff, 0,25-2,00 %

Mangan und einen starken Karbidbilder in solcher Menge enthält,

„„. , . „, .„., *r , ■·, j. . Atom-% Karbidbilder

daß in dem erzeugten Schweißgut das Verhältnis -rr ■ ■

Atom-% Kohlenstoff

höchstens bis 1 beträgt und der Rest hautpsächlich aus Eisen mit den üblichen Mengen Verunreinigungen besteht.
2. Zusatzmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode bis zu 3 »5 % Molybdän enthält.
3. Zusatzmaterial nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

. , . . „ . ,. ,..,.. Atom-96 Karbidbilder , ^., . zeichnet, daß das Verhältnis ■ des gebildeten ' Atom-% Kohlenstoff

Schweißgutes zwischen 0,1 und 0,7 liegte
4. Zusatzmaterial nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der starke Karbidbilder aus Titan besteht«
5. Zusatzmaterial nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der starke Karbidbilder aus Niob besteht.

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