DE2063352B2

DE2063352B2 - Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl

Info

Publication number: DE2063352B2
Application number: DE2063352A
Authority: DE
Inventors: Masayasu Arikawa; Motomi Kano; Naoki Kamakura Kanagawa Okuda
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1969-12-27
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1978-12-14
Also published as: US3745294A; NO131582C; DE2063352C3; DE2063352A1; NL7018790A; GB1345330A; FR2074278A5; ES386811A1; SE365442B; NO131582B

Description

Die Erfindung betrifft einen Stahldraht zum UP-Schweißen (Unterpulver-Lichlbogenschweißen) von Stahl, der zusammen mit einem Flußmittel verwendet werden kann, ur.-. die mechanischen Eigenschaften des abgeschiedenen Metalls Heim e^:i- oder beidseitigen Lichtbogenautomatenschweißen zu verbessern.

Wenn Stähle unter Anwendeung 'es UP-Verfahrens geschweißt werden, wird wegen der dabei angewendeten großen Hitze die Kristallstruktur des abgeschiedenen Metalls im allgemeinen rauh und seine Kerbschlagzähigkeit ist geringer als bei Anwendung anderer Schweißverfahren. Insbesondere beim einseitigen Lichtbogenautomatenschweißen wird die eingebrannte Form des abgeschiedenen Metalls tiefer und enger als beim normalen UP-Schweißen und wegen der dabei einwir kenden großen Hitze sind auch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Kerbschlagzähigkeit, wesentlich schlechter als bei Anwendung eines anderen Schweißverfahrens, selbst wenn ein Flußmittel der gleichen Zusammensetzung beim Schweißen verwendet wird. Beim einseitigen Lichtbogenautomatenschweißen besteht nämlich die Gefahr, daß sich eine Seigerlinie bildet, an der die Kerbschlagzähigkeit geringer ist. Da das Schweißen in der Weise erfolgt, daß in dem Verschweißungsbereich die verschweißte Stahlplatte von der Oberseite bis zur Unterseite zum Schmelzen gebracht wird, d. h. in diesem Bereich eine vollständige Ablösung der Anschlußverbindung auftritt, greift nach der Erstarrung in der Nähe des Schmelzbades eine große Zugbeanspruchung an dem abgeschiedenen Metall an. Auf das Ende der Verbindungsstelle der Stahlplatte wirkt eine große Restspannung ein, wie dies in Fig, I der Zeichnungen dargestellt ist, und gleichzeitig wird eine Drehverformung erzeugt, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, die zur Folge hat, daß der geschweißte Stahl extrem spröde wird. Es ist daher zwecklos, wenn bei dem einseitigen Lichtbogenautomatenschweißen nur die Kerbschliig/.ähigkcit des geschweißten Materials verbessert wird; es ist vielmehr erforderlich, auch die Bildung der Seigerungslinie so weit wie möglich zu unterdrücken, um die Festigkeit bei hoher Temperatur zu erhöhen.

Zur Erhöhung des Fließpunktes und der Zugfestigkeit des Stahlproduktes sind hochfeste Stähle entwickelt worden und im Handel erhältlich, die einen geringen Gehalt an Niob oder Vanadin, sogenannten Spurenelementen, aufweisen, die schon in verhältnismäßig geringen Mengen eine große Wirkung haben. Diese hochfesten Stähle haben zwar den Vorteil, r<aß ihre Herstellungskosten gering sind, sie haben aber auch den Nachteil, daß die geringe Menge der als Zusatzstoffe zugegebenen Elemente die Schweißfähigkeit stark beeinträchtigt. Ferner haben sie den Nachteil, daß die Geschwindigkeit des Vermischens des Einbrandes und des Grundwerkstoffes groß ist, wodurch insbesondere cias UP-Schweißen stark beeinträchtigt wird, bei dem die Gefahr, daß die schädlichen Spurenelemente in das abgeschiedene Metall übergehen, größer ist als beim Handschweißen. Es ist deshalb außerordentlich schwierig, ein abgeschiedenes Metall zu erhalten, das beim UP-Schweißen von solchen hochfesten Stählen eine gute Kerbschlagzähigkeit aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Schweißdraht zu entwickeln, mit dessen Hilfe es möglich ist, Stahl unter Anwendung des UP-Schweißverfahrens zu schweißen, ohne daß die vorstehend geschilderten Nachteile auftreten, mit Jessen Hilfe es insbesondere möglich ist, ein Metall abzuscheiden, das gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine gute Kerbschlagzähigkeit, aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stahldraht zum UP-Schweißen (Unterpulver-Lichtbogenschweißen) von Stahl gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stahldraht 0,2 bis 2,5% Mangan. 0,002 bis 0,05% Bor und 0,005 bis 0,5% eines oder mehrerer der Elemente Titan, Aluminium und Zirkonium sowie weniger als 0,2% C. weniger als 0,5% Si weniger als 0,05% P und weniger als 0,05% S, Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält.

(Alle vorstehenden und nathfolgenden Prozeiitangaben beziehen sich, sofern nicht anderes angegeben ist, auf Gew.-%.)

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann dieser Stahldraht zusätzlich noch weniger als 5% Nickel, weniger als 1,2% Molybdän und weniger als 6% Chrom enthalten.

Mit dem Stahldraht der Erfindung ist es möglich, die Kristalle des abgeschiedenen Metalls so zu verfeinern, daß die Kerbsch'agzähigkeit des abgeschiedenen Metalls erheblich verbessert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Stahldraht zusammen mit einem Flußmittel verwendet, das ein Metallpulver mit einem Anteil von 5 bis 75% Eisenpulver, weniger als 5% Silicium und weniger als 10% Mangan sowie ein nichtmetallisches Schweißpulver mit 15 bis 60% Magnesiumoxid, 3 bis 40% Carbonst und/oder Oxalat, Rest schlackenbildenden Mitteln mit einem ßasi/itätswert von über 1,0 (ausgedrückt u\s das Verhältnis von basischem Oxid zu Säureoxid) enthält.

Das erfindiingsgemäß verwendete Flußmitiel stellt eine Mischung aus einem Metallpulver und einem metallfreicm Schweißpulver dar, wobei das Metallpulvcr aus 5 bis 75% Eisenpulver, bis zu 5% Silicium, bis zu 10% Mangan, wovon 80% Teilchengröße von weniger als 0,84 mm haben, besteht. Das metallfrcic Schweißpulver besteht aus 15 bis 60% Magnesiumoxid, 3 bis 40%

Carbonat und/oder Oxalat und zum Rest aus schlackenbildenden Mitteln.

Mindestens 70% des gesamten Flußmittels haben eine Teilchengröße von weniger als 2,45 mm.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen ϊ Stahldrahtes ist es möglich, die Kristalle des abgeschiedenen Metalls zu verfeinern und die Qualität und Form der rückseitigen .Schweißraupe zu verbessern. Dieser Effekt wird erreicht durch kombinierte Verwendung des Flußmittels der vorstehend angegebenen Zusammen- m setzung und des Stahldrahtes mit der weiter oben angegebenen Zusammensetzung und zwar insbesondere beim einseitigen Lichtbogenautomatenschweißen. Dadurch wird eine extrem starke Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit in dem geschweißten Bereich 1■> erzielt.

Nachfolgend werden die Zusammensetzungen des Stahldrahtes und des Flußmittels und die zu verwendenden Korngrößen bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben. jo

1.Stahldraht

Der Mangangehalt bewirkt eine Verbesserung der verschiedenen Festigkeitswerte, die für den geschweißten Bereich gefordert werden, und verhindert die j, Bildung von Kavernen. Es wird in einer Menge von 0,2 bis 2,5% zugesetzt. Wenn das Mangan in einer Menge von weniger als 0,2% zugesetzt wird, kann der ob<m beschriebenene Effekt nicht erzielt werden. Wenn es in einer Menge von mehr als 2,5% zugesetzt wird, wird das <ii geschweißte Metall übermäßig gehärtet und verliert seine Beständigkeit gegen Rißbildung.

Sein Gehalt an Bor wirkt dahingehend, daß die Gußstruktur des abgeschiedenen Metalls extrem verfeinert wird. Es wird wirksam, wenn sein Gehalt 0,002% bis η 0,05% beträgt. Wenn sein Gehall jedoch mehr als 0,05% beträgt, treten auf der Oberfläche des abgeschiedenen Metalls manchmal Querrisse auf.

Wenn Ti, ΛΙ oder Zr zugesetzt werden, verbindet sich das Bor mit dem Stickstoff unter Bildung von BN, in wodurch die Abnahme der Festigkeit verhindert wird. Wenn Ti, Al oder Zr in in einer Menge von weniger als 0,005% zugesetzt werden, wird der Einfluß des Bors nicht wirksam, aber das BN wird in einer nadeiförmigen Struktur im Kristall ausgeschieden, und die Bindungen r. zwischen den Kristallkörpern werden brüchig. Wenn jedoch Ti, Al oder Zr in einer Merge von mehr als 0,005% zugescizt werden, wird das Bor wirksam. Wenn es aber in einer Menge von mehr als 0,5% zugesetzt wird, wird die Härte des Metalls derart erhöht, daß es >n brüchig wird. Dementsprechend liegt der geeignete Bereich bei 0,005 bis 0,5%.

Der obige Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich zu den obengenannten Zusatzclemcnten noch > > bis zu 5% Ni, bis /j 6% Cr und/oder bis zu 1,2% Mo zugefügt werden. Wenn diese Elemente zugefügt werden, werden die Festigkeit bei hoher Temperatur jnd die Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur verbessert. Wenn jedoch mehr als 5% Ni, mehr als 6% mi Cr und/oder mehr als 1,2% Mo zugefügt werden, wird das ausgeschiedene Metall so siark gehärtet, dalJ die Festigkeit übermäßig groß wird. Nach zahlreichen Versuchen wurde fesigeslcllt, daß von den obengenannten Elementen das Nickel einen guten Effekt mit τ> dem Bor erbring! und daß dieser Effekt besonders ausgeprägt ist. Das Her selbst hat also die Wirkung, dall es die Grußstruklur verfeinert. Um jedoch diesen Effekt beim einseitigen automatischen Lichtbogenschweißen zu erzielen, bei dem sich die Seigerungslinie bildet, ist Ni im obengenannten Mengenbereich erforderlich.

2. Flußmittel

Das Eisenpulver im Flußmittel schmilzt während des Schweißens und wird Teil des abgeschiedenen Metalls. Aus diesem Grunde wird, wenn die gleiche Menge Hitze angewandt wird, die Gesamtmenge des abgeschiedenen Metalls größer, selbst wenn die geschmolzene Menge des Drahtes gleich bleibt. Mit anderen Worten: Um die gleiche Menge abgeschiedenes Metall zu erhalten, ist es möglich, die Hitzemenge zu vermindern. Wenn jedoch das Eisenpulver in einer Menge von weniger als 5% vorliegt, ist das Ausmuß der Verminderung der Wärmemenge nicht so groß, und wenn das Eisenpulver in einer Menge von mehr als 75% vorliegt, wird dessen Betriebsfähigkeit schlechter mit dem Ergebnis, daß es für die praktische Verwendung nicht mehr geeignet ist. Da die Kristallkörner (Größe des Ferrit) klein werden, wenn im umgekehrten Verhältnis die angewandte Hitze gering wird, ist deren Effekt groß. We.iVi auf der anderen Seite die Menge der im Eisenpulver vorhandenen Verunreinigungen wie FeO, Fe₂O₁, Fe₂O₄, P, C erhöht wird, tritt keine Verbesserung der Kerbschlagzähi~keit ein. Dementsprechend ist es wünschenswert, daß diese Verunreinigungen in einer Menge von weniger als etwa 10% vorliegen.

Die Form des Einbrandes des geschweißten Teiles hängt weitgehend von der Krongrößr des Eisenpulvers ab.

Mn hat die Wirkung, daß die Zugfesligkeit des abgeschiedenen Metalls erhöht wird, ohne daß es spröde wird. Außerdem wird die Bildung von Kavernen verhindert. Deshalb kann eine geringe Menge von Mn erforderlich sein. Wenn jedo'.h die Menge von Mn über 10% liegt, führt es zu einer übermäßigen Härtung und zur Bildung von Rissen.

Si hat hauptsächlich die Wirkung, daß es die Rönigen-Sicherheit und Betriebsfähigkeit verbessert. Wenn jedoch sein Gehalt zu hoch liegt, werden die Kristallkörner grob, und dies führt zur Bildung von Rissen. Deshalb soll der Gehalt unter 5% liegen. Die Zusatzelemente Mn und Si sollen, wie bereits oben beschrieben wurde, im Flußmittel zu mindestens 80%, vorzugsweise zu mindestens 90%, in fe^:nen Teilchen von weniger als 0,84 mm vorliegen. Wenn diese Teilchen grob werden, wird die Reaktionszeit am Boden des abgeschiedenen Metalls extrem kurz, und es besteht die Gefahr, daß beim einseitigen Automatcnschwcißen eine Seigerung stattfindet mti einem tiefen Kinbrand und einem großer Temperaturgradienten in der Einbrandrichtung. Demgemäß soll das Zusatz-I.egie rungspulver in Form von feinen Teilchen vorliegen.

Hie obengenannten Metalle, die erfindungsgemäß als Zusatzelemente verwendet werden, können in Form der einzelnen Elemente oder als Legierungen vorliegen. Wenn dementsprechend die betreffenden Metallelemcnte mit Ausnahme des Eisens als Eisenlegierungen zugegeben weroen muß der Eisengehalt dieser Legierung auf die Menge des Eisenpulvers angerechnet werden, d. h., der Eisengehai! der Legierung muli in der Menge des Eisenpulver enthalten sein.

Abgesehen von den Metallpulvern enthält das Flußmittel schlackcnbildende Stoffe, vorzugsweise MgO und Carbonate rnd/odcr Oxalate. Wenn das MgO in einer Menge von weniger als 15% vorliegt, wird die Viskosität der beim Schweißen gebildeten Schlacke

übermäßig klein, und insbesondere beim einseitigen Aiilomatenschwcißcn wird die Form des F.inbrandes pil/förmig mit dem Ergebnis, daß die Kristallkörner da/u neigen, sich horizontal am unteren Teil des /cnlriims der l'lattenslärkc zu entwickeln. Demgemäß wird in der Mille des abgeschiedenen Metalls ein brüchiger Scigcrungsabschnitt gebildet. Wenn das MgO in einer Menge von mehr als 60% vorliegt, wird der Schmelzpunkt der Schlacke übermäßig erhöht. Wenn dann (his einseitige Atitomatcnschweißen ausgeführt wird, bildet sich abrupt eine Raupe vom sogenannten Birnen-Typ Wenn der .Schmelzpunkt der Sehlacke erhöhl wird, ist die gebildete Menge der Schlacke unerwünscht niedrig, und die chemische Reaktion mil dem abgeschiedenen Metall schreite! nicht ausreichend schnell fort. Außerdem wird die Rest-Sauerstoffmcngc im abgeschiedenen Metall in unerwünschter Weise erhöht.

Um die Scigcrung der obengenannten im Flußmittel enthaltenen Zusatzelcmente weiter zu verhindern, ist es erforderlich, daß das Nußmittel 3-40% Carbonai und/oder Oxalat enthält, um durch deren Zersetzung unter dem Einfluß der Schweißwärme CO- oder CO;-Gas zu entwickeln. Wenn das CO- oder CO₂-CJaS explosiv in der Nähe des Schmclzbadcs während des Schweißens gebildet wird, wird das geschmolzene Metall gerührt. Dadurch wird die chemische Reaktion beschleunigt, indem dies dazu beiträgt, feine gebildete Oxide zu flotieren. Wenn jedoch der Gehalt an Carbonaten und/oder Oxalaten unter 3% liegt, ist kein Effekt zu erwarten. Wenn der Gehall über 40% licgi, wird die Betriebssicherheit stark beeinirächtigt.

Der Rest des Flußmittels besteht aus schlackcnbildcn· den Stoffen. Hierfür werden in der Regel verwendet CaO, AL'Oj, SiO.?, ΤΌ2 usw. Ts ist jedoch erforderlich, die Basizität, d. h. das Verhältnis zwischen dem Gehalt an basischen Oxiden und dem Gehalt an sauren Oxiden, einzustellen. Dieser Wert soll über 1,0 liegen, bezogen auf den Gesamtgehall an Komponenten in dem Flußmittel. Wenn die Basizität des Flußmittels über 1,0 liegt, kann die Sauerstoffringe herabgesetzt werden, die vorliegt in Form von feinen Finschlüssen als metallische Oxide, hauptsächlich im abgeschiedenen Metall. Die metallischen Oxide (deren Schmelzpunkt unter dem des Eisens liegt) liegen in Form von nichtmetallischen Einschlüssen vor, die sich im Zentrum des abgeschiedenen Metalls ansammeln. Dieses verfestigt sich schließlich beim einseitigen Automatenschweißen mit einer tiefen Einbrandform, wodurch dieser Bereich brüchig wird und die Bildung von Rissen verursacht. Wenn jedoch die Basizität über 1,0 liegt, werden diese Einschlüsse vermindert.

Die Reaktionsgeschwindigkeit der jeweiligen in Kombination eingesetzten Komponenten wird dadurch erhöht, daß das Flußmittel in feinverteilter Form derart vorliegt, daß mehr als 70% der Körner des gesamten Flußmittels eine Größe von weniger als 2,45 mm aufweisen. Das Flußmittel wird beim UP-Schweißen in der Weise verwendet, daß es auf die Oberfläche einschließlich der Innenseiten der Fuge des Grundwerkstoffes aufgestreut wird. Es kann auch als Flußmittel für die auf der Rückseite gegengeschweißte Naht in Kontakt mit der Rückseite der Fuge verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung, welche die Verteilung der Restspannung im geschweißten Bereich zeigt;

I i g. 2 eine graphische Darstellung, welche das Ausmaß der Drehvcr formung am I .rule der Schweißverbindung zcigl;

Fig. JA, JIi und 3( Mikrophotographien, welche die Veränderung der Struktur des geschweißten Bereiches zeigen, wenn B und Ni vorliegen oder nicht vorliegen;

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Einflusses von B und Ni;

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Eisengehalt des Metallpulver und der Abschcidungsgcseh windigkeit;

F i g. b eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Eisengehalt des Metallpulvers und der anzuwendenden Wärme;

Fig. 7A, 7B und 7C Querschnitte von geschweißten Bereichen, in denen die Korngröße des Metallpulvers und die Einbrandform des geschweißten Bereiches und der entwickelte Zustand der Kristallkörner gezeigt werden;

F" i V. H hK H) MiIi rrmhiitituranhipn vo

mäß erhaltenen geschweißten Bereichen.

Wie bereits ausgeführt wurde, zeigt die I'ig. 3 Mikrophotographien von verschiedenen Strukturen von geschweißten Bereichen, in denen B und Ni verwendet oder nicht verwendet wurden. ICs handelt sich dabei um Mikrophotographien vom Zentrum des abgeschiedenen Metalls nach dem einseitigen Automa tcnschvveißen nach einer Einschichtbcarbeitung von 50 kg Z'refcstigkeil von 30 mm Stärke, enthaltend 1,2-1.3%" Mn. 0.30-0.42% Si und 0.24-0.27% Mo (Vergrößerung l50fach).

F i g. 3A zeigt das geschweißte Material, das kein B enthält und dessen Kerbschlagz.Thigkeit 3.1 kgm beträgt. Fig. 3B zeigt das geschweißte Material, das die gleiche Zusammensetzung wie das Material der F-" i g. 3Λ hat. jedoch zusätzlich nach 0,005% B enthält. Dessen Kerbschlagzähigkeit beträgt 3.9 kgm. F i g. 3C zeigt das geschweißte Material, das 0.004% B und 0,9% Ni enthält. Dessen Kerbschlagzähigkeit beträgt 8.7 kgm (in allen Fällen bei -10"C).

F i g. 4 zeigt in graphischer Darstellung den Einfluß der Komponenten auf die Kerbschlagzähigkcit des abgeschiedenen Metalls beim Mehrlagenschweißen und beim einseitigen Automatenschweißen. Kurve A betrifft das einseitige Schweißen mit einem Draht vom Mn-Si-Mo-B-Ni-Typ. Kurve B betrifft das Mehrlagenschweißen mit einem Draht vom Mn-Si-Mo-B-Typ. Kurve C betrifft das einseitige Automatenschweißen mit einem Draht vom Mn-Si-Mo-Typ. Aus diesen Ergebnissen ist klar ersichtlich, daß insbesondere beim einseitigen Automatenschweißen die gemeinsame Verwendung von Ni und B im Draht sehr vorteilhaft ist.

F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Eisengehalt des Pulvers und der Abscheidungsgeschwindigkeit, wenn ein Material bei einer Stromstärke von 700 Amp, einer Spannung von 33 V und einer Geschwindigkeit von 30 cm/Min, geschweißt wird.

F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Eisengehalt des Pulvers und der anzuwendenden Hitze, die erforderlich ist, wenn 100 g abgeschiedenes Metall pro Minute unter den gleichen Bedingungen wie in der F i g. 5 erhalten werden sollen.

F i g. 7A zeigt den geschweißten Bereich und die Einbrandform des geschweißten Abschnittes und die Entwicklungsrichtung der Kristallkörner, wenn im Metallpulver die Korngrößen so verteilt sind, daß das Verhältnis zwischen Korngrößen über 0,84 mm und Korngrößen unter 0,84 mm 50 :50 beträgt. Man erhält

einen sehr scharfen l.inbrand, wobei die Kristallkörner sich alle horizontal einwickeln und einen brüchigen Seigerabschnitt im /.entrinn des abgeschiedenen Metalls bilden.

I ig. 71) zeigt Jen geschweißten Bereich und die !Einbrandform des geschweißten Bereichs und die lEnlwicklungsrichtung der Kristalikörncr, wenn im Pulver das Verhältnis zwischen den Teilchen mit einer Größe on mehr als 0,84 mm und den Teilchen mit einer Größe von weniger als 0.84 mm 20:80 beträgt. Die Kristallkörner entwickeln sich zunächst vom Hoden ausgehend nach oben. F i g. 7C zeigt den grschwcißtcn Hcreich. wenn 100% der Teilchen eine Korngröße von kleiner als 0,84 mm aufweisen. Die [Entwicklung erfolg! von unten nach oben, so daß der brüchige Bezirk in der Mitte extrem schmal wird.

Die nachfolgenden Beispiele zur [Erläuterung der Erfindung sind in die Gruppen Λ und B aufgeteilt. Die Beispiele der Gruppe Λ wurden unter Verwendung eines Stahldrahtes mit der Zusammensetzung gemsiß der !Erfindung und eines üblicherweise verwendeten Flußmittels durchgeführt. Die Beispiele der Gruppe B wurden unter Verwendung eines Slahldrahtcs gemäß der !Erfindung und eines Flußmittels der speziellen Zusammensetzung gemäß der !Erfindung durchgeführt.

Gruppe Λ
Beispiel I

(Es wurde in Kombination mit einem .Sinterschweißpulver, wie es üblicherweise verwendet wird, geschweißt. Unter Verwendung von zwei !Elektroden wurde das F.inlagenschweißcn auf beiden Seiten einer Fuge vom X-Tvp durchgeführt. Die Schweißbedingungen waren folgende:

sir \mvp: Vordprc I'ipklmrlr·-

Untere [-Elektrode:

Vordere !Elektrode: Hintere !Elektrode:

qno λ _ lh ν
900 Λ-40 V

4/ cm/min.

Zweite Lage: v\.»i*.iv.iu i.iuMiwut. ι^\μ//·λ— jvj ν ι ., ,

1200 A-40 V] ^4bt-^m/»»"·

(Der Durchmesser des Drahtes betrug in allen Fällen 4,8 mm.)

Die Versuchsplatte hatte eine X-Fugc mil 70" Scheitelwinkel. Die Stahlplatte hatte einen Durchmesser von 32 mm. Die Zusammensetzung der Stahlplatte ist in Tabelle 1 angegeben. Die Zusammensetzung des

Tabelle I

Chemische Zusammensetzung der Stahlplatte (%)

verwendeten Flußmittels ist in Tabelle 2 angegeben, und die Zusammensetzung des Drahtes ist in Tabelle 3 genannt. Die mechanischen Eigenschaften des geschweißten Teils sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Stahlplatte

Bestandteil
C

Mn

Si

0.18

1.43

0.48 0.021

0,023

Nb

0.053

Tabelle 2

Zusammensetzung des Flußmittels (Gewichtsteile)

Flußmittel

Materialien

Magnesiaklinker

Calciumcarbonat

Fluorit

Aluminium- Silicasand
oxid

Rutil

Natriumsilikat

Si

33

16

10

17

Tabelle 3

Chemische Zusammensetzung der Stahldrähte (%)

Drähte Zusammensetzung

C Mn Si

Ti Al

Zr Ni Cr Mo

Fe

0,07	0,85	0,15	—	—	—	—	—		—	Rest
0,06	0,95	0,14	0,001	—	0,23	—			—	Rest
0,09	0,70	0,16	0,002	0,005	—				—	Rest
0,07	0,86	0,16	0,008	0,005	—	—		0,30	_	Rest
0,11	0,99	0,17	0,015	0,05	0,04	0,05	—	—	0,20	Rest
0,08	1,12	0,14	0,022	0,50	—	—	—	—	—	Rest
0,13	1,10	0,20	0,010	—	0,51	—	—		—	Rest
0,12	1,26	0,13	0,012	0,01	0,02	0,12		0,83	—	Rest
0,06	0,65	0,15	0,029	0,02	—	—	—	—	—	Rest
0,07	0,72	0,16	0,035	0,15	0,08	0,07	—	_	—	Rest
0,15	0,84	0,15	0,016	0,04	—	0,03	—	—	0.50	Rest
0,09	0,60	0,19	0,048	—	—	—	0.50		—	Rest
0.12	1.05	0.13	0.050							Rpct

■OnsL'l/UHL!	Zusammensetzung	Mn	Si	Ii	Ii	ΛΙ	Zr Ni
Drähte	ί	1.15	0.12	0,065
	0,07	1.15	0.19	0,007	—	0.62	—
W14	008	1,40	0.21	0,0(14	0,61	_	— —
WI5	0,14	1.75	0,16	—	0,20	0.30	— —
WI6	0,06	1,63	0,14	—	0,46	—	0,03 -
W17	0,07	1.19	0,16	0.012	—	—	— —
W18	0,07	1.10	0,14	0,002	0.002	—	0,002 -
WI9	0,06	0,90	0.16	0,002	—	—	— —
W20	0.07		Tabelle 4
W21

Mechanische Eigenschaften des abgeschiedenen
Metalls

Ver-	KerbschlagzahigKeit	-20° C	(kg/m)	Zugversuch	Deh
WLIIUtt		3,0			nung
Draht		3,1		Zug	(%)
		6,9		festigkeit	27
	-io"C	10,9	-30 C	(kp/cnV)	26
WI	3,4	14,0	2,6	60,1	27
W2	3,5	14,7	2,5	60.9	27
W3	8,6	10,9	5,3	59,5	26
W4	12,6	11,5	9,1	59,8	25
W5	15,5	12,2	11,7	61,6	26
W6	16,0	14,7	11,6	63,2	24
W7	13,3	15,1	9,2	63,2	25
W8	14,5	7,7	9,8	64,4	25
W9	14,1	8,8	10,8	62,5	25
WIO	16,9	9,7	12,4	63,3	24
WIl	16,3	10,1	12,8	62,7	23
W12	9,8	10,6	6,9	63,9	20
W13	11,8	3,5	7,6	64,6	22
W14	13,2	3,4	7,7	68,2	21
W15	12,2	6,5	8,6	66,4	23
W16	11,9	5,3	8,8	67,2	23
W17	3,9	5,4	2,8	64,4	28
W18	4,2	2,9	64,3	28
W19	7,4	5,2	59,8	28
W20	6,4	4,1	59,3
W21	6,3	4,0	59,1

K)

Cr

Mo

Rest Rost Rest Rest Rest Rest Rest Rest

Beispiel 2

Es wurde in Kombination mit einem Sinterschweißpulver geschweißt, wie es in bekannter Weise für das einseitige Schweißen verwendet wird. Die Versuchsstücke hatten eine X-Fuge mit 40° Scheitelwinkel an der Vorderseite und 60° Scheitelwinkel an der Rückseite. Die Stahlplatte hatte einen Durchmesser von 32 mm. Tabelle 5 zeigt die Zusammensetzung des Flußmittels (Gewichtsteile). Tabelle 6 zeigt die Zusammensetzung der Drähte. In Tabelle 7 sind die Kerbschlagzähigkeitswerte des abgeschiedenen Metalls angegeben. Die

Tabelle 5

Flußmittel (Gewichtsteile)

chemische Zusammensetzung des Versuchsstückes ist die gleiche wie in Beispiel I. Es wurde mit einem Kupferhartlötflußmittel enthaltend Eisenpulver nach dem einseitigen Schweißverfahren geschweißt. Die Schweißbedingungen waren folgende:

Vordere Elektrode:
Hintere Elektrode:

1400 A-35 V
1200A-43V

320 m/min

-,5 (In allen Fällen betrug der Durchmesser der Drähte 4,8 mm.)

Das hintere Flußmittel, das auf die Kupferunterlage aufgestreut wird, ist das gleiche wie gemäß Tabelle 5.

Flußmittel Material

Magnesia- Calcium-Klinker carbonat

Fluorit

Alumi	Silica-	Rutil	Natrium-	Mn	Eisen
niumoxid	sand		silikat		pulver

33

10

17

11

Tabelle o

Chemische Zusammensetzung des fitahldrahtcs (%)

Drähte	Bestandteile	Mn	Si	I!	Π	ΛΙ
	C	0,25	0,48	_	_	_
W22	0,06	0,20	0.41	0,018	_	—
W23	0,07	0.35	0,50	0,017	0,10	0,20
W24	0.06	0,40	0,39	0,025	0,25	0,10
W25	0,07

Zr

0,05

Fe

Rest Rest Rest Rest

Tabelle 7

Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls (Durchschni't von drei Versuchen)

Verwendeter	Kcrbschlag/ähigkeil (kg m)	-20 C	- 3
Draht	- IO C	2.2	1.8
W??	7,H	5,4	4,2
W23	6,8	6,9	5.6
W24	8,6	8.2	6,3
W25	9.8

Beispiel

Es wurde einseitig geschweißt unter Verwendung eines Sehmelzschwcißpulvcrs, das ein hitzehärtbares

Tabelle 8

Chemische Zusammensetzung de. Stahlplatte (%)

Stahlplatte

Bestandteile C

Mn

Si Harz enthielt. Das Versuchsstück hatte eine X-F-'uge mit einem Scheitelwinkel von 40°. Die Stahlplatte war 2^ mm stark. Tabelle 8 gibt die Zusammensetzung der Stahlplatte an. In Tabelle 9 ist die Zusammensetzung des Flußmittels angegeben. Tabelle IO enthält die Zusam inensetzung der Drähte. Tabelle 1 1 zeigt Beispiele von Kerbschlagzähigkeitswerten der abgeschiedenen Me-

Vordere Elektrode:
Hintere Elektrode:

1200A-24 V 1200A-40V

40 cm/min

(Die Durchmesser der Drähte der vorderen hinteren Elektroden betrugen 4,8 bzw. 6,4 mm.)

Nb

Fe

0.17

1,41

0,46 0,020

0,022

0,052

Rest

Tabelle 9

Zusammensetzung des Flußmittels (%)

Flußmittel	Bestandteile	MnO	CaO	MgO	AI₂O₁	CaF₂
	SiO₂	22	20	5	3	10
F3	38

TiO₂

Tabelle 10

Chemische Zusammensetzung der Stahldrähte (%)

Stahldraht

Tabelle 11

Kerbschlagzäh (Durchschnitte

Bestandteile

C Mn

0,08 0,07 0,09 0,07

1,85 1,90 1,88 1,86

Si

0,03 0,03 0,04 0,03

igkeit des abgeschiedenen Metalls von drei Versuchen)

Verwendeter Stahldraht

Kerbsehlagzähigkeit (kg m)

-10°C

-20⁰C

-30⁰C

W26	3,6	2,9	2,1
W27	8,2	6,6	5,3
W28	9,9	8,3	7,0
W29	12.4	10.8	8.8

Ti

0,10
0,25

Al

0,20
0,15

Zr

0,05

Fe

Rest Rest Rest Rest

Wie aus Tabelle 7 von Beispiel 2 und Tabelle 11 von Beispiel 3 ersichtlich, hat das einseitige Schweißen eine gegenüber dem beidseitigen Einlagenschweißen eine äquivalente Wirkung. Außerdem ist die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, das durch Schweißen mit dem kein Bor enthaltenden Draht erhalten wurde, sehr niedrig, während die des abgeschiedenen Metalls, welches Bor enthält, erheblich verbessert ist. Die Kerbsehlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, das mit dem Draht geschweißt wurde, der Bor und eines oder mehrere der Metalle Ti. Ai und 7r enthält Ut nnrh

stärker verbessert im Vergleich mit dem IVictall, das nur Bor enthält.

Beispiel 4

Eis wurde mit einem Stahldraht geschweißt, der Ni, Cr und Mo enthält. Damit wurden ein Tieftemperaturstahl und ein hochfester Stahl geschweißt, die benötigt werden für hohe Kerbschlagzähigkeitswerte bei extrem tiefen Temperaturen. Das Schweißen wurde durchgeführt unter Verwendung eines Stahldrahtes, der die obengenannten Elemente enthält. Vom abgeschiedenen Metall wurden die nachfolgend angegebenen mechanischen Eigenschaften erhalten.

Das Versuchsstück hatte eine X-Nut mit 70°

Scheitelwinkel (auf der Vorder- und Rückseite). Die Stahlplatte war 20 mm stark. Tabelle 12 gibt die chemische Zusammensetzung der Stahlplatte an. Tabel Ie 13 gibt die Zusammensetzung des Flußmittels an. Ir Tabelle 14 sind die Zusammensetzungen der Drähte angegeben. In Tabelle 15 sind die Kerbschlagzähigkeits werte des Tieftemperaturstahles und in Tabelle 16 die mechanischen Eigenschaften des hochfesten Stahle« zusammengestellt. Es wurde ein neutrales Schmelz· κι schweißpulver verwendet. Die Schweißbedingunger waren folgende:

Erste Lage: 690A-35A-35 cm/min.
Zweite Lage: 780A —36V—35 cm/min.
ιϊ (Der Durchmesser der Drähte betrug 4,8 mm.)

Tabelle 12

Stahlplatte Bestandteile	Si	CaO	P	S	Ni	Cr	Mo	Fe
C Mn	0.27	19	0,013	0,010	3.28	-	-	Rest
S4 0.11 0,55 (Tieftemperatur- Stahl)	0.30		0,015	0.017		5,03	0,51	Rest
S4 0,15 0,58 (hochfester Stahl)
Tabelle 13
Zusammensetzung des Flußmittels (%)
Flußmittel Bestandteile		AbO,	CaF₂		TiO₂	MgO
SiO₂ MnO		3	10		2	5
F4 40 21

Tabelle 14

Chemische Zusammensetzung der Drähte (%)

Drähte	Bestandteile	Mn	Si	B	Ti	Al	Zr	Ni	Cr	Mo	Fe
	C	1.90	0.04	0.012	0.25	0.05					Rest
W30	0.12	1.90	0.03	—	—	—	—	2.30	—	0.60	Rest
W3I	0.09	1.85	0,03	0,012	0,25	—	—	2,10	—	0,55	Rest
W32	0.10	1,95	0,03	0.013	—	0.10	0.20	2,15	—	0.88	Rest
W33	0.11	2.00	0,03	0,013	_	0,25	0.05	2.10	—	1.20	Rest
W34	0.10	1.93	0.04	0,014	0,15	0.10	—	0.48	—	0.52	Rest
W35	0.09	2,10	0,05	0,013	0,20	—	0.20	1,03	—	0.55	Rest
W36	0.11	2,02	0,05	0,014	0,25	0,10	—	2,78	—	0,50	R es!
W37	0,10	1.98	0,06	0.012	—	0.25	0.10	4,00	—	0,54	Rest
W38	0,12	2.35	0,04	_	_	—	—	—	1.42	0,51	Rest
W39	0,12	2,31	0,04	0,015	_	—	—	_	1,39	0,49	Rest
W40	0.12	2,29	0,03	0,015	0,20	—	0,05	—	1,38	0,49	Rest
W41	0,13	2.35	0,03	0.014	0.35	—	—	—	2.40	0,50	Rest
W42	0.12	2.50	0.04	0.013	0.10	0.25	—	—	3.35	0.49	Rest
W43	0,13	2.41	0,04	0.015	—	0.30	0.10	—	4,50	0.30	Rest
W44	0,12	2J0	0.03	0,014	0.05	0,10	0.20		6.00	0,11	Rest
W45	0.13

Tabelle 15	Kerbschlagzähigkeit (kg m)	-80° C	-100°C
	-60° C	4,1	2.8
	5,6	12	1.1
Kerbschlagzähigkeit des Tieftemperaturstahls	3,8	6,5	5,6
(Durchschnitt von 3 Versuchen)	8,9	6,7	5,8
Verwendeter	9,1	6,8	6,1
	9,4	4,9	3,8
W30	7,0
W31
W32
W33
W34
W35

Anmerkung: Es wurde die S-3-Stahlplatte verwendet.

Tabelle 16	bei 720-750°C zum	igzähigkeil	Entspannen]	I	Dehnung
	Kerbschii		Zugversuch
	(kgm)		Zug	(%)
		O⁰C	festigkeit	29
	+ 2O⁰C	4,5	(kg/mm²)	28
Mechanische Eigenschaften des hochfesten Stahls	6,4	7,5	60,6	28
(angelassen	10,6	13,6	61,0	27
Ver	15.9	13,6	61,4	26
wendeter	15,2	12,9	63,2	25
Draht	14,8	12,6	65,3	24
	14,3	12,1	67,4
W39	14,0	69,2
W40
W41
W42
W43
W44
W45

Anmerkung:

1. Die Kerbschlagzähigkeitswerte sind die Durchschnitte von drei Stählen.

2. Es wurde S-4-Versuchsstück verwendet.

Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß dann, wenn eine geringe Menge B und eins oder mehrere der Metalle Ti. Al und Zr zum Metall gegeben werden, die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls erheblich verbessert wird. Die Kerbschlagzähigkeit der Drähte W13 und vV14, die nur B enthalten, sind ,gut. Wenn man die Kerbschlagzähigkeit dieser Drähte mit denjenigen der Drähte W6 und WlO vergleicht, die B und eines oder mehrere der Metalle Ti, Al und Zr enthalten, stellt man fest, daß die Kerbschlagzähigkeit der abgeschiedenen Metalle, die mit den Drähten W6 und WlO erhalten wurden, gegenüber den Werten der mit den Drähten WI3 und WI4 geschweißten Metalle weiter verbessert sind, obwohl die Drähte W6 und W10 eine gcingerc Menge B enthalten.

Aus den Mikrofotographicn (I" i g. 8 bis 10) kann man ersehen, daß große Ferrit-Kristalle im abgeschiedenen Metall zurückbleiben, das durch Schweißen mit dem Draht WI (Fig. 8) erhalten wurde, der kein B, Ti. Al oder Zr enthält. Dagegen liegt fast kein Ferri! im abgeschiedenen Metall vor, das unter Verwendung des Drahtes WI3 geschweißt wurde, der nur B enthält (Fig. 9). und das mit dem Draht WIO (Fig. 10) geschweißt wurde, der B und eines oder mehrere der Metalle Ti. Al und Zr enthält, wodurch sehr leine Strukturen erhallen wurden.

Fs ist ganz eindeutig, daß Stickstoff. Sauerstoff. Kohlenstoff usw. die Kcrbschlagzähigkcit des abgeschiedenen Metalls sehr nachteilig beeinflussen. Selbst wenn nur B zugefügt wird, wird die Korngröße der Kristalle extrem fein. Aufgrund der Tatsache, daß die genannten Elemente den erwähnten nachteiligen Effekt haben, wird jedoch die Wirkung des B etwas vermindert, und das B selbst verbindet sich hauptsächlich mit dem Stickstoff, der im abgeschiedenen Metall vorhanden ist, unter Bildung von BN mit der Wirkung, daß der Effekt des B merklich vermindert wird. Aus diesem Grunde muß, um nur durch Zusatz von B eine hohe Kerbschlagzähigkeit zu erreichen, die zugefügte Menge an B erhöht werden. Dies hat zur Folge, daß eine hohe Zugfestigkeit erhalten wird, was jedoch dazu führt, daß das abgeschiedene Metall manchmal Risse enthält

Auf der anderen Seite wird die Kerbschlagzähigk.eit des abgeschiedenen Metalls überhaupt nicht verbessert, wenn Ti, Al und Zr zu dem Draht gegeben wird, der kein B enthält, obwohl eines oder mehrere der Metalle Ti, Al und Zr eine starke Entsäuerung und Stickstoffentfernung bewirken. Dies ist ersichtlich aus den Ergebnissen, die mit den Drähten WI7 und Wl8 gemäß Tabelle 4 erhalten wurden. Wenn jedoch eine geringe Menge von einem oder mehreren der Metalle Ti, Al u,id Zr zu einem Draht gegeben wird, der B enthält, wird dadurch verhindert, daß sich das B mit dem Stickstoff unler Bildung von BN verbindet. Dies hat zur Folge, daß der Effekt des B groß wird und daß der nachteilige Effekt des Stickstoffs auf das abgeschiedene Metall weitgehend beseitigt wird.

Wenn eins oder mehrere der Metalle Ti, Al und Zr zu dem Stahldraht gegeben wird, der eine große Menge B enthält, wird dessen Zugfestigkeit erhöht. Die Kerbschlagzähigkeit wird jedoch nicht so stark verbessert, wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, die mit den Drähten W15 und W16 gemäß Tabelle 4 erhalten wurden. Mit anderen Worten: Wenn eines oder mehrere der Metalle Ti, Al und Zr in gewissem Ausmaß zu dem B enthaltenden Draht gegeben wird, wird die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls stark verbessert, jedoch stehen dessen Effekt und die zugefügte Menge nicht in einem besonderen Verhältnis zueinander, d.h. die Zugabe einer größeren Menge hat nicht einen größeren Effekt zur Folge. Auf der anderen Seite ist durch einen Vergleich der Drähte W3. W7 und W10 mit den Drähten W13und WI4 in Tabelle 4 klar ersichtlich, daß die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls um so größer wird, je mehr B zugefügt worden ist. Selbst dann, wenn eine geringe Menge von Ti, Al und/oder Zr zusammen mit B im Draht enthalten ist, wird die Kcrbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls erheblich verbessert. Dies gilt auch dann, wenn die Menge von B gel ing ist. Dementsprechend führt der Zusatz von Ti, Al und/oder Zr nicht zu einer übermäßigen Härtung des abgeschiedenen Metalls hinsichtlich dessen Zugfestigkeit, und es tritt nicht die Gefahr auf, daß sich im Metall Risse bilden, wobei dennoch eine hohe Kerbschlagzähigkeit erhalten wird.

Die Ergebnisse der Tabelle 4 können wie folgt zusammengefaßt werden:

a) Der Zusatz von 0,001% B zum Stahldraht hat keine Wirkung auf die Kcrbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls. Fin Zusatz von 0,002% B hat jedoch eine solche Wirkung. Wenn das IJ jedoch in einer Menge von mehr als 0,050% zugefügt wird, wird die Zugfestigkeit des abgeschiedenen Metalls außerordentlich hoch, wodurch manchmal Risse verursacht werden.

b) Wenn Ti, Al und/oder Zr in einer Menge von insgesamt mehr als 0,002% zugefügt werden zu einem Draht, der mehr als 0,002% B enthält, wird die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls erheblich verbessert Wenn jedoch Ti, Al und/oder Zr in einer Menge von mehr als 0,50% vorliegen, wird die Zugfestigkeit des abgeschiedenen Metalls übermäßig erhöht.

c) Wenn eines oder mehrere der Elemente Mo, Ni usw. im Draht vorliegen, der B und Ti, Al und/oder Zr enthält, wird durch den synergischen Effekt die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls weiter verbessert.

d) Selbst dann, wenn Ti, Al und/oder in einem Draht vorliegen, der kein B enthält, wird die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Materials nicht verbessert.

Mo wird zugefügt, um die Festigkeit und Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls zu verbessern. Ni wird zugefügt, um die Kerschlagzähigkeit des Metalls bei extrem tiefen Temperaturen zu verbessern, und Cr wird zugefügt, um die Festigkeit des Metalls zu erhöhen.

Wie aus den in Tabelle 15 zusammengestellten Ergebnissen ersichtlich ist, wird in dem Ausmaß, in dem der Gehalt an Mo in den Drähten W32, W33 und W34 erhöht wird, deren Kerbschlagzähigkeit entsprechend verbessert. In dem Ausmaß, in dem der Gehalt an Ni in den Drähten W35, W36, W32, W37 und W38 ansteigt, wird deren Kerbschlagzähigkeit verbessert. Bei Vergleich des Drahtes W31 mit dem Draht W32 ist ersichtlich, daß Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, das mit dem Draht geschweißt ist, der B und Ti, AI und/oder Zr enthält, verbessert ist.

Aus Tabelle 16 ist ersichtlich, daß mit einer Erhöhung der Menge an Cr die Festigkeit des abgeschiedenen Metalls entsprechend erhöht wird. Bei einem Vergleich des Drahtes W39 mit dem Draht W40 ist ersichtlich, daß die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, das mit dem B enthaltenden Draht W40 geschweißt wurde, verbessert ist, und daß die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metaüs, das mit dem Draht W41 geschweißt ist, der B und Ti, Al und/oder Zr enthält, noch besser als diejenige des mit dem Draht W40 geschweißten Metalls ist.

Wenn B und Ti, Al und/oder Zr zusammen mit Cr im Draht enthalten sind, kann die Festigkeit des abgeschiedenen Metalls, das mit einem solchen Draht geschweißt ist, erhöht werden, ohne daß die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls herabgesetzt wird.

Gruppe B
Beispiel 5

Die Zusammensetzungen der Grundwerkstoff-Stahlplatte, des Flußmittels und der Elektrodendrähte, die in diesem Beispiel verwendet werden, sind in Tabellen 17 und 18 angegeben.

Tabelle 17

Chemische Zusammensetzung üer G: indwerkstoff-Stahlplatte (%)

Stahlplatte

C Mn Si P

Nb

Fe

0,16

1,36

0,44

0,021 0,017

0,047

Rest

Tabelle 18

Zusammensetzung der Sinterschweißpulver (%)

	Magnesia klinker	Calcium-	FeMn	Fluorit	Aluminium	Silica-	Calcium-	Eisen
	29,0	carbonat	3,2		oxid	:,and	oxalat	pulver
F5	9,1	14,9	3,5	8,5	8,2	13,5	_	10,8
F6	13,8	16,5	3.9	9,4	6,5	4,0	5,3	39,6
F7	18,3	4,2	2.9	0,3	0,1	0,1	2,1	69,8
F8	!8 (Fortsetzung)	6,2	3,4	9,1	3,0	—	50,0
Tabelle	FeSi
	1,6			Nalriumsilical	Basizität	Korngröße
F5	1,6			4,5	2,46	unter 2,45	mm 85%
F6	2,1			4,5	1,80	unter 2,45	mm 95%
F7	2,9			3,6	7,90	unter 2,45	mm 90%
F8			4,2	1,64	unter 2,45	mm 75%

In diesem Beispiel wurde ein Metallpulver von Fe-Si verwendet, das zu 95% eine Korngröße von unter 0,84 mm enthielt. Das Metallpulver Fe-Mn bestand zu 98% aus einer Korngröße unter 0,84 mm und das Eisenpulver zu 85% aus einer Korngröße von unter 0,84 mm.

19

Tabelle

Chemische Zusammensetzung der Elektrodendrähte (%)

Draht	Bestandteile	Si !	vln	,95	.24	P	S	B	Ti	Zn	Al	Ni	Cr	Mo	Fe
	C	0,24 :	!,24	,95	),94	0,018	0,012	0,003	0,48	_	_	4,8			Rest
W46	0,04	0,13	,38	1,20	,21	0,016	0,013	0,021	0,08	0,06	0,31	3,9	—	—	Rest
W47	0,10		0,18 0,98	0,01 0.12	,!5	0,021	0,016	0,010	0,01	0,36	0,02	3,1	—	—	Rest
W48	0,08	0,20 0,64	0,10 0,84	,18	0,018	0,016	0,048	0,15	0,08	0,08	2,4	—	—	Rest
W49	0,12	0,45 1	0,08 0,94	,15	0,031	0,012	0,008	0,02	0,21	0,21	1.0	—	—	Rest
W50	0,13	0,02 1	0,58	,38	0,018	0,015	(1,036	0,12	0,12	0,08	0,3	—	—	Rest
W51	0,10	0,08 :	0,12 (	,21	0,014	0,013	0,021	0,12	0,10	0,05	—	—	—	Rest
W52	0,12	0,10	,08	0,018	0,012	0,021	0,02	0,21	0,03	—	—	—	Rest
W53	0,06	0,08	,05	0,015	0,012	0,0014	0,03	0,04	0,21	—	—	_	Rest
W54	0,08	0,12	),78	0,018	0,012	0,061	0,12	0,12	0,21	—	—	—	Rest
W55	0,12	0,10	),64	0,012	0,010	0,025	0,08	0,08	0,18	_	—	—	Rest
W56	0,18	0,06	),64	0,017	0,014	0,017	0,02	0,0«	0,01	—	—	—	Rest
W57	0,10	0,03		0,016	0,012	0,018	0,48	0,08	0,08	—	—	—	Rest
W58	0,12	0,24	0,018	0,0 !5	0,024	0,12	0,03	0,70	0,42	—	0,n0	Rest
W59	0,09	0,21	0,021	0.0.-4	0,031	0,12	0,06	0,08	2,38	—	1,12	Rest
W60	0,07	0,14 (	0,021	0,01 ft	0,040	0,12	0,03	0,03	—	—	1,30	Rest
W6I	0,06	0,03 (	0,016	0,015	0,014	0,10	0,02	—	—	2.50	—	Rest
W62	0,10	0,12 (	0,024	0,014	0,12	0,08	0,15	—	1,50	5,10	—	Rest
W63	0,10	0,028	0,018	0,014	—	0,04	0,18	—	6,38	—	Rest
W64	0,12	0,012	0,010	0,012	0,21	0,05	0,12	0,83	—		Rest
W65	0,14	0,021	0,012	0,021	0,12	—	0,14	3,14	—	—	Rest
W66	0,10	0,025	0,016	0,043	0,03	0,14	—	4,52	—	_	Rest
W67	0,12	0,017	0,014	0,040	0,08	0,09	0,11	0,02	0,54	0.83	Rest
W68	0,13

Das Versuchsstück war eine Grundwerkstoff-Stahlplattc von 32 mm Stärke mit der in Tabelle angegebenen Zusammensetzung mit einer X-Fuge mit 45° Scheitelwinkel (Vorderseite) und 60° Scheitelwinkel (Rückseite). Es wurde nach dem FCB Einseiten-Schweiöen geschweißt, wobei die in Tabelle 18 genannten Flußmittel und die in Tabelle 19 genannten Drähte verwendet wuMen. In Tabelle 20 sind die erhaltenen Kerbschlagzähigkeiten und Zugfestigkeiten zusammengestellt. Die Schweißbedingungen waren folgende:

Vordere Elektrode: 1350A-35V-36 cm/Min. i-> Hintere Elektrode: 1IOOA-5OV-36 cm/Min.

Die Schweißgeschwindigkeit betrug 24 cm/Min., wenn das Flußmittel F16 verwendet wurde, 32 cm/Min, wenn das Flußmittel Fl7, und 42 cm/Min., wenn das »ι Flußmittel FI9 verwendet wurde.

Tabelle

Kerbschlagzähigkeiten und Zugfestigkeiten der abgeschiedenen Metalle

W46 W47 VV48 VV49 W50 W51 W52 W53 W54 W55 W56 W57 W58 W59 W60 W6I W62 W63 W64 W65 W66

Flußmittel

F7 F7 F7 F7 F6 F5 F7 F8 F8 F5 F7 F7 F6 F5 F6 F7 F7 F6 F7 F7 F6

Kerbschlagzähigkeit (kg m) -I OT -20"C

-30⁰C

7,8	5,6	2,1	gebildet	5,3	4,3
8,1	6,1	gebildet (Querrisse)	5.5	4,8
6,8	5,2	2,8	4,1
7.3	5,5	3,1	3,8
6,4	5,0	2,5	3,5
5,9	4.9	5,1	3,6
4.5	4,3	5,5	2,5
Gasblasenhohlräumc gebildet	4,0
2,8	4,5	1,6
Risse	5,0
3,6	2,1
4.5	1,9
U	1,6
6,6	3,5
6,9	3,9
4.8	3.6
6.4	3,3
5.5	3,3
Risse
6,4	4,5
5.8	4.7

Zugfestigkeil	Di
(kg/mm²)	(⁰A
61,2	27
60,3	28
57.8	28
58.2	29
60,9	24
61,2	24
65,4	23
57,3	27
61,2	24
56,4	21
67,1	24
61,2	?6
64,5	24
70,4	18
61,2	24
62,4	24
61,3	27
63.3	27

21 22

I -'orlscl/llllü	Ihiltmiltel	Kerbselilag/ahigkeit IO C	(kg 111) 20 (	JO
Drain	Fb 17	Risse gebildet 7.8 > 5.3 >	5.5 •4,1	4.3 >2.8
W67 WfiH AB SuI

/iiglesligkeil Dehnung

(i)ic angtgcbcricn Werte für die Kerhschlag/ähigkcil sind Durchschnillswcrle von fünf Vcrsiichsslücken )

I lici/u -I HLiIl /

Claims

Patentansprüche:

1. Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht 0,2 bis 2,5% Mangan, 0,002 bis 0,05% Bor und 0,005 bis 0,5% eines oder mehrerer der Elemente Titan, Aluminium und Zirkonium sowie weniger als 0,2% C, weniger als 0,5% Si, weniger als 0,05% P und weniger als 0,05% S, Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält.

2. Stahldraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich weniger als 5% Nickel, weniger als 1,2% Molybdän und weniger als 6% Chrom enthält.

3. Stahldraht nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zusammen mit einem Flußmittel verwendet wird, das ein Metallpulver mit einem Anteil von 5 bis 75% Eisenpulver, weniger als 5% Silicium und weniger als 10% Mangan sowie ein nichtmetallisches Schweißpulver mit 15 bis 60% Magnesiumoxid, 3 bis 40% Carbonaten und/oder Oxalaten Rest schlackenbildenden Mitteln mit einem Basiszitätswert von über 1,0 enthält.