DE2063352C3 - Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl - Google Patents

Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl

Info

Publication number
DE2063352C3
DE2063352C3 DE2063352A DE2063352A DE2063352C3 DE 2063352 C3 DE2063352 C3 DE 2063352C3 DE 2063352 A DE2063352 A DE 2063352A DE 2063352 A DE2063352 A DE 2063352A DE 2063352 C3 DE2063352 C3 DE 2063352C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rest
welding
wire
less
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2063352A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2063352B2 (de
DE2063352A1 (de
Inventor
Masayasu Arikawa
Motomi Kano
Naoki Kamakura Kanagawa Okuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of DE2063352A1 publication Critical patent/DE2063352A1/de
Publication of DE2063352B2 publication Critical patent/DE2063352B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2063352C3 publication Critical patent/DE2063352C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3602—Carbonates, basic oxides or hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3607—Silica or silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362—Selection of compositions of fluxes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Stahldraht zum UF'-Schweißen (Unterpulver-Lichtbogenschweißen) von Stahl, der zusammen mit einem Flußmittel verwendet werden kann, um die mechanischen Eigenschaften des abgeschiedenen Metalls beim ein- oder beidseitigen Lichtbogenautomatenschweißen zu verbessern.
Wenn Stähle unter Anwendeung des 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 einwirkenden großen Hitze sind auch die mechanischer· 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 F i g. 1 der Zeichnungen dargestellt ist, und gleichzeitig wird eine Drehverformung erzeugt, wie sie in F i g.:> dargestellt ist, die zur Folge hat, daß der geschweißte Stahl extrem spröde wird. Es ist daher zwecklos, wenn bei dem einseitigen Lichtbogenautomatenschweißen nur die Kerbschlagzähigkeit des geschweißten Materials verbessert wird: rs 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
ίο hochfesten Stähle haben zwar den Vorteil, daß 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 das 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 dessen Hilfe es insbesondere möglich ist, ein Metall abzuscheiden, das
jo 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 ais 0,05% P und weniger als 0,05% S, Rest Fe und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält
(Alle vorstehenden und nachfolgenden Prozentangaben beziebsn sich, sofern nicht anderes angegeben ist, aufGew.-%.)
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,
so daß die Kerbschlagzähigkeit 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% Carbonat und/oder Oxalat, Rest schlackenbildenden Mitteln mit einem Basizitätswert von über 1,0 (ausgedrückt als das Verhältnis von basischem Oxid zu Säureoxid) enthält
Das erfindungsgemäß verwendete Flußmittel stellt eine Mischung aus einem Metallpulver und einem metallfreiem Schweißpulver dar, wobei das Metallpul-
b5 ver 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 metallfreie Schweißpulver besteht aus 15 bis 60% Magnesiumoxid. 3 bis 40%
Carbonat und/oder Oxalat und zum Rest aus schlackenbUdenden Mitteln.
Mindestens 70% des gesamten Flußmittels haben eine Teilchengröße von weniger als 2,45 mm.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen 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 Zusammensetzung 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 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.
1. Suhldraht
Der Mangangehalt bewirkt eine Verbesserung der verschiedenen Festigkeitswerte, die für den geschweißten Bereich gefordert werden, und verhindert die Bildung von Kavernen. Es wird in einer Menge von 0,2 bis 2£% zugesetzt Wenn das Mangan in einer Menge von weniger als 0,2% zugesetzt wird, kann der oben beschriebenene Effekt nicht erzielt werden. Wenn es in einer Menge von mehr als 2,5% zugesetzt wird, wird das 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 0,05% beträgt Wenn sein Gehalt jedoch mehr als 0,05% beträgt, treten auf der Oberfläche des abgeschiedenen Metalls manchmal Querrisse auf.
Wenn Ti, Al oder Zr zugesetzt werden, verbindet sich das Bor mit dem Stickstoff unter Bildung von BN, 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 zwischen den Kristallkörpern werden brüchig. Wenn jedoch Ti, Al oder Zr in einer Menge von mehr als 0,005% zugesetzt 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 bruchig wird. Dementsprechend liegt der geeignete Bereich bei 0,005 bis 04%.
Der obige Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich zu den obengenannten Zusatzelementen noch bis zu 5% Ni, bis zu 6% Cr und/oder bis zu 1,2% Mo zugefügt werden. Wenn diese Elemente zugefügt werden, werden die Festigkeit bei hoher Temperatur und die Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur verbessert Wenn jedoch mehr als 5% Ni, mehr als 6% Cr und/oder mehr als 1,2% Mo zugefügt werden, wird das ausgeschiedene Metall so stark gehärtet, daß die Festigkeit übermäßig groß wird. Nach zahlreichen Versuchen wurde festgestellt, daß von den obengenannten Elementen das Nickel einen guten Effekt mit dem Bor erbringt und daß dieser Effekt besonders ausgeprägt ist. Das Bor selbst hat also die Wirkung, daß es die Gußstruktur 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 Ausmaß 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. Wenn auf der anderen Seite die Menge der im Eisenpulver vorhandenen Verunreinigungen wie FeO, Fe2O3, FejO«, P, C erhöht wird, tritt keine Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit 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 Korngröße des Eisenpulvers ab.
Mn hat die Wirkung, daß die Zugfestigkeit 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 jedoch 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
Röntgen-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 feinen 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 Automatenschweißen eine Seigerung stattfindet mit einem tiefen Einbrand und einem großen Temperaturgradienten in der Einbrandrichtung. Demgemäß soll das Zusatz-Legierungspulver in Form von feinen Teilchen vorliegen.
Die obengenannten Metalle, die erfindungsgemäß als Zusatzelemente verwendet werden, können in Form der einzelnen Elemente oder als Legierungen vorliegea Wenn dementsprechend die betreffenden Metallelemente mit Ausnahme des Eisens als Eisenlegierungen zugegeben werden, muß der Eisengehalt dieser
Legierung auf die Menge des Eisenpulvers angerechnet
werden, d. h„ der Eisengehalt der Legierung muß in der
Men^e des Eisenpulvers enthalten sein. Abgesehen von den Metallpuivern enthält das
Flußmittel schlackenbildendc Stoffe, vorzugsweise MgO und Carbonate und/oder 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 Automatenschweißen wird die Form des Einbrandes pilzförmig mit dem Ergebnis, daß die Kristallkörner dazu neigen, sich horizontal am unteren Teil des Zentrums der Plattenstärkc zu entwickeln. Demgemäß s vird in der Mitte des abgeschiedenen Metalls ein brüchiger Seigerungsabschnitt gebildet. Wenn das MgO in einer Menge von mehr als 60% vorliegt, wird der Schmelzpunkt der Schlacke übermäßig erhöht. Wenn dann das einseitige Automatenschweißen ausgeführt ι« wild, bildet sich abrupt eine Raupe vom sogenannten Birnen-Typ. Wenn der Schmelzpunkt der Schlacke erhöht wird, ist die gebildete Menge der Schlacke unerwünscht niedrig, und die chemische Reaktion mit dem abgeschiedenen Metal! schreitet nicht ausreichend 1<> schnell fort Außerdem wird die Rest-Sauerstoff menge im abgeschiedenen Metall in unerwünschter Weise erhöht
Um die Seigerung der obengenannten im Flußmittel enthaltenen Zusatzelemente weiter zu verhindern, ist es erforderlich, daß das Flußmittel 3-40% Carbonat und/oder Oxalat enthält, um durch deren Zersetzung unter dem Einfluß der Schweißwärme CO- oder CO2-GaS zu entwickeln. Wenn das CO- oder CO2-GaS explosiv in der Nähe des Schmelzbades 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 Gehalt über 40% liegt, wird die Betriebssicherheit stark beeinträchtigt.
Der Rest des Flußmittels besteht aus schlackenbildenden Stoffen. Hierfür werden in der Regel verwendet CaO, Al2O3, SiO2, TiO2 usw. Es 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 Gesamtgehalt an Komponenten in dem Flußmittel. Wenn die Basizität des Flußmittels über 1,0 liegt kann die Sauerstoffmenge herabgesetzt werden, die vorliegt in Form von feinen Einschlüssen 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 Grundwerk-Stoffes 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;
F i g. 2 eine graphische Darstellung, welche das Ausmaß der Drehverformung am Ende der Schweißverbindung zeigt;
F i g. 3A, 3B und 3C 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 Bund Ni;
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Eisengehalt des Metallpulvers und der Abscheidungsgeschwindigkeit;
F i g. 6 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 g. 8 bis 10 Mikrophotographien von erfindungsgemäß erhaltenen geschweißten Bereichen.
Wie bereits ausgeführt wurde, zeigt die Fig.3 Mikrophotographien von verschiedenen Strukturen von geschweißten Bereichen, in denen B und Ni verwendet oder nicht verwendet wurden. Es handelt sich dabei um Mikrophotographien vom Zentrum des abgeschiedenen Metalls nach dem einseitigen Automatenschweißen nach einer Einschichtbearbeitung von 50 kg Zugfestigkeit von 30 mm Stärke, enthaltend 1,2-1,3% Mn, 0,30-0,42% Si und 03-0,27% Mo (Vergrößerung 15Of ach).
F i g. 3A zeigt das geschweißte Material, das kein B enthält und dessen Kerbschlagzähigkeit 3,1 kgm beträgt F i g. 3B zeigt das geschweißte Material, das die gleiche Zusammensetzung wie das Material der F i g. 3A hat jedoch zusätzlich nach 0,005% B enthält Dessen Kerbschlagzähigkeit beträgt 33 kgm. F i g. 3C zeigt das geschweißte Material, das 0,004% B und 03% Ni enthält. Dessen Kerbschlagzähigkeit beträgt 8,7 kgm (in allen Fällen bei -1O0C).
Fig.4 zeigt in graphischer Darstellung den Einfluß der Komponenten auf die Kerbschlagzähigkeit 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.
Fig.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 Einbrand, wobei die Kristallk■:, ..;::■ sich alle horizontal entwii-^eln und einen K"':chigen Seigerabschnitt im Zentrum ues abgeschiedenen Metalls Duden.
Fig. 7B zeigt den geschweißten Bereich und die Einbrandform des geschweißten Bereichs und die Entwicklungsrichiung der Kristallkörner, wenn im Pulver das Verhältnis zwischen den Teilchen mit eim-r Größe von mehr als 0,84 mm und den Teilchen mit einer Größe von weniger als 0,84 mm 20 :80 beträgt. Die Kristallkörner entwickein sich zunächst vom Boden ausgehend nach oben. F i g. 7C zeigt den geschweißten Bereich, wenn 100% der Teilchen eine Korngröße von kleiner als 0,84 mm aufweisen. Die Entwicklung erfolgt 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 A und B aufgeteilt. Die ikiipiele der Gruppe A wurden unter Verwendung eines Stahldrahies mit der Zusammensetzung gemäß der Frfindung und eines üblicherweise verwendeten Flußmittels durchgeführt. Die Beispiele der Gruppe B wurden unter Verwendung eines Stahldrahtes gemäß der Erfindung und eines Flußmittels der speziellen Zusammensetzung gemäß der Erfindung durchgeführt.
Gruppe A
Beispiel 1
Es wurde in Kombination mit einem Sinterschweißpulver. wie es üblicherweise verwendet wird, geschweißt. Unter Verwendung von zwei Elektroden wurde das Einlagenschweißen auf beiden Seiten einer Fuge vom X-Tyρ durchgeführt. Die Schweißbedingungen waren folgende:
Vordere Elektrode: Untere Elektrode:
Erste Lage:
Zweite Lage:
(Der Durchmesser des Drahtes betrug in allen Fällen 4,8 mm.)
Vordere Elektrode: Hintere Elektrode: 900A-36V
900 A-40 V
1200A-36V 1
1200A-40V/
42 cm/min.
46 cm/min.
Die Versuchsplatte hatte eine X-Fuge mit 70° Scheitelwinkel. Die Stahlplatte hatte einen Durchmesser von 32 mm. Die Zusammensetzung der Stahlplatte ist in Tabelle 1 angegeben. Die Zusammensetzung des
Tabelle 1
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 Nb
0,18
1,43
0,48 0,021
0,023
0,053
Tabelle 2
Zusammensetzung des Flußmittels (Gewichtsteile)
Flußmittel Materialien
Magnesia- Calciumklinker carbonat
Fluorit
Aluminium- Silicasand
oxid
Rutil
Natriumsilikat
Si
33
16
10
17
Tabelle 3
Chemische Zusammensetzung der Stahldrähte (%)
Drähte Zusammensetzung Mn Si B Ti Al Zr Ni Cr Mo Fe
C 0,85 0,15 _ Rest
Wl 0,07 0,95 0,14 0,001 — 0,23 — — — — Rest
W2 0,06 0,70 0,16 0,002 0,005 — — — — — Rest
W3 0,09 0,86 0,16 0,008 0,005 — — — 0,30 — Rest
W4 0,07 0^9 0,17 0,015 0,05 0,04 0,05 — — 0,20 Rest
W5 0,11 1,12 0,14 0,022 0,50 — — — — — Rest
W6 0,08 1,10 0,20 0,010 — 0,51 — — — — Rest
W7 0,13 1,26 0,13 0,012 0,01 0,02 0,12 — 0,83 — Rest
W8 0,12 0,65 0,15 0,029 0,02 — — — — — Rest
W9 0,06 0,72 0,16 0,035 0,15 0,08 0,07 — — — Rest
WlO 0,07 0,84 0,15 0,016 0,04 — 0,03 — — 0,50 Rest
WIl 0,15 0,60 0,19 0,048 — — — 0,50 — — Rest
W12 0,09 1,05 0,13 0,050 — — — — — — Rest
W13 0,12
Zusi 9 B 20 63 Kerbschiagzähigieii -200C 352 Zr Zugversuch 10 iche wie in BeisDiel 1. Es Mc Fe
C 0,065 3,0 Zug - Rest
Fortsetzung 0,07 lmmenset/ung 0,007 3,1 — festigkeit - Rest
Drähte 0,08 Mn Si 0,009 -10°C 6,9 — (kp/cm2) Ni Cr - Rest
0,14 1,15 0,12 — T, 3,4 10,9 Al - 60,1 - Rest
W14 0,06 1,15 0,19 — 3,5 14,0 0,03 60,9 — — - Rest
W15 0,07 1,40 0,21 0,01? — 8,6 14,7 0,62 — 59,5 — — - Rest
VV16 0,07 1,75 0,16 0,002 0,61 12,6 10,9 _ 0,002 59,8 _ - Rest
W17 0,06 1,63 0,14 0,002 0,2·./ 15,5 11,5 0,30 — 61,6 — — - Rest
W18 0,07 1,19 0,16 0,4ö 16,0 12,2 _ 63,2 — —
VV19 1,10 0,14 — 13,3 14,7 — les abgeschiedenen 63,2 — —
W20 0,90 0,16 0,002 14,5 15,1 — 64,4 — —
W21 Tabelle 4 — 14,1 7,7 — (kg/m) 62,5
16,9 8,8 63,3
Mechanische Eigenschaften c 16,3 9,7 62,7
Metalls 9,8 10,1 -3O0C 63,9
Ver-
ττ r nf-i/-1 Af fit* 		11,8 10,6 2,6 64,6 Deh
WCnUClLl
Draht		 13,2 3,5 2,5 68,2 nung
12,2 3,4 5,3 66,4 (%)
11,9 6,5 9,1 67,2 27
Wl 3,9 5,3 11,7 64,4 26
W2 4,2 5,4 11,6 64,3 27
W3 7,4 9,2 59,8 27
W4 6,4 9,8 59,3 26
W5 6,3 10,8 59,1 25
W6 12,4 26
W7 12,8 24
W8 6,9 25
W9 7,6 25
WlO 7,7 25
WIl 8,6 24
W12 8,8 23
W13 2,8 20
W14 2,9 22
W15 5,2 21
W16 4,1 23
Wl 7 4,0 23
W18 28 Versuchsstückes ist
W19 28 wurde mit einem
W20 28
W21 chemische Zusammensetzung des
die ele
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)
50
Kupferhartlölflußmittei enthaltend Eisenpulver nach dem einseitigen Schweißverfahren geschweißt. Die Schweißbedingungen waren folgende:
Vordere Elektrode:
Hintere Elektrode:
1400 A-35 V 1200A-43V
320 m/min
(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- Fluorit Klinker carbonat
Alumi Silica- Rutil Natrium- Mn Eisen
niumoxid sand siiikat pulver
33
10
17
It
Tabelle 6
Chemische Zusammensetzung des StabHrahtes (%)
Drähte Bestandteile Mi, Si B Ti Al
r 0,25 0,48
W22 0,06 0,20 0,41 0,018 — —
W23 0,07 0,35 0,30 0.017 0,10 0,20
W?4 0,06 0,40 0,39 0,025 U,25 0,10
W25 0,07
0.05
Rest Rest Rtst Res!
Tabelle 7
Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls
(Durchschnitt von drei Versuchen)
Verwendeter Kerbschlagzähigkeit (kg m) -20° C -30° C
Draht -10cC 2,2 1,8
W22 2,8 5,4 4,2
W23 6,8 6,9 5,6
W24 8,6 8,2 6,3
W25 9,8
Harz enthielt. Das Versuchsstück haue eine X-Fuge mit einem Scheitelwinkel von 40°. Die Stahlplatte war 25 mm stark. Tabelle 8 gibt die Zusammensetzung der Stahlplatte an. in Tabelle 9 ist die Zusammensetzung des Flußmittels angegeben. Tabelle 10 enthält die Zusammensetzung der Drähte. Tabelle 11 zeigt Beispiele von Kerbschiagzähigkeitswerten der abgeschiedenen Metalle. Die Schweißbedingungen waren folgende:
Vordere Elektrode:
Hintere Elektrode:
1200A-24V
1200A-40V
40 cm/min
Beispiel
Es wurde einseitig geschweißt unter Verwendung eines Schmelzschweißpulvers, das ein hiteehärtbares
Tabelle 8
Chemische Zusammensetzung der Stahlplatte (%) (Die Durchmesser der Drähte der vorderen und hinteren Elektroden betrugen 4,8 bzw. 6.4 mm.)
Stahlplatte
Bestandteile C
Mn
Si Nb
Fe
0,17
1,41
0,46 0,020
0,022
0,052
Rest
Tabelle 9 Zusammensetzung des Flußmittels (%) Flußmittel
Bestandteile SiO2
MnO
CaO MgO
Al2O3
CaF2
TiO2
38
22
20 10
Tabelle 10 Chemische Zusammensetzung der Stahldrähte (%) Stahldraht
Bestandteile C Mn
Si Ti
Al
Fe
W26 0,08 1,85 0,03 — — —
W27 0,07 1,90 0,03 0,017 — —
W28 0,09 1,88 0,04 0,016 0,10 0,20
W29 0,07 1,86 0,03 0,035 0,25 0,15
0,05
Rest
Rest
Rest Rest
Tabelle 11 Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls
(Durchschnitte von drei Versuchen)
Verwendeter Kerbschlagzähigkeit (kg m) -20° C -30° C
Stahldraht 2£ 2,1
-10-C 6,6 5,3
W26 3,6 83 7,0
W27 8,2 10,8 8,8
W28 93
W29 12,4
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 Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, das mit dem Draht geschweißt wurde, der Bor und eines oder mehrere der Metalle Ti, Al und Zr enthält, ist noch
stärker verbessert im Vergleich mit dem Metall, das nur Bor enthält
Beispiel 4
Es 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°
Tabelle 12
Chemische Zusammensetzung der Stahlplatte (%)
Scheitelwinkel (auf der Vorder- und Rückseite).
Stahlplatte war 20 mm stark. Tabelle 12 gibt
chemische Zusammensetzung der Stahlplatte an. Tab Ie 13 gibt die Zusammensetzung des Flußmittels an. Tabelle 14 sind die Zusammensetzungen der Dräl angegeben. In Tabelle 15 sind die Kerbschlagzähigke: werte des Tieftemperaturstahles und in Tabelle 16
mechanischen Eigenschaften des hochfesten Stahl zusammengestellt Es wurde ein neutrales Schme; schweißpulver verwendet Die Schweißbedingung waren folgende:
Erste Lage: 690A—35A—35 cm/min.
Zweite Lage: 780A-36V-35 cm/min.
(Der Durchmesser der Drähte betrug 4,8 mm.)
Stahlplatte
Bestandteile
C Mn
Si
Cr
Mo
Fe
S4 0,1! 0,55 0,27 0,013 0,010 3,28 - - Rest
(Tieftemperatur-Stahl)
S4 0,15 0,58 0,30 0,015 0,017 - 5,03 0,51 Rest
(hochfester Stahl)
Tabelle 13
Zusammensetzung des Flußmittels (%)
Flußmittel
Bestandteile
SiO2
MnO
CaO
Al2O3
CaF2
TiO2
40
19
10
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
W31 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 Rest
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 ?,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 ο in t\ni nn\A no=; η in n?n — 6.00 0.11 Rest
0 !3
Tabelle 15 I -80° C -100°C hochfesten i Zugversuch Dehnung
Kerbschlagzähigkeit (kg m) 4,1 2.8 Zug
2,2 1,1 Stahls festigkeit (0/0)
-600C 6,5 5,6 bei 720—750°C zum Entspannen) (kg/mm2) 29
Kerbschlagzähigkeit des Tieftemperaturstahls 5,6 6,7 5,8 Kerbschlagzähigkeit 60,6 28
(Durchschnitt von 3 Versuchen) 3,8 6,8 6,1 (kgm) 61,0 28
Verwendeter 8,9 4,9 3.8 61,4 27
Stahldraht 9,1 £s wurde die S-3-Stahlplatte verwendet. + 20°C 00C 63,2 26
9,4 6,4 4,5 65,3 25
W30 7,0 : Eigenschaften des 10,6 7,5 67,4 24
W31 15,9 13,6 69,2
W32 15,2 13,6
W33 14,8 12,9
W34 14,3 12,6
W35 14,0 12,1
Anmerkung: I
Tabelle 16
Mechanische
(angelassen 1
Ver
wendeter
Draht
W39
W40
W41
W42
W43
W44
W45
Anmerkung:
1. Die Kerbschlagzähigkeitswerte sind die Durchschnitte von drei Stählen.
2. Es wurde S-4-Versuchsstück verwende;.
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 WI3 und W14, 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 W13 und W14 geschweißten Metalle weiter verbessert sind, obwohl die Drähte W6 und WlO eine geringere Menge B enthalten.
Aus den Mikrofotographien (F i g. 8 bis 10) kann man ersehen, daß große Ferrit-Kristalle im abgeschiedenen Metall zurückbleiben, das durch Schweißen mit dem Draht Wl (Fig.8) erhalten wurde, der kein B, Ti, Al oder Zr enthält. Dagegen liegt fast kein Ferrit im abgeschiedenen Metall vor, das unter Verwendung des Drahtes Wl 3 geschweißt wurde, der nur B enthält (Fig.9), und das mit dem Draht WlO (Fig. 10) geschweißt wurde, der B und eines oder mehrere der Metalle Ti, Al und Zr enthält, wodurch sehr feine Strukturen erhalten wurden.
Es ist ganz eindeutig, daß Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff usw. die Kerbschlagzähigkeit des abgc schiedenen 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
ίο 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 Kerbschlagzähigkeit 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, AI und Zr eine starke Entsäuerung und Stickstoffentfer-
:-o nung bewirken. Dies ist ersichtlich aus den Ergebnissen, die mit den Drähten Wl7 und Wl8 gemäß Tabelle 4 erhalten wurden. Wenn jedoch eine geringe Menge von einem oder mehreren der Metalle Ti, Al und Zr zu einem Draht gegeben wird, der B enthält, wird dadurch verhindert, daß sich das B mit dem Stickstoff unter 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 WlO mit den Drähten W13 und W14 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,
■3d wird die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls erheblich verbessert. Dies gilt auch dann, wenn die Menge von B gering 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 Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls. Ein Zusatz von 0,002% B hat jedoch eine solche Wirkung. Wenn das B jedoch in ti ι 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, Al 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
ίο die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, das mit dem B enthaltenden Draht W40 geschweißt wurde, verbessert ist, und daß die Kerbschlagzähigkeit des abgeschiedenen Metalls, 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 der Grundwerkstoff-Stahlplatte (%)
Stahlplatte
C
Mn
Si
Nb
Fe
1,36
0,44
0,021 0,017
0,047
Rest
Tabelle 18
Zusammensetzung der Sinterschweißpulver (%)
Magnesia Calcium- Fluorit Aluminium Silica- Calcium- Eisen
klinker carbonat oxid sand oxalat pulver
F5 29,0 14,9 8,5 8,2 13,5 10,8
F6 9,1 16,5 9,4 6,5 4,0 5,3 39,6
F7 13,8 4,2 0,3 0,1 0,1 2,1 69,8
F8 18,3 6,2 3,4 9,1 3,0 — 50,0
Tabelle 18 (Fortsetzung)
FeSi
FeMn
Natriumsilicat
Basizität
Korngröße
1,6
1,6
2,1
2,9
3,2
3,5
3,9
2,9
2,46
1,80
7,90
1,64
unter 2,45 mm 85%
unter 2,45 mm 95%
unter 2,45 mm 90%
unter 2,45 mm 75%
In diesem Beispiel wurde ein Metallpulver von Fe-Si verwendet. d;is 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% ans einer Korneröße von unter 0,84 mm.
19 20 Si Mn P S 63 Tabelle 17 Es wurde nach dem wobei die in FCB Einseiten-Schwei- 352 Zn Al 20 Mo I Fe 1350A-35V-36 cm/Min. 24 cm/Min., Flußmittel Kerbschlagzähigkeit (kg m) -20° 2,1 gebildet 2,8 -30° C Zugfestigkeit Dehnung
03 2,24 0,018 0,012 X-Fuge mit Ben geschweißt, und die in Tabelle Tabelle 18 genannten Rest 110OA-50V-36 cm/M in. Flußmittel F16 verwendet wurde, 32 cm/Min. -10°< 5,6 3,1 4,3 (kg/mm*) (%)
Tabelle 19 0,13 138 0,016 0,013 45° Scheitelwinkel (Vorderseite) und 60° Scheitelwinkel 35 Flußmittel wurden. In Tabelle 19 genannten Drähte 0,06 0,31 — Rest Flußmittel Fl7, und 42 cm/Min., wenn das F7 7,8 6,1 gebildet (Querrisse) 2,5 4,8 61,2 27
Chemische Zusammensetzung der Elektrodendrähte 0,18 0,98 0,021 0,016 (%) (Rückseite) verwendet 20 sind die erhaltenen 0,36 0,02 — Rest Die Schweißgeschwindigkeit betrug Fl 9 verwendet wurde. F7 8,1 5,2 5,1 4,1 60,3 28
Draht Bestandteile 0,20 0,64 0,018 0,016 Kerbschlagzähigkeiten und Zugfestigkeiten zusammen- 4o 0,08 0,08 Ni Cr — Rest wenn das F7 6,8 5,5 5.5 3,8 57,8 28
C 0,45 1,95 0,031 0,012 B Tabelle 20 Ti 0,21 0,21 4,8 — Rest wenn das Kerbschlagzähigkeiten und Zugfestigkeiten der abgeschiedenen Metalle F7 7,3 5,0 4,0 3,5 58,2 29
W46 0,04 0,02 1,95 0,018 0,015 0,003 0,48 0,12 0,08 3,9 - — Rest Flußmitte Draht F6 6,4 4,9 4,5 3,6 60,9 24
W47 0,10 0.G3 3,20 0,014 0,013 0,021 0,08 0,10 0,05 3,1 — Rest F5 5,9 4,3 5,0 2,5 61,2 24
W48 0,08 0,01 0,12 0,018 0,012 0,010 0,01 0,21 0,03 2,4 — Rest W46 F7 4,5 Gasblasenhohlräume ί 65,4 23
W49 3,12 0,10 0,84 0,015 0,012 0,048 0,15 0,04 0,21 1,0 - — Rest W47 F8 2,8 5,3 1,6
W50 0,13 0,08 0,94 0,018 0,012 0,008 0,02 0,12 0,21 0,3 — Rest W48 F8 Risse 5,5 57,3 27
W51 0,10 0,58 1,24 0,012 0,010 0,036 0,12 0,08 0,18 — — — Rest W49 F5 3,6 gebildet 2,1
W52 0,12 0,12 0,94 0,017 0,014 0,021 0,12 0,01 0,01 — — — Rest W50 F7 4,5 1,9 61,2 24
W53 0,06 0,10 Ul 0,016 0,012 0,021 0.02 0,08 0,08 — — — Rest W51 F7 3,3 1,6 56,4 21
W54 0,08 0,08 1,15 0,018 0,015 0,0011 l· 0,03 0,03 0,70 — — 0,60 Rest W52 F6 6,6 3,5 67,1 24
W55 0,12 0,12 1,18 0,021 0,014 0,061 0,12 0,06 0,08 — — 1,12 Rest W53 F5 6,9 3,9 61,2 26
W56 0,18 0,10 1,15 0,021 0,016 0,025 0,08 0,03 0,03 — — 1,30 Rest W54 F6 4,8 3,6 64,5 24
W57 0,10 0,06 1,38 0,016 0,015 0,017 0,02 0,02 — — — — Rest W55 F7 6,4 3,3 70,4 18
W58 0,12 0,03 Ul 0,024 0,014 0,018 0,48 0,15 — 0,42 - -■ Rest W56 F7 5,5 3,3 6i,2 24
W59 0,09 0,24 1,08 0,028 0,018 0,024 0,12 0,04 0,18 2,38 - — Rest W57 F6 Risse t2 A 24
W60 0,07 0,21 1,05 0,012 0,010 0,031 0,12 0,05 0,12 — — — Rest W58 F7 6,4 4,5
W61 0,06 0,14 0,78 0,021 0,012 0,040 0,12 — 0,14 - 2,50 — Rest W59 F7 5,8 4,7 bl.3 27
W62 0,10 0,03 0,64 0,025 0,016 0,014 0,10 0,14 — 1,50 5,10 — Rest W60 F6 27
W63 0,10 0,12 0,64 0,017 0,014 0,12 0,08 0,09 0,11 - 6,38 0,83 Rest W61
W64 0,12 Das Versuchsstück war eine 0,014 — 0,83 - gestellt. Die Schweißbedingungen waren folgende: W62
W65 0,14 platte von 0,012 0,21 3,14 - W63
W66 0,10 0,021 0,12 4,52 - W64
W67 0,12 0,043 0,03 0,02 0,54 W65
W68 0,13 0,040 0,08 Vordere Elektrode W66
Grundwerkstoff-Stahl- Hintere Elektrode:
32 mm Stärke mit der in
angegebenen Zusammensetzung mit einer
21 für die 20 63 352 -30'C 22 Dehnung
KorisL-tzunp Flußmittel Zugfestigkeit W
Draht Kerbschlagzahigkt :i: (kg m) 4.3 (kg/mm')
ho -10 C -200C >2,8 24
we 7 F7 Risse gebildet ■-; te von fünf 60,9
VV68 7,8 5,5 I1IIi1I I
AB Std. Werte >5,3 >4.1 Versuchsstücken.)
(Die angegebenen Kcrbschlagzahigkc'1 lind
Hier/u 4 Blint /cichivir

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht 0,2 bis 23% Mangan, 0,002 bis 0,05% Bor und 0,005 bis 03% eines oder mehrerer der Elemente Titan, Aluminium und Zirkonium sowie weniger als 0,2% C, weniger als 03% 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.
DE2063352A 1969-12-27 1970-12-23 Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl Expired DE2063352C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP184870 1969-12-27

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2063352A1 DE2063352A1 (de) 1971-07-22
DE2063352B2 DE2063352B2 (de) 1978-12-14
DE2063352C3 true DE2063352C3 (de) 1979-08-16

Family

ID=11512955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2063352A Expired DE2063352C3 (de) 1969-12-27 1970-12-23 Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3745294A (de)
DE (1) DE2063352C3 (de)
ES (1) ES386811A1 (de)
FR (1) FR2074278A5 (de)
GB (1) GB1345330A (de)
NL (1) NL7018790A (de)
NO (1) NO131582C (de)
SE (1) SE365442B (de)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3924091A (en) * 1970-08-12 1975-12-02 Nippon Steel Corp Welding method and materials
JPS5130020B1 (de) * 1971-03-29 1976-08-28
US3875363A (en) * 1971-03-29 1975-04-01 Kobe Steel Ltd Composite electrode wire for electro-slag welding
JPS5115819B2 (de) * 1972-04-01 1976-05-19
JPS5436583B2 (de) * 1972-09-29 1979-11-09
US3885120A (en) * 1973-07-03 1975-05-20 Us Army Electrode and flux combination for submerged arc welding
JPS5519297B2 (de) * 1973-07-31 1980-05-24
US4029934A (en) * 1973-08-20 1977-06-14 British Steel Corporation Welding, and a steel suitable for use therein
JPS5246530B2 (de) * 1973-11-29 1977-11-25
JPS5653472B2 (de) * 1974-11-27 1981-12-18
US4120440A (en) * 1974-12-12 1978-10-17 British Steel Corporation Welding, a steel suitable for use therein
US4153832A (en) * 1975-09-11 1979-05-08 Kobe Steel, Ltd. Overhead submerged arc welding process
DE2621182C2 (de) * 1976-05-11 1977-12-29 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Schweißnaht für längsnahtgeschweißte Rohre großer Durchmesser
US4122238A (en) * 1976-05-19 1978-10-24 Caterpillar Tractor Co. Welding flux formulation and process for fume reduction
US4256949A (en) * 1977-03-17 1981-03-17 Union Carbide Corporation Method and wire for submerged arc welding of pipe
US4229643A (en) * 1978-06-12 1980-10-21 Allis-Chalmers Corporation Consumable welding electrode
US4339286A (en) * 1980-05-27 1982-07-13 Kasatkin Boris S Core flux composition for flux-cored wires
JPS6016878B2 (ja) 1980-09-24 1985-04-27 新日本製鐵株式会社 極低炭素鋼の潜弧溶接法
CH648231A5 (de) * 1980-12-24 1985-03-15 Oerlikon Buehrle Schweisstech Molybdaenarme schweisswerkstoffe.
JPS57137094A (en) * 1981-02-17 1982-08-24 Kawasaki Steel Corp High speed submerged arc welding method of single layer on both sides
US4750948A (en) * 1987-05-26 1988-06-14 Inco Alloys International, Inc. Welding flux
EP0348633A1 (de) * 1988-04-30 1990-01-03 Qinghua University Lufthärtende Stähle mit Zwei-Phasen-Mikrostruktur-Bainit-Martensit
US6297472B1 (en) * 1998-04-10 2001-10-02 Aromatic Integrated Systems, Inc. Welding system and method
US6844951B2 (en) * 2002-12-23 2005-01-18 Lexmark International, Inc. Stationary coil oscillator scanning system
US8153934B2 (en) * 2006-09-15 2012-04-10 Lincoln Global, Inc. Saw flux system for improved as-cast weld metal toughness
FR2939340B1 (fr) * 2008-12-09 2010-12-31 Air Liquide Flux et fil pour le soudage a l'arc submerge des aciers crmov.
DE102011009827A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Linde Aktiengesellschaft Schweissverfahren
US10898966B2 (en) 2012-05-24 2021-01-26 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
US10906135B2 (en) * 2012-05-24 2021-02-02 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
US9844838B2 (en) 2013-05-08 2017-12-19 Hobart Brothers Company Systems and methods for low-manganese welding alloys
US9895774B2 (en) 2013-05-08 2018-02-20 Hobart Brothers Company Systems and methods for low-manganese welding alloys
FR3008636B1 (fr) * 2013-07-18 2015-08-07 Air Liquide Welding France Flux et procede de soudage a l'arc submerge des aciers a forte teneur en chrome
US11285559B2 (en) 2015-11-30 2022-03-29 Illinois Tool Works Inc. Welding system and method for shielded welding wires
US10722986B2 (en) 2015-12-11 2020-07-28 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
CN105458549A (zh) * 2015-12-18 2016-04-06 钢铁研究总院 一种用于反应堆支承结构钢的埋弧焊丝

Also Published As

Publication number Publication date
GB1345330A (en) 1974-01-30
NL7018790A (de) 1971-06-29
FR2074278A5 (de) 1971-10-01
DE2063352B2 (de) 1978-12-14
NO131582C (de) 1975-06-25
ES386811A1 (es) 1974-02-16
DE2063352A1 (de) 1971-07-22
SE365442B (de) 1974-03-25
US3745294A (en) 1973-07-10
NO131582B (de) 1975-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2063352C3 (de) Stahldraht zum UP-Schweißen von Stahl
DE69808573T2 (de) Fülldraht zum Lichtbogenschweissen in Schutzgas
DE602004005150T2 (de) Verfahren zum hybriden Lichtbogen-Laserschweissen ferritischer Stähle
DE69801910T2 (de) Schweissfülldraht mit niedrigem stickstoffsgehalt
DE2252588A1 (de) Elektrode fuer das kurzschluss-bogenschweissen
EP0322878A1 (de) Abschmelzbare Schweisselektrode und Verfahren zur Verwendung derselben
DE2456563B2 (de) Flussmittel fuer die verwendung beim verdeckten lichtbogenschweissen von stahl
DE1960032B2 (de) Schweißzusatzwerkstoff
DE69110938T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schweissraupe aus reinem Kupfer auf einem Ferrolegierungssubstrat.
DE2458634A1 (de) Verfahren zum schweissen eines niedrig legierten niobiumhaltigen stahls
DE2552971C3 (de) Verwendung einer Eisenlegierung für eine nackte Schweißelektrode mit einem Durchmesser von mindestens 3,0 mm in einem Hochstrom-Schutzgas-Schweißverfahren
DE1916838A1 (de) Kernschweisselektrode zum automatischen Schweissen in anomaler Stellung
DE2126634A1 (de) Rohrförmige, selbstschützende Verbund-Lichtbogenschweißelektrode
DE1483491A1 (de) Schweissmittel zum Unterpulverschweissen
DE3789313T2 (de) Laser-aufschweissmaterial und dessen verwendung zum laser-aufschweissen.
DE1558892C3 (de) Flußmittel
DE2356640A1 (de) Schweissdraht mit flussmittelseele
DE2213230A1 (de) Zusammengesetzter Elektrodendraht für das Elektroschlackenschweißen
DE2252516C3 (de) Neutrales Flußmittel für das Unterpulverschwelssen
DE2556139C2 (de)
DE2439862C2 (de)
DE1758005A1 (de) Schweissmittel und Schweisselektroden fuer das Lichtbogenschweissen
DE2061606C3 (de) Verwendung eines Schweißelektrode aus einer schwachlegierten Stahllegierung
DE2140227B2 (de) Fülldrahtelektrode zum UP-Schweißen von Stahl
DE2420581C3 (de) Flußmittel zur Verwendung bei der U nterpulver-Ljchtbogenschweißung von Stahl

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee