DE2609805C3

DE2609805C3 - Schweißzusatzwerkstoff für die elektrische Lichtbogenschweißung

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Publication number: DE2609805C3
Application number: DE19762609805
Authority: DE
Inventors: Heinz Kapfenberg Schabereiter (Oesterreich)
Original assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Current assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN NIEDERLASSUNG VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) VERKAUFSNIEDERLASSUNG BUEDERICH 4005 MEERBUSCH
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2609805A1; GB1470750A; NL7603124A; FR2305267A1; DE2609805B2; AT334151B; FR2305267B1; ATA226775A; NL167111C

Description

%N

% Cr + % Mo
200

(a)

gilt und daß

% Ni + 0,5 · % Mn + 25 · % N > 27. (b)

Z Schweißzusatzwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner bis 1% Co, Nb, Ta, V, Ti und/oder Al bzw. bis 5% Cu und/oder W enthält, wobei das Gesamtausmaß dieser zusätzlichen Legierungsbestandteile nicht mehr als 10% beträgt.

einwirkung, die jede Schweißraupe durch die darübergelegten Schweißlagen erfährt, keine wesentliche Versprödung des Schweißgutes verursacht Anders ist dies jedoch bei höheren Chromgehalten, wie sie für besonders hohe Korrosionsbeanspruchungen erforderlich sind. Die Praxis hat gezeigt, daß ab etwa 27% Chrom das Schweißgut, selbst wenn es keine Ferritanteile enthält, in einem so hohen Maße zur Ausscheidung spröder Phasen neigt, daß sich bei mehrlagigen

ίο Schweißungen eine ganz entscheidende Versprödung ergibt Dies ist auch der Grund dafür, daß für übliche korrosionsbeständige Schweißgutlegierungen, insbesondere solchen mit Kohlenstoffgehalten von weniger als 0,06% Cr, ein maximaler Chromgehalt von 26% Cr üblich ist Für eine Reihe von Anwendungen im

chemischen Apparatebau, wie z. B. der Harnstoffsynthese, muß aus Gründen der Korrosion außerdem der Nickelgehalt unter 25% gehalten werden.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe,

ίο Schweißzusatzwerkstoffe auf der Basis eines Cr—Ni— Mo-Stahles zur Herstellung von austenitischem Schweißgut mit höchster Korrosionsbeständigkeit zu schaffen, das bei Nickelgehalten bis max. 24% trotz des erforderlichen hohen Chrom-Gehaltes von mehr als 27%, vorzugsweise mehr als 28% Cr auch bei mehrlagigen Schweißungen ausreichende Zähigkeit besitzt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schweißzusatzwerkstoff gelöst, der max. 0,10%, vorzugsweise max. 0,06% C, max. 1,0% Si, 3,0—15,0% Mn, 27,0-40,0%, vorzugsweise 28,0—36,0% Cr,

1,0-6,0% Mo, 16,0-24,0% Ni, 0,15-0,50% N, Rest Fe mit der Maßgabe enthält, daß für den Gehalt an Stickstoff die Beziehung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schweißzusatzwerkstoff für die elektrische Lichtbogenschweißung zur 4c Erzielung eines austenitischen Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften und höchster Korrosionsbeständigkeit, in Form von blanken oder umhüllten Stäben, Drähten, Fülldrähten oder Bändern.

Es ist bekannt, Schweißzusatzwerkstoffe für die Bildung eines austenitischen Schweißgutes so einzustellen, daß durch eine entsprechende Abstimmung der Elemente Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän und Stickstoff beim Abschmelzen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens ein austenitisches Gefüge entsteht. Dies ist dann der Fall, wenn im Schweißgut der Menge an ferritbildenden Elementen Cr, Mo, und Si eine ausreichende Menge der Austenitbildner Ni, Mn und N sowie C gegenübersteht, von denen jedoch der Kohlenstoff für die Kompensation der Ferritbildner wegen seiner Wirkung auf die IK-Anfälligkcit praktisch ausscheidet.

Es ist ferner bekannt, daß die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen in besonderem Maße durch höhere Chromgehaitc bestimmt wird. Aus Gründen der fo Warmrißsicherheit ist die Bildung geringer Anteile von Ferrit im Schwcißgut oft sogar erwünscht, wenngleich der Ferrit bekanntermaßen zur Bildung spröder Phasen, wie z. Ii. der Sigmaphasc neigt. Bei einem l.cgierungsgehalt von 18-20% Cr. 8-12% Ni und 2~ )% Mo. den r,_s üblichen Schweißzusammensetzungen entsprechend, ist die /crfallsncigiing des Ferrits relativ geling, so daß auch bei mehrlagigen .Schweißungen die kurze Wärme-200

gilt und daß

% Ni + 0,5 · % Mn + 25 · % N > 27. (b)

Der erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoff kann ferner bis 1% Co, Nb, Ta, V, Ti und/oder Al bzw. bis 5% Cu und/oder W enthalten, wobei das Gesamtausmaß dieser zusätzlichen Legierungsbestandteile nicht mehr als 10% beträgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind zum Vergleich in Tabelle 1 verschiedene Zusammensetzungen für das Schweißgut von Schweißzusatzwerkstoffen angeführt, von denen die Probenummern I bis 4 den erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffen ähnlich sind, diesen jedoch hinsichtlich der Beziehungen (a) bzw. (b) nicht entsprechen. Demgegenüber betreffen die Probenummern 5 bis 8 erfindungsgemäße Schweißzusatzwerkstoffe, bei denen somit die Beziehungen (a) und (b) erfüllt sind. In Tabelle 2 sind die für die Beurteilung des Schweißgutes wesentlichen mechanischen Gütewerte angeführt. Dazu wird ergänzend bemerkt, daß die Biegeproben gemäß den deutschen Normvorschriften (DIN 50 121) und der Huey-Test zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit nach der Vorschrift gemäß ASTM A 262-68 ausgeführt wurden.

Die Schweißgutlegierungen Nr. I und 5 wurden aus Hlankstäbcn von 4 mm Durchmesser mit Hilfe der WIG-Schiitzgasschweißung hergestellt. Die chemische Zusammensetzung der Dlankstäbc war die folgende:

Nr. C

Si

Mn

Cr

Mo Ni

Si

Cr

Uo Ni

1 0,042 0,32 1,91 28,27 23» 24,35 0,12 5 0,040 030 834 29,15 2^2 19,67 03

Die Kaltverarbeitbarkeit von Stab Nr. 1 war so schlecht, daß diese Legierung nicht als gezogener Draht, sondern nur als gegossener Stab hergestellt werden konnte.

Die Schweißgutlegierungen Nr. 2 und 3 bzw. 6 und 7 wurden mit Hilfe von umhüllten Elektroden hergestellt, wobei eine basische Hülle, bestehend aus 45% CaCO^ 45% CaF₂,2% FeSi, 3% Mn-Metall,5% Kaliwasserglas, auf den Kerndraht aufgebracht wurde. Zur Erzielung unterschiedlicher Schweißgutzusammensetzungen wurden fallweise Legierungszusätze der o.a. Umhüllung zugesetzt

Für die Legierangstypen Nr. 2 und 3 wurde ein 4-mm-Kerndräht mit der nachstehenden Zusammensetzung verwendet:

0,026 0,20 8,41 26,80 4,16 18,10 0,25

Zur Hülle 6 wurden 2Gew.-Teile stickstoffhaltiges und 3 Gew.-Teile stickstoffarmes FeCr und zur Hülle 7 8Gew.-Teile Manganmetall, 15 Gew.-Teile stickstoffhaltiges FeCr und 10Gew,-TeiIe Nickelpulver zugesetzt

Die Schweißgutlegierung Nr. 4 wurde als Fülldraht mit einem Durchmesser von 2,4 mm, der unter Rsinargon abgeschweißt wurde, hergestellt Der Fülldruht wurde aus einem austenitischen Band mit der nachstehenden chemischen Zusammensetzung erzeugt:

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

0,025 0,28 5,50 26,70 2,60 19,60 0,09

Bei der Elektrode 2 wurden der Hülle 5 Gew.-Teile stickstoffhaltiges FeCr zugesetzt Bei der Hülle 3 wurden folgende Zusätze gemacht:

5 Gew.-Teile stickstoffarmes FeCr und
5 Gew.-Teile Nickelpulver

0,035 0,26 1,65 20,23 2,95 1635 0,16

20 Dem Fülldraht wurden im Innern 48 Gew.-Teile stickstoffarmes FeCr, 30 Gew.-Teile Nickelpulver und 3 Gew.-Teile Manganmetall zugesetzt

Die Schweißgutlegierung Nr. 8 wurde als Fülldraht mit einem Durchmesser von 2,4 mm, der unter Reinargon abgeschweift wurde, hergestellt Der Fülldraht wurde aus einem austenitischen Band mit der nachstehenden chemischen Zusammensetzung hergestellt:

Si

Mn

Cr

Mo

Ni

Für die Elektroden derSchweißguuegierungenNr. 6 und 7 wurde ein anderer Kerndraht mit der nächstehenden chemischen Zusammensetzung verwendet:

0,031 0,15 8,20 25,15 2,30 27,10 0,22

Die Füllung wurde aus 66 Gew.-Teilen stickstoffhaltiges FeCr und 20 Gew.-Teilen Manganmetall gebildet.

Tabelle 1

Nr.	Chemische	Zusammensetzung in %	Mn	»θ	(Rest: praktisch	Fe)	Ni	N	Beziehung	Beziehung
	C	Si	1,80	N/mm*	Cr	Mo	24,20	0,11	(a)	(b)
1	0,040	O3O	4,88		28,16	2,40	19,50	0,12	0,153	27,85
2	0,038	0,35	5,04	602	2835	2,51	22,02	0,09	0,154	24,94
3	0.041	0,42	230	479	28,47	2,33	21,83	0,14	0,154	26,79
4	0,036	0,36	8,12	651	2833	237 -	19,74	0,22	0,153	26,48
5	0,040	0,28	7,82	670	29,10	2,53	17,96	0,26	0,158	29,30
6	0,039	0,22	10,12	686	28,31	4,15	22,10	030	0,162	28,37
7	0,055	0,18	12,10	758	33,15	3,47	23,85	0,32	0,183	34,66
8	0,041	0,10		782	36,32	1,44			0,189	37,90
Tabelle 2		804				Biegewinkel:
Legierung 0 0,2		(55	ψ		Grad	Seitenbiege-	Huey-Test:
	N/mm*	%	%			probe:	5x48 h
					28	Grad	g/m² h
1	378	18.1	10		21	26	0,16
2	33 t	9.6	5		48	21	0,20
J	460	22,3	18		85	75	0,12
4	442	27,9	36		180	95	0,11
5	483	38,8	53		180	180	0,07
6	503	J3.4	50		180	180	0,07
7	553	30,1	41		180	180	0,06
8	578	27.1	36			180	0.06

Die in den Tabellen I und 2 enthaltenen Ergebnisse igen, daß das Schweißgut gemäß den Proben 1 bis 4, utliche Versprödungserscheinungen erkennen läßt, )bei zu bemerken ist daß als Kriterium für sreichende Zähigkeit die Dehnung mindestens 25% d die Einschnürung mindestens 35% betragen soll, während für Biegeproben ein Biegewinkel von 130° gefordert wird. Tatsächlich wurde das Vorhandensein von spröden Ausscheidungen bei den Proben 1 bis 4 auch durch metaUographische Untersuchungen mit Hilfe von Spezialätzmethoden bestätigt

Claims

Patentansprüche:

1. Schweißzusatzwerkstoff für die elektrische Lichtbogenschweißung zur Erzielung eines austenitischen Schweißgutes mit guten mechanischen Eigenschaften und höchster Korrosionsbeständigkeit, in Form von blanken oder umhüllten Stäben, Drähten, Fülldrähten oder Bändern, dadurch gekennzeichnet, daß er max. 0,10%, vorzugsweise max. 0,06% C, max. 1,0% Si, 3,0—15,0% Mn, 27,0—40,0%, vorzugsweise 28,0—36,0% Cr, 1,0-6,0% Mo, 16,0—24,0% Ni, 0,15—0,50% N, Rest Fe mit der Maßgabe enthält, daß für den Gehalt an Stickstoff die Beziehung