DE2728777A1

DE2728777A1 - Schweisszusatzwerkstoff zum heterogenschmelzschweissen von gusseisen

Info

Publication number: DE2728777A1
Application number: DE19772728777
Authority: DE
Inventors: Erich Prof Dipl Ing D Folkhard
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Current assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1977-06-25
Publication date: 1978-02-02
Also published as: AU2671477A; DE2728777C3; FR2359680A1; CH631100A5; BR7704950A; DE2728777B2; AT342381B; AU509194B2; GB1558940A; ATA557576A; FR2359680B1; CA1080514A

Description

B 2007

Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft (VEW), Wien

Die Erfindung betrifft einen Schweißzusatzwerkstoff zum Heterogenschmelzschweißen von Gußeisen, insbesondere von Gußeisen mit Kugelgraphit, bestehend im wesentlichen aus einer Nickelbasislegierung, die neben Kohlenstoff, Silizium und Mangan ein karbidbildendes Element aus der Reihe Titan, Niob/Tantal und Zirkonium enthält.

Für das Schweißen von Gußelsen, insbesondere von Gußeisen mit Kugelgraphit, sogenanntem Späroguß, sind eine Reihe von Vorschlägen bekannt. Dabei kann grundsätzlich unterschieden werden zwischen solchen Lösungen, bei denen ein homogenes Schweißgut angestrebt wird, d.h. ein Schweißgut, bei dem der Kohlenstoff überwiegend in Form von Kugelgraphit vorliegt und solchen Lösungen, bei denen ein aus Nickel und insbesondere Nickel-Eisen-Legierungen bestehendes, somit also ein heterogenes Schweißgut gebildet wird.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung beim Heterogenschmelzschweißen, also der zuletzt genannten Schweißmethode, weil die bisher bekannten Lösungen zwar gewisse Verbesserungen hin-

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sichtlich der technologischen Kennwerte des reinen Schweißgutes mit sich gebracht haben, den wesentlichen Nachteil der Schweißung, nämlich die ungünstige Wärmebeeinflussung der Randzonen, aber nur durch eine nachträgliche Wärmebehandlung der geschweißten Teile verbessern konnten. Es bestand daher das dringende Bedürfnis zur Schaffung eines Schweißzusatzwerkstoffes, dessen Anwendung Schweißresultate erbringt, bei denen vollauf zufriedenstellende technologische Kennwerte quer zur Schweißrichtung auch im Randbereich der Schweißzone ohne spezielle Wärmebehandlung der geschweißten Teile erzielbar sind.

Es ist aus der DT-AS 2,437.247 bekannt, daß mit modifizierten Nickel-Eisen-Elektroden bei der Entnahme von Längszugproben aus Mehrlagen-Verbindungschweißungen relativ hohe Dehnungswerte in der Größenordnung von etwa 25 # feststellbar sind. Prüft man derartige Schweißverbindungen Jedoch quer zur Schweißrichtung (Querzugproben), so tritt der Bruch meistens schon bei ganz geringen Dehnungswerten in der Übergangszone zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff ein, wobei diese Dehnungswerte in der Regel unter 5 % liegen.

Die Erfindung löst das genannte Problem mit einem Schweißzusatzwerkstoff, der im wesentlichen aus einer Nickel-Basis-Legierung besteht, die neben Kohlenstoff, Silizium und Mangan ein karbidbildendes Element aus der Reihe Titan, Niob/Tantal und Zirkonium enthält; der Werkstoff ist dadurch gekennzeichnet, daß er, bezogen auf das Gewicht der Legierungsbestandteile, folgende Legierungselemente enthält:

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zumindest 75 % Ni,

max. 2,0 % C

0,05 - 5,0 96, vorzugsweise bis 3,0 % Si, 0,1 » 20,0 %, vorzugsweise bis 10,0 % Mn,

0,5 - 5,0 % Ti, Nb/Ta und/oder Zr, ?,0 - 20,0 % Co ,
max. 15,0 % Fe.

Maßgebend für die Problemlösung ist die auf das Schweißgut abgestellte Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffes, der sich im Falle blanker, zum Schutzgasschweißen bestimmter Drähte bzw. Stäbe praktisch mit derjenigen des Schweißgutes deckt. Den Fachleuten auf dem Schweißgebiet ist es bekannt und geläufig, welche Anpassungen bzw. Abwandlungen vorzunehmen sind, um bei anderen Ausführungsformen, so etwa bei ummantelten Stabelektroden, die auch einen Teil der Legierungsbestandteile in der Umhüllung enthalten können, bei Schweißbändern durch eine entsprechende Band/Pulver-Kombination oder bei der Fülldrahtschweißung das gewünschte Schweißgut zu erreichen.

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißzusatzwerkstoffes macht sich der Kobalt-Anteil im Schweißgut so bemerkbar, daß bei der sorgfältig abgestimmten Legierungszusammensetzung in durchaus überraschender Weise die Bildung spröder Gefügebestandteile in der wärmebeeinflußten Übergangszone des Grundwerkstoffes gehemmt wird, so daß kein vorzeitiger Bruch in dieser Zone eintritt. Wie umfangreiche Versuche gezeigt haben, erfolgt der Bruch der QuerZugproben, bei denen in der Größenordnung von

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15 bir> <~0 % liegende Dehn imgswerte erreicht werden, im Grundwerkstoff außerhalb der Übergangszone nach entsprechend hoher Verformung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher e ι iiut <?rt:

Beispiel^ J_-^

VerylHio'.i-4we.ise wurden mit 15 nun dicken Sphärogußplatten Schweißverbindungen (V-Nähte) unter Anwendung des Schutzgasschweißverfahi-exij -nit blaniren Drähten von 1,2 mm Durchmesser hergestellt, wobei olau Vorwärmung und ohne Wärmenachbehandlung geschweißt wurde. Da^ mit der Drahtzxisammensetzung praktisch übereinstimmende reine Sohweißgut hatte die in der folgenden Tabelle angeführte chemische Zusammensetzung, woraus sich ergibt, daß bei den Proben 1 und 2 Kobalt in den Fe/Ni-Legierungen nur im Rahmen einer ungewollten Verunreinigung enthalten war, während die Probe 3 der Erfinclungstfe.finition entspricht;

Tabelle 1:

Proben Nr.	0	C	0	— t Si	^g	lerui Mn	igs zus an I Ti	,04	lmensetz Nb	ung: Fe	4	0	Co	Ni
1	0	,18	1	,43	1	,31	0	,33	1,12	31,	1	0	,08	Rest
2	0		0	,09	0	,56	0	,15	0,36	49,	72	5	,11	Rest
3	,15	,47	2	,81	0	3,10	1,		.91	Rest

Der Sphäroguß hatte die nachstehende chemische Zusammensetzung: 3,48 % C, 2,41 % Si, 0,17 % Mn, 0,022 % P, 0,003 % S, 0,047 % Mg, Rest: Fe.

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j ORIGINAL INSPECTED

Die Streckgrenze 61 lag boi 343 N/ram , die Zugfestigkeit £\^ bei 465 N/ rim "j die Bruchdehnung <5c wurde mit 19,2 % ermittelt.

Aus den geschweißten Platten wurden quer zur Schweißnaht Rund-Zerrejfiproben entnommen und auf ihre Eigenschaften geprüft. Folgende <7erte wurden dabei erhalten;

Tabelle	Streckgrenze Ss . M/mm^	2:	Zugfestigkeit cTb N/mm2	Bruchdehnung <5 5 _ 2L_ -J	Bruch:
Proben Wr.	330 327 359		411 390 471	1,7 1,3 17,0	in der Über- gangszone U It im Grundwerk stoff außer halb d.Uber- gangszone
1 P 5
BeisDiel

In dienern Falle wurden Verbindungsschweißungen als V-Nähte mit den schon im Beispiel 1 beschriebenen 15 mm dicken Sphärogußplatten mit umhüllten Stabelektroden (Kerndrahtdurchmesser 4 mm) durchgeführt, wobei sich folgende, mit der Kerndrahtzusammensetzung weitgehend übereinstimmende Analyse des reinen Schweißgutes ergab:

Tabelle	3:	Si	Legier Mn	'ungszu Zr	säumen Nb	setzu Fe	ng s Co	Ni
Proben Nr.	C	0,39	1,51	0,42	2,85	3,2	6,25	Rest
4	0,12

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RIQINAL INSPfCTED

-fr-

Die Pr!Tung der übereinstimmend mit Beispiel 1 entnommenen Rund-Z~"^rMßprober> erbrachte .folgendes" Ergebnis %

Tabelle 4:	3treckgrenze TT₁,'mm²	Zugfestigkeit	Bruchdehnung ο 5	Bruchs
Proben Nr.	358	463	18,5	im Grundwerk stoff außer halb d.Über gangszone
4

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentanspruch :

Schweißzusatzwerkstoff zum Heterogenschmelzschweißen von Gußeisen, insbesondere von Gußeisen mit Kugelgraphit, bestehend im wesentlichen aus einer Nickel-Basis-Legierung, die neben Kohlenstoff, Silizium und Mangan ein karbidbildendes Element aus der Reihe Titan, Niob/Tantal und Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff, bezogen auf das Gewicht der Legierungsbestandteile, folgende Legierungselemente enthält:

zumindest 75 % Ni,

max. 2,0 % C,

0,05 - 5,0 Ji, vorzugsweise bis 3,0 % Si,

0,1 - 20,0 %, vorzugsweise bis 10,0 % Mn,

0,5 - 5,0 % Ti, Nb/Ta und/oder Zr,

2,0 - 20,0 % C-.

max. 15,0 % Fe.

Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft (VEW) Patentabteilung

(Dipl.Ing·Bernhart) (Dipl.Ing.Branowitzer) 709885/0621