DE3814072C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Ferrit-Edelstahl-Legierung als Schweißstab zum Schweißen von Edelstahl.

Es sind viele Austenit-Edelstahl-Schweißstäbe zum Schweißen von Edelstahl bekannt.

Als Ferrit-Edelstahl-Normschweißstäbe gemäß JIS Z3321 (d. h. gemäß Japanischer Industrienorm) sind die Schweißstäbe Y410 und Y430 verfügbar. Der Schweißstab Y410 wird aus einer Legierung gebildet, die aus 0,12% ("%" bedeutet in der nachstehenden Beschreibung "Masse-%", wenn nichts anderes angegeben ist) oder weniger Kohlenstoff, 0,50% oder weniger Silicium, 0,60% oder weniger Mangan, 0,03% oder weniger Phosphor, 0,03% oder weniger Schwefel, 0,60% oder weniger Nickel, 11,5 bis 13,5% Chrom, 0,60% oder weniger Molybdän und Rest Eisen besteht. Der Schweißstab Y430 wird aus einer Legierung gebildet, die aus 0,10% oder weniger Kohlenstoff, 0,50% oder weniger Silicium, 0,60% oder weniger Mangan, 0,03% oder weniger Phosphor, 0,03% oder weniger Schwefel, 0,60% oder weniger Nickel, 15,5 bis 17,0% Chrom und Rest Eisen besteht. Schweißteile, die unter Verwendung der herkömmlichen Schweißstäbe wie Y410 und Y430 zum Schweißen von Ferrit- Edelstahl erhalten werden, sind sehr spröde, weil Bestandteile des Schutzgases wie z. B. Kohlenstoff und Sauerstoff beim Schweißen eine Ausfällung von Martensit verursachen. Wenn der Schweißstab Y410 oder Y430 dazu dient, verschiedene Edelstahltypen, d. h. Austenit- Edelstahl und Ferrit-Edelstahl, zu schweißen, werden Kohlenstoff und Nickel aus dem Austenit-Edelstahl in die Schweißraupe hinein gelöst. Infolgedessen wird die Schlagfestigkeit des überlappten Stoßes verringert, da die Struktur in der Schweißraupe in Martensit übergeht. Ferner tritt verzögerter Bruch oder Wasserstoff-Versprödung auf, wenn Wasserstoff und Sauerstoff in eine solche martensitische Schweißraupe eindringen.

Ein bekannter Ferrit-Edelstahl-Schweißstab ist der von Nittetsu Yousetsu Kogyo Co., Ltd. hergestellte Schweißstab YT434NB, der aus einer Legierung gebildet wird, die aus 0,07% Kohlenstoff, 0,35% Silicium, 0,64% Mangan, 17,7% Chrom, 0,90% Molybdän, 0,91% Niob und Rest Eisen besteht. Durch das Vorhandensein von Kupfer wird das Schweißverhalten verbessert. Der hohe Kohlenstoffgehalt bei diesem bekannten Schweißstab führt bei der Abkühlung zur Bildung von Martensit, wodurch leicht ein verzögerter Bruch verursacht wird. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines verzögerten Bruches und einer Rißbildung soll durch den Zusatz von Niob (oder von Titan bei einer ähnlichen Legierung) vermindert werden, wobei durch die Wirkung des Titans die Kristallkörner verkleinert werden, jedoch wurde noch kein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt. Außerdem zeigen die Schweißteile Wasserstoff-Versprödung und eine verringerte Schlagfestigkeit, wenn nicht vor oder nach dem Schweißen eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Besonders im Fall des Schweißens verschiedener Edelstahltypen wie z. B. Austenit-Edelstahl und Ferrit- Edelstahl tritt während des Schweißens leicht eine Martensitbildung ein, so daß eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen unerläßlich ist.

Besonders im Fall des Schweißens verschiedener Edelstahltypen wie z. B. Austenit-Edelstahl und Ferrit-Edelstahl wird häufig der Schweißstab Y309 gemäß JIS Z3321 verwendet. Der Schweißstab Y309 wird aus einer Legierung gebildet, die aus 0,12% oder weniger Kohlenstoff, 0,60% oder weniger Silicium, 1,00 bis 2,50% Mangan, 0,03% oder weniger Phosphor, 0,03% oder weniger Schwefel, 12,0 bis 14,0% Nickel, 23,0 bis 25,0% Chrom und Rest Eisen besteht. Der Schweißstab Y309 kann nicht für ein Bauteil verwendet werden, das einer aus Erwärmungs- und Abkühlungsvorgängen bestehenden Temperaturwechselbeanspruchung unterzogen wird: In diesem Fall treten in dem Bauteil eine Verformung und eine Rißbildung auf, weil sich die Schweißraupe infolge der Temperaturwechselbeanspruchung nach außen ausbaucht, wenn ein Austenit-Edelstahl mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten und ein Ferrit-Edelstahl mit kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten überlappt geschweißt werden.

Aus der GB-A 20 70 644 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ferrit- Edelstahlbleches mit guter Formbarkeit, Oberflächenerscheinung und Korrosionsbeständigkeit bekannt, bei dem eine Ferrit-Edelstahl- Legierung, die 0,02 Masse-% oder weniger Kohlenstoff, 0,01 bis 1,0 Masse-% Silicium, 0,01 bis 1,0 Masse-% Mangan, 0,04 Masse-% oder weniger Phosphor, 0,005 Masse-% oder weniger Schwefel, 0,02 Masse-% oder weniger Stickstoff, 15 bis 25 Masse-% Chrom, 0,3 bis 1,0 Masse-% Kupfer und 0,3 bis 0,8 Masse-% Niob enthält, warmgewalzt wird. Dieses bekannte Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Schmuckstücken und Kraftfahrzeugteilen. Aus der GB-A 20 70 644 läßt sich nicht entnehmen, ob die Legierung die besonderen Anforderungen erfüllt, die an eine als Schweißstab zum Schweißen von Edelstahl verwendete Legierung gestellt werden.

Aus der US-PS 43 60 381 ist ein Ferrit-Edelstahl bekannt, der eine ähnliche Zusammensetzung wie der aus der GB-A 20 70 644 bekannte Ferrit-Edelstahl hat und darüber hinaus 0,20 bis 3 Masse-% Nickel enthalten kann. Dieser bekannte Ferrit-Edelstahl liefert eine Kombination von guter Oberflächenerscheinung und Formbarkeit und wird zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Außenrahmen verwendet. Es findet sich kein Hinweis darauf, ob ein solcher Konstruktionsstahl als Schweißstab zum Schweißen von Edelstahl verwendet werden kann.

Die US-PS 45 64 566 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckplatten für Preßwerkzeuge mit einer strukturierten Arbeitsoberfläche, wobei nichtrostende Chromstähle mit einem Chromgehalt von 11 bis 17,2 Masse-% verwendet werden. Alle übrigen Bestandteile des Chromstahls sind fakultativ, wobei der Chromstahl vorzugsweise 3,0 bis 6,0 Masse-% Nickel, 1,5 bis 4,5 Masse-% Kupfer und 0,15 bis 0,45 Masse-% Niob enthält. Auch in der US-PS 45 64 566 findet sich kein Hinweis darauf, ob ein solcher Konstruktionsstahl als Schweißstab zum Schweißen von Edelstahl verwendet werden kann. Ein hoher Kupfergehalt, wie er bevorzugt wird, würde leicht zur Ausfällung von Kupferverbindungen während des Schweißens führen, so daß die Zähigkeit und die Duktilität abnehmen würden.

Die GB-A 20 84 187 betrifft einen Ferrit-Edelstahl mit hoher Duktilität und Zähigkeit, der neben 12 bis 26 Masse-% Chrom als obligatorische Bestandteile 0,10 bis 0,5 Masse-% Aluminium und 0,2 bis 0,45 Masse-% Niob sowie Eisen enthält. Dieser bekannte Edelstahl soll in Schweißbereichen eine gute Korrosionsbeständigkeit liefern. Der obligatorische Anteil von Aluminium führt zwar zu einer Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit, jedoch würden sich im Fall der Verwendung dieses bekannten Edelstahls als Schweißstab bei der Verfestigung nach dem Schmelzen leicht Oxidfilme bilden, die zu inneren Mängeln führen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißstab zum Schweißen von Edelstahl bereitzustellen, der insbesondere beim Schweißen von unterschiedlichen Stählen eine Schweißnaht liefert, die gegenüber der schädlichen Diffusion von Nickel und Kohlenstoff aus dem zu schweißenden Stahl resistent ist und sich daher nicht in Martensit umwandelt, wobei sich die Schweißnaht nach dem Schweißen rasch unter Ausbildung hoher Sauerstoffbeständigkeit und Bruchfestigkeit und guter Be- und Verarbeitbarkeit verfestigt und selbst in dem Fall, daß das Schweißen unter einem Schutzgas durchgeführt wird, keine Versprödung zeigt, so daß weder vor noch nach dem Schweißen eine Wärmebehandlung erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Ferrit-Edelstahlschweißstab zum Schweißen von Edelstahl eine Legierung verwendet wird, die aus 0,03 Masse-% oder weniger Kohlenstoff, 1,00 Masse-% oder weniger Silicium, 1,00 Masse-% oder weniger Mangan, 16,0 bis 21,0 Masse-% Chrom, 0,30 bis 0,80 Masse-% Niob, 0,30 bis 0,80 Masse-% Kupfer, 0,025 Masse-% oder weniger Stickstoff und Rest Eisen besteht.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Legierung als Schweißstab zum Schweißen von Edelstahl werden Schweißnähte mit Ferritstruktur erzielt, die frei von Martensit sind, so daß eine verbesserte Bruchfestigkeit erzielt wird. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Legierung als Schweißstab zum Schweißen von z. B. Rohren aus unterschiedlichen Edelstählen, d. h., aus Ferrit-Edelstahl bzw. Austenit- Edelstahl, treten eine Ausbauchung und eine Wasserstoffversprödung infolge thermischer Beanspruchung weniger wahrscheinlich auf. Ferner ist weder vor noch nach dem Schweißen eine Wärmebehandlung erforderlich.

Der Kohlenstoffgehalt wird bei 0,03% oder weniger gehalten, um die Struktur zu ferritisieren. Die untere Grenze des Kohlenstoffgehalts beträgt vorzugsweise 0,01%.

Der Siliciumgehalt beträgt 1,00% oder weniger. Die Zähigkeit und die Duktilität der Schweißnaht werden stark herabgesetzt, wenn der Siliciumgehalt 1,00% überschreitet. Die untere Grenze des Siliciumgehalts beträgt vorzugsweise 0,5%.

Der Gehalt des Mangans beträgt 1,00% oder weniger. Die Härte der Legierung wird gesteigert und ihre formgebende Verarbeitbarkeit wird verschlechtert, wenn der Mangangehalt 1,00% übersteigt. Die untere Grenze des Mangangehalts beträgt vorzugsweise 0,4%.

Der Gehalt des Chroms beträgt 16,0 bis 21,0%, um durch Steigerung der Menge des Chroms im Mischkristallzustand eine Verschlechterung der Festigkeit und der Schlagfestigkeit zu verhindern. Chrom führt zu einem kombinierten Effekt mit dem verringerten Kohlenstoffgehalt und verhindert eine Verschlechterung der Festigkeit und der Schlagfestigkeit. Ferner ist Chrom ein notwendiges Element zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit. Die obere Grenze des Chromgehalts wird bei 21,0% gehalten, weil die Zähigkeit der Legierung abnimmt, wenn der Gehalt 21,0% übersteigt. Die untere Grenze wird bei 16,0% gehalten, damit die Korrosionsbeständigkeit der Legierung nicht weiter abnimmt als die Korrosionsbeständigkeit des zu schweißenden Edelstahls.

Niob ist enthalten, um die Oxidationsbeständigkeit zu verbessern und die Korngrenzen zu festigen. Ein Niobgehalt von weniger als 0,3% zeigt keine Wirkung. Die beste Wirkung wird erzielt, wenn der Niobgehalt ungefähr 0,5% beträgt. Wenn der Niobgehalt jedoch 0,8% übersteigt, neigt die Legierung zum Bruch, und die Produktivität nimmt ab, wenn sie mit einem höheren Ausmaß der Querschnittsverringerung zu einem Draht bzw. Schweißstab gezogen wird. Die obere Grenze des Niobgehalts wird daher bei 0,8% gehalten.

In der erfindungsgemäß verwendeten Legierung ist auch Kupfer enthalten, um die Verarbeitbarkeit beim Schweißen zu verbessern. Die Fließfähigkeit der geschmolzenen Legierung wäre während des Schweißens schlecht, weil der Kohlenstoff- und der Nickelgehalt niedrig gehalten werden; sie wird jedoch durch die Zugabe einer kleinen Kupfermenge verbessert. Die Kupferzugabe ist für eine zufriedenstellende Verbesserung der Bearbeitbarkeit beim Schweißen unwirksam, wenn die zugegebene Menge kleiner als 0,3% ist. Die Duktilität und die Zähigkeit nehmen ab, wenn die zugegebene Kupfermenge 0,8% übersteigt, was auf die Ausfällung von Kupferverbindungen und deren Härtung infolge des thermischen Einflusses des Schweißvorgangs zurückzuführen ist.

Beim Schweißen von Edelstählen unterschiedlicher Typen, d. h., beim Schweißen der Kombination aus einem Austenit-Edelstahl und einem Ferrit-Edelstahl, wird Nickel aus dem Austenit-Edelstahl in die Schweißraupe hinein gelöst. Die Schlagfestigkeit kann sich daher verschlechtern, weil das Gefüge der Schweißraupe in Martensit übergeht. Es wird jedoch bevorzugt, der erfindungsgemäß verwendeten Legierung ferner 5% oder weniger Nickel zuzusetzen, da die Verarbeitbarkeit zunimmt, wenn die Schweißraupe eine geeignete Nickelmenge enthält. Es wird besonders bevorzugt, etwa 3% Nickel einzubringen. So ist es möglich, den Nickelgehalt der Schweißraupe dadurch in dem vorstehend erwähnten Bereich zu halten, daß man eine Legierung mit weniger als 5% Nickel als Schweißstab verwendet.

Der Kohlenstoffgehalt wird bei dem äußerst niedrigen Wert von 0,03% oder weniger gehalten. Dadurch wird die Wasserstoffspeicherung geringer, und es tritt bei Anwendung eines gewöhnlichen Schutzgases keine Wasserstoffversprödung auf.

Es ist keine Wärmebehandlung wie eine Temperung vor oder nach dem Schweißvorgang erforderlich, da in der Schweißraupe kein Martensit erzeugt wird. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Ferrit- Schweißstab ergibt sich, daß die Bearbeitbarkeit in hohem Maße verbessert wird, da keine Wärmebehandlung vor oder nach dem Schweißen erforderlich ist.

Ein herkömmliches Schutzgas in dem Variationsbereich von 100% Argon bis zu Argon plus 20% Kohlendioxidgas kann problemlos als Schutzgas für die erfindungsgemäß als Schweißstab verwendete Legierung eingesetzt werden. Man verwendet vorzugsweise Argon mit 2% Sauerstoffgas, um eine besonders gute Bearbeitbarkeit zu erreichen. Zusätzlich kann ein Flußmittel verwendet werden.

Beim Schweißen mit der erfindungsgemäß als Schweißstab verwendeten Legierung können Strom und Spannung innerhalb der Betriebsbedingungen des Wolfram-Inertgas-(TIG-)Lichtbogenschweißgerätes oder des Metall-Inertgas-(MIG-)Lichtbogenschweißgerätes eingestellt werden, die gewöhnlich angewendet werden; d. h., das Schweißen kann unter den Betriebsbedingungen dieser Lichtbogenschweißgeräte durchgeführt werden.

Wie vorstehend erläutert, enthält die erfindungsgemäß als Schweißstab verwendete Legierung eine geringere Menge Kohlenstoff und Nickel und eine relativ größere Menge Chrom als die Werkstoffe des herkömmlichen Schweißstabs. Ferner enthält die erfindungsgemäß als Schweißstab verwendete Legierung Niob und Kupfer, so daß diese Legierung ungeachtet der Typen der zu schweißenden Edelstähle, d.h., nicht nur beim Schweißen von Edelstählen desselben Typs, sondern auch beim Schweißen von Edelstählen unterschiedlichen Typs, eine gute Verschweißbarkeit zeigt. Ferner hat die erfindungsgemäß verwendete Legierung eine gute Oxidationsbeständigkeit und eine gute Be- und Verarbeitbarkeit.

Fig. 1 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 1 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 2 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 2 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 3 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 3 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 4 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 4 als Vergleichsbeispiel gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 5 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 5 als Vergleichsbeispiel gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 6 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 6 als Vergleichsbeispiel gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie ein Überlappungsschweißen durchgeführt wird.

Fig. 8 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit dem Schweißstab Nr. 2 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung durch Überlappungsschweißen gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 9 ist eine Aufnahme, die das Metallgefüge einer mit einem herkömmlichen Normschweißstab Y430 durch Überlappungsschweißen gebildeten Schweißraupe zeigt.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie die Prüfung des verzögerten Bruches durchgeführt wurde.

Fig. 11 ist ein Prüfbilddiagramm einer Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung.

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, welches Rohr für die Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung hergestellt und wie die Rohrverformung gemessen wurde.

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Zahl der Zyklen und dem Ausmaß der Verformung bei der Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung zeigt.

Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die den Masseverlust pro Flächeneinheit infolge Oxidation der Schweißstäbe bei einer Prüfung der kontinuierlichen Oxidation zeigt.

Fig. 15 ist ein Streuungsdiagramm, das die Ergebnisse einer Prüfung der linearen Drahtbewegung zeigt.

Ausführungsformen

Sechs Schweißstäbe Nr. 1 bis Nr. 6 werden aus den sechs in Tabelle 1 angegebenen Legierungen durch geeignete Wärmebehandlungen und Drahtziehverfahren hergestellt. Die Legierungen Nr. 1 bis Nr. 3 dienen zur Herstellung der Schweißstäbe Nr. 1 bis Nr. 3 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung. Die anderen Legierungen Nr. 4 bis Nr. 6 dienen zur Herstellung der Schweißstäbe Nr. 4 bis Nr. 6, d. h. der Vergleichsbeispiele.

Tabelle 1

Das Schweißen wurde mit den so erhaltenen sechs Schweißstäben Nr. 1 bis Nr. 6 durch ein MIG-Lichtbogenschweißgerät unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Stromstärke:
120 A
Spannung:	18 V
Schutzgas:	Argon + 2% Sauerstoffgas

Die Metallgefüge der beim Schweißen erhaltenen Schweißraupen sind in den Aufnahmen der Fig. 1 bis 6 gezeigt. Das Gefüge der Fig. 1 ist das Gefüge der mit dem Schweißstab Nr. 1 gebildeten Schweißraupe. Die Gefüge der Fig. 2, 3, 4, 5 und 6 sind die Gefüge der Schweißraupen, die man mit den Schweißstäben Nr. 2, 3, 4, 5 bzw. 6 erhalten hatte.

Aus den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Metallgefügen ist ersichtlich, daß alle Gefüge der Schweißraupen in Ferrit übergegangen waren, wenn die Schweißstäbe Nr. 1 bis Nr. 3, d. h. Schweißstäbe aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung, eingesetzt wurden.

Andererseits ist aus den Fig. 4 bis 6 deutlich zu ersehen, daß Martensit in einer schwarzen nadelartigen Form im Gefüge der Schweißraupe erzeugt wurde, wenn die Schweißstäbe Nr. 4 bis Nr. 6, d. h. die Schweißstäbe der Vergleichsbeispiele, eingesetzt wurden.

Dann wurde die folgende Prüfung des verzögerten Bruches durchgeführt, um die mit einem Schweißstab aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung und mit den herkömmlichen Normschweißstäben Y430 und Y308 erhaltenen Schweißteile zu beurteilen.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wurden die zu schweißenden Stähle "A" und "B" überlappt. Hier wurden SUS430 nach der Japanischen Industrienorm als zu schweißender Stahl "A" und SUSXM15JI nach der Japanischen Industrienorm als zu schweißender Stahl "B" eingesetzt. Dann wurde ein Überlappungsschweißen zwischen den Edelstählen der verschiedenen Typen mit dem vorstehend erwähnten Schweißstab Nr. 2 (aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung) und den herkömmlichen Normschweißstäben Y430 und Y308 durchgeführt. Die zu schweißenden Stähle "A" und "B" wurden in Form von Blechen mit den Abmessungen 100 mm × 50 mm × 1,5 mm eingesetzt. Die zu schweißenden Stähle "A" und "B" wurden etwa 10 mm überlappt. Das Schweißen wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Stromstärke:
120 A
Spannung:	19 V
Schutzgas:	Argon + 2% Sauerstoffgas

Das Metallgefüge der mit dem Schweißstab Nr. 2 (aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung) erhaltenen Schweißraupe ist in der Aufnahme der Fig. 8 gezeigt. Das Metallgefüge der mit dem herkömmlichen Normschweißstab Y430 erhaltenen Schweißraupe ist in der Aufnahme der Fig. 9 gezeigt. Aus Fig. 8 geht hervor, daß die mit dem Schweißstab Nr. 2 (aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung) erhaltene Struktur insgesamt in Ferrit umgewandelt worden war. Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß die mit dem herkömmlichen Normschweißstab Y430 erhaltene Struktur in Martensit umgewandelt worden war.

An den Prüfstücken (oder Schweißteilen) wurde dann eine Prüfung des verzögerten Bruches durchgeführt. Auf das Ende des geschweißten Stahls "A" wurde kontinuierlich eine Belastung "W" von 9,81 N ausgeübt, während das Ende des geschweißten Stahls "B" festgehalten wurde.

Im Ergebnis entstanden im Falle des Schweißstabes Y430 acht Tage nach Beginn der Prüfung feine Risse in der Schweißraupe. In den Fällen der Schweißstäbe aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung und des Schweißstabes Y308 wurde selbst 30 Tage nach Beginn der Prüfung keine Rißbildung in den Schweißraupen festgestellt.

Es wurden dann sieben weitere Schweißstäbe aus sieben Legierungen hergestellt, die in Tab. 2 angegeben sind. Die Legierung Nr. 11 dient zur Herstellung des Schweißstabes Nr. 11 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung. Die Legierungen Nr. 12 bis Nr. 17 dienen zur Herstellung der Schweißstäbe der Vergleichsbeispiele Nr. 12 bis Nr. 17. Die Legierungen der Vergleichsbeispiele Nr. 12 und Nr. 16 haben einen höheren Kohlenstoffgehalt als die Legierung des Schweißstabes Nr. 11. Die Legierung des Vergleichsbeispiels Nr. 13 hat einen höheren Niobgehalt als die Legierung des Schweißstabes Nr. 11. Die Legierung des Vergleichsbeispiels Nr. 14 hat einen geringeren Niobgehalt als die Legierung des Schweißstabes Nr. 11. Die Legierung des Vergleichsbeispiels Nr. 15 hat einen geringeren Chromgehalt als die Legierung des Schweißstabes Nr. 11. Schließlich hat die Legierung des Vergleichsbeispiels Nr. 17 einen höheren Siliciumgehalt als die Legierung des Schweißstabes Nr. 11.

Tabelle 2

Dann wurden an diesen sieben Schweißstäben und an den herkömmlichen Norm-Schweißstäben Y430 und Y308 die folgenden Prüfungen durchgeführt, um eine Bewertung vorzunehmen:

(1) Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung

Ein Rohr aus SUS430 mit einem Außendurchmesser von 38,1 mm und ein Rohr aus SUS430 mit einem Außendurchmesser von 42,7 mm wurden, wie in Fig. 12 gezeigt, durch Schweißen mit dem Schweißstab Nr. 11, den Schweißstäben Nr. 12 bis Nr. 17 als Vergleichsbeispielen und dem Schweißstab Y430 als herkömmlichen Norm-Schweißstab unter den folgenden Bedingungen verbunden:

Stromstärke:
140 A
Spannung:	19 V
Schutzgas:	Argon + 2% Sauerstoffgas

Die Rohre wurden auch durch Schweißen mit dem Schweißstab Y308 als herkömmlichem Schweißstab unter den folgenden Bedingungen verbunden:

Stromstärke:
160 A
Spannung:	18 V
Schutzgas:	Argon + 2% Sauerstoffgas

Alle Schweißvorgänge wurden mit einer Schweißgeschwindigkeit von 300 mm/min, einem Brennerwinkel von 90° und einer Brennerhöhe von 10 mm durchgeführt. Dann wurden die so erhaltenen Rohre der Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung unterzogen, deren Prüfverlauf in Fig. 11 dargestellt ist, d. h., es wurde eine Prüfung der wiederholten Oxidation durchgeführt, bei der ein Zyklus aus einem Erwärmungsvorgang von Raumtemperatur auf 900°C in 12 min und einem Abkühlungsvorgang von 900°C auf Raumtemperatur in 18 min bestand.

Die Messung der Rohrverformung erfolgte durch Messen des Außendurchmessers "D" des durch Schweißen verbundenen Teils der Rohre in einem Intervall von 45 Grad und durch Feststellung des Mittelwerts der Innendurchmesser. Die graphische Darstellung in Fig. 13 zeigt, wie das Ausmaß der Verformung mit der Zunahme der Zahl der Zyklen bei allen Schweißstäben, d. h. bei dem Schweißstab Nr. 11 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung, bei den als Vergleichsbeispiele dienenden Schweißstäben Nr. 12 bis Nr. 17 und bei dem herkömmlichen Norm-Schweißstab Y308, ansteigt.

Bei Verwendung des Schweißstabes Y308 trat eine bemerkenswerte Verformung des Rohres ein. Das Ausmaß der Verformung betrug nach Beendigung von 400 Zyklen 1,4%. Wenn andererseits die Schweißstäbe Nr. 11 bis Nr. 17 eingesetzt wurden, trat die Rohrverformung in einem außerordentlich geringeren Ausmaß ein. Wenn z. B. insbesondere Schweißstab Nr. 11 verwendet wurde, ergab sich in dem Rohr nach Beendigung von 400 Zyklen nur ein Ausmaß der Verformung von etwa 0,3%.

Als Ergebnis der Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung wurde gefunden, daß sich bei Einsatz des Schweißstabes Y430 nach Beendigung von 86 Zyklen in der Schweißraupe infolge Oxidation Zunder gebildet hatte. Dagegen wurde nach Beendigung von 400 Zyklen kein auf Oxidation zurückzuführender Zunder festgestellt, wenn Schweißstab Nr. 11 und Schweißstab Y308 eingesetzt wurde. Wie bereits erwähnt wurde, wurde nach Beendigung von 400 Zyklen keine bemerkenswerte Verformung festgestellt, wenn Schweißstab Nr. 11 eingesetzt wurde. Wenn dagegen Schweißstab Y308 verwendet wurde, stellte man nach Beendigung von 127 Zyklen visuell eine beträchtliche Verformung fest.

Dann wurde an den Schweißstäben aus den in Tabelle 2 angegebenen Legierungen eine Prüfung der kontinuierlichen Oxidation durch 100stündiges Erwärmen auf 900°C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der graphischen Darstellung der Fig. 14 angegeben. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Schweißstäbe aus der Legierung Nr. 12 (hoher Kohlenstoffgehalt), der Legierung Nr. 15 (niedriger Chromgehalt) und der Legierung Nr. 16 (hoher Kohlenstoffgehalt) einen bemerkenswerten Masseverlust pro Flächeneinheit (cm²) erfuhren. Die Schweißstäbe mit hohen Niob-Chrom-Gehalten, d. h. die Schweißstäbe aus der Legierung Nr. 11 und den Legierungen Nr. 13 und Nr. 17, zeigten jedoch eine gute Oxidationsbeständigkeit, und der Schweißstab aus der Legierung Nr. 11 erwies sich unter ihnen als der mit dem geringsten Masseverlust pro Flächeneinheit (cm²).

(2) Drahtziehprüfung

Nachdem die Schweißstäbe Nr. 11 bis Nr. 17 in einer für jeden der Schweißstäbe geeigneten Weise wärmebehandelt worden waren, wurden aus den wärmebehandelten Schweißstäben Drähte nach dem kontinuierlichen Kaltziehverfahren hergestellt, wobei für alle Schweißstäbe die gleichen Einrichtungen und Düsen verwendet wurden. Dann wurde die Drahtziehbarkeit festgestellt, indem geprüft wurde, ob die Schweißstäbe bei dem Ausmaß der Querschnittsverringerung, das aus dem Ziehen auf 10 000 m resultiert, zu Bruch gingen.

Beim Ziehen der Schweißstäbe Nr. 12, Nr. 13, Nr. 16 und Nr. 17 begann der Bruch bei etwa 80% des erwähnten Ausmaßes der Querschnittsverringerung. Wenn demgegenüber die Schweißstäbe Nr. 11, Nr. 14 und Nr. 15 gezogen wurden, trat bei einem hohen Ausmaß der Querschnittsverringerung kein Bruch ein. Selbst bei 90% des erwähnten Ausmaßes der Querschnittsverringerung wurde kein Bruch festgestellt.

(3) Prüfung der linearen Drahtbewegung

Die Prüfung der linearen Drahtbewegung erfolgte an Schweißstäben mit einem Drahtdurchmesser von 1,2 mm, um festzustellen, wie die Schweißstäbe vom Ursprung (Nullpunkt) des x-y-Koordinatensystems als Zielpunkt abwichen und wie groß die Abweichungen waren. Die Düsenhöhe betrug 150 mm. Die geprüften Schweißstäbe waren der Schweißstab Nr. 11 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung und die herkömmlichen Norm-Schweißstäbe Y308 und Y430. Zur Durchführung der Prüfung dient das folgende Prüfgerät:

Antriebsquelle:
Matsushita HF-350
Roboter:	Matsushita AW550

Die Ergebnisse der Prüfung der linearen Drahtbewegung sind in dem Streuungsdiagramm der Fig. 15 gezeigt. Wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, zeigte der Schweißstab Nr. 11 eine gute lineare Bewegung, die im Bereich von ±10 oder weniger lag, während der Schweißstab Y308 die Neigung zeigte, vom Nullpunkt in Minusrichtung abzuweichen. Ferner wurde gefunden, daß die unter Verwendung des Schweißstabes Y430 erhaltene Schweißraupe eine schlechtere lineare Bewegung hatte, weil der Schweißstab Y430 eine Abweichung vom Nullpunkt in der Plusrichtung und eine große Streuung zeigte. Dies ergibt sich daraus, daß der Schweißstab Nr. 11 aus einer erfindungsgemäß verwendeten Legierung ein Ferrit-Edelstahlschweißstab mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt ist und deshalb eine kleinere Streckgrenze hat als die Schweißstäbe Y308 und Y430, die ebenfalls Ferrit-Edelstahlschweißstäbe sind, jedoch hohe Kohlenstoffgehalte haben. Demzufolge kann die Geradlinigkeit des Schweißstabes Nr. 11 leicht korrigiert werden, und mit dem Schweißstab Nr. 11 läßt sich eine gute lineare Bewegung erzielen.

Claims (3)

1. Verwendung einer Legierung, die aus 0,03 Masse-% oder weniger Kohlenstoff, 1,00 Masse-% oder weniger Silicium, 1,00 Masse-% oder weniger Mangan, 16,0 bis 21,0 Masse-% Chrom, 0,30 bis 0,80 Masse-% Niob, 0,30 bis 0,80 Masse-% Kupfer, 0,025 Masse-% oder weniger Stickstoff und Rest Eisen besteht, als Ferrit-Edelstahlschweißstab zum Schweißen von Edelstahl.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt in dem Bereich von 0,01 bis 0,03 Masse-%, der Siliciumgehalt in dem Bereich von 0,50 bis 1,00 Masse-% und der Mangangehalt in dem Bereich von 0,40 bis 1,00 Masse-% liegt.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstab ferner 5,0 Masse-% oder weniger Nickel enthält.