DE721920C

DE721920C - Gasschmelz- oder Lichtbogenschweissdraht fuer die Verbindung von Stahlteilen

Info

Publication number: DE721920C
Application number: DEST57188D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Legat
Original assignee: Steirische Gusstahlwerke AG
Current assignee: Steirische Gusstahlwerke AG
Priority date: 1937-03-03
Filing date: 1938-03-02
Publication date: 1942-06-23

Description

Gasschmelz- oder Lichtbogenschweißdraht für die Verbindung von Stahlteilen Bekannt ist -ein Schweißdraht, der neben Eisen i2 bis 30% Chrom, 5 bis 30°/o Nickel, o,01 bis 3% Niob und einen Siliciumgehalt enthält, der je nach dem Verhältnis des Niobs zum Kohlenstoff 0,7 bis I % oder sogar 0,7 bis 2% betragen kann. Außerdem können einige Prozent Mangan und bis zu 4 % Tantal gleichzeitig anwesend sein. Diese beiden letzten Legierungskomponenten stehen in keinerlei Beziehung zu dein Niob- und Siliciumgehalt, da das Mangan als teilweiser Ersatz von Nickel dienen soll. Der: Tantalgehalt hingegen dient als Zusatzelement zur Verhinderung der interkristallinen Korrosion.
Ferner sind niobhaltige Schweißdrähte mit bis zu 10/, Silicium bekanntgeworden, denen eine bestimmte Menge Chrom oder Chromnickel zulegiert ist und die eine Umhüllung aufweisen, die i bis 500% Silicium als Abbrandschutz enthält. Außerdem findet sich in diesen Schweißdrähten ein Mangangehalt bis zu 1010, wie er auch: in normalen austenitischen Cr-Ni-Stählen vorkommt.
Weiter ist eire Schweißdraht bekanntgeworden, auf dem ein Aluminiumüberzug im ' Diffusionsverfahren hergestellt ist, der die gefährlichen Tonerdeeinschlüsse _ in den Schweißnähten vermeiden soll.
Gegenstand der Erfindung ist gegenüber diesen bekannten Schweißdrähten ein Gasschmelz- oder Lichtbogenschweißdraht aus im wesentlichen ferritischem oder austenitischem Stahl für die Verbindung von Stahlteilen, dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß er noch gleichzeitig Aluminium, Mangan, Niob und Tantal in einer Gesamtmenge von 1,6 bis 3,2"/o mit der Maßgabe enthält, daß sich der Aluminiumgehalt zum Mangangehalt wie i : z2 bis i : 16 verhält, der Niobgehalt kleiner als der Mangangehalt ist und sich der Niob- zum Tantalgehalt wie 4,5 -5,5 bis 6:4 verhält. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung verhält sich der Niobgehalt zum Mangangehalt wie i : 1,2, bis i :2"2. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schweißdraht auch noch dadurch gekennzeichnet, daß in ihm die Tantal- und Niobgehalte zusammen im Verhältnis von i : i bis i : 1,25 teilweise durch Nickel und Molybdän mit der Maßgabe ersetzt sind, daß sich. der Nickelgehalt zutn Molybdängehalt wie 4: i verhält.
Durch den Gegenstand der Erfindung wird gegenüber den bekannten Schweißdrähten folgendes erreicht: Während bei den zuerst genannten bekannten Schweißdrähten das Silicium als Schutzelement einer bekannten niobhaltigen Stahllegierung, vorzugsweise eines Chrom- oder Chrom-Nickel-Stahles dient, ist beim Gegenstand der Erfindung der gleichzeitige Zusatz von Aluminium, Mangan. Niob und Tontal zu bekannten Schweißlegierungen eigentümlich. Der Niobgehalt in den bekannten Schweißdrähten dient nur dazu, dem Grundwerkstoff bestimmte Eigenschaften zu verleihen, besonders die Härtbarkeit oder Härte von Chromstählen zu vermindern oder Chrom-Nickel-Stähle gegen interkristalline Korrosion sicherzumachen. Beim Gegenstand der Erfindung stellt ferner das Aluminium nicht einen bloßen Ersatz des Schutzelementes Silicium dar, sondern hat im abgestimmten Verhältnis zu den anderen Legierungselementen noch andere wesentliche Aufgaben. Besonders ist dies der kornverfeinernde Einfluß des bestimmten Aluminiumzusatzes, der hier zur Wirkung gebracht wird und, beim Silicium nicht vorhanden ist. Dadurch wird die Bildung eines groben Kornes in der Schweißnaht, wie dies sonst bei höherem Silic.iumgehalt üblich ist, verhindert. Gegenüber dem oben an letzter Stelle genannten bekannten Schweißdraht vermeidet der abgestimmte Aluminiumgehalt des erfindungsgemäßen Schweißdrahtes die Bildung von Tonerdeeinschlüssen in der Schweißnaht, durch das abgestimmte Verhältnis des Mangangehaltes zum Aluminiumgehalt.
Bekannt sind auch schon Schweißdrähte, die Aluminium und Titan enthalten. Ebenso sind die Verwendung tantallegiertter Schweißdrähte im Minuspol zu verschweißende manganlegierte Elektroden bekannt. Das Wesen der Erfindung liegt jedoch darin, daß erkannt würde, daß besonders günstige metallurgische und schweißtechnische Verhältnisse geschaffen werden, sobald man bekannten, im wesentlichen ferritischen oder austenitischen Schweißdrähten gleichzeitig Mangan und Aluminium mit Niob und Tontal in Gehalten von zusammen etwa 1,6 bis 3,2 zusetzt und die einzelnen Gehalte dieser Elemente so aufeinander abstimmt, wie es in :den Ansprüchen angegeben ist. Durch die angegebene Abstimmung dieser Legierungsgehalte aufeinander gelingt es, nicht nur die Abbrand-und Verd'ampfungsverhältnisse günstig zu beeinflussen, sondern auch eine besonders beste, zähe und beständige, in ihrer Zusammensetzung weitgehend gleichartige Schweiße zu erzielen. Diese Gleichartigkeit verhindert, daß bei Beanspruchung Spannungsverdichtungen auftreten, die eine Minderung der Dauerbiegewechselfestigkeit zur Folge hätten.

Bei Schweißversuchen wurde für die Schweißdrähte i und 3 die gleiche Mantelmasse verwendet. Mit Gleichstrom verschweißt ergaben mit diesen Elektroden geschweißte Nähte folgende Gütewerte:

Schweißdraht Festigkeit Kerbschlagzähigkeit Wechselfestigkeit

1 51/53 kg/mm2 6,2/7,o mkg/cm2 Ch 16,4/18,o kg/mm2

3 71/72 kg/M1112 12/14 mkg/cm2 Ch 25,2/27,8 kg/mm2

In der Zusamtnensetzung gemäß der Erfindung wirkt das Aluminium nicht nur als Schutzstoff für das Schweißbad und seine Legierungselemente gegen den Angriff des Sauerstoffs; sondern infolge seiner bestimmten Bemessungen auch kornverfeinernd, und seine Oxydationsprodulcte treten mit denen basischer Reaktion zusammen, so daß die Schweißverbindung frei ist von den sonst auftretenden Tonerdeeinschlüssen. Die beiden Elemente Niob und Tantal erreichen ein Höchstausmaß des günstigen Einflusses auf Kornverfeinerung und Karbidausbildung, wenn ihre Summe etwa 1,6 % beträgt und der N 1 iobgehalt 45 bis 6o°/, der Summe beider Elemente ausmacht. Das angegebene Verhältnis Niob -[- Tantal zu Mangan kennzeichnet den Bereich besonders günstiger Zähigkeit durch. den Ausgleich der Einwirkung der austenitfärdernden und der die Austenitphase zurückdrängenden Zusatzstoffe.
Die erfindungsgemäß durch Zusatz von Aluminium, Mangan, Niob und Tantal in den angegebenen Verhältnissen verbesserten, im wesentlichen ferritischen oder austenitischen Schweißdrähte lassen sich bei allen gebräuchlichen Gasschmelz- oder Lichtbogenschweißverfahren verwenden.
Da es bekannt ist, für die Schweißnaht die gleiche Zusammehsetzung anzustreben, wie sie die zu verschweißenden Stücke besitzen, gehört die Verwendung der gekennzeichneten Schweißdrähte für solche Schweißzwecke, bei denen der Schweißzusatzwerkstoff unter Berücksichtigung des Abbrandes dem zu verschweißenden Grundwerkstoff entspricht, nicht zum Gegenstand vorliegender Erfindung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gasschmelz- o:derLichtbogenschweißdraht aus im wesentlichen ferritischem oder austenitischem Stahl für die Verbindung von Stahlteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht noch gleichzeitig Aluminium, Mangan, Niob und Tantal in einer Gesamtmenge von 1,6 bis 3,2% mit der Maßgabe enthält, daß sich der Aluminiumgehalt zum Mangangehalt wie i : 12 bis i : 16 verhält, der Niobgehalt kleiner als der Mangangehalt ist und sich der Niob- zum Tantalgehalt wie 4,5 :5,5 bis 6:4 verhält.
2. Schweißdraht nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Niobgehalt zum Mangangehalt wie i : 1,2 bis i :2,2 verhält.
3. Schweißdraht nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in ihm die Tantal- und N iobgehalte zusammen im Verhältnis von i : i bis i : r,25 teilweise durch Nickel und Molybdän mit der Maßgabe ersetzt sind, daß sich der Nickelgehalt zum Molybdängehalt wie q. : 1 verhält.