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Werkstoff für Zusatzdrähte zum Auftrags- und Verbindungsschweißen
an Manganhartstahl Bisher konnten Verbindungs-undAuftragsschweißen an Manganhartstählen
mit 1,2 0/0 C und 12 bis 14 0/,Mn nur mit austenitischen Zusatzdrähten vorgenommen
werden. Als Zusatzdrähte dienten entweder ein austenitischer Draht mit o,r 0/0 C,
7 0/0 Mn; 5 °/0 Ni und 18 0/0 Cr oder mit o,z % C, 20 % Ni, 25 °% Cr oder mit o,z
°/0 C, =8 0/0 Cr und 9 0/0 Ni.
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Dieser Ausführung liegt die Absicht zugrunde, am Übergang von Schweiße
undyaufgeschmolzenem Manganhartstahl die beiden austenitischen Legierungen ineinanderfließen
zu lassen, so wie es in Fig. 16 der Untersuchung »Übergangsgefüge bei der Schmelzschweißung
mit austenitischen Zusatzstoffen« von F. Rapatz und W. Hummitzsch (Archiv für das
Eisenhüttenwesen z934/35 S. 558) gezeigt ist. Der Manganhartstahl selbst, obwohl
er austenitisch ist und ein austenitisches Schweißgefüge ergibt, ist' für seine
eigene Verbindungsschweiße als Zusatzdraht weniger geeignet, weil er infolge seiner
leichten Überhitzbarkeit zu grobem Gefügekorn neigt. Die Korngrenzen sind mit Manganoxyden
besetzt und begünstigen ihrerseits die Entstehung von Rissen in der Schweiße. Deshalb
wurde der zähe Cr-Ni- bzw. Cr-Ni-Mn-Austenitstahl als Zusatzdraht genommen. Mit
ihm war es auch möglich, nichtaustenitische Stähle an Manganhartstahl zu schweißen.
' Unlegierte oder niedriglegierte Zusatzdrähte mit perlitischem oder martensitischem
Gefüge geben, an Manganhartstahl geschweißt, in den Einbrandzonen, da wo sich die
Schweiße mit dem aufgeschmolzenen
Hartmanganstahl mischt, sehr spröde
martensitische Übergangszonen, wie sie die Fig. ix des obengenannten Aufsatzes zeigt.
Wird eine solche Schweiße-auf Zug beansprucht; oft auch ohne besondere Beanspruchung,
löst sie sich infolge ihres spröden Übergangsgefüges voni -Grundwerkstoff. Will
man dennoch eine Auftrags- oder Verbindungsschweiße mit perlitischem oder martensitischem
Charakter an einen Manganhartstahl legen, so muß man sich einer Zwischenlage aus
zähem Cr-Ni- oder Cr-Ni-Mn-Austenitstahl bedienen, die sowohl mit dem Manganhartstahl
als auch mit der später aufgelegten perlitischen oder martensitischen Schweiße fest
und ohne versprödete Übergangszone abbindet, d. h. es muß erst mit einer austenitischen
Elektrode eine zähe Unterlage geschaffen werden, bevor die eigentliche Schweißung
mit Elektroden, deren Gütewerte gewünscht werden, beginnt.
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Erfindungsgemäß kann man diesen Vorgang durch Verwendung der bekannten
ferritischen, halbferritischen, martensitischen und ledeburitischen Chromstähle
als Zusatzdrähte wesentlich vereinfachen. Diese können einerseits durch die große
Spanne ihrer Legierungsmöglichkeit alle Festigkeitsgrenzen bestreiten und haben
den bemerkenswerten Vorzug, bei einer Mischung im Schmelzfluß mit Mn-Hartstahl nicht
eine spröde Übergangszone, sondern einen dünnen Film aus einem sehr zähen Cr-Mn-Äustenit
zu bilden. Es entsteht also durch die genannten nichtaustenitischen Zusatzdrähte
beim- Aufschweißen auf einen Mn-Hartstahl im Einbrand der Schweiße ein zäher, rißfester
Cr-Mn-Austenit, wodurch die sonst notwendige--Zwischenlage mit einer austenitischen
Cr-Ni-oder Cr-Ni-Mn-Elektrode erspart wird.
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Die Analyse der Cr-Stähle bewegt sich je nach den gewünschten Eigenschaften
der Schweiße zwischen o,o5 und 3;6 °/° C und 4 und 35 °/o Cr. Der hohe Kohlenstoffgehalt
des Manganhartstahles stabilisiert den Austenit im Mischungsgebiet auch bei Zusatzdrähten
mit Chromgehalten von über 2o °/° und niedrigerem Kohlenstoffgehalt von weniger
als o,2 °/°. Geringere Gehalte von Chrom-Ferrit im Austenit würden die Schweiße
wenig in ihrer Zähigkeit beeinflussen. Ihre Mischung mit dem Cr-Mn-Austenit ist
noch reichlich zäh. Liegt der Kohlenstoffgehalt bei 3;5 % und der Chromgehalt bei
32 °/o, so besteht das Mischungsgebiet in einer Breite von o;i bis
0,3 mm
vorwiegend aus Cr-Mn-Austenit. Als Verbindunggdrähte können folgende Stähle dienen:
| C 5i |
| Mn Cr |
| A. Ferritischer Chromstahl 0,15 1;0o 1,0 2z,5: |
| B. Ferritischer Chromstahl 0,08 0,53 0,4 i8,5 |
| C. Halbferritischer Chrom- |
| stahl................ 0,07 0,52 0,3 14,5 |
Dabei erreicht der Draht A, geschweißt an 12 mm dickem äustenitischem Hartstahl
mit 1,14 % C und 12,5 0/0 Mn, eine Festigkeit von 8o bis
95 kg/mm2 in der
Schweiße.
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Der Draht B erreicht eine Festigkeit von go bis zo5 kg/mm2 in der
Schweiße. Der Draht C. erreicht eine Festigkeit von ioo bis 14o kg/mm2 in der Schweiße.
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Als harter Auftragsdraht können folgende Stähle dienen:
| C Si IYIn Cr |
| I °% |
| °% |
| °y. |
| D. Martensitischer Chrom- |
| stahl ..:............ 0,5 2,5 0,4 9,50 |
| E. Ledeburitischer Chrom- |
| stähl . . . . . . . . . . . . . . . 2,5 i,o o,5 5,oo |
| F. Hartlegierung ....... 3,5 i,o o,8 :32,00 |
Dabei erreicht der Draht D eine Festigkeit von 185 bis 195 kg/mm2, der Draht E eine
Festigkeit von igo bis Zoo kg/mm2, der Draht F eine Härte von 56 bis 58 R/C. -Die
Schweißen A bis C lassen sich spanabhebend, die Schweißen D bis F schleifend bearbeiten.
Auch können die Zusatzdrähte A bis C als weiche Auftragsschweißen dienen.
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Bei allen Schweißen der Zusatzdrähte A bis F an Manganhartstahl wurde
als Übergangszone von Manganhartstahi zur Schweiße ein Cr-Mn-Austenit festgestellt,
der geprüft mit dem Mikrohärteprüfer im Falle A bis E etwa 3oo bis 320 Mikrohärteeinheiten
und im Falle F 40o bis 46o ergab, was etwa einer Festigkeit von 95 bis ü0
kg/mm2 bzw. T25 bis 14o kg/mm2 entspricht. In keinem Falle konnte ein Riß in dieser
Zone ermittelt werden. Die Breiten der Mischungszone aus Cr-Mn-Austenit schwanken
je nach dem Legierungsgehalt zwischen o,i und o,8 mm.
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Die harten Auftragsschweißen D und E können auch noch einer Härtung
unterzogen werden, ohne daß die Schweiße vom Manganhartstahl abplatzt. Dies gilt,
solange der Cr-Mn-Austenit in der :Zwischenzone erhalten bleibt. Die Hartlegierung
F, aufgeschweißt auf, Manganhartstahl, hat sich als außerordentlich widrstandsfähig
gegenüber schlagartigen Beanspruchungen erwiesen.
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Die Zusatzdrähte können auch Titan oder Aluminium in Gehalten bis
zu 0,5 °/, und Tantal bzw. Niob in Gehalten bis zu 1,5 % aufweisen.
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Schweißt man mit einem Manganhartstahl als Zusatzdraht Chromstähle
in den oben angeführten Analysengrenzen, so bildet sich ebenfalls im Übergangsgebiet
von Schweiße zum Grundwerkstoff ein zäher Cr-Mn-Austenit.