DE958072C

DE958072C - Welding element for welding cast iron with spheroidal graphite and a welded joint made with it

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Publication number: DE958072C
Application number: DEC7260A
Authority: DE
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1952-03-12
Filing date: 1953-03-12
Publication date: 1957-02-14

Description

Schweißelement zum Schweißen von Gußeisen mit Kugelgraphit und damit hergestellte Schweißverbindung Die Erfindung bezieht sich auf das Schweißen von Gußeisen mit Kugelgraphit, dessen vorteilhafteEigenschaften, insbesondere seineFestigkeitswerte und Korrosionsbeständigkeit, bekannt sind.Welding element for welding cast iron with spheroidal graphite and thus produced weld joint The invention relates to the welding of Nodular cast iron, its advantageous properties, in particular its strength values and corrosion resistance, are known.

Verschiedene Möglichkeiten zum Schweißen von Werkstücken aus gewöhnlichem Gußeisen sind bekannt. Das Schweißen wird gewöhnlich unter Verwendung von Zusatzmetallen verschiedener Zusammensetzung durchgeführt. Es ergibt sich in der Regel eine Schweißnaht, deren Zusammensetzung im allgemeinen von derjenigen des Grundmetalls verschieden ist. Die Festigkeitseigenschaften dieser Schweißnähte liegen in der Größenordnung derjenigen des gewöhnlichen Gußeisens, d. h. zwischen 2o und 25 kg/mm2, bei. ei=ner häufig sehr gerinigen Dehnung.Different ways of welding workpieces from ordinary Cast irons are known. Welding is usually done using filler metals of various compositions. There is usually a weld seam, the composition of which is generally different from that of the base metal is. The strength properties of these welds are of the order of magnitude those of ordinary cast iron, d. H. between 2o and 25 kg / mm2, at. one often very slight stretching.

Im Falle der Schweißung von Gußeisen mit Kugelgraphit, dessen mechanische Feistigkekswerte wesentlich besser sind und in der Größenordnung von 5o bis $o kg/mm2 bei bis zu 2oa/a gehender Dehnung liegen, sind solche Schweißungen unzulänglich.In the case of welding of spheroidal graphite cast iron, its mechanical Fig biscuit values are much better and on the order of 50 to $ o kg / mm2 If the elongation is up to 2oa / a, such welds are insufficient.

Bei Verwendung von Schweißzusatzmetallen, die eine. gegenüber dem zu schweißenden Gußeisen mit Kugelgraphit unterschiedliche Zusammensetzung besitzen, besitzt die so hergestellte Schweißverbindung eine unterschiedliche Gefügestruktur. Einerseits ist die Übergangszone zwischen Grundmetall und Schweißmetall spröder als das Grundmetall selbst, andererseits ergeben sich infolge einer elektrochemischen Elementenbildung Korrosionsgefahren.When using filler metals that have a. compared to the spheroidal graphite cast irons to be welded have different compositions, the welded connection produced in this way has a different microstructure. On the one hand there is the transition zone between the base metal and weld metal more brittle than the base metal itself, on the other hand result as a result of an electrochemical Element formation Corrosion risk.

Selbst wenn als Schweißzusatzmetall Gußeisen oder eine Gußeisenlegierung von bester Qualität verwendet wird, treten zwischen den verschweißten Werkstücken und der Schweißstelle Gefügeunterschiede auf, die auf eine Verschiedenheit der Graphitausbildung zurückzuführen sind. Der an der Schweißstelle in Form von Lamellen vorliegende Graphit verursacht eine gewisse Sprödigkeit und ergibt keineswegs eine Festigkeit, die mit der von Gußeisenkörpern mit Kugelgraphit vergleichbar ist.Even if the filler metal is cast iron or a cast iron alloy of the best quality is used, occur between the welded workpieces and the weld point on structural differences, which are due to a difference in graphite formation are due. The graphite present in the form of lamellae at the welding point causes a certain brittleness and in no way results in a strength that with that of cast iron bodies with spheroidal graphite is comparable.

Man könnte daran denken, zum Schweißen dieser Werkstücke solches Gußeisen als Schweißzusatzmetall zu verwenden, das selbst Kugelgraphit und keinen freien Zementit enthält; die Erfahrung zeigt aber, daß auch dann die sich ergebenden Schweißnähte ein unterschiedliches Gefüge besitzen.One could think of such cast iron for welding these workpieces to be used as filler metal, which itself is spheroidal graphite and not a free one Contains cementite; however, experience shows that the resulting weld seams have a different structure.

Auf Grund von Untersuchungen ist anzunehmen, daß dieseUngleichmäßigkeiten auf einenSchwimmvorgang des Graphits oder eine Absonderung von in dem Zusatzmetall enthaltenen Graphitkugelteilchen während .des Schmelzens des, Zusatzmetalls im Augenblick des Schweißens zurückzuführen sind. Andererseits konnte festgestellt werden, daß beim Schweißen mit einem Zusatzmetall aus Gußeisen mit Kugelgraphit der Graphit in gewissen Fällen nach der Verfestigung der Schweißnaht trotzdem in Form von Lamellen vorliegt.Based on investigations, it can be assumed that these irregularities to a floating of the graphite or a segregation of in the filler metal contained graphite ball particles during .the melting of the, filler metal at the moment caused by welding. On the other hand, it was found that when welding with an additional metal made of spheroidal graphite cast iron, graphite In certain cases, after the weld seam has solidified, it is still in the form of lamellae is present.

E's ist bekannt, daß die Entstehung des Kugelgraphits auf das Vorhandensein von gewissen Elementen in relativ geringer anteiliger Menge im Gußeisen zurückzuführen ist. Unter diesen Elementen sind die bekanntesten Magnesium, Cer und Kalzium.It is known that the formation of spheroidal graphite is due to the presence of certain elements in relatively small proportions in the cast iron is. Among these elements, the best known are magnesium, cerium, and calcium.

Ferner ist bekannt, daß beim Ändern des Legierungsgehaltes eines solchen Elementes unter Berücksichtigung der Guß- und Abkühlbedingungen ein kritischer Gehalt für dieses Element besteht, oberhalb dessen die Bildung von weißem Gußeisen hervorgerufen wird, in welchem der überwiegende Teil des Kohlenstoffs in Form von Karbiden enthalten ist.It is also known that when changing the alloy content of such Element has a critical content, taking into account the casting and cooling conditions for this element, above which the formation of white cast iron is caused in which the predominant part of the carbon is contained in the form of carbides is.

Gegenstand der Erfindung ist einSchweißzusatzwerkstoff in Form eines Stabes, Drahtes, einer Scheibe od. dgl. zum Schweißen von Werkstücken aus Gußeisen mit Kugelgraphit, der eine Schweißverbindung herzustellen gestattet, bei welcher die Schweißnaht ein Gefüge besitzt, das praktisch mit demjenigen des Gußeisens, aus dem dieWerkstücke bestehen, identisch ist und auch gleiehartigeFestigkeitseigenschaften aufweist.The invention relates to a welding filler material in the form of a Rod, wire, a disk or the like. For welding workpieces made of cast iron with spheroidal graphite, which allows a weld to be made, in which the weld seam has a structure that is practically identical to that of cast iron, from which the workpieces consist, is identical and also has the same strength properties having.

Dieser Schweißzusatzwerkstoff ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem weißen Gußeisen besteht, welches etwa 2,5 bis 4,5 % Kohlenstoff enthält, von dem mindestens 70o/0 als Karbid vorliegt, während der Rest deg Kohlenstoffes als Graphit im Keimzustand vorhanden ist, und das außerdem ein solches Stabilisierungsmittel für die Karbide enthält, welches bei der Erstarrungstemperatur der Legierung nur oberhalb eines bestimmten kritischen Mindestgehaltes. als Stabilisator wirkt, während es unterhalb dieses kritischen Mindestgehaltes die Bildung von Kugelgraphit in der Schweißnaht begünstigt, wobei sein wirksamer Anteil in dem weißen Gußeisen den kritischen Wert um eine Menge überschreitet, die kleiner als der Verlust dieses Stabilisierungsmittels bei der Herstellung der Schweißnaht ist.This filler metal is characterized in that it consists of a white cast iron containing about 2.5 to 4.5% carbon of the at least 70o / 0 is present as carbide, while the remainder deg carbon as Graphite is present in the germinal state, and also such a stabilizing agent for the carbides which only occur at the solidification temperature of the alloy above a certain critical minimum content. acts as a stabilizer while below this critical minimum content the formation of spheroidal graphite in the Weld seam favored, with its effective part in the white cast iron being the critical Value exceeds by an amount smaller than the loss of this stabilizing agent in the process of making the weld.

Infolgedessen bleibt der Zustand des Schweißzusatzwerkstoffes aus weißem Gußeisen bis zum Augenblick seiner Verwendung stabil; im Zeitpunkt des Schweißens jedoch bewirkt sein Schn elzen infolge einer teilweisen Verflüchtigung, einer chemischen Verbindung od. dgl. des Stabilisierungsmittels dessen Gehaltsverringerung bis unterhalb des vorbestimmten Mindestwertes. Sobald die Karbide sich zersetzen, sammelt sich der frei gewordene Graphit an den vorhandenen Graphitkeimen in Form von Kugelgraphit an.As a result, the condition of the filler metal is absent white cast iron stable until the moment it is used; at the time of welding however, its snuffling is caused by partial volatilization, a chemical one Compound or the like of the stabilizing agent, its content reduction to below of the predetermined minimum value. As soon as the carbides decompose, it accumulates the graphite released on the existing graphite nuclei in the form of spheroidal graphite at.

Dieses Stabilisierungsmittel besteht aus mindestens einem Element der Gruppe Magnesium, Cer und Kalzium.This stabilizing agent consists of at least one element of the group magnesium, cerium and calcium.

Wird Magnesium als Stabilisierungsmittel verwendet, so weist der Schweißstab folgende Zusammensetzung auf Kohlenstoff insgesamt ... 3,0 bis 4,3 0/0 gebundener Kohlenstoff .. 2,7 - 3,0/9 Silizium .............. 48 - q.,00/0 Mangan ..... « ......... o, i - o,80% Phosphor ............. 0,05 - 0,3% Schwefel . . . . . . . . . . . . C 0,05010 Magnesium . . . . . . . . . . . . 0,o6 bis 0,2% Eisen ................. Rest Bei der Verwendung von Cer kann die Zusammensetzung des Schweißstabes ähnlich der vorhergehenden Zusammensetzung sein, wobei der Gehalt an Cer zwischen 0,04 und o,20/0 schwanken kann.If magnesium is used as a stabilizer, the welding rod has the following composition Total carbon ... 3.0 to 4.3 0/0 bound carbon .. 2.7 - 3.0 / 9 Silicon .............. 48 - q., 00/0 Manganese ..... «......... o, i - o, 80% Phosphorus ............. 0.05 - 0.3% Sulfur. . . . . . . . . . . . C 0.05010 Magnesium. . . . . . . . . . . . 0.06 to 0.2% Iron ................. rest When using cerium, the composition of the welding rod can be similar to the previous composition, the cerium content varying between 0.04 and 0.20 / 0.

Gleichzeitig ist der Gegenstand der Erfindung eine Schweißverbindung zweier Werkstücke aus Gußeisen mit Kugelgraphit, bei welcher mittels des beschriebenen neuen Schweißzusatzwerkstoffes eine Schweißnaht aus Gußeisen mit gleichmäßig verteiltem Kugelgraphit von mit der der Werkstücke identischer Struktur erzielt wird.At the same time, the subject matter of the invention is a welded joint two workpieces made of cast iron with spheroidal graphite, in which by means of the described new welding filler material a weld seam made of cast iron with evenly distributed Nodular graphite is obtained with an identical structure to that of the workpieces.

Vorteilhafterweise kann der Gehalt des Schweißstabes an Kohlenstoff und/oder Silizium o,i bis o,5 bzw. o,2 bis 1% größer sein als der Gehalt dieser Elemente in dem Gußeisen, aus welchem die verschweißten Werkstücke bestehen.The content of carbon in the welding rod can advantageously and / or silicon o, i to o.5 or o, 2 to 1% greater than the content of these Elements in the cast iron from which the welded workpieces are made.

Abb. i stellt einen Längsschnitt durch zwei zu verschweißende Werkstücke, ferner den Schweißstab nach der Erfindung und den Azetylen-Sauerstoff-Schweißapparat dar; Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch die beiden miteinander verschweißten Werkstücke, wobei der klareren Darstellung wegen die Schweißnaht nicht schraffiert ist und die Schraffur der beiden verschweißten Werkstücke über die Schweißstelle hinausragt, um die Gleichförmigkeit des Gefüges zu zeigen, die erreicht wird; Abb. 3 bis 5 sind Mikrographien A, B, C in hundertfacher Vergrößerung, die Ausschnitte aus der Abb. 2 an den angekreuzten Stellen a, b, und c darstellen.Fig. I shows a longitudinal section through two workpieces to be welded, furthermore the welding rod according to the invention and the acetylene-oxygen welding apparatus; Fig. 2 is a longitudinal section through the two workpieces welded together, the weld seam not hatched for clarity and the hatching of the two welded workpieces protruding beyond the weld to show the uniformity of the structure that is achieved; Fig. 3 to 5 are micrographs A, B, C enlarged one hundred times, which show details from Fig. 2 at the crossed points a, b, and c.

Gute Resultate werden beispielsweise im Falle des Verschweißens von Werkstücken y und 2 aus Mg-haltigem Gu.ßeis.en mit Kugelgraphit :der folgernden Zusammensetzung: Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,400/0 Silizium .. .. .. .. .. .. ...... .. . 2,50% Mangan ..................... 0,300/0 Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,11 0/0 Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,01 0/0 Magnesium . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,o6 % Eisen ....................... Rest erzielt, wenn zur Bildung der Schweißnaht 3 ein Schweißstab 4 benutzt wird, der eine der folgenden Zusammensetzungen I bzw. II aufweist: Zusammensetzung I Kohlenstoff . . . . . . . .. . . . . . . . . . 3,85% Silizium ..................... 2,700/0 Mangan ..................... 0,15% Phosphor .................... 0,06% Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0, 0/0 Magnesium . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,110/0 Eisen ....................... Rest Zusammensetzung II Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,6511/o Silizium ..................... 2,900/0 Mangan ..................... 0,19% Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,05110 Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o,oy 0/0 Cer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 0,070/0 Eisen ...".................... Rest Aus einer dieser beiden Zusammensetzungen wird der Schweißstab 4 von zylindrischer Form durch Sandforschung entsprechend den gebräuchlichen Verfahren hergestellt.Good results are achieved, for example, in the case of welding workpieces y and 2 made of cast iron containing Mg with spheroidal graphite: the following composition: Carbon. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,400 / 0 Silicon .. .. .. .. .. .. ...... ... 2.50% Manganese ..................... 0.300 / 0 Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.11 0/0 Sulfur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.01 0/0 Magnesium. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.06% Iron ....................... remainder achieved if a welding rod 4 is used to form the weld 3, which has one of the following compositions I or II: Composition I Carbon. . . . . . . ... . . . . . . . . 3.85% Silicon ..................... 2,700 / 0 Manganese ..................... 0.15% Phosphorus .................... 0.06% Sulfur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.0, 0/0 Magnesium. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.110 / 0 Iron ....................... remainder Composition II Carbon. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6511 / o Silicon ..................... 2,900 / 0 Manganese ..................... 0.19% Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.05110 Sulfur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o, oy 0/0 Cerium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 0.070 / 0 Iron ... ".................... rest From one of these two compositions, the welding rod 4 of cylindrical shape is manufactured by sand research according to the usual methods.

Bei der Herstellung eines solchen zylindrischen Schweißstabes 4 mit einem Durchmesser von 7 mm aus einem Gußeisen der obigen Zusammensetzung wurde festgestellt, daß sich das Gußeisen in einer solchen Form verfestigt, daß der Kohlenstoff mindestens zu 90% als Karbid vorliegt.In the manufacture of such a cylindrical welding rod 4 with a diameter of 7 mm from a cast iron of the above composition was found to that the cast iron solidifies in such a form that the carbon at least 90% is carbide.

Das Verschweißen der Werkstücke y und 2 mittels eines Azetylen-Sauerstoff-Schweißapparates 5 erfolgt unter Verwendung eines üblichen Schutz-und Flußmittels und Abkühlenlassen der Schweißnaht 3 an der Luft in normaler Weise.The welding of workpieces y and 2 by means of an acetylene-oxygen welding device 5 is carried out using a customary protective agent and flux and allowing it to cool the weld 3 in the air in the normal way.

Das Schweißzusatzeisen wird bis auf eine wenig oberhalb seiner Schmelztemperatur liegendeTemperatur, und zwar so kurzzeitig, als e& notwendig ist, um dieses in den geschmolzenen Zustand überzuführen, erhitzt.The welding filler iron will be slightly above its melting temperature lying temperature, for as short a time as e & is necessary to achieve this to be melted, heated.

Da das Zusatzeisen gemäß der obigen Zusammensetzung bei einer Temperatur von y 12o° C anfängt flüssig zu werden, ist eine Erhitzung bis auf etwa 120o° C zweckmäßig. Bei einer Schweißnaht von 24 cm Länge und einem Querschnitt von 0,8o cm2 wird der Schweißvorgang in nahezu i2 Minuten durchgeführt, wobei an jedem Punkt der Schweißnaht jedoch das Zusatzeisen nicht länger als höchstens y Minute geschmolzen bleibt.As the added iron according to the above composition at a temperature from y 12o ° C starts to become liquid, is a heating up to about 120o ° C expedient. With a weld seam of 24 cm length and a cross-section of 0.8o cm2 the welding process is carried out in almost 12 minutes, at every point However, the weld seam did not melt the additional iron for more than a maximum of y minute remain.

Während des Schweißvorganges geht ein Teil des im Zusatzeisen enthaltenen Magnesiums durch Verflüchtigung und Oxydation verloren, so daß in der Schweißnaht nicht mehr als etwa o,o80/a Magnesium enthalten ist. Unter Berücksichtigung der Abkühlbedingungen der Schweißnaht ist dieser prozentuale Anteil an Mg geringer als der kritische Wert, oberhalb dessen das Zusatzeisen bei seiner Verfestigung weiß erstarrt.During the welding process some of the iron contained in the additional iron goes Magnesium is lost through volatilization and oxidation, so that in the weld it does not contain more than about 0.080 / a magnesium. Under consideration of This percentage of Mg is lower than the cooling conditions of the weld seam the critical value above which the additional iron knows when it solidifies stiffens.

Dank der Tatsache, daß der Kohlenstoff in dem Schweißstab 4 gemäß der Erfindung vor dem Schweißen in nahezu vollkommen gebundenem Zustand vorliegt, beträgt der Gehalt an Graphit vor dem Schweißen keineswegs mehr als 1o0/9 des gesamten Kohlenstoffgehalts. Da der im Zusatzeisen vorhandene Graphit in feiner Verteilung in Form von Graphitkeimen vorliegt, hat der dann beim Schweißen während des Schmelzens und der Verfestigung neu gebildete Graphit keine Zeit, auf Grund seines gegenüber Eisen geringeren spezifischen Gewichts zu wandern, sondern setzt sich vorzugsweise an den vorher schon vorhandenen Graphitkeimen an. Mit anderen Worten, beim Schweißen treten bezüglich des Graphits Flotations-bzw. Schwimmvorgänge oder Absonderungen im Schmelzfluß nicht auf.Thanks to the fact that the carbon in the welding rod 4 according to the invention is in an almost completely bound state before welding, the graphite content before welding is by no means more than 100/9 of the total Carbon content. Because the graphite present in the additional iron is finely distributed is present in the form of graphite nuclei, this then has during welding during melting and the solidification of newly formed graphite does not have time, due to its opposition Iron of lower specific gravity to migrate, but settles preferentially on the previously existing graphite nuclei. In other words, when welding occur with respect to the graphite flotation or. Swimming or secretions does not appear in the melt flow.

In der erhaltenen Schweißnaht ist der Graphit in Kugelform und in gleichmäßiger Verteilung vorhanden.In the weld seam obtained, the graphite is spherical and in evenly distributed.

Die Abb.-3, 4 und 5 stellen Mikrographien A, B und C in hundertfacher Vergrößerung an den Stellen a, b und c im Metall des Körpers y; an der Schweißnaht 3 und in der Verbindungszone dar. Aus den drei Mikrographien ist ersichtlich, daß das Gefüge eine perlitische Struktur 6 hat, in dem die für Eisen mit Kugelgraphit charakteristischen Graphitkügelchen verteilt sind. Die Ähnlichkeit der drei Mikrographien zeigt, daß zwischen dem Körper y, der Verbindungszone und der Schweißnaht 3 keine Gefügeunterschiede vorhanden sind. Die gesamte Schweißverbindung hat ein vollkommen gleichmäßiges Gefüge.Figs. 3, 4 and 5 represent micrographs A, B and C magnified one hundred times at positions a, b and c in the metal of body y; at the weld 3 and in the connection zone. From the three micrographs it can be seen that the structure has a pearlitic structure 6 in which the graphite spheres characteristic of iron with spheroidal graphite are distributed. The similarity of the three micrographs shows that there are no structural differences between the body y, the connection zone and the weld 3. The entire welded connection has a completely uniform structure.

Zugversuche mit Probestäben aus dem Bereich der Schweißnaht 3 and aus dem Grundwerkstoff der Teile y und 2, ergeben praktisch identische Charakteristiken (d. h. Festigkeitswerte von 68 kg/mm2 bei einer Dehnung von 20/0).Tensile tests with test bars from the area of the weld 3 and from the base material of parts y and 2 result in practically identical characteristics (i.e. strength values of 68 kg / mm2 at an elongation of 20/0).

Auf Grund der obigen Eigenschaften besitzt also die Schweißnaht 3 praktisch im voraus bekannte Festigkeitseigenschaften, so daß der Widerstand der Schweißverbindung mit Sicherheit berechnet werden kann.Due to the above properties, the weld seam 3 practically in advance known strength properties, so that the resistance of the Weld connection can be calculated with certainty.

Die Anwendung des Schweißzusatzeisens gemäß der Erfindung ergibt außerdem zahlreiche weitere Vorteile.The use of the welding filler iron according to the invention also results numerous other advantages.

Wegen der weißen Gefügestruktur des Zusatzeisens, seiner gegenüber dem graphitischen Gußeisen besseren thermischen Leitfähigkeit und seines niedrigeren Schmelzpunktes werden der Schweißvorgang und die Erzielung einer regelmäßigen Schweißnaht erleichtert.Because of the white structure of the additional iron opposite it the graphitic cast iron better thermal conductivity and its lower melting point will be the welding process and the achievement of a regular weld seam facilitated.

Zu bemerken ist, daß bei gleicher Erhitzungstemperatur die Legierung des erfindungsgemäßen Zusatzeisens flüssiger ist als die Legierung eines üblichen grauen Gußeisens.It should be noted that at the same heating temperature the alloy of the additive iron of the present invention is more fluid than the alloy of a conventional one gray cast iron.

Das oben beschriebene Beispiel bezieht sich auf das Verschweißen von zwei Werkstücken aus Gußeisen mit Kugelgraphit, das ein perlitisches Gefüge G#afweist-, es ist ohne weiteres verständlich, daß die #e-schweißten Werkstücke einer Wärmebehandlung u=nterworfen werden können, um die Gefügestruktur :as=d insbesondere die Ferritbildungsvorgänge zu beeinflussen.The example described above relates to the welding of two workpieces made of spheroidal graphite cast iron, which has a pearlitic structure G #, it is readily understood that the #e-welded workpieces undergo heat treatment Can be subordinated to the microstructure: as = d in particular the ferrite formation processes to influence.

Wurden die Werkstücke einer der Schweißung vorangehenden Wärmebehandlung ausgesetzt, so genügt es, die Schweißnaht einer örtlich begrenzten gleichen Wärmebehandlung zu unterwerfen, um ihr dieselbe Gefügestruktur zu geben.Were the workpieces subjected to a heat treatment prior to welding exposed, it is sufficient to give the weld seam a locally limited heat treatment to subjugate in order to give it the same structure.

Bei einer beispielsweisen Verwendung des Schweißzusatzeisens gemäß der Erfindung bei einer Verschweißung von zwei stumpf aufeinanderstoßenden Rohrstücken aus Gußeisen mit Kugelgraphit von ungefähr z50 mm Durchmesser und 8 mm Wandstärke wurde diese kugelförmige Graphita.usbildung vor dem Schweißvorgang durch eine in bekannter Weise durchgeführte Wärmebehandlung erzielt.When using the welding filler iron according to FIG of the invention in the case of a welding of two butt-abutting pipe sections Made of spheroidal graphite cast iron with a diameter of approximately 50 mm and a wall thickness of 8 mm this spherical graphite formation was made by an in heat treatment carried out in a known manner achieved.

Die Analyse der beiden Rohrstücke zeigt folgende Zusammensetzung: Gesamtkohlenstoff ............ 3,52% Silizium ... .. .. ...... .. .. .. . . 2,94°/o Mangan ..................... 0,340/a Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o, ro % Schwefel .................... o,oo80% Magnesium . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,o65 Eisen ....................... Rest Der Schweißvorgang wurde mit Hilfe des Azetylen-Sauerstoff-Schweißapparates in bekannter Weise durchgeführt und hierbei ein Schweißstab gemäß der Erfindung von etwa folgender Zusammensetzung verwendet: Gesamtkohlenstoff ............ 3,57o/0 gebundener Kohlenstoff . . . .. . . . 2,9oa/o Silizium ... ................. . 3,33°/o Mangan ..................... 0,32% Phosphor .................... o,o8a/o Schwefel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0030/e Magnesium .................. o, i2o/a Eisen .................... . Rest Die erhaltene Schweißnaht, die, abgesehen von dem vorhandenen Kugelgraphit, eine perlitische Gefügestruktur besaß, wurde einer örtlich begrenzten Wärmebehandlung zwecks Ferritanreicherung unterworfen.The analysis of the two pipe sections shows the following composition: Total carbon ............ 3.52% Silicon ... .. .. ...... .. .. ... . 2.94 ° / o Manganese ..................... 0.340 / a Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o, ro% Sulfur .................... o, oo80% Magnesium. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0, o65 Iron ....................... remainder The welding process was carried out in a known manner with the aid of the acetylene-oxygen welding apparatus, using a welding rod according to the invention of approximately the following composition: Total carbon ............ 3.57o / 0 bound carbon. . . ... . . 2.9oa / o Silicon ... .................. 3.33% Manganese ..................... 0.32% Phosphorus .................... o, o8a / o Sulfur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.0030 / e Magnesium .................. o, i2o / a Iron ..................... rest The weld seam obtained, which, apart from the spheroidal graphite present, had a pearlitic microstructure, was subjected to a localized heat treatment for the purpose of ferrite enrichment.

Nach dieser Wärmebehandlung der Schweißnaht wurden die verschweißten Rohrstücke einem inneren hydraulischen Druck ausgesetzt. Hierbei wurde selbst bei Anwendung eines bis zur Zerreißfestigkeitsgrenze von 345 kg/mm2 gehenden Druckes noch keine Undichtigkeit oder ein Aussickern an der Schweißnaht festgestellt.After this heat treatment of the weld seam, the welded ones were welded Pipe sections exposed to internal hydraulic pressure. Here was even at Application of a pressure up to the ultimate tensile strength limit of 345 kg / mm2 No leakage or seepage has yet been detected at the weld seam.

Die Prüfung der schließlich hervorgerufenen Bruchstelle zeigte 0,5 m von der Schweißstelle entfernt einen Längsriß an dem einen Rohrstück, das jedoch weder zersplittert, losgerissen noch verformt war.The examination of the fracture point finally caused showed a longitudinal crack on one pipe section 0.5 m away from the welding point, which, however, had neither splintered, torn loose nor deformed.

Die mikroskopische Metalluntersuchung ergab für die Rohrstücke, die Schweißnaht und die Verbindungszone einander ähnliche, vollständig gleichmäßige Gefügestrukturen.The microscopic examination of the metal revealed the The weld seam and the joint zone are similar, completely uniform Microstructures.

Die Analyse der Schweißnaht zeigte folgende Werte: Gesamtkohlenstoff ............ 3,49°/a Silizium ......... ....... .... . 3,02°/0 Mangan ..................... 0,27°/o Phosphor .................... 0,070/a Schwefel .................... o,oodo/o Magnesium .................. o,o8% Eisen ....................... Rest Zugversuche mit Proben, die parallel zur Achse der Rohrkörper sowohl den Rohrstücken selbst als insbesondere auch der Schweißnaht entnommen wurden, hatten folgende Ergebnisse: Den Rohrstücken entnommene Proben Zugfestigkeit . . . . . . . . 56 bis 58 kg/mm2 Dehnung . . . . . . . . .'.. 7 - 90/& Der Schweißnaht entnommene Proben Zugfestigkeit . . . . . . . . 52 bis 54 kg/mm2 Dehnung ........... 8 - io% Kerbschlagproben von io X 6 X 8o mm Abmessung, die aus dem Bereich der Schweißnaht entnommen wurden, zeigten eine mittlere Kerbschlagzähigkeit von 8 bis i2 mkg/cm2 bei einem Biegewinkel von 25 bis 35°.The analysis of the weld seam showed the following values: Total carbon ............ 3.49 ° / a Silicon ......... ....... ..... 3.02 ° / 0 Manganese ..................... 0.27% Phosphorus .................... 0.070 / a Sulfur .................... o, oodo / o Magnesium .................. o, o8% Iron ....................... remainder Tensile tests with samples that were taken parallel to the axis of the pipe body, both from the pipe sections themselves and, in particular, from the weld seam, had the following results: Samples taken from the pipe sections Tensile strenght . . . . . . . . 56 to 58 kg / mm2 Strain . . . . . . . . . '.. 7 - 90 / & Samples taken from the weld Tensile strenght . . . . . . . . 52 to 54 kg / mm2 Elongation ........... 8 - io% Notched impact specimens measuring 10 X 6 X 8o mm, which were taken from the area of the weld seam, showed an average notched impact strength of 8 to 12 mkg / cm2 at a bending angle of 25 to 35 °.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die oben als Beispiel angeführten Schweißverbindungen beschränkt.The object of the invention is not limited to the examples given above Welded connections limited.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Welding element in rod, wire, disc shape or the like as a welding filler material for welding workpieces made of spheroidal graphite cast iron, characterized in that it consists of predominantly white cast iron with a carbon content of 2.5 to 4.5 a / 0 , of which at least 70 % is present as carbide, while the remainder of the carbon is present as graphite in the germinal state, and which also contains such a stabilizing agent for the carbides, such as magnesium, cerium or calcium, which at the solidification temperature of this cast iron alloy only has a carbide-forming effect above a certain critical proportion, while below this critical proportion it favors the formation of spheroidal graphite in the weld seam, its actual initial amount in the welding element having a value that exceeds the critical value by an amount that is smaller than that caused by the welding process conditional loss amount of the stabilizer. - ,. Welding element according to claim i, characterized in that it contains at least one of the metals magnesium, cerium or calcium as stabilizing agent. 3. Welding element according to claim i or 2, characterized in that it contains at least 90% carbon as carbide and at most 10% carbon as graphite in the germinal state, preferably in spherical form. contains. 4. Welding element according to claim i or 2, characterized in that it contains magnesium as a stabilizing agent and has the following composition: Total carbon .... 3.0 to 4.3 0/0 bound carbon 2.7 - 3.90 / 0 Silicon ............ 1.8 - 4.00 / 0 Manganese. . . . . . . . . . . : o, i - o, 8% Phosphorus. . . . . . . . . . . 0.05 - 0.3% Sulfur ........ <0.050 / a Magnesium. . . . . . . . . 0.06 to 0.20 / a Iron . . ............ rest

5. Welding element according to claim 4, characterized in that it has the following composition: Total carbon ... ...... 3e570 / 0 Bound carbon ..... 2.9 0 / a. Silicon .................. 3.33o / 0 Manganese .................. 0.320 / 0 Phosphorus ................. o, o8%, Sulfur. . . . . . . . . . . . . . . . . 0.0030 / 0 Magnesium ............... o, 12% Iron .................... rest

6. Welding element according to claim i or 2; characterized in that it contains cerium as a stabilizing agent and has the following composition: Total carbon .... 3.0 to 4.3 per cent bound carbon 2.7-3.9 0/0 Silicon ............ 1.8 - 4.00 / 0. Manganese. . . . . . . . . . . . o, i - o.8% Phosphorus. . . . . . . . . . . 0.05-0.3 per cent Sulfur. . . . . . . . <0.05 0 / a Cerium. . :. . . . . . . . ..... 0.04 to o.20 / 9 Iron. . . . . . . . . . . . . . Rest.

7. Welding seam produced using a welding element according to one of the preceding claims, characterized in that its carbon and / or silicon contents are o, io to 0.5o 0 / a or 0.2 to i% greater than those of cast iron, from which the welded workpieces consist. B. Welded connection produced using a welding element according to one of the preceding claims, characterized in that the welded workpieces have the following composition: Total carbon ......... 3.52% Silicon. ... . . . .. .. .. .. ... 2.940 / 0 Manganese .................. 0.340 / 0 Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . o, io 0 / a Sulfur ................. o, oo8% Magnesium. . . . . . . . . . . . . . . 0, o65% Iron .................... rest

while the weld seam has approximately the following composition: Total carbon ......... 3490/0 Silicon ... .. .. .. ...... ... 3.020 / 0 Manganese .................. 0.270 / a Phosphorus ......... ...... 0.070 / a Sulfur. . . . . . . . . . ....... 0.0040 / 0 Magnesium ............... o, o8% Iron ... ................. rest