Liste: Schweißzusätze beim Fügen von Mischverbindungen, 1. Teil
Die Palette an Stahlsorten ist riesig. Wenn die vielen verschiedenen Stahlsorten dann auch noch mit- und untereinander zu Werkstoffen kombiniert werden, wird es nahezu unmöglich, jede erdenkliche Mischverbindung zu erfassen. Deshalb gibt es auch nur eine sehr überschaubare Anzahl an Normen und Regelwerken.
Allgemeine Grundregeln, Hinweise, Empfehlungen und Vorsichtsmaßnahmen für die Auswahl von Schweißzusätzen und Schweißverfahren beim Fügen von Mischverbindungen können zwar eine gute Hilfestellung bieten.
Allerdings sind sie am Ende nur dann nützlich, wenn der Schweißer über entsprechendes Fachwissen verfügt. Denn wenn verschiedene Werkstoffe miteinander verbunden werden, ist es oft nicht möglich, die Schweißbedingungen so zu wählen, dass sie für alle beteiligten Werkstoffe optimal sind.
Stattdessen muss es meist auf Kompromisse hinauslaufen. Und das setzt eben Wissen und Erfahrung voraus.
Eine entscheidende Rolle beim Herstellen von Mischverbindungen spielt der Schweißzusatz. Er muss grundsätzlich vermeiden, dass bei der Aufmischung der verschiedenen Grundwerkstoffe ein zu hartes, zu sprödes oder rissanfälliges Schweißgut entsteht. In einer zweiteiligen Liste haben wir gängige Empfehlungen für Schweißzusätze beim Fügen von Mischverbindungen zusammengestellt.
Dabei geht es im 1. Teil um Verbindungen,
an denen unlegierte Stähle beteiligt sind:
Inhalt
Zwei unlegierte Stahlsorten
In der Praxis kommt es oft vor, dass unlegierte Stahlsorten miteinander verbunden werden, die sich in ihrer Festigkeit unterscheiden. Bei solchen Verbindungen kommt es dann in erster Linie auf die mechanischen Gütewerte der Grundwerkstoffe an.
Im Normalfall werden Schweißzusätze verwendet, die in ihrer Festigkeit mit dem weicheren Grundwerkstoff übereinstimmen. Allerdings muss der Schweißer im Hinterkopf haben, dass die feinkörnige Gefügestruktur bewirkt, dass unlegierte Schweißgute 0,2-Dehnungsgrenzen von 400 MPa so gut wie nicht unterschreiten.
Je nach Schweißverfahren orientiert sich die Auswahl des Hüllen-, Füllungs- oder Pulvertyps an der Wandstärke und Steifigkeit des Bauteils. Weist das Bauteil eine erhöhte Festigkeit und Spannungsbeaufschlagung auf, sollte der Schweißer einen basischen Schweißzusatz verwenden.
Denn durch sein metallurgisch reines Schweißgut sorgt der basische Hilfsstoff in Verbindung mit einem niedrigen Gehalt an Wasserstoff für eine hohe Risssicherheit.
Unlegierte und warmfeste Stähle
Bei einer Mischverbindung aus einem unlegierten und einem warmfesten Stahl wird üblicherweise ein Schweißzusatz verwendet, der in seiner Art dem niedriger legierten Werkstoff ähnelt.
Sofern eine Wärmenachbehandlung notwendig ist, muss der Schweißer die Glühtemperatur sowohl auf die beiden Grundwerkstoffe als auch auf den Schweißzusatz abstimmen.
Unlegierte und hochfeste Stähle
Wird ein unlegierter Stahl mit einem hochfesten Stahl verbunden, richtet sich der Schweißzusatz in aller Regel nach dem weicheren Grundwerkstoff.
Weichen die Festigkeitseigenschaften der beiden Werkstoffe stark voneinander ab, sollte der Schweißer einen Schweißzusatz einsetzen, der in seiner Festigkeit genau zwischen den beiden Werkstoffen angesiedelt ist. Das Schweißverfahren stimmt der Schweißer dann auf den höherfesten Grundwerkstoff ab.
Unlegierte und kaltzähe Stahlsorten
Tieftemperaturstähle mit einem Nickelgehalt von höchstens 3,5 Prozent können mit einem unlegierten Schweißzusatz gefügt werden. Genauso ist aber möglich, einen Schweißzusatz zu verwenden, der in der gleichen oder einer ähnlichen Art legiert ist wie der nickelhaltige Werkstoff.
Liegt der Nickelgehalt des Stahls in einem Bereich zwischen fünf und neun Prozent, braucht der Schweißer entweder einen austenitischen Schweißzusatz oder einen Zusatz auf Nickelbasis.
Ungelierte Stähle und Vergütungsstähle
Grundsätzlich sind Vergütungsstähle nur eingeschränkt fürs Schweißen geeignet. Dabei ist dann sowohl eine Vorwärmung als auch eine Wärmenachbehandlung notwendig.
Je nachdem, welche Werkstoffe kombiniert werden sollen, kommt ein unlegierter oder ein legierter Schweißzusatz in Frage. Der Schweißer sollte aber darauf achten, dass es zu keiner großartigen Aufmischung kommt. Ausnahmsweise ist auch ein Schweißzusatz auf Nickelbasis denkbar.
Kann nachträglich keine Wärmebehandlung durchgeführt werden, ist es mitunter besser, wenn der Schweißer einen überlegierten, austenitischen Schweißzusatz auf Chrom-Nickelbasis einsetzt.
Unlegierte Stähle und Chromstähle
Ferritische und martensitische Chromstähle erfordern beim Schweißen eine spezielle Wärmeführung und müssen nachträglich einer Glühbehandlung unterzogen werden. Aus diesem Grund hat es sich bewährt, eine Legierung auf Nickelbasis als Schweißzusatz zu verwenden.
Kann der Schweißer im Nachhinein keine Glühbehandlung durchführen und bleibt die Einsatztemperatur unter der Marke von 400 Grad Celsius, ist ein überlegierter, austenitischer Schweißzusatz eine mögliche Alternative.
Unlegierte und austenitische Stähle
Mischverbindungen aus Stählen, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung stark voneinander unterscheiden, verursachen komplexe metallurgische Probleme, die nur durch Kompromisse gelöst werden können. Generell gilt, dass der Schweißer zu einem überlegierten, austenitischen Schweißzusatz greifen sollte.
Bei solchen Mischverbindungen hat die Auswahl des Schweißzusatzes eine zentrale Bedeutung. Die Aufmischung der verschiedenen Grundwerkstoffe berücksichtigt, muss ein Schweißgut das Ziel sein, das kein martensitisches Gefüge und auch kein austenitisch-ferritisches Gefüge mit δ-Ferrit bis fünf Prozent aufweist.
Dadurch ist eine rissfeste und zähe Schweißverbindung zwischen dem unlegierten und dem austenitischen Werkstoff sichergestellt. Der Schweißer sollte aber darauf achten, dass die Aufmischung zwischen den Grundwerkstoffen und dem Schweißzusatz möglichst gering bleibt. Um den Schweißzusatz auszuwählen, kann der Schweißer das Schäffler-Diagramm zu Hilfe nehmen.
Bei einer Schweißung im abnahmepflichtigen Bereich ist ein Zusatzwerkstoff auf Nickelbasis vorgeschrieben. Diese Vorgabe gilt dann, wenn der Schweißer nachträglich eine Wärmebehandlung durchführt, die Betriebstemperatur höher ist als 300 Grad Celsius oder die Wandstärken der Bauteile, die geschweißt werden, über 30 mm liegen.
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