Zum Schweißen von Drähten mit Si, Mn, S, P, Cr, Al, Ti, Mo, V und anderen Legierungselementen. Der Einfluss dieser Legierungselemente auf die Schweißleistung wird im Folgenden beschrieben:
Silizium (Si)
Silizium ist das am häufigsten verwendete Desoxidationselement in Schweißdrähten. Es kann die Verbindung von Eisen mit Oxidation verhindern und FeO im Schmelzbad reduzieren. Wenn jedoch die Siliciumdesoxidation allein verwendet wird, hat das resultierende SiO2 einen hohen Schmelzpunkt (ca. 1710 °C) und die resultierenden Partikel sind klein, was es schwierig macht, aus dem Schmelzbad herauszuschwimmen, was leicht zu Schlackeneinschlüssen im Schmelzbad führen kann Metall schweißen.
Mangan (Mn)
Die Wirkung von Mangan ähnelt der von Silizium, seine Desoxidationsfähigkeit ist jedoch etwas schlechter als die von Silizium. Bei alleiniger Mangan-Desoxidation hat das erzeugte MnO eine höhere Dichte (15,11 g/cm3) und es ist nicht einfach, aus dem Schmelzbad zu schwimmen. Das im Schweißdraht enthaltene Mangan kann sich neben der Desoxidation auch mit Schwefel zu Mangansulfid (MnS) verbinden und entfernt werden (Entschwefelung), wodurch die Neigung zu durch Schwefel verursachten Heißrissen verringert werden kann. Da Silizium und Mangan allein zur Desoxidation verwendet werden, ist es schwierig, die desoxidierten Produkte zu entfernen. Daher wird derzeit meist die gemeinsame Desoxidation von Silizium und Mangan verwendet, damit das erzeugte SiO2 und MnO zu Silikat (MnO·SiO2) zusammengesetzt werden kann. MnO·SiO2 hat einen niedrigen Schmelzpunkt (ca. 1270 °C) und eine geringe Dichte (ca. 3,6 g/cm3) und kann zu großen Schlackenstücken kondensieren und im Schmelzbad ausschwimmen, um eine gute Desoxidationswirkung zu erzielen. Mangan ist außerdem ein wichtiges Legierungselement in Stahl und ein wichtiges Härtungselement, das großen Einfluss auf die Zähigkeit des Schweißgutes hat. Wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,05 % beträgt, ist die Zähigkeit des Schweißguts sehr hoch; wenn der Mn-Gehalt mehr als 3 % beträgt, ist es sehr spröde; Wenn der Mn-Gehalt 0,6–1,8 % beträgt, weist das Schweißgut eine höhere Festigkeit und Zähigkeit auf.
Schwefel (S)
Schwefel liegt im Stahl häufig in Form von Eisensulfid vor und ist in Form eines Netzwerks an der Korngrenze verteilt, wodurch die Zähigkeit des Stahls erheblich verringert wird. Die eutektische Temperatur von Eisen plus Eisensulfid ist niedrig (985 °C). Da die Verarbeitungsanfangstemperatur bei der Warmumformung im Allgemeinen 1150–1200 °C beträgt und das Eutektikum von Eisen und Eisensulfid geschmolzen ist, was während der Verarbeitung zu Rissen führt, handelt es sich bei diesem Phänomen um die sogenannte „Heißversprödung von Schwefel“. . Diese Eigenschaft des Schwefels führt dazu, dass der Stahl beim Schweißen Heißrisse entwickelt. Daher wird der Schwefelgehalt in Stahl im Allgemeinen streng kontrolliert. Der Hauptunterschied zwischen gewöhnlichem Kohlenstoffstahl, hochwertigem Kohlenstoffstahl und hochentwickeltem Qualitätsstahl liegt in der Menge an Schwefel und Phosphor. Wie bereits erwähnt, hat Mangan eine entschwefelnde Wirkung, da Mangan mit Schwefel Mangansulfid (MnS) mit einem hohen Schmelzpunkt (1600 °C) bilden kann, das in körniger Form im Korn verteilt ist. Mangansulfid weist bei der Warmumformung eine ausreichende Plastizität auf und eliminiert so die schädliche Wirkung von Schwefel. Daher ist es vorteilhaft, einen bestimmten Mangangehalt im Stahl beizubehalten.
Phosphor (P)
Phosphor kann in Ferrit in Stahl vollständig gelöst werden. Seine festigende Wirkung auf Stahl übertrifft die von Kohlenstoff, der die Festigkeit und Härte von Stahl erhöht. Phosphor kann die Korrosionsbeständigkeit von Stahl verbessern, während Plastizität und Zähigkeit deutlich reduziert werden. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen ist die Auswirkung gravierender, was als Kaltknieneigung von Phosphor bezeichnet wird. Daher ist es beim Schweißen ungünstig und erhöht die Rissempfindlichkeit von Stahl. Als Verunreinigung sollte auch der Gehalt an Phosphor im Stahl begrenzt werden.
Chrom (Cr)
Chrom kann die Festigkeit und Härte von Stahl erhöhen, ohne die Plastizität und Zähigkeit zu verringern. Chrom verfügt über eine starke Korrosions- und Säurebeständigkeit, daher enthält austenitischer Edelstahl im Allgemeinen mehr Chrom (mehr als 13 %). Chrom weist außerdem eine starke Oxidationsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit auf. Daher wird Chrom auch häufig in hitzebeständigem Stahl wie 12CrMo, 15CrMo, 5CrMo usw. verwendet. Stahl enthält eine gewisse Menge Chrom [7]. Chrom ist ein wichtiger Bestandteil von austenitischem Stahl und ein ferritisierendes Element, das die Oxidationsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen in legiertem Stahl verbessern kann. Bei austenitischem Edelstahl besteht die Tendenz zur Heißrissbildung, wenn die Gesamtmenge an Chrom und Nickel 40 % beträgt und Cr/Ni = 1. Bei Cr/Ni = 2,7 besteht keine Tendenz zur Heißrissbildung. Wenn daher Cr/Ni = 2,2 bis 2,3 im allgemeinen 18-8-Stahl ist, kann Chrom in legiertem Stahl leicht Karbide erzeugen, was die Wärmeleitung von legiertem Stahl verschlechtert, und Chromoxid entsteht leicht, was das Schweißen erschwert.
Aluminium (AI)
Aluminium ist eines der stark desoxidierenden Elemente, daher kann die Verwendung von Aluminium als Desoxidationsmittel nicht nur weniger FeO erzeugen, sondern auch FeO leicht reduzieren, die chemische Reaktion des im Schmelzbad erzeugten CO-Gases wirksam hemmen und die Fähigkeit, CO zu widerstehen, verbessern Poren. Darüber hinaus kann sich Aluminium auch mit Stickstoff verbinden, um Stickstoff zu fixieren, sodass auch Stickstoffporen verkleinert werden können. Bei der Desoxidation von Aluminium hat das entstehende Al2O3 jedoch einen hohen Schmelzpunkt (ca. 2050 °C) und liegt im Schmelzbad in festem Zustand vor, was wahrscheinlich zu Schlackeneinschlüssen in der Schweißnaht führt. Gleichzeitig kann der Aluminium enthaltende Schweißdraht leicht Spritzer verursachen, und der hohe Aluminiumgehalt verringert auch die thermische Rissbeständigkeit des Schweißguts, sodass der Aluminiumgehalt im Schweißdraht streng kontrolliert werden muss und nicht zu hoch sein sollte viel. Wenn der Aluminiumgehalt im Schweißdraht richtig kontrolliert wird, werden die Härte, die Streckgrenze und die Zugfestigkeit des Schweißguts leicht verbessert.
Titan (Ti)
Titan ist außerdem ein stark desoxidierendes Element und kann auch TiN mit Stickstoff synthetisieren, um Stickstoff zu fixieren und die Fähigkeit des Schweißguts zu verbessern, Stickstoffporen zu widerstehen. Wenn der Gehalt an Ti und B (Bor) in der Schweißnahtstruktur angemessen ist, kann die Schweißnahtstruktur verfeinert werden.
Molybdän (Mo)
Molybdän in legiertem Stahl kann die Festigkeit und Härte von Stahl verbessern, die Körner verfeinern, Anlasssprödigkeit und Überhitzungsneigung verhindern, die Hochtemperaturfestigkeit, Kriechfestigkeit und Dauerfestigkeit verbessern. Wenn der Molybdängehalt weniger als 0,6 % beträgt, kann es die Plastizität verbessern und verringern Neigung zur Rissbildung und verbessert die Schlagzähigkeit. Molybdän fördert tendenziell die Graphitisierung. Daher enthält der allgemeine molybdänhaltige hitzebeständige Stahl wie 16Mo, 12CrMo, 15CrMo usw. etwa 0,5 % Molybdän. Wenn der Molybdängehalt in legiertem Stahl 0,6–1,0 % beträgt, verringert Molybdän die Plastizität und Zähigkeit von legiertem Stahl und erhöht die Abschreckneigung von legiertem Stahl.
Vanadium (V)
Vanadium kann die Festigkeit von Stahl erhöhen, Körner verfeinern, die Tendenz zum Kornwachstum verringern und die Härtbarkeit verbessern. Vanadium ist ein relativ starkes karbidbildendes Element und die gebildeten Karbide sind unterhalb von 650 °C stabil. Zeithärtender Effekt. Vanadiumkarbide weisen eine hohe Temperaturstabilität auf, wodurch die Hochtemperaturhärte von Stahl verbessert werden kann. Vanadium kann die Karbidverteilung im Stahl verändern, Vanadium bildet jedoch leicht feuerfeste Oxide, was das Gasschweißen und Gasschneiden erschwert. Wenn der Vanadiumgehalt in der Schweißnaht etwa 0,11 % beträgt, kann er im Allgemeinen eine Rolle bei der Stickstofffixierung spielen und den Nachteil in einen günstigen verwandeln.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. März 2023
