Stahlguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

Härtbarkeit. Die geschweißte Stelle kühlt
schnell ab, sobald die Energiequelle einmal
entfernt wird, und die Schweißnaht und ein
Teil der wärmebeeinflussten Zone werden
gehärtet. Diese Umwandlung führt zu Spannungen,
da die geschweißte Zone durch
das umliegende kalte Gefüge eingezwängt
ist. Daher können Risse entstehen, und
große Vorsicht ist geboten, um diese zu
vermeiden.
Werkzeugstähle werden hauptsächlich im
geglühten oder vergüteten Zustand geliefert.
Im nachfolgenden Bild 35 wird erläutert,
wie sich der Grundwerkstoff, das Schweißgut
und die Wärmeeinflußzone nach dem
Schweißvorgang verhalten.
Das Schweißgut liegt im “Gusszustand”
vor, das durch die schnelle Erstarrung ein
feinkörniges Gefüge aufweist. Darunter liegt
die kombinierte Anschmelz- und Neuhärtezone,
in der kurzfristig sehr hohe
Austenitisierungstemperaturen aufgetreten
sind. Größere Unterschiede entstehen im
angrenzenden Bereich bei der geglühten
oder vergüteten Variante. Während bei der
geglühten Ausführung noch eine Teilaustenitisierung
erfolgt, tritt bei der gehärteten
und angelassenen Ausführung des Werkzeugwerkstoffes
neben der Teilaustenitisierung
auch eine höhere Anlassbehandlung
auf, so dass die Härte abfällt. Diese
spezielle Aussage für die gehärtete und
angelassene Ausführung wird im Bild 36
erläutert.
Sehr große Unterschiede hinsichtlich der
Härteverläufe ergeben sich natürlich auch,
wenn die unterschiedlichen Ausgangszustände
“geglüht” bzw. “gehärtet und angelassen”
betrachtet werden. Wie dem Bild
37 zu entnehmen ist, sind beim Schweißen
von geglühten Materialien auf jeden Fall
Härtesteigerungen in Teilbereichen zu
verzeichnen. Die Härte im Bereich der
Schweißeist jedoch nicht extrem hoch, da
aufgrund der Überhitzung höhere Restaustenitgehalte
auftreten. Im Anschluss an diesen
Bereich liegt die Zone mit “normaler”
Austenitisierung. Wegen der Martensitbildung
sind sehr hohe Härtewerte vorhanden,
die dann kontinuierlich auf den Wert
der geglühten Ausführung abfallen.
Große Unterschiede hinsichtlich der Härte
treten beim Schweißen der gehärteten und
angelassenen Ausführung auf. Für den Bereich
des Schweißzusatzwerkstoffes bzw.
der ersten Zone gelten die Aussagen, wie
sie auch für die geglühte Ausführung gemacht
wurden. Darunter kommt es dann
zum Abfall der Ursprungshärte, da die Anlasstemperatur
bei der Abkühlung aus der
konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1
schmelzflüssigen Phase höher lag als die
ursprüngliche Anlasstemperatur. Von hier
aus steigt die Härte dann auf den Härtewert
an, der bei der Wärmebehandlung eingestellt
wurde. Resultierend aus den unterschiedlichen
Gefügezuständen und den
unterschiedlichen Härtewerten ist abzuleiten,
dass auch extreme Spannungen auftreten.
6.7.2 Schweißen mit Pufferlagen
Sehr gerne wird bei größeren Schweißungen,
zumindest in der Tiefe, das Schweißen
mittels Pufferlagen angewendet. Dann
wird nicht mit einem Art ähnlichen oder Art
gleichen Schweißzusatzwerkstoff gearbeitet,
sondern mit einem austenitischen
Schweißzusatzwerkstoff mit 29 % Cr und
9 % Ni. Dieser austenitische Bereich hat
den Vorteil, dass er verhältnismäßig weich
und zäh ist, so dass Rissbildung praktisch
unterdrückt wird. Sofern dieses Material in
den Funktionsbereich ragt, kommt es dort
zu einem sehr unterschiedlichen Ver-
Bild 34: Horizontal durch die Schaufel geteiltes
Laufrad einer Francisturbine verschweißt
nach dem ES-Verfahren;
Werkstoff: GX5CrNi13-4; Abmessungen: Dmr.
6080 x 3100 mm; Masse: 9 t
Bild 35: Schweißnahtausbildung bei Werkzeugstählen im geglühten und angelassenen
Zustand oben)
Bild 36: Teilaustenitisierung und Härteverlauf in der Schweißnahtumgebung (unten)
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