Stahlguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

Tabelle 10: Chemische Zusammensetzung nach der Schmelzanalyse der hochfesten Stahlgusssorten mit guter Schweißeignung nach SEW 520
Verwendungszwecke an (siehe Tabellen
6 und 7), bietet aber deutlich erhöhte
Streckgrenzen. Bis zu einer Streckgrenze
von 700 MPa und Wanddicken von 50 bis
80 mm kommt nickelfreier Stahlguss zum
Einsatz, während höhere Festigkeitseigenschaften
statt eines Mangan- einen Nickelzusatz
erfordern, um als Voraussetzung für
die gewünschte Eigenschaftskombination
das nötige Gefüge aus Martensit und
unterem Bainit einstellen zu können.
Die Reihe der Stahlgusssorten für größere
Wanddicken beginnt mit dem mikrolegierten
Feinkornbaustahlguss G12MnMo7-4
(1.5431), bei dem aufgrund seiner Fähigkeit
zum Ausscheidungshärten weitgehend
unabhängig von der Wanddicke die gewünschten
Eigenschaften eingestellt werden
können. Dieser Werkstoff hat ebenso
wie G8MnMo7-4 (1.5430) ein extrem niedriges
Kohlenstoffäquivalent und ist daher
auch noch in größeren Wanddicken ohne
Vorwärmen zu schweißen. G12MnMo7-4
(1.5431) entspricht in seinen mechanischen
Eigenschaften und seiner Schweißbarkeit
den gewalzten oder geschmie-
Bild 58: Schlaghaube aus GX5CrNi13-4 zum
Einrammen von Rohren; Masse 28 t
32
deten Feinkornbaustählen P460N (1.8905)
und S500N (1.8907) und bietet sich daher
für hochfeste Schweißverbundkonstruktionen
im Maschinen- und Hochbau sowie
im Offshore-Bereich an.
Die weiteren Stahlgusssorten für Wanddicken
über 100 mm sind mit steigender
Streckgrenze zunehmend legiert. Die
Schweißbarkeit wird hierdurch jedoch
nur wenig beeinträchtigt. Eine Sonderstellung
nimmt der nichtrostende 13%ige
Chromstahlguss GX4CrNi13-4 (1.4317)
ein, der in der Martensitstufe umwandelt
und dessen Perlitumwandlung erst nach
längeren Zeiten einsetzt. Auch in größten
Wanddicken ist er mit Luftabkühlung durchvergütbar.
Größere und kompliziert gestaltete
Gussstücke können vorteilhaft und
mit großer Sicherheit aus dieser Stahlgusssorte
hergestellt werden. Der extrem
niedrige Kohlenstoffgehalt führt darüber
hinaus zu einem hochzähen und
gut schweißbaren Gefüge. Je nach Beanspruchung
kann dieser Werkstoff sogar
ohne Wärmebehandlung geschweißt werden.
Nach den geltenden Regeln ist die
Schweißeignung aller Stahlgusssorten
nach Tabelle 11 als gut zu bezeichnen.
Das bedeutet, dass dünnwandige Gussstücke
ohne Vorwärmen geschweißt werden
können. Jedoch ist bei hochbeanspruchten
Nähten ein Vorwärmen dann
vorzunehmen, wenn es für das entsprechende
Feinkornblech vorgeschrieben
ist. Eine Wärmenachbehandlung ist aus
Werkstoffgründen nicht erforderlich. Hinweise
für das Schweißen und die Schweißzusatzwerkstoffe
werden in Tabelle 12
gegeben.
Die Eigenschaften der hochfesten Stahlgusssorten
mit guter Schweißeignung werden
bei Anwendung geeigneter Schweißverfahren
und Schweißzusatzwerkstoffe
nicht beeinflusst. Voraussetzung ist jedoch,
dass die Streckgrenze nach oben begrenzt
wird. Sie ist so einzustellen, dass je nach
Schweißverfahren, Nahtdicke und Nahtform
sowie gegebenenfalls je nach gewählter
Vorwärmtemperatur die Abkühldauer
von 800 auf 500 °C zwischen 10 und
25 s liegt.
Im Interesse der Kaltrisssicherheit der
Schweißverbindung sollten zum Schweißen
nur Zusätze verwendet werden, die ein
Schweißgut mit sehr niedrigem Wasserstoffgehalt
haben.
Spannungsarmglühen nach dem Schweißen
ist im Hinblick auf die mechanischen
Eigenschaften der Schweißverbindung
nicht erforderlich. Wenn aufgrund von Bauvorschriften
oder aus konstruktiven Gründen
ein Spannungsarmglühen in Betracht
kommt, sollte es im Temperaturbereich
von 530 bis 600 °C durchgeführt werden.
Die gute und problemlose Schweißbarkeit,
für die diese Stahlgusssorten konzipiert
sind, macht sie für Konstruktionsschweißungen
jeder Art geeignet.
8.5 Vergütungsstahlguss
Die als Vergütungsstahlguss bezeichneten
niedriglegierten Stahlgusssorten werden im
vergüteten Zustand bei Temperaturen bis
etwa 300 °C verwendet. Als Grundlage für
die Berechnung einer Konstruktion dient
bei diesen zähen Werkstoffen die Streckgrenze.
Von großem Einfluss auf die Vergütbarkeit
eines Werkstoffs ist die Bauteilwanddicke,
da auch für die Kernzone eine Mindestabkühlgeschwindigkeit
erforderlich ist. Bei
unlegiertem Stahlguss liegt die Grenze der
Durchvergütbarkeit bei einer Wanddicke
von etwa 20 mm. Durch geeignete Legierungselemente
wird dieser Grenzwert zu
größeren Wanddicken verschoben. Dabei
muss allerdings berücksichtigt werden,
dass die erreichbaren Festigkeitswerte teilweise
mit steigender Wanddicke etwas ab-
konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1