102410_Leseprobe
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Daher können ZTU-Schaubilder, die für die übliche Wärmebehandlung bestimmt sind [1 bis 6], die Verhältnisse<br />
beim Schweißen nur sehr unvollkommen widerspiegeln, sodass ihre Anwendung in der Schweißtechnik zu großen<br />
Fehlern führt. Mit [7] liegt ein Atlas vor, bei dem in 18 Schaubildern russischer und meist höher gekohlter Stähle die<br />
beim Schweißen herrschenden Austenitisierungsbedingungen bereits berücksichtigt wurden.<br />
In der deutschsprachigen Literatur sind Schweiß-ZTU-Schaubilder unter anderem mit [8 bis 13] veröffentlicht. Mit<br />
[14] liegen weitere für das Schweißen geltende Umwandlungsschaubilder vor, denen allerdings keine Eigenschaftsdiagramme<br />
beigeordnet sind.<br />
Um den Anforderungen der schweißtechnischen Praxis gerecht zu werden, wurden in [15 bis 22, 52, 53] weitere<br />
Umwandlungsschaubilder mit dem spezifischen Schweißwärmezyklus nach Bild 2-1 aufgenommen, die damit als<br />
„Schweiß-ZTU-Schaubilder“ die beim Schweißen herrschenden Bedingungen für verschiedene Werkstoffgruppen<br />
berücksichtigen.<br />
Solche Schweiß-ZTU-Schaubilder sind ursprünglich für 76 Stähle, nun erweitert auf 110 Stähle, im Kapitel 4<br />
zusammengestellt. Die chemische Zusammensetzung dieser Stähle ist aus der einführenden Tabelle ersichtlich.<br />
Es handelt sich dabei in erster Linie um niedriglegierte hochfeste schweißgeeignete Baustähle, die im Schiffbau,<br />
Stahlbau, Anlagenbau und ähnlichen Industriezweigen verwendet werden. Darüber hinaus wurden 8 Einsatz- und<br />
Vergütungsstähle, 11 warmfeste und druckwasserstoffbeständige Stähle sowie einige allgemeine bzw. korrosionsträge<br />
Baustähle aufgenommen. Für einige Stahlmarken wurden mehrere Chargen untersucht und deren Schweiß-<br />
ZTU-Schaubilder angegeben, um damit auf den Einfluss von Chargenstreuungen innerhalb ein und derselben<br />
Stahlmarke hinzuweisen sowie um die Größe möglicher Abweichungen zu zeigen.<br />
Legierungselemente wie Mn, Cr, Ni, Mo, V und W erschweren beispielsweise die Diffusion des Kohlenstoffs und<br />
beeinflussen damit insbesondere das Umwandlungsverhalten in der Perlitstufe. Eine Martensitbildung wird dadurch<br />
erleichtert.<br />
Zur besseren Beurteilung der Chargenstreuungen und deren Einfluss auf das Umwandlungsverhalten unter<br />
Schweißbedingungen wurden bei 40 Modellstählen die Gehalte an Kohlenstoff und den Hauptlegierungselementen<br />
Mangan und Silizium systematisch variiert und deren Schweiß-ZTU-Schaubilder zusammengestellt (siehe Tabelle<br />
der chemischen Zusammensetzung im Kapitel 5).<br />
Darüber hinaus beinhaltet Kapitel 6 Schweiß-ZTU-Schaubilder für 6 unlegierte Stahlgusschargen, 4 niedriglegierte,<br />
5 warmfeste sowie weitere 4 Stahlgusssorten (chemische Zusammensetzung in der Tabelle im Kapitel 6).<br />
Von den Autoren wurden auch Schweiß-ZTU-Schaubilder und Diagramme mechanisch-technologischer Kennwerte<br />
für Schweißgut aufgestellt. Im Kapitel 7 werden für E-, MAG- und UP-Schweißgut zutreffende insgesamt 53 Schaubilder<br />
aufgeführt. Sie geben die Möglichkeit, den Einfluss von Legierungselementen, zum Beispiel des Titans, auf<br />
Umwandlungsverhalten und mechanisch-technologische Gütewerte abzuschätzen (chemische Zusammensetzung<br />
in der Tabelle im Kapitel 7). Zur Aufstellung dieser Schaubilder wurde zunächst reines Schweißgut nach dem<br />
jeweiligen Schweißverfahren hergestellt und daraus Proben entsprechend Bild 2-2 gefertigt, die dann nach der im<br />
Abschnitt 2.2 erläuterten Bestimmungsmethode untersucht wurden.<br />
Zusätzlich werden im Kapitel 3 Stahlumschlüsselungstabellen angeboten. Diese ermöglichen die Umschlüsselung<br />
der Originalbezeichnungen der untersuchten Stähle nach TGL, GOST und weiteren Normen in die entsprechende<br />
DIN-, DIN EN- und DIN EN-Norm.<br />
2.2 Bestimmungsmethode<br />
Zur Simulation der beim Schweißen gebräuchlichen schnellen Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten wurde ein in<br />
[23 bis 25] beschriebenes, induktiv arbeitendes Hochgeschwindigkeitsdilatometer angewendet.<br />
Die zu untersuchenden Proben (Bild 2-2) wurden in wassergekühlte Stromzuführungen eingespannt und durch<br />
Widerstandserwärmung mittels Wechselstrom mit 700 K/s auf eine Austenitisierungstemperatur von 1350 °C<br />
aufgeheizt. Die Abkühlung erfolgte ohne Haltezeit bei Maximaltemperatur mit unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten.<br />
Die so simulierten T-t-Zyklen entsprechen denen in der Wärmeeinflusszone (Grobkornzone) einer<br />
Schweißverbindung. Dadurch konnten sowohl die Bedingungen des E- und der MIG-/MAG-Verfahren, aber auch<br />
für die Schweißverfahren mit höherem Wärmeeintrag und größerem Wärmevorlauf (zum Beispiel UP- und ES-<br />
Verfahren) zutreffenden Bedingungen realisiert werden. Die Probendehnung, gemessen über den Querschnitt der<br />
Probe, wurde von Quarzstiften über Hebel reibungsarm auf einen induktiven Wegaufnehmer vom Typ „IWT 101“<br />
übertragen und auf einem x-y-Koordinatenschreiber vom Typ „endim 2200“ als Funktion der Temperatur dargestellt.<br />
Der Registriervorgang konnte durch rhythmisches Abheben der Schreibfeder des Koordinatenschreibers im<br />
Takt einer wählbaren Periodendauer unterbrochen werden. Dies gestattete das punktweise Übertragen der<br />
während der Abkühlung aufgenommenen Dilatometerkurven in halblogarithmische Temperatur-Zeit-Verläufe.<br />
Die Messung der Dilatation erfolgte auf Grund der exakten Zuordnung von Temperatur und Probenausdehnung am<br />
Ort der Temperaturmessung in Probenmitte. Die Regelung der Temperatur der Probe am Ort der Messung wurde<br />
über Pt/PtRh(10 %)-Thermodrähte, die mittig auf der Probenoberfläche aufgeschweißt waren, realisiert. Das<br />
Thermoelement besaß auf Grund der geringen Drahtdurchmesser von nur 0,05 mm eine kleine Wärmekapazität,<br />
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