WISSENSWERTES FÜR DEN SCHWEISSER

Auswahlunterstützung
3.5.1. Hinweise zur Vorwärmung
von Werkstoffen
Aufhärtung des Stahles beim Schweißen
Durch die Tatsache, daß beim Schweißen der Grundwerkstoff in der wärmebeeinflußten Zone in
bestimmten Bereichen immer über Ac1 bzw. Ac3 erwärmt wird, besteht bei härtbaren Stählen die
Gefahr einer Aufhärtung und damit der Rißbildung. Die Aufhärtungsneigung bei unlegierten und
legierten Stählen hängt besonders vom Kohlenstoffgehalt, aber auch von den sonstigen
Legierungsgehalten ab. Beim Schweißen kann die Abkühlungsgeschwindigkeit aus dem
Austenitgebiet so groß sein, daß sie etwa einer Härtung im Wasser entspricht.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird umso größer, je
◆ weniger Wärme beim Schweißen eingebracht wird,
◆ dicker das Material ist,
◆ kälter das Material ist.
Wird die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit erreicht, muß mit der Bildung von Härtungsgefügen,
z. B. Martensit gerechnet werden. Die Höhe der Härtewerte wird im wesentlichen vom Kohlenstoffgehalt
bestimmt.
Die Härte steigt linear mit steigendem Kohlenstoffgehalt bis ca. 0.45 % C auf einen Wert von
etwa 650 HV an. Die Kerbschlagarbeit liegt im gehärteten Stahl bis 0.12 % Kohlenstoff über
78 Joule und fällt mit höheren C-Gehalten steil ab. Über 0.2 % C liegt sie unter 32 Joule. Man
erkennt daraus, daß der Wert von 0.2 % C etwa die Grenze darstellt, bis wohin Stähle ohne Vorwärmung
und ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen geschweißt werden können.
Werden über die Wurzellage die Füll- und Decklagen geschweißt, so werden die darunterliegenden
Zonen normalisiert bzw. angelassen und die Härtespitzen neben der Wurzelnaht abgebaut.
Sind jedoch bereits vorher durch die Aufhärtung nach dem Schweißen der Wurzellage Risse in der
Übergangszone entstanden, so verbleiben diese auch nach dem Einbringen der Decklagen in der
Schweißverbindung und können unter Umständen zum Bruch des geschweißten Bauteiles führen.
In derart aufgehärteten Zonen kommt es unter Einfluß der Schweißschrumpfung zu hohen
Spannungen, weil der Werkstoff daran gehindert ist, sie durch plastische Verformung abzubauen.
Darüberhinaus entsteht besonders bei dicken Querschnitten in diesem Gebiet ein mehrachsiger
Spannungszustand, der noch dadurch begünstigt wird, daß die Martensitbildung unter Volumensvergrößerung
abläuft. Erreichen die Spannungen die Trennfestigkeit, so treten im Übergangsbereich
Risse auf.
Am Entstehen dieser Unternahtrisse kann auch der Wasserstoff wesentlich beteiligt sein. Um
Unternahtrisse mit einer gewissen Sicherheit zu verhindern, sollte ein Härtewert von 350 HV nach
Möglichkeit nicht überschritten werden,.
Zur Vermeidung von Unternahtrissen und damit für die Sicherheit einer Schweißkonstruktion ist
aus vorgenannten Gründen die genaue Kenntnis der Aufhärtungsvorgänge in der wärmebeeinflußten
Zone des Stahles von besonderer Bedeutung. Es erscheint auch sehr wichtig, daß man bei
einem gegebenen Stahl mit bekannter chemischer Zusammensetzung vor dem Schweißen
Voraussagen über eine mögliche Aufhärtung machen kann.
Vorwärmung des Werkstoffes
Die Vorwärmtemperatur ist jene Temperatur, auf die das Werkstück vor dem Schweißen der ersten
Raupe im Bereich der Schweißstelle gebracht werden muß.
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