Zusammenfassung des Schweißens von kohlenstoffarmem Vergütungsstahl

Da es sich bei dieser Stahlsorte um einen hochfesten geschweißten Baustahl handelt, ist der Kohlenstoffgehalt auf einen niedrigen Kohlenstoffanteil von üblicherweise weniger als 0,18 % begrenzt, und bei der Gestaltung der Legierungszusammensetzung werden auch Anforderungen an die Schweißbarkeit berücksichtigt, sodass das Schweißen von kohlenstoffarmem gehärtetem Stahl grundsätzlich dem von normalisiertem Stahl ähnelt. Die folgenden Probleme treten hauptsächlich beim Schweißen auf.

① thermische Rissbildung in der Schweißnaht und Verflüssigungsrissbildung in der Wärmeeinflusszone. Gehärteter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hat im Allgemeinen einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und einen hohen Mangangehalt. Die S- und P-Kontrolle ist ebenfalls strenger, so dass die Tendenz zur thermischen Rissbildung geringer ist. Bei niedriglegiertem, hochfestem Stahl mit hohem Nickel- und niedrigem Mangangehalt erhöht sich jedoch die Tendenz zur thermischen Rissbildung und zur Verflüssigungsrissbildung.

② Kaltrissbildung. Da diese Stahlsorte mehr Legierungselemente enthält, die die Härtbarkeit verbessern können, besteht eine große Neigung zur Kaltrissbildung. Aufgrund des hohen Ms-Punkts dieses Stahltyps kann die Verbindung jedoch bei dieser Temperatur langsamer abgekühlt werden, so dass der erzeugte Martensit Zeit hat, eine „Selbstaushärtungs“-Behandlung durchzuführen, um die Neigung zu Kaltrissen bis zu einem gewissen Grad zu verringern, sodass die tatsächliche Tendenz zu Kaltrissen nicht unbedingt groß ist.

③ Knacken erneut erhitzen. Kohlenstoffarmer Vergütungsstahl enthält V, Mo, Nb, Cr und andere stark karbidbildende Elemente und neigt daher zu einer gewissen Tendenz zur Rissbildung bei erneuter Erwärmung.

④ Erweichung der Wärmeeinflusszone. Die Erweichung erfolgt im Bereich zwischen der ursprünglichen Anlasstemperatur des Grundmaterials, wenn die Schweißtemperatur auf Ac1 erhöht wurde. Je niedriger die ursprüngliche Anlasstemperatur ist, desto größer ist der Bereich der Erweichungszone und desto stärker ist der Erweichungsgrad.

⑤ Versprödung der Wärmeeinflusszone. Wenn die überhitzte Zone Martensit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und einem Volumenanteil von 10–30 % des unteren Bainits erzeugt, kann eine hohe Zähigkeit erreicht werden. Wenn die Abkühlgeschwindigkeit jedoch zu schnell ist, bildet sich ein Volumenanteil von 100 % kohlenstoffarmem Martensit, und die Zähigkeit nimmt ab. Wenn einerseits die Abkühlgeschwindigkeit zu langsam ist, so dass die Kornvergröberung andererseits in der überhitzten Zone zu kohlenstoffarmem Martensit plus Bainit plus MA-Elementen der gemischten Organisation führt, führt dies dazu, dass in der überhitzten Zone eine stärkere Versprödung entsteht.

Beim Schweißen von σs ≥ 980 MPa gehärtetem Stahl müssen Wolframlichtbogenschweißen oder Elektronenstrahlschweißen und andere Schweißmethoden verwendet werden. Für σs < 980 MPa kohlenstoffarmer Vergütungsstahl können Elektroden-Lichtbogenschweißen, Unterpulver-Automatikschweißen, Schmelzgas-Schutzschweißen und Wolfram-Lichtbogenschweißen verwendet werden. Aber für Stahl mit σs ≥ 686 MPa ist das Schmelzgas-Schutzschweißen die am besten geeignete automatische Schweißverfahrensmethode. Wenn Sie außerdem Mehrdraht-Unterpulverschweißen und Elektroschlackeschweißen sowie andere Schweißverfahren mit hohem Wärmeeintrag und sehr geringer Abkühlgeschwindigkeit verwenden müssen, ist eine Anlassbehandlung nach dem Schweißen erforderlich.

Wenn die Wärmezufuhr auf den maximal zulässigen Wert erhöht wird und Risse nicht vermieden werden können, müssen Vorwärmmaßnahmen ergriffen werden. Bei vergütetem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt dient das Vorwärmen hauptsächlich dazu, Kaltrisse zu verhindern, und das Vorwärmen kann sich nachteilig auf die Zähigkeit auswirken. Daher wird es im Allgemeinen beim Schweißen von vergütetem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit einer niedrigeren Vorwärmtemperatur (≤ 200 °C) verwendet. Durch das Vorwärmen wird vor allem die Abkühlgeschwindigkeit der Martensitumwandlung durch die selbstvergütende Wirkung des Martensits verringert, um die Rissbeständigkeit zu verbessern. Wenn die Vorwärmtemperatur zu hoch ist, ist nicht nur die Verhinderung von Kälte und Kälte nicht erforderlich, sondern auch die Abkühlgeschwindigkeit von 800–500 °C ist niedriger als die kritische Abkühlgeschwindigkeit für die Entstehung von sprödem Mischgewebe, sodass in der wärmebeeinflussten Zone eine offensichtliche Versprödung erscheint.

Kohlenstoffarmer Vergütungsstahl ist nach dem Schweißen im Allgemeinen keiner Wärmebehandlung mehr unterworfen, daher sollte bei der Auswahl der Schweißmaterialien das resultierende Schweißgut den mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials im Schweißzustand nahe kommen. In besonderen Fällen, z. B. wenn die Steifigkeit der Struktur sehr groß ist und Kaltrisse schwer zu vermeiden sind, muss als Zusatzwerkstoff eine etwas geringere Festigkeit als das Grundmaterial gewählt werden.