Vier Arten von Edelstahl und die Rolle der Legierungselemente:
Edelstahl lässt sich in vier Haupttypen unterteilen: austenitischer, martensitischer, ferritischer und Duplex-Edelstahl (Tabelle 1). Diese Klassifizierung basiert auf der Mikrostruktur von Edelstahl bei Raumtemperatur. Wird kohlenstoffarmer Stahl auf 1550 °C erhitzt, verändert sich seine Mikrostruktur von Raumtemperatur-Ferrit zu Austenit. Beim Abkühlen kehrt die Mikrostruktur zu Ferrit zurück. Austenit, der bei hohen Temperaturen entsteht, ist nicht magnetisch und weist im Allgemeinen eine geringere Festigkeit, aber eine bessere Duktilität als Raumtemperatur-Ferrit auf.
Wenn der Chromgehalt (Cr) im Stahl 16 % übersteigt, wird die Mikrostruktur bei Raumtemperatur in der Ferritphase fixiert, wodurch der Ferrit in allen Temperaturbereichen erhalten bleibt. Dieser Typ wird als ferritischer Edelstahl bezeichnet. Wenn sowohl der Chromgehalt (Cr) über 17 % als auch der Nickelgehalt (Ni) über 7 % liegt, wird die Austenitphase stabil und der Austenit bleibt von niedrigen Temperaturen bis zum Schmelzpunkt erhalten.
Austenitischer Edelstahl wird üblicherweise als Cr-N-Stahl bezeichnet, während martensitischer und ferritischer Edelstahl direkt als Cr-Stahl bezeichnet wird. Elemente in Edelstahl und Füllmetallen lassen sich in austenitbildende und ferritbildende Elemente unterteilen. Zu den primären austenitbildenden Elementen gehören Ni, C, Mn und N, während zu den primären ferritbildenden Elementen Cr, Si, Mo und Nb gehören. Durch die Anpassung des Gehalts dieser Elemente kann der Ferritanteil in der Schweißverbindung gesteuert werden.
Austenitischer Edelstahl, insbesondere mit einem Stickstoffgehalt von weniger als 5 % (N), lässt sich leichter schweißen und bietet eine bessere Schweißqualität als rostfreie Stähle mit geringerem Stickstoffgehalt. Schweißverbindungen aus austenitischem Edelstahl weisen eine gute Festigkeit und Duktilität auf, sodass häufig keine Wärmebehandlung vor und nach dem Schweißen erforderlich ist. Im Bereich des Edelstahlschweißens macht austenitischer Edelstahl 80 % der gesamten Edelstahlverwendung aus und steht daher im Mittelpunkt dieses Artikels.
So wählen Sie die richtigeEdelstahlschweißenVerbrauchsmaterialien, Drähte und Elektroden?
Bei identischem Grundwerkstoff gilt die erste Regel: „Das Grundwerkstoff-Verhältnis muss stimmen.“ Wird beispielsweise Kohle mit Edelstahl 310 oder 316 verbunden, ist das entsprechende Kohlematerial zu wählen. Beim Schweißen unterschiedlicher Werkstoffe ist ein Grundwerkstoff mit hohem Legierungsanteil zu wählen. Beim Schweißen von Edelstahl 304 und 316 ist beispielsweise Schweißzusatzwerkstoff 316 zu wählen. Es gibt jedoch auch viele Sonderfälle, in denen das Prinzip „Das Grundwerkstoff-Verhältnis muss stimmen“ nicht befolgt wird. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Auswahltabelle für Schweißzusatzwerkstoffe zu Rate zu ziehen. Beispielsweise ist Edelstahl 304 das gängigste Grundmaterial, es gibt jedoch keinen Schweißstab vom Typ 304.
Wenn das Schweißmaterial zum Grundmetall passen muss, wie wählt man das Schweißmaterial zum Schweißen von 304 Edelstahldraht und Elektrode aus?
Beim Schweißen von Edelstahl 304 sollten Schweißzusätze des Typs 308 verwendet werden, da die zusätzlichen Elemente in Edelstahl 308 den Schweißbereich besser stabilisieren. Auch 308L ist eine akzeptable Wahl. L steht für einen niedrigen Kohlenstoffgehalt, Edelstahl 3XXL für einen Kohlenstoffgehalt von 0,03 %, während Standard-Edelstahl 3XX bis zu 0,08 % Kohlenstoff enthalten kann. Da Schweißzusätze des Typs L zur gleichen Klassifizierung gehören wie Schweißzusätze anderer Art, sollten Hersteller die separate Verwendung von Schweißzusätzen des Typs L in Erwägung ziehen, da der niedrige Kohlenstoffgehalt die Neigung zur interkristallinen Korrosion verringern kann. Der Autor ist der Ansicht, dass L-förmige gelbe Werkstoffe häufiger zum Einsatz kommen werden, wenn Hersteller ihre Produkte modernisieren wollen. Hersteller, die MSG-Schweißverfahren verwenden, ziehen auch die Verwendung von Edelstahl 3XXSi in Erwägung, da SI die Benetzung und Leckage von Teilen verbessern kann. Falls das Kohlestück eine höhere Spitze aufweist oder die Schweißbadverbindung an der Schweißnahtspitze der Winkelnaht oder Überlappnaht schlecht ist, kann die Verwendung von S-haltigem, gasgeschütztem Schweißdraht die Kohlenaht befeuchten und die Abscheidungsrate verbessern.
Veröffentlichungszeit: 26. September 2023