Schweißen von Stahl 101: Warum ist Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt schweißbar, Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt jedoch nicht?

Je nach chemischer Zusammensetzung des Stahls kann er in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Kohlenstoffstahl und legierter Stahl.

Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstähle werden unterteilt in:

(i) Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und einer Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,25%;

(ii) Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25 - 0,6%;

(iii) Hochkohlenstoffhaltiger Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,6%.

Baustahl

Mild Stahl ist eine Art von Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,25%. Aufgrund seiner geringen Festigkeit, geringen Härte und Weichheit wird er auch als Baustahl bezeichnet.

Baustahl umfasst den größten Teil des normalen Kohlenstoffbaustahls und einige der hochwertigen Kohlenstoffbaustähle. Er wird in der Regel für Konstruktionsteile verwendet, die keiner Wärmebehandlung bedürfen, und für mechanische Teile, die verschleißfest sein müssen, was durch Aufkohlung oder andere Wärmebehandlungen erreicht werden kann.

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,25% bis 0,60% aufweist, ist für seine gute Warmumformung und Schneidleistung bekannt, aber schlechtes Schweißen Leistung. Es hat höhere Festigkeit und Härte als kohlenstoffarmer Stahl, aber geringere Plastizität und Zähigkeit. Er kann direkt in kaltgewalzten oder kaltgezogenen Werkstoffen oder nach einer Wärmebehandlung ohne weitere Behandlung verwendet werden.

Bei ordnungsgemäßem Vergüten hat Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt insgesamt gute mechanische Eigenschaften, mit einer maximalen Härte von etwa HRC55 (HB538) und einer Zugfestigkeit von 600 bis 1100 MPa. Dies macht Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt zum am häufigsten verwendeten Werkstoff mittlerer Festigkeit.

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird nicht nur im Bauwesen, sondern auch bei der Herstellung verschiedener mechanischer Teile verwendet.

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehaltmit einem Kohlenstoffgehalt von 0,60% bis 1,70%, wird auch als Werkzeugstahl bezeichnet. Er kann sein abgeschreckt und vergütetaber die Schweißleistung ist schlecht. Werkzeuge wie Hämmer und Brechstangen werden aus Kohlenstoffstahl 0.75% hergestellt, während Schneidewerkzeuge wie Bohrer, Schrauben und Reibahlen werden aus Kohlenstoffstahl 0,90% bis 1,00% hergestellt.

Vergleich von Schweißeigenschaften von kohlenstoffarmen und kohlenstoffreichen Stählen

Vergleich der Schweißeigenschaften von kohlenstoffarmen und kohlenstoffreichen Stählen

Die Schweißbarkeit von Stahl wird in erster Linie durch seine chemische Zusammensetzung bestimmt, wobei der Kohlenstoff der wichtigste Faktor ist. Obwohl andere Legierungselemente Elemente in Stahl können auch die Schweißbarkeit beeinträchtigen, doch sind ihre Auswirkungen im Allgemeinen viel geringer als bei Kohlenstoff.

Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist normalerweise gut schweißbar und erfordert keine besonderen Maßnahmen. Bei niedrigen Temperaturen oder beim Schweißen sind jedoch dicke Platten oder hohen Anforderungen kann der Einsatz von basischen Elektroden und Vorwärmen erforderlich sein. Wenn der Kohlenstoff- und Schwefelgehalt von kohlenstoffarmen Stählen die Obergrenze überschreitet, sollten Maßnahmen wie die Verwendung von hochwertigen wasserstoffarmen Schweißdrähten, Vor- und Nachwärmen und die richtige Auswahl der Rillen getroffen werden, um thermische Risse zu vermeiden.

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt neigt beim Schweißen zur Rissbildung, insbesondere wenn der Kohlenstoffgehalt hoch ist. Denn je höher der Kohlenstoffgehalt ist, desto stärker ist die Härtungstendenz der Wärmeeinflusszone, was zu einem höheren Risiko von Kaltrissen und einer geringeren Schweißbarkeit führt. Der Kohlenstoffgehalt des Schweißguts steigt außerdem mit dem Kohlenstoffgehalt des Grundmaterials, was die Gefahr der Rissbildung weiter erhöht.

Das Vorhandensein von Schwefel in Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann das Risiko von thermischen Rissen beim Schweißen erhöhen. Um dieses Risiko zu mindern, sollte eine Basiselektrode mit guter Rissbeständigkeit verwendet werden, und es können Maßnahmen wie Vorwärmen und Nachwärmen ergriffen werden, um die Rissneigung zu verringern.

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts am schlechtesten schweißbar, was zu hohen Schweißspannungen und einem größeren Risiko von Warm- und Kaltrissen in der Wärmeeinflusszone führt. Schweißnähte in kohlenstoffreichem Stahl sind auch anfälliger für heiße Risse im Vergleich zu Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Daher wird Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt in der Regel nicht für allgemeine Schweißkonstruktionen verwendet, sondern nur für Reparaturschweißungen oder zum Auftragschweißen von Gussstücken.

Nach dem Schweißen ist es wichtig, die geschweißten Teile zu vergüten, um Spannungen abzubauen, das Gefüge zu stabilisieren und Risse zu verhindern und so die Leistung der Schweißnaht zu verbessern.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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