Das Verhalten der Stähle beim Schweißen

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1 Boese Das Verhalten der Stähle beim Schweißen Teil I: Grundlagen 4, überarbeitete und erweiterte Auflage

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 Die Metalle Aufbau und Eigenschaften der Metalle 1 Die Elemente 1 Der Atomaufbau 2 Die Metalle 3 ~~~I 5 Das kristalline Metallgefüge 8 Eigenschaften der Metalle 11 Metalleg ieru ngen 14 Die Kristallisation 17 Die 0 iffusion Die Eisen-Kohlenstoff-Legierungen 20 Übersicht über die Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffe 20 Besonderheiten des Eisens 20 Die Eisen-Kohlenstoff- Leg ieru ngen 20 Normgerechte Kennzeichnung der Eisen-Kohlenstoff-Legierungen 26 Einteilung nach der chemischen Zusammensetzung 26 U nleg ierte Stähle 26 Leg ierte Stähle 27 Einteilung nach Hauptgüteklassen 28 G ru ndstäh le 29 Qual itätsstäh le 29 Edelstähle 29 Werkstoff-Kennzeichnung nach der Zugfestigkeit und der Streckgrenze 30 Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Baustählen nach DIN EN Nahtlose Rohre aus unlegierten Stählen für besonders hohe Anforderungen nach DIN Nahtlose Rohre aus warmfesten Stählen nach DIN (zukünftig EN Teil 2) 30 Elektrisch preßgeschweißte Rohre aus warmfesten Stählen nach DIN Schweißgeeignete Feinkornbaustähle DIN EN (bisher DIN 17102) 31 Stahlrohre für brennbare Flüssigkeiten und Gase nach DIN (zukünftig EN T ei I 2) 31 Benennung der Stähle nach DIN EN Teil 1 31 Hauptsymbole nach DIN EN Teil 1 31 Zusatzsymbole nach le Zusammenfassung der Hauptsymbole und der Zusatzsymbole 32 Werkstoffnummern nach DIN EN Teil 2 32 Werkstoff-Kennzeichnung ohne feste Systematik 36 Unlegierte und legierte Druckbehälterstähle nach DIN EN Teil2 (bisher DIN ) 36 Unlegierte Schiffbau stähle nach Vorschriften des Germanischen L10yd 36 Kaltband zum Kaltumformen nach DIN EN (bisher DIN 1623 Teil 1) 36 Feinbleche aus allgemeinen Baustählen nach DIN 1623 Teil 2 37 Kaltbänder aus weichen unlegierten Stählen nach DIN 1624 (zukünftig EN 10139) 37 Gußwerkstoffe 37 Äußere Kennzeichnung von Stählen nach DIN

3 23 Erschmelzen, Vergießen und Weiterverarbeiten von Stahl Die Roheisengewinnung Stahlherstellungsverfahren Stahlvergießungsarten Weiterverarbeitung Das Zustandsschaubild Eisen - Kohlenstoff Die Wärmebehandlung des Stahles Glühen Härten Oberflächenhärten Vergüten Anlassen Die Wirkung der Eisenbegleiter und Legierungselemente Die chemische Zusammensetzung des Stahles Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild und seine Anwendung beim Schweißen Einfluß der Abkühlgeschwindigkeit auf die Austenitumwandlung ZTU-Schaubild Isothermes ZTU-Schaubild Kontinuierliches ZTU-Schaubild : Bedeutung des ZTU-Schaubildes für das Schweißen Einschränkungen Sonderprobleme Kaltverformung Rekristallisation Warmverformung Alterung 98 3 Die Schweißverbindung Der Gefügeaufbau der Schweißverbindung Allgemeines Die einlagige Schmelzschweißverbindung Aufhärtung und Vorwärmen Mehrlagenschweißen und Normalisieren Unberuhigte Stähle Schweißen von Kehlnähten Schweißen von Stumpfstößen Allgemeines Härtbare Stähle Aufhärtung beim Schweißen Kohlenstoffäquivalent und Vorwärmtemperatur Kaltverformte Stähle Unterschiedlich zusammengesetzte Stähle Nachbehandlung der Schweißverbindung Thermische Nachbehandlung Chemisch-mechanische Nachbehandlung Mechanische Nachbehandlung 122

4 Der Schweißprozeß 123 Kleine Einführung in die Chemie des Schweißens 123 Physik oder Chemie? 123 Elemente und Verbindungen 123 Das chemische Rechnen 124 Das Molvolumen 124 Die Reaktionswärme 125 Die thermische Dissoziation 125 Die Wirkung des Katalysators 126 Verb rennung 126 Oxidation 127 Red uktion 127 Oxidation und Reduktion in erweiterter Bedeutung 127 Wichtige Verbindungsarten in der Chemie 128 Aufbau und Wirkungsweise umhüllter Stabelektroden 132 Metall- Lichtbogenschweißen 132 Aufgaben der Elektrodenumhüllung 133 Umhü Ilungsbestandtei le 134 Umhü Ilungszu sam mensetzung 138 Das Verhalten der Schweißschlacke 141 Der Kernstab 146 Zur Metallurgie des Schweißvorganges 147 Der Vergleich Schweißvorgang - Lichtbogenschmelzofen 147 Das chemische Gleichgewicht 148 Schweißbarkeit und Zeitfaktor beim Schweißen 151 Physikalische und metallurgische Vorgänge beim Schmelzschweißen 152 Werkstoffübergang beim Lichtbogenhandschweißen 152 Das Schweißbad und sein Erstarren 157 Aufmischung des Schweißgutes aus dem Grundwerkstoff 159 Gase 161 Sch lacke 164 Möglichkeiten der Wärmebehandlung in Verbindung mit dem Schweißen von Stählen 165 Einführung 165 Die Wärmebehandlung vor dem Schweißen 166 Die das Schweißen begleitende Wärmebehandlung 166 Schweißen mit Vorwärmen 167 Schweißen mit Nachwärmen 171 Schweißen mit Vor- und Nachwärmen 172 Die Wärmebehandlung nach dem Schweißen 173 Sonderbehandlungsarten 175 Kombination Wärmebehandlung vor dem Schweißen / das Schweißen begleitende Wärmebehand lung 176 Kombination Wärmebehandlung vor dem Schweißen / das Schweißen begleitende Wärmebehandlung / Wärmebehandlung nach dem Schweißen 176 Anwendu ngsbei spiel Schweißzusätze und Hilfsstoffe Terminologie und Normen Terminologie der Schweißzusätze 182

5 Techn ische Lieferbed ingungen 183 Normen 186 Stabelektroden nach DIN Einteilung der umhüllten Stabelektroden 189 Systematik der Klasseneinteilung 197 Mechanisch-technologische Gütewerte 198 Normkennzeichnung von Stabelektroden 199 Stabelektroden zukünftig nach EN Gasschweißstäbe nach DIN Allgemeines 203 C hem ische Zusam mensetzung 204 Klasseneintei lung 204 Bezeichnu ng 204 Drahtelektroden für das Unterpulverschweißen 204 SChweißpulver für das Unterpulverschweißen 208 Beg riffsbestimmung 208 Struktur und Herstellung 208 Zusammensetzung 210 Metallurgische Kennzeichnung 211 Kennzeichnung weiterer Eigenschaften 213 Zukünftige Bezeichnung nach EN Allgemeines 214 Kennzeichnung des Schweißgutes von Draht-Pulver-Kombinationen 215 Zukünftige Bezeichnung nach EN Schweißzusätze für das Schutzgasschweißen 217 Allgemei nes 217 Drahtelektroden und Massivstäbe für das Schutzgasschweißen un- und niedriglegierter Stähle 217 Schutzgase für das Schutzgasschweißen nach DIN EN Schweißzusätze für das Schutzgasschweißen nach europäischen Normen 223 Auswahl von Schweißzusätzen zum Verbindungsschweißen 224 Allgemeines 224 Stabelektroden 225 Gasschweißstäbe 232 Drahtelektroden und Schweißpulver zum Unterpulverschweißen 233 Schweißzusatzwerkstoffe und Schutzgase zum Schutzgasschweißen Auswahl von Schweißzusätzen und Verfahren zum Auftragschweißen Allgemeines Verschleißprobleme Schweißzusätze Schweißtechnologie Allgemeines Schweißverfahren, 241 Schrifttum 246 Sachverzeichnis 251