Killing Angewandte Schweißmetallurgie Anleitung für die Praxis
Vorwort Vorbemerkung 1 1 11 111 112 1121 1122 112 11 111 112 11 114 115 114 1141 1142 114 115 1151 1152 115 116 1161 1162 116 117 12 121 1211 1212 121 122 12 Herstellung metallischer Werkstoffe Methoden zur Herstellung von Eisen und Stahl Allgemeines Reduktion der Eisenerze Rohstoffe Roheisenerzeugung Aufbau des Hochofens Hochofenprozeß Nachbehandlung des Roheisens Direktreduktionsverfahren Stahlherstellung Metallurgische Reaktionen Ältere Verfahren der Stahlherstellung Sauerstoffmetallurgie Sauerstoffblasverfahren Ablauf des Prozesses Elektrometallurgie Elektrostahlverfahren - Stahlherstellung im Induktionsofen - Stahlherstellung im Elektrolichtbogenofen Ablauf des Prozesses Sonderverfahren Sekundännetallurgische Nachbehandlung Vergießen des Stahles Stahlformguß Blockguß Strangguß Warmformgebung des Stahles Schmieden und Pressen Walzen Andere Methoden des Warmumformens Kaltumformen von Stahl Kaltwalzen Kaltziehen Andere Methoden des Kaltverformens Temperaturgeregeltes Walzen Verfahren zur Herstellung von Nichteisen-Metallen Herstellung von Aluminium Aufbereitung des Erzes Gewinnung von Hüttenaluminium Weiterverarbeitung von Aluminium Herstellung von Kupfer Herstellung von Nickel 5 5 6 7 8 9 9 10 10 10 11 1 1 1 1 15 15 15 16 17 17 18 20 20 22 2 2 24 24 25 25 26 26 26 27 27 28 28
2 21 211 2111 2112 212 2121 2122 21 211 212 22 221 2211 2212 222 2221 2222 1 11 12 2 1 2 21 22 4 41 42 4 41 42 421 422 4 Herstellung und Eigenschaften von Schweißzusätzen und Hilfsstoffen Schweißzusätze Schweißstäbe, Schweißdrähte, Drahtelektroden Herstellung von Schweißstäben und Schweißdrähten Eigenschaften von Schweißdrähten Fülldrähte und Fülldrahtelektroden und -stäben Herstellung von Fülldrähten Eigenschaften von Fülldrähten Selbstschützende Fülldrähte Gasgeschützte Fülldrähte Stabelektroden Herstellung von Stabelektroden Eigenschaften von Stabelektroden Aufgaben der Umhüllung Umhüllungstypen Wirkung von Umhüllungsrohstoffen Schweißhilfsstoffe Schutzgase Gewinnung von Schutzgasen Eigenschaften von Schutzgasen Schweiß pulver Herstellung von Schweißpulvern Eigenschaften von Schweißpulvern Werkstoffübergang beim Schweißen Werkstoffübergang bei Stabelektroden Ablösungskräfte bei fein- bis mitteltropfigem Übergang Ablösungskräfte bei grobtropfigem Übergang Werkstoffübergang beim Unterpulverschweißen Werkstofflibergang beim Metall-Schutzgasschweißen Werkstoffübergang beim Kurzlichtbogen Werkstoffübergang beim Sprüh- und Langlichtbogen Kräfte beim Werkstoffübergang Erdbeschleunigung Viskosität und Oberflächenspannung Sogkräfte der Plasmaströmung Pinch-Effekt Kräfte, die der Tropfenablösung entgegenwirken Besonderheiten des Werkstofflibergangs Werkstoffübergang beim Impulslichtbogen Werkstoffübergang beim Fülldrahtschweißen Selbstschützende Fülldrähte Gasgeschützte Fülldrähte Zu- und Abbrand beim Schweißen Begriffe Metallurgische Reaktionen Metall-Schlacke-Reaktionen Metall-Gas-Reaktionen Räumlicher Ablauf der Reaktionen 0 0 0 0 1 4 5 6 6 9 41 42 44 44 45 47 52 52 52 54 55 56 57 60 60 61 62 6 64 64 69 69 71 72 72 74 74 75 78 78 78 79 81 82
41 42 4 44 441 4411 4412 442 44 441 45 451 5 51 511 512 51 52 521 5211 5212 521 5214 522 5221 5222 522 5 51 52 54 6 61 62 621 622 62 6 61 62 6 64 65 64 65 651 Reaktionsorte bei metallurgischen Reaktionen Reaktionsorte bei Auflegierungsvorgängen Mechanismus der Aufnahme von Ferrolegierungen Einfluß der Schweißparameter auf den Zu- und Abbrand Beeinflussung des metallurgischen Zu- und Abbrandschaubilder Zu- und Abbrandes Einfluß der Schweißstromstärke Einfluß der Lichtbogenspannung Einfluß der Schweißgeschwindigkeit Schweißpulverdiagramm Beeinflussung der Auflegierung Beeinflussung des Übergangs von Ferrolegierungen Zu- und Abbrandschaubilder bei Pulvern mit Ferrolegierungen Anwendung der Erkenntnisse Berechnung der chemischen Zusammensetzung einzelner Raupen Erstarrung des Schweißgutes Theoretische Grundlagen der Erstarrung Homogene Keimbildung Heterogene Keimbildung Konzentrationsbedingte Unterkühlung Kristallisation in Schweißnähten Makroskopische Struktur Sichtbarmachen der Erstarrungsfront Allgemeine Einflüsse auf die Raupenform Einfluß der Schweißparameter auf die Raupenform Einfluß der Konvektionsströmung auf die Raupenform Mikroskopische Struktur Wachstumsformen der Kristalle Sichtbarmachen der Feinerstarrungsstruktur Einfluß der Schweißparameter auf die Erstarrungsform Seigerungen Makroseigerungen Mikroseigerungen Anormalitäten der Erstarrung Heißrißbildung beim Schweißen Heißrißarten Heißrißbildungstheorien Ursachen für die Erstarrungsrißbildung Ursachen für Wiederaufschmelzungsrisse Ursachen für die Lunkerbildung Heißrißbildung bei hochlegierten Stählen Erstarrung von Chrom-Nickel-Stählen Wirkung des Delta-Ferrits Sichtbarmachen der Erstarrungsart Einfluß der chemischen Zusammensetzung Abschätzung der Heißrißanfälligkeit Heißrißbildung bei vollaustenitischen Stählen und Nickellegierungen Heißrißbildung bei un- und niedriglegierten Stählen Arten der Erstarrung 8 84 84 86 87 89 89 90 91 91 94 94 94 97 99 102 104 104 105 107 108 110 111 111 112 114 115 115 115 117 119 119 120 120 122 12 124 124 125 125 126 127 128 128 129
652 65 67 68 681 6811 682 69 691 692 6921 6922 692 Einfluß der chemischen Zusammensetzung Abschätzung der Heißrißanfälligkeit Heißrißbildung bei Aluminium und Aluminiumlegierungen Nachweis von Heißrissen Schweißtechnische Maßnahmen zur Verringerung der Heißrißanfälligkeit Vermeidung schädlicher Komgrenzenfilme Einfluß der Schweißparameter Verminderung des Eigenspannungszustandes Prüfung der Heißrißanfälligkeit Selbstbeanspruchende Proben Fremdbeanspruchende Proben Heißzugversuch HDR-Versuch MVT-Versuch 129 10 11 12 14 14 15 16 16 17 18 18 19 141 7 71 711 712 71 714 7141 7142 714 7144 715 72 721 722 7221 72 721 722 72 724 7241 7242 724 725 7251 7252 7 Gasreaktionen beim Schweißen Stickstoff im Schweißgut Mechanismus der Aufnahme Räumlicher Ablauf der Reaktionen Löslichkeit des Stickstoffs Stickstoffaufnahme bei den verschiedenen Schweißverfahren Stickstoffaufnahme beim Gasschweißen Stickstoffaufnahme beim Lichtbogenhandschweißen Stickstoffaufnahme beim Schutzgasschweißen Stickstoffaufnahme beim Unterpulverschweißen Auswirkung des Stickstoffs auf die Werkstoffeigenschaften Sauerstoff im Schweißgut Mechanismus der Aufnahme Räumlicher Ablauf der Reaktionen Beweis für den Ablauf einer Badreaktion Bindungsform des Sauerstoffs Freier Sauerstoff Meßmethodik Ermitteln des freien Sauerstoffgehaltes Gebundener Sauerstoff Durchführung von Rückstandsisolierungen Gesamtsauerstoff Sauerstoffaufnahme bei den verschiedenen Schweißverfahren Sauerstoffaufnahme beim Lichtbogenhandschweißen Sauerstoffaufnahme beim MIG-/MAG-Schweißen Einfluß des Schutzgases und der Schweißparameter Einfluß der Drahtelektrode Sauerstoffaufnahme beim Unterpulverschweißen Einfluß des Schweißpulvers Einfluß der Drahtelektrode Einfluß der Schweißparameter Auswirkungen des Sauerstoffs auf die Werkstoffeigenschaften Beeinflussung der Zähigkeit Beeinflussung der Heißrißanfälligkeit Wasserstoff im Schweißgut 142 142 14 146 147 148 149 149 15 154 158 160 160 162 16 164 165 165 1 169 169 169 171 171 172 172 17 174 174 177 178 178 178 181 181
71 72 7 71 72 74 741 742 75 751 752 75 76 761 762 76 764 Wasserstoffaufnahme beim Schweißen Räumlicher Ablauf der Reaktionen Löslichkeit für Wasserstoff Löslichkeit im flüssigen Zustand Löslichkeit im festen Zustand Messen des Wasserstoffgehaltes im Schweißgut Messen des diffusiblen Wasserstoffs Messen des residualen Wasserstoffs Wasserstoffaufnahme bei den verschiedenen Schweißverfahren Wasserstoffaufnahme beim Lichtbogenhandschweißen Wasserstoffaufnahme beim Schutzgasschweißen Wasserstoffaufnahme beim Unterpulverschweißen Auswirkungen des Wasserstoffs auf die Eigenschaften des Schweißgutes Vorübergehende Erscheinungen Bleibende Erscheinungen Prüfverfahren zur Ermittlung der Wasserstoffrißanfälligkeit von Stählen Maßnahmen zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Rißbildung 181 18 184 184 185 185 186 187 187 187 189 190 191 191 19 194 195 8 81 82 821 8211 8212 822 8221 8222 822 8224 8225 8 Porenbildung beim Schweißen Begriffsbestimmung Porenbildungsmechanismen Mechanische Porenbildung Mechanische Porenbildung durch Gase im Schweißspalt Mechanische Porenbildung beim Überschweißen von Oberflächenschichten Probleme Probleme beim Überschweißen von Fertigungsbeschichtungen beim Schweißen verzinkter Stähle Metallurgische Porenbildung Gasinhalte von Poren Lösungsvermögen für Gase Mechanismen der Blasenbildung Blasenwachstum und Form der Poren Metallurgische Porenbildung bei den verschiedenen Schweißverfahren Porenbildung beim Gasschweißen Porenbildung beim Lichtbogenhandschweißen Porenbildung beim Schutzgasschweißen Porenbildung beim Unterpulverschweißen Auswirkung von Poren auf die Haltbarkeit der Schweißverbindung 198 198 199 199 199 201 202 20 204 204 205 206 207 208 208 209 210 21 214 9 91 911 912 9121 9122 912 Wirkung von Spurenelementen Änderung des Einbrandverhaltens Einfluß auf die Lichtbogenparameter Einfluß auf die Badströmung Einfluß der chemischen Zusammensetzung Einfluß der Schweißbedingungen Stromstärke Lichtbogenlänge Schweißgeschwindigkeit Sonstige Einflüsse Wirkung von Zusätzen 217 217 217 218 219 222 222 222 22 224 224
92 Beeinflussung der Viskosität 224 9 Beeinflussung der Heißrissigkeit 225 94 941 Einflüsse auf die Zähigkeit des Schweißgutes Einfluß von Titan 226 227 942 Einfluß von Aluminium 227 94 Einfluß von Niob 228 944 Einfluß von Vanadin 229 945 Einfluß von Bor 229 946 Einfluß von Phosphor und Schwefel 20 Schrifttum 21 Sachwortverzeichnis 245