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Hartlegierung für hochverschleissfeste Auftragsschweissung
Für die verschiedensten Verschleissbeanspruchungen werden dann, wenn besonders hohe Ansprüche gestellt werden müssen, bekanntlich Kobalt-Chrom-Wolfram-Legierungen (z. B.
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werkstoffe gebraucht. Diese Legierungen, die ohne gesonderte Wärmebehandlung nach dem Schweissen hohe Härten ergeben, haben neben ihrer grossen Widerstandsfähigkeit gegen normalen mechanischen Verschleiss hohe Warmhärten und sind gegen Rost-und Säurebeanspruchungen äusserst beständig.
Um den für diese kennzeichnenden Eigenschaften notwendigen Legierungsaufwand zu verringern, wurden Legierungen mit 24-30% Cr, etwa 30% Co und 4-6% W oder solche mit 25% Cr, 20% Co, 4% W und 4% Mo und schliesslich einfach die Gruppe der bekannten rostsicheren Cr-Stähle als Ersatz vorgeschlagen.
Insbesondere verwendet man für Auftragsschweissungen, die nach den Vorläufigen technischen Lieferbedingungen der deutschen Reichsbahn für die Abnahme von Schweiss- drähten"eine Brinellhärte von 500 ergeben sollen, auch Stahlschweissdrähte mit etwa 14% Cr.
Nun bleibt in diesen Versuchen das Endziel, mit möglichst wenig Legierungsaufwand den gleichen Erfolg wie bei den erstgenannten hochlegierten Hartlegierungen hinsichtlich Verschleissfestigkeit zu erzielen, unerreicht, da man immer noch bestrebt war, auch in den legierungs- ärmeren Schweisszusatzwerkstoffen möglichst viele der der Vollegierung eigentümlichen Eigenschaften zu vereinen. Man war ständig zu Ausgleichlösungen gezwungen, bei denen vor allen Dingen die früher erzielte hohe Verschleissbeständigkeit zurückging.
Da schliesslich auch der Aufwand von 20 bis 30% Cr in keinem Verhältnis mehr zu den erreichbaren Leistungen des Schweissgutes in bezug auf Widerstand gegen Verschleiss durch Reibung in der Kälte und Wärme, durch Korrosion und ferner durch Verzundern stand, war man ge-
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aber verschiedenartige Gefügeausbildungen annehmen und somit ganz unterschiedliche Eigenschaften in bezug auf Härte und Verschleiss- widerstand durch Reibung und Korrosion aufweisen. Hier machen sich schon die für den
Schweissvorgang massgebenden Einflüsse bemerkbar. Je nach der Arbeitsweise kann die Zusammensetzung des Schweissgutes durch Einbrandentmischungen mit aufgeschmolzenem Grundwerkstoff und ferner durch Abbrandverluste der Legierungselemente sich auffällig ändern.
Des weiteren sind die Abkühlungsbedingungen des Schweissgutes unterschiedlich, je nach dem, ob elektrisch oder gasgeschweisst wurde ; bei Gasschweissung ist die Abkühlungsgeschwindigkeit kleiner. Die verschiedenen Abkühlungsgeschwindigkeiten führen zu ungleichmässigen und unterschiedlichen Härtewerten im Schweissgut, was wiederum Auswirkungen auf die Widerstandsfähigkeit der Schweisse gegen Verschleiss mit sich bringt.
Bei den erwähnten Lösungsvorschlägen blieb ausser acht, dass das Anwendungsgebiet der Hartlegierungen in sehr vielen Fällen, so bei Schneckengängen von Fullerpumpen in der Zementindustrie, bei Schlägern und Brechern für die Hartzerkleinerung, bei Führungsschienen, Werkzeugen für Kaltzug, bei Gleitwegen, Verschleissketten usw., sich auch auf wichtige Gebrauchsfälle erstreckt, die von der Auftragsschweissung nicht gleichzeitig noch eine hohe Korrosions-und Säurebeständigkeit oder Warmfestigkeit verlangen.
Für diese Verwendungszwecke sind die hohen Chromgehalte, die zur Erzielung der Korrosionsbeständigkeit und Warmfestigkeit notwendig sind, nicht erforderlich, wie eingehende Versuche mit Sicherheit ergaben.
Erfindungsgemäss erfüllen die Aufgabe, ein Schweissgut hoher bis höchster Verschleissfestigkeit mit einer Härte von 500 oder mehr Brinelleinheiten zu erzielen, mit viel grösserer Sicherheit Schweissstäbe aus an sich für andere Aufgaben bekannten ledeburitischen Stählen bzw. ein Schweissgut mit ledeburitischem Gefüge, also Werkstoffe mit Kohlenstoffgehalten von 1-7 bis 2-3%. Schweissen mit mehr als 2-3% C sind schon sehr spröde und nehmen die Eigenart von weissem Roheisen an. Damit ist der C-Gehalt mit 2-3% nach oben begrenzt.
Ledeburitische Stähle sind in ihrer Karbidausbildung von leichten Abkühlungsunterschieden beim Schweissen weit-
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gehend unabhängig ; Entmischungserscheinungen im Einbrand können durch einen einfachen Ansatz des C-Gehaltes bereits im Ausgangswerkstoff berücksichtigt werden ; sie bilden für die Verschleissbeanspruchung erwünschte grobe Karbide bzw. Doppelkarbide, nützen besonders gut die von der Schmelzhitze aus einsetzende hohe Härtetemperatur aus, sind trotz aller unterschiedlicher Einflüsse beim Schweissvorgang gut verschleissfest und können den reinen Schweissbarkeitsansprüchen des Gasschmelzschweissers und auch des Elektroschmelzschweissers in sorgfältiger Weise angepasst werden. Eine solche Legierung ist z. B. wie folgt zusammengesetzt : 2-3% C, 0-5% Si, 1-0% Mn.
Im besonderen entsprechen Werkstoffe, die neben den zur Ledeburitbildung notwendigen hohen C-Gehalten noch Cr in Höhe von 0-5 bis 8% je nach der Höhe der gewünschten Verschleissfestigkeit enthalten. Mit steigendem CrGehalt kann der C-Gehalt erniedrigt werden, umgekehrt ist es beispielsweise möglich, mit etwa 4% Cr bei 1-8% C oder mit etwa 2% Cr bei etwa 2-2-2% C das Auslangen zu finden. Zusätze von W (bis 1-5%), Mo (bis 0-5%) oder Vanadin (bis 1%) begünstigen weiter die Brauchbarkeit solcher Cr-Legierungen, ändern aber ihren grundsätzlichen Charakter nicht und sind allenfalls zu entbehren.
Die Herstellung von Schweissstäben aus vom Block auszuwalzenden Drähten bereitet einige Schwierigkeiten, ist aber durchführbar. In einfacher Weise können die Schweisszusatzwerkstoffe als Gussstäbe erzeugt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hartlegierung für hochverschleissfeste Auftragsschweissung, dadurch gekennzeichnet, dass
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Kohlenstoff als Karbid gebunden ist.