Schweissstab für verschleissfeste Auftragsschweissung. Für die verschiedensten Verschleissbean spruchungen werden dann, wenn besonders hohe Ansprüche gestellt werden müssen, be kanntlich Kobalt-Chrom-Wolfram-Legierun gen (z. B. 65% Co, 30% Cr, 4,5% W) als Schweisszusatzwerkstoffe gebraucht. Diese, ohne dem Schweissen nachfolgende gesonderte Wärmebehandlung, hohe Härten ergebenden Legierungen haben neben ihrer grossen Wi derstandsfähigkeit gegen normalen mechani schen Verschleiss hohe Warmhärten und sind gegen Rost- und Säurebeanspruchungen äusserst beständig.
Um den für diese Eigen schaften notwendigen Legierungsaufwand zu verringern, wurden Legierungen mit 24 bis 30% Cr, etwa 30% Co und 4 bis 6% W oder solche mit etwa 25% Cr, 20% Co, 4% W und 40/o Mo und schliesslich einfach die Gruppe der bekannten rostsicheren Chromstähle als Ersatz vorgeschlagen. Insbesondere kann man für Auftragsschweissungen, die eine Brinell härte von 500 ergeben sollen, auch Stahl schweissdrähte mit etwa 140/o Chrom verwen den.
Nun bleibt in diesen Versuchen das End ziel, mit möglichst wenig Legierungsaufwand bei Verschleissbeanspruchungen die Eigen schaften der Kobalt., Chrom und Wolfram enthaltenden, erstgenannten Hartlegierungen zu gewinnen, unerreicht, da man immer noch bestrebt war, auch in den legierungsärmeren Schweisszusatzwerkstoffen möglichst viele der der erstgenannten Hartlegierung eigentüm lichen Eigenschaften zu vereinen. Man war ständig zu Ausgleichslösungen gezwungen, bei denen vor allen Dingen die früher erziel baren hohen Verschleissbeständigkeiten zu rückgingen.
Da schliesslich auch der Aufwand von 20 bis 30% Cr in keinem Verhältnis mehr zu den erreichbaren Leistungen stand, war man ge zwungen, auf Chromgehalte von 13 bis 200/o zu gehen, die im Schweissvorgang aber leicht zu unkontrollierbaren und ungleichmässigen Här ten führen. Der Schweissvorgang beeinflusst nämlich, je nach den wechselnden Bedingun gen der Arbeitsweise, die Chromlegierung des Schweissgutes durch Einbrandentmischungen und Abbrandverluste und führt ferner zu wechselnden Abschreckbedingungen, so dass die Härten solcher Auftragungen stets un gleichmässig ausfallen müssen, was wiederum Auswirkungen auf die Widerstandsfähigkeit des Schweissgutes gegen Verschleiss hat.
Bei den erwähnten Lösungsvorschlägen blieb ausser acht, dass das Anwendungsgebiet der Hartlegierungen in sehr vielen Fällen, wie bei Schlägern und Brechern für die Hart zerkleinerung, bei Führungsschienen, bei Werkzeugen für Kaltzug, bei Gleitwegen usw. sich auch auf wichtige Gebrauchsfälle er streckte, die von der Auftragsschweissung nicht gleichzeitig noch eine hohe Korrosions- und Säurebeständigkeit oder Warmfestigkeit verlangten. Für diese Gebiete sind nicht die hohen Chromgehalte, die bei den rostsicheren Stählen zur Verminderung der kritischen Ab kühlungsgeschwindigkeit beim Härten aus der Schweisshitze beitragen sollen, erforderlich, wie eingehende Versuche mit Sicherheit er gaben.
Es wurde nun gefunden, dass sich mit gro sser Sicherheit ein Schweissgut hoher bis höch ster Verschleissfestigkeit mit einer Härte von 500 oder mehr Brinelleinheiten erzielen lässt, wenn man zu dessen Herstellung Schweiss stäbe aus einer ledeburitischen Eisen-Kohlen stoff-Legierung mit 1,7 bis 2,31/o C verwen det, in welcher der Kohlenstoff als Karbid ge bunden ist. Schweissstäbe mit mehr als 2,30/o C ergeben sehr spröde Auftragsschweissungen, welche die Eigenart von weissem Roheisen zei gen.
Der Kohlenstoffgehalte ist daher mit 2,3 0/0 nach oben begrenzt. Die bei der Verwendung eines Schweissstabes gemäss vorliegender Er findung erzielbaren Auftragsschweissungen sind hinsichtlich ihrer Karbidausbildung von leichten Abkühlungsunterschieden beim Schweissvorgang weitgehend unabhängig und können für die Verschleissbeanspruchung er wünschte grobe Karbide bzw. Doppelkarbide bilden. Die Zusammensetzung der Schweiss stäbe kann den reinen Schweissbarkeitsansprü- chen des Gasschmelzschweissers und auch des Elektroschmelzschweissers in sorgfältiger Weise angepasst werden.
Entmischungserschei nungen im Einbrand können durch Wahl eines hohen Kohlenstoffgehaltes des Schweissstabes berücksichtigt werden.
Die Zusammensetzung eines solchen Schweissstabes ist, zum Beispiel folgende: 2,3()/o C, 0,5()/o Si, 1,00/o Mn. Die Verschleissfestigkeit von Auftrags schweissungen kann durch die Verwendung von Schweissstäben verbessert werden, die neben dem zur Ledeburitbildung notwen- digen hohen Kohlenstoffgehalt noch 0,5 bis 80/o Chrom enthalten. Mit steigendem Chromgehalt kann der Kohlenstoffgehalt er niedrigt werden; so ist es beispielsweise mög lich mit etwa 10/o Cr bei 1,8 0/o C oder mit etwa 21/o Cr bei 2 bis 2,20/o C das Auslangen zu finden. Zusätze von Wolfram (bis 1,50/o), Molybdän (bis 0,50/o) oder Vanadin (bis 10/o) begünstigen weiter die Brauchbarkeit solcher Chromlegierungen, ändern aber ihren grund sätzlichen Charakter nicht und sind allenfalls zu entbehren.
Die Herstellung von Schweissstäben aus vom Block auszuwalzenden Drähten bereitet einige Schwierigkeiten, ist aber durchführbar. In einfacherer Weise können die Schweiss stäbe als Gussstäbe erzeugt werden.
Welding rod for wear-resistant build-up welding. Cobalt-chromium-tungsten alloys (e.g. 65% Co, 30% Cr, 4.5% W) are used as welding consumables for the most varied of wear and tear when particularly high demands are made. These alloys, which result in high hardnesses without separate heat treatment following welding, have, in addition to their great resistance to normal mechanical wear, high hot hardness and are extremely resistant to rust and acid stresses.
In order to reduce the amount of alloy required for these properties, alloys with 24 to 30% Cr, about 30% Co and 4 to 6% W or those with about 25% Cr, 20% Co, 4% W and 40 / o Mo were used and finally the group of well-known rust-proof chrome steels was suggested as a replacement. In particular, for build-up welds that should result in a Brinell hardness of 500, steel welding wires with about 140 / o chrome can be used.
Now, in these experiments, the ultimate goal of gaining the properties of the cobalt, chromium and tungsten-containing hard alloys with as little alloying as possible in the event of wear and tear remains unattainable, since efforts were still made to use as many of the low-alloy welding consumables as possible the first-mentioned hard alloy to combine peculiar properties. One was constantly forced to find compensation solutions in which, above all, the previously achievable high wear resistance decreased.
Finally, since the cost of 20 to 30% Cr was no longer in proportion to the achievable performance, one was forced to go for chromium contents of 13 to 200 / o, which, however, easily lead to uncontrollable and uneven hardness during the welding process. The welding process influences, depending on the changing conditions of the working method, the chromium alloy of the weld metal through penetration segregation and burn-off losses and also leads to changing quenching conditions, so that the hardness of such surfacing must always be uneven, which in turn affects the resistance of the weld metal Has worn out.
In the proposed solutions mentioned, the fact that the field of application of hard alloys in very many cases, such as beaters and crushers for hard comminution, guide rails, tools for cold drawing, glide paths, etc., also extended to important uses he stretched out the build-up welding did not require high corrosion and acid resistance or high temperature resistance at the same time. For these areas, the high chromium contents, which are supposed to contribute to reducing the critical cooling rate in the case of rust-proof steels when hardening from the welding heat, are not necessary, as detailed tests certainly gave.
It has now been found that a weld material of high to highest wear resistance with a hardness of 500 or more Brinelle units can be achieved with great certainty if welding rods made of a Ledeburitic iron-carbon alloy with 1.7 to 2.31 / o C used, in which the carbon is bound as carbide. Welding bars with more than 2.30 / o C result in very brittle build-up welds, which show the peculiarity of white pig iron.
The carbon content is therefore limited to an upper limit of 2.3%. The build-up welds that can be achieved when using a welding rod according to the present invention are largely independent of slight differences in cooling during the welding process in terms of their carbide formation and can form coarse carbides or double carbides for the wear he desired. The composition of the welding rods can be carefully adapted to the pure weldability requirements of the gas fusion welder and also of the electric fusion welder.
Segregation phenomena in the penetration can be taken into account by choosing a high carbon content for the welding rod.
The composition of such a welding rod is, for example, the following: 2.3 () / o C, 0.5 () / o Si, 1.00 / o Mn. The wear resistance of build-up welds can be improved by using welding rods which, in addition to the high carbon content required for ledeburite formation, also contain 0.5 to 80% chromium. As the chromium content increases, the carbon content can be reduced; For example, it is possible to get by with about 10 / o Cr at 1.8 0 / o C or with about 21 / o Cr at 2 to 2.20 / o C. Additions of tungsten (up to 1.50 / o), molybdenum (up to 0.50 / o) or vanadium (up to 10 / o) further promote the usefulness of such chromium alloys, but do not change their fundamental character and may need to be dispensed with.
The manufacture of welding rods from wires to be rolled from the block presents some difficulties, but is feasible. In a simpler way, the welding rods can be produced as cast rods.