Stahl ist eine Legierung mit Eisen als Hauptmetall, während andere Komponenten, die darin enthalten sind, variieren können, was zu unterschiedlichen Legierungsarten führt. Obwohl Stahl und Edelstahl aufgrund ihrer extremen Härte, Stressbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit sehr gefragt sind, haben die sekundären und tertiären Hersteller von Stahlprodukten Schwierigkeiten beim Schweißen und der Verarbeitung von Stahlprodukten festgestellt; hauptsächlich, weil sich Stähle aufgrund ihrer spezifischen Mikrostrukturen anders verhalten als Eisen!
Heute gibt es spezielle Schweißtechniken für verschiedene Stahlsorten, und umfangreiche Handbücher wurden entwickelt, die auf umfassenden Forschungen zu Schweißtechniken basieren.
Die Schweißbarkeit von Edelstahl ist mittlerweile eine spezielle Nische und erfordert ein präzises Verständnis der Parameter sowie spezifische Fähigkeiten und umfassende Erfahrung des Schweißers.
Hier ist eine Übersicht über die verschiedenen Stahlsorten und die am besten geeigneten Schweißprozesse.
Die wichtigsten Attribute im Zusammenhang mit dem Schweißen von Stahl sind die Auswirkungen auf die HAZ oder die wärmebeeinflusste Zone, die extrem hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Durch diesen Hitzeschlag können die mechanischen Eigenschaften dieser Zone verändert und die Anfälligkeit für Korrosion erhöht werden – eine unerwünschte Folge.
HAZ entwickelt oft Rissmerkmale während des Abkühlens nach dem Schweißen. Die Schweißer müssen geeignete Vorsichtsmaßnahmen treffen, um solche Ergebnisse zu vermeiden; während die Vorsichtsmaßnahmen je nach Art des Stahls unterschiedlich sind.
Diese Stähle enthalten 18 – 28% Chrom und 8 – 22% Nickel und können durch Lichtbogen-Schweißtechniken geschweißt werden. Die am häufigsten verwendeten Schweißtechniken für austenitische Stähle sind MIG, TIG, MMA und SA.
Vor oder nach dem Schweißen ist keine Vorwärmung erforderlich und die Zähigkeit ist in der Regel gut. Um jedoch die Möglichkeit von Rissen in der HAZ zu reduzieren, wird empfohlen, Füllmaterialien zu verwenden, die leicht abweichende Legierungen des Stahls sind.
Zum Beispiel könnte beim Schweißen von Typ 304 SS das Füllmaterial Typ 308 SS verwendet werden. Im Allgemeinen wird die Anwesenheit von 5 – 10% Ferritlegierungen beim Schweißen der austenitischen Stähle als vorteilhaft angesehen. Das geeignete Gleichgewicht kann durch das Schaeffler-Diagramm gefunden werden.
Der ferritische Edelstahl enthält Chrom im Bereich von 11 – 28%. Edelstahl der Grade 430 und 407 sind gängige Typen des ferritischen SS.
Diese Stähle können durch Fusionsverfahren geschweißt werden, aber der Schweißer muss Vorsichtsmaßnahmen treffen, um die Entwicklung grober Körner in der HAZ zu verhindern.
Die grobkörnige Struktur reduziert in der Regel die Zähigkeit. Die Verwendung von austenitischen Füllmaterialien und Vorwärmen wird empfohlen.
Dieser Stahltyp hat einen Chromgehalt von 12 – 18%, aber der Kohlenstoffgehalt ist hoch, was ihn härtefähig macht, insbesondere die HAZ, die extremen Temperaturen ausgesetzt ist.
Die Verwendung von passenden Schweißmaterialien wird als gute Option angesehen, um Risse in der HAZ zu vermeiden.
Diese Stähle haben gleiche Anteile von ferritischem und austenitischem Stahl mit einem Chromgehalt im Bereich von 22 – 26%.
Diese können leicht durch verschiedene Techniken geschweißt werden, aber die Wärmeeinbringung und die Wahl des Füllmaterials sind hier entscheidend.