HG2 2.06 Risserscheinungen in Schweißverbindungen Flashcards
Wie kann man in Abhängigkeit ihrer Entstehungsursache eine Risserscheinung einordnen?
- Metallurgisch bedingt
- technologisch bedingt
- beanspruchungsbedingt
Def. Metallurgisch bedingte Risse
“bevorzugt durch innere Einflussgrößen hervorgerufen Risse”
- unterschieden im wesentlichen zw. Heiß und Kaltrissen
Def. technologisch bedingte Risse
“Risserscheinung, die bevorzugt durch fertigungsbedingte Einflussgrößen hervorgerufen werden”
- Bindefehler
- Spalte
- Verarbeitungskerben
- Wärmebehandlungsfehler
Def. beanspruchungsbedingte Risse
“Risserscheinungen, die bevorzugt durch äußere Einflussgrößen hervorgerufen werden”
- statische oder zyklische Beanspruchungen
- korrosion
- mechanische Beschädigung
Wie wird allgemein ein Riss beschrieben?
Eine nicht den gesamten Querschnitt eines Werkstoffes betreffende Werkstofftrennung, die noch nicht ein Auseinanderfallen hervorruft.
Risse können in vielen Fällen ausgangspunkte für einen Bruch sein!
Wie wird ein Bruch definiert?
Eine den gesamten Querschnitt eines Werkstoffes betreffende Werkstofftrennung, die ein Auseinanderfallen zur Folge hat.
Brüche gehen in jedem Fall von Rissen aus
Wie wird ein Kaltriss definiert?
Überbegriff für eine Reihe von Risserscheinungen.
Tritt im erkalteten Zustand oder während es Abkühlens auf.
Hierbei gibt es keine schmelzflüssige Phase!!
Kaltrisse treten bei ferritischen Gefügen (krz) (z.b. unlegierter Stahl oder Chromstahl auf)
Welche Einflussgrößen wirken auf Kaltrisse ein?
-Martensitanteil (Werkstoffspezifisch)
- Gehalt an diffusiblem H2 (Fertigungsspezifisch)
- Spannungszustand (Konstruktion)
Welche Kaltrissarten gibt es ?
Aufhärtungsrisse, wasserstoffunterstützter Riss, Lamellenriss (Terassenbruch)
Wie lautet die Formel für den Kohlenstoffäquivalent CEV?
Und was beschreibt dieser.
CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
Beschreibt die Schweißeignung von Stählen im Bezug auf deren Legierungselementen.
CEV kann für verschiedene Materialien aus Tabellen abgelassen werden, wenn der CEV überschritten wird ist dieser nur bedingt Schweißbar und muss z.B. vorgewärmt werden.
Die Festigkeit von Stahlwerkstoffen ist nur vom Kohlenstoffgehalt abhängig. Was gilt hierbei für die Zugfestigkeit und die Streckgrenze?
0,1% C erhöht Rm um circa 90 N/mm² und Re um 40 bis 50 N/mm²
Ebenfalls steigt die Neigung zur Aufhärtung, d.h. zur Martensitbildung (Einhärtbarkeit)
Wodurch zeichnet sich im allgemeinen ein Kaltriss vom Typ Aufhärtungsriss aus?
- tritt in der WEZ auf
- verläuft transkristallin,
- haben makroskopische Dimensionen,
- bilden sich sofort!
Wie kann man einem Aufhärtungsriss präventiv entgegen wirken?
- gezielte Wärmeeinbringung (CEV)
- Verwendung weniger aufhärtungsfreudiger Werkstoffe
- Gefüge mit max. 50% Martensitanteil (drüber vermeiden)
Wodurch zeichnet sich im allgemeinen ein Kaltriss vom Typ wasserstoffunterstützender Riss aus?
- treten im Schweißgut (durch Zusatz) und/oder in der WEZ auf
- verlaufen trans- und/oder interkristallin
- haben mikro und makroskopische Dimensionen
- bilden sich zeitlich verzögert.
Definition Diffusion
Verteilung der Teilchen in vorhandenen Volumen bereichsunabhängig bis zum Gleichgewicht.
Definition Effusion
Übertragung von Gas-Partikeln durch eine kleine Öffnung in ein Vakuum. (z.b. Wasserstoffeffusion durch Entgasungsbehandlung aus der Schweißwärme)
Welche Stähle neigen bevorzugt zur wasserstoffunterstützenden Rissen?
hochfeste Feinkornbaustähle
es stehen mehr potentielle Gefügebereiche zur Verfügung, in denen sich beim Schweißen eingebrachter H2 wieder zu Molekülen vereinen kann.
Was sind charakteristische Wasserstoffquellen im Schweißprozess?
Feuchtigkeit:
- im Schweißzusatz
- Im Schutzgas
- in der Umgebung
- am Blech selber
Schweißspray (daher nicht zulässig für feinkornbaustähle)
Unterschied zwischen S460N und S460+N
S460N normalgeglühter Feinkornbaustahl
S460+N normalgeglühter Baustahl
Wie läuft der Prozess eines Risses durch Wasserstoffunterstützung ab?
-H2 dissoziiert im Lichtbogen und geht atomar in den schmelzflüssigen Werkstoff über.
- nach schneller Abkühlung liegt H2 in hoher Konzentration im Schweißgut vor (z.b. zwangsgelöst im Gitter)
- in Gitterbereichen mit erhöhter Energie (z.B. Gitterbaufehler) rekombiniert H wieder zu H2.
-H2 Gasdruck steigt örtlich an und führt zu Rissen oder Poren
Def. Dissoziation
Dissoziation beschreibt den Prozess, bei dem eine chemische Verbindung in kleinere Moleküle, Atome oder Ionen aufgespalten wird. Z.B: Dissoziation von H2 im Lichtbogen von H2 in 2H
Wodurch zeichnet sich im allgemeinen ein Kaltriss vom Typ Lamellenriss aus?
sogenannter Terassenbruch
- treten NUR in der WEZ auf
- verlaufen parallel zur Walzrichtung
- makroskopische Dimensionen
- bilden sich unmittelbar währende des Schweißens aus
Def. Seigerungen
Seigerungen beziehen sich auf die ungleichmäßige Verteilung von Legierungselementen oder Verunreinigungen innerhalb eines metallurgischen Gefüges.
Def. Anisotropie
Anisotropie beschreibt, dass ein Material unterschiedliche physikalische oder mechanische Eigenschaften in verschiedenen Richtungen aufweist. Blech (Walzerzeugnis) : unterschiedliche Festigkeitseigenschaften in Blechdickenrichtung (z) gegenüber der Walzebene (x und y)
Was ist die Haupteinflussgröße für die Schädigung bei Lamellenrissen?
Schwefelgehalt des Grundwerkstoffes. Insbesondere Mangansulfide sind kritisch und für Rissanfälligkeit zuständig, wenn durch den Schweißprozess Schrumpfspannungen entstehen.
Def. Sulfide
Sulfide sind chemische Verbindungen, die aus einem oder mehreren Metallen zusammen mit Schwefel bestehen.
Welche Untersuchungsmöglichkeiten gibt es für die Anfälligkeit gegenüber Lamellenrissen?
- Zugversuch in Blechdickenrichtung –> Zm > 20 % = widerstandsfähig gegen Lamellenrisse
- Übliche Werkstoffe: Al-behandelt und niedriger S-Gehalt
- NICHT untersuchbar mit Durchstrahl oder Ultraschallprüfung
Was kann man präventiv gegen Lamellenrisse tun ?
- Verwendung von
- Z-Güter
- Stähle mit sehr niedrigem S-Gehalt (<0,005%) (Wenig Lamellen)
- z.b. thermomechanisch gewalzte Feinkornbaustähle
Was sind allgemeine Einflussgrößen auf die Heißrissbildung?
- chemische Zusammensetzung (werkstoffspezifisch, Schweißeignung)
- Zugspannungen (konstruktive, Schweißsicherheit)
- Gefügezustand (fertigungsspezifisch, Schweißmöglichkeit)
direkter Zsmh. zw. Bildung von Heißrissen und Schweißbarkeit
Welche Grundarten von Heißrissen gibt es ?
- Erstarrungsrisse
- Wiederaufschmelzrisse
Wodurch zeichnet sich im allgemeinen ein Heißriss vom Typ Erstarrungsriss aus?
- NUR im Schweißgut
- verlaufen interkristallin
- mikro und makroskopische Dimensionen
- bilden sich unmittelbar während der Kristallisation des Schweißgutes heraus
Wie entstehen Erstarrungsrisse (Heißrisse)?
- Entstehung ist an das Vorhandensein von flüssigen oder niedrigschmeldenn Phasen auf den Korngrenzen gebunden
- infolge von Erstarrungvorgängen um die Solidustemperatur entstehen dann Heißrisse
- im aufgeschmolzenen Zustand können diese auftretende Schrumpfbeanspruchungen bei der Erstarrung nicht übertragen und es kommt zu Gefügeaufweitungen –> Heißriss
- treten im Gefüge auf und bilden sich zwischen den Dendriten
Def. Dendriten
Dendriten sind baumartige Kristallstrukturen, die während des Erstarrungsprozesses von Metallen und Legierungen wachsen. Diese Strukturen entstehen, wenn sich die Löslichkeit eines Elements in der festen Phase von seiner Löslichkeit in der flüssigen Phase unterscheidet.
“dendron” griechisch “Baum”
Wodurch zeichnet sich im allgemeinen ein Heißriss vom Typ Wiederaufschmelzriss aus?
- treten in der WEZ oder im wiedererwärmten Schweißgut auf
- verlaufen interkristallin
- mikroskopische Dimensionen
- bilden sich unmittelbar während dem Schweißprozess
Wie kann man eine Spannungsarme Konstruktion erstellen?
- Schweißreihenfolge beachten
- symmetrisches Schweißen
- Vermeidung von Kerben und Sprüngen
- Vorwärmen und Spannungsarmglühen
Was sind wichtige metallurgische Einflussfaktoren zur Begrenzung der Heißrissanfälligkeit von nichtrostenden Stählen?
- Absenkung von Elementen wie Schwefel und Phosphor
- Erhöhung des Mangangehaltes
- Ermöglichung einer ferritischen Primärerstrarrung
Was sind wichtige technologische Einflussfaktoren zur Begrenzung der Heißrissanfälligkeit von nichtrostenden Stählen?
- Verringerung des Wärmeeinbringens
- Vermeidung von Kontraktionsspannungen
- Spannungsarme Konstruktion
Durch die Gefügeart kann direkt abschätzen ob es sich um einen Heiß oder Kaltriss handelt. Welches Gefüge hat ein Heiß und welches ein Kaltriss generell?
Heißriss = austenitisches Gefüge (kfz) z.b. Cr-Ni-Stahl
Kaltriss = ferritisches Gefüge (krz) z.b. unlegierter Stahl
