Schweißrisse sind die schwerwiegendste Art von Schweißfehlern.
Schweißrisse werden strikt in fünf Hauptkategorien unterteilt: Kaltrisse, Warmrisse, Wiedererwärmungsrisse, Lamellenrisse und Spannungsrisskorrosionsrisse.
Heute werden wir uns hauptsächlich mit Kälterissen beschäftigen. Was sind also Kälterisse?
Kaltrisse sind Risse, die bei relativ niedrigen Temperaturen entstehen. Wie niedrig muss diese Temperatur sein? Im Allgemeinen liegt sie unter 300 °C. Manche mögen einwenden, dass 300 °C bereits recht hoch sind, doch im Vergleich zum Schmelzpunkt von Stahl (etwa 1500 °C, abhängig von den Legierungselementen) und der Temperatur, bei der sich Warmrisse bilden, gelten 300 °C als niedrig. Daher werden Risse, die entstehen, wenn die Schweißverbindung auf unter 300 °C abkühlt (unterhalb der Martensit-Umwandlungstemperatur), üblicherweise als Kaltrisse bezeichnet.
Kälterisse werden in drei Hauptkategorien unterteilt:
Die erste Art wird als verzögerte Rissbildung bezeichnet. Sie tritt nicht unmittelbar nach dem Schweißen auf, sondern erst nach einer gewissen Zeit. Diese Zeit kann einige Stunden, einige Tage oder sogar einige Monate betragen.
Wie entstehen verzögerte Risse?
Sie werden hauptsächlich durch den hohen Gehalt an diffusiblem Wasserstoff in der Schweißnaht verursacht. In der Industrie werden für bestimmte Werkstoffe, wie beispielsweise mittel- und hochgekohlter Stahl sowie mittel- und hochlegierter Stahl, wasserstoffarme Schweißstäbe oder -drähte verwendet, um den Gehalt an diffusiblem Wasserstoff zu kontrollieren. Der Einsatz wasserstoffarmer Schweißstäbe oder -drähte dient im Allgemeinen dazu, das Auftreten von Spätrissen zu vermeiden.
Kälterisse
Die zweite Art von Kaltrissen ist die Versprödungsrissbildung durch Abschrecken. Diese Art von Riss wird hauptsächlich durch Martensit während der Phasenumwandlung verursacht.
Was ist Martensit? Die strenge wissenschaftliche Definition lautet: eine übersättigte feste Lösung von Kohlenstoff in α-Eisen. Diese Definition ist recht komplex. Ein einfaches Beispiel: Ein Büro hat vier Stühle, aber es müssen mehr als vier Personen hinein. Was tun? Man kann sie nicht wegschicken, also muss man sie hineinquetschen. Das ist für alle unbequem. Martensit hat daher – relativ gesehen – eine hohe Festigkeit und Härte. Es ist ein gehärtetes Gefüge. Beim schnellen Abkühlen der Schweißverbindung können Abschreckrisse entstehen. Martensit kommt in verschiedenen Formen vor, zum Beispiel als Lamellenmartensit, Zwillingsmartensit und Plattenmartensit. Jede Martensitart hat unterschiedliche Eigenschaften.
Im Allgemeinen neigen mittel- und hochkohlenstoffhaltige Stähle sowie martensitische Edelstähle am stärksten zu Abschreckrissen. Daher muss beim Schweißen dieser Werkstoffe auf die Rissneigung geachtet werden.
Die dritte Art von Kaltrissen ist die Rissbildung bei geringer Duktilität. Diese tritt auf, wenn die Schwindverformung bei niedrigen Temperaturen die plastische Grenze des Materials überschreitet.
Nehmen wir beispielsweise Gusseisen. Wie bekannt ist, ist die Reparatur von Gusseisen durch Schweißen sehr schwierig. Warum? Weil Gusseisen ein sehr hartes Material ist, und je härter das Material, desto schwieriger ist es zu schweißen und desto anfälliger ist es für Risse aufgrund geringer Duktilität. Daher ist es beim Schweißen von Gusseisen unerlässlich, den geeigneten Gusseisen-Schweißdraht oder -Elektroden zu wählen; andernfalls ist die Wahrscheinlichkeit für Risse aufgrund geringer Duktilität sehr hoch.
Das war’s für diese Folge. In der nächsten Folge besprechen wir einen weiteren schwerwiegenden Schweißfehler: Heißrisse.