Schweissbarkeit von Stählen

Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,22 % gelten nur noch als bedingt schweißbar, es sind zusätzliche Maßnahmen wie beispielsweise das Vorwärmen erforderlich. Der Kohlenstoffgehalt des Stahls alleine macht jedoch keine Aussage über die Schweißbarkeit, da diese auch von vielen anderen Legierungselementen beeinflusst wird. Zur Beurteilung wird daher das so genannte Kohlenstoffäquivalent (CEV) berücksichtigt.

Das Kohlenstoffäquivalent ist in der Werkstoffkunde ein Maß zur Beurteilung der Schweißeignung von unlegierten und niedriglegierten Stählen. Der Kohlenstoffgehalt und eine Vielzahl anderer Legierungselemente im Stahl beeinflussen sein Verhalten. Zur Beurteilung der Schweißeignung ist deshalb im Kohlenstoffäquivalent der Kohlenstoffgehalt und der gewichtete Anteil der Elemente, welche die Schweißeignung des Stahls ähnlich beeinflussen, wie es vom Kohlenstoff zu erwarten wäre, zu einem Zahlenwert zusammengefasst. Dabei impliziert ein Wert des Kohlenstoffäquivalents kleiner 0,45 % eine gute Schweißeignung. Höhere Werte erfordern - abhängig von der Verarbeitungsdicke - das Vorwärmen des Materials. Ab einem Wert größer 0,65 ist das Werkstück nur mit erhöhtem Aufwand schweißgeeignet, da es durch Martensitbildung zu Kalt- bzw. Härterissen kommen kann.

Ein gängiges Verfahren für die Berechnung des Kohlenstoffäquivalents (CEV) sieht folgendermaßen aus:

CEV Schweissneigung Vorwärmen
< 0,45% ++ Bauteilstärke > 30 mm
0,45 - 0,60% ± 100 - 200 °C
> 0,60% - 200 - 350 °C

(+) Gute Schweissneigung
(±) Bedingte Schweissneigung
(-)  Nicht gewährleistete Schweissneigung

Die Legierungsanteile sind in Prozent einzusetzen. Häufig wird im Werkstoffzeugnis das Kohlenstoffäquivalent angegeben, sodass der Anwender diese Berechnung nicht selbst vornehmen muss. Unter Umständen ist jedoch die Nutzbarkeit des dort angegebenen CEV für die spezielle Anwendung zu hinterfragen.

Quellen

Wittel, H. / Muhs, D. / Jannasch, D. / Voßiek, J. (2009) Roloff/Matek Maschinenelemente - Normung, Berechung, Gestaltung; 19. Auflage; Vieweg+Teubner Verlag; Wiesbaden