Unlegierte Baustähle — Werkstoffkunde

Unlegierte Baustähle sind die Arbeitspferde des Stahlbaus. Du findest sie in jeder Halle, jedem Kran und jedem Stahlgerüst: , , – das „S“ steht für Structural Steel, die Zahl dahinter nennt dir die garantierte in Megapascal. Ein hält also mindestens 355 MPa aus, bevor er sich dauerhaft verformt. „Unlegiert“ heißt: Außer Kohlenstoff (unter 0,25 %) und Mangan (bis etwa 1,6 %) steckt bewusst kaum etwas drin. Genau diese Einfachheit macht die Baustähle billig, gut verfügbar und vor allem gut schweißbar.

Die 0,22-%-Regel: Eine der wichtigsten Faustregeln der Schweißtechnik lautet: Stähle mit mehr als etwa 0,22 % Kohlenstoff gelten als schwer bis gar nicht schweißbar. Der Grund: Kohlenstoff ist der Härtebildner Nummer eins — je mehr C im Stahl steckt, desto härter und spröder wird das Gefüge, das beim schnellen Abkühlen der Naht entsteht. Ab rund 0,22 % C wird die so hart, dass sie unter den Schrumpfspannungen der Naht reißt, wenn du nicht gegensteuerst. Schwer schweißbar heißt dabei nicht unmöglich — es heißt: Du brauchst dann zwingend , wasserstoffarme Zusätze und eine kontrollierte Wärmeeinbringung. Unterhalb von 0,22 % C reichen die normalen Maßnahmen.

Deine Leitgröße ist das (CEV). Es rechnet alle härtewirksamen Elemente in einen einzigen Zahlenwert um. Faustregel: Liegt der CEV unter etwa 0,35, ist der Stahl in der Regel ohne großes Aufheben schweißbar. Steigt er über 0,45, musst du aufpassen – dann drohen in der () harte Gefüge und Risse.

Warum, zeigt ein Blick ins Gefüge. Beim Schweißen heizt der das Material neben der Naht auf über 900 °C auf und kühlt es danach blitzschnell ab. In der kann sich dadurch bilden – ein glashartes, sprödes Gefüge – besonders bei dicken Blechen. Zusammen mit aus dem Schrumpfen der Naht und aus feuchten Elektroden oder Schutzgas ist das die klassische Zutatenliste für .

Dagegen hast du drei Stellschrauben. Erstens die richtige : Vorwärmen verlangsamt das Abkühlen und lässt den Wasserstoff entweichen, bevor er Schaden anrichtet. Zweitens trockene, wasserstoffarme Zusatzwerkstoffe. Drittens eine Nahtvorbereitung, die die im Griff behält.

Beim Zusatzwerkstoff gilt „gleich oder etwas besser“. Für und nimmst du einen unlegierten wie G3Si1. Für greifst du zu einem höherfesten Draht, damit die Naht die Streckgrenze des Grundwerkstoffs erreicht. Geschweißt wird fast immer mit einem wie Argon + 18 % CO₂ – das gibt ruhigen Lichtbogen und sauberen Einbrand.

Zwei Nahtformen dominieren: die für Eck- und Überlappverbindungen, die für Kräfte quer zur Naht. Wichtig: Die Kehlnaht überträgt ihre Kraft über die Nahtdicke – das a-Maß auf der Zeichnung ist bindend.

Moderne Baustähle werden bei der Erschmelzung , also von gelöstem Sauerstoff befreit („beruhigt vergossen“). Feinkornbaustähle wie oder S460M bekommen zusätzlich wie Niob, Vanadium oder Titan. Die machen das Korn fein und zäh – und genau deshalb ist ein S460M trotz deutlich höherer Festigkeit oft noch sauber schweißbar.