Sulfidformgebung

Physikalisch-chemischer Wirkmechanismus

Im normalen Stahl verbindet sich Schwefel mit Mangan zu Mangansulfid (MnS). Beim Warmwalzen streckt man diese weichen Sulfide zu flachen Plättchen oder Zeilen. Diese Einschlüsse wirken wie innere Kerben und schwächen den Stahl quer zur Walzrichtung. Calcium und Cer binden Schwefel stärker als Mangan. Setzt man sie der Schmelze zu, entstehen harte Calcium- oder Cersulfide. Diese Sulfide verformen sich beim Walzen nicht und bleiben als kleine Kugeln erhalten. Der Stahl wird in alle Richtungen gleichmäßiger.

Metallurgische Relevanz & Risiken beim Schweißen

Zeilenförmige Sulfide verursachen hauptsächlich Lamellenrisse in der Wärmeeinflusszone. Diese Risse entstehen, wenn Schrumpfspannungen quer zur Blechoberfläche ziehen und die flachen Einschlüsse aufreißen. Besonders gefährdet sind T-Stöße, Ecknähte und dicke Bleche mit hohem Schwefelgehalt. Kugelige Sulfide stoppen diese Rissausbreitung, weil sie keine flächigen Schwachstellen bilden. Gleichzeitig binden Calcium und Cer freien Schwefel. Dadurch sinkt die Gefahr von Heißrissen in der Schweißnaht. Ohne Sulfidformgebung bleibt der Stahl anisotrop und rissanfällig.

Werkstattpraxis & Handlungsanweisungen

Für hochbelastete Schweißkonstruktionen verwenden Sie immer Stähle mit kontrollierter Sulfidformgebung. Fordern Sie vom Lieferanten das Z-Güte-Zeugnis nach EN 10164 (zum Beispiel Z25 oder Z35). Prüfen Sie die Schmelzanalyse: Schwefelgehalt unter 0,005 %, Calciumgehalt etwa 20–40 ppm, Verhältnis Ca/S größer 1,5. Schweißen Sie solche Stähle mit normaler Wärmeeinbringung, vermeiden Sie aber extreme Überhitzung der Blechoberfläche. Bei unbekanntem Altstahl mit zeiligem Sulfidmuster hilft keine Vorwärmung zuverlässig gegen Lamellenrisse – hier nur Zusatzprüfung der Blechdicke oder Austausch gegen modernen Feinkornstahl.