Mischverbindungen schweißen

Bei einer Mischverbindung entsteht ein dritter Werkstoff — die Naht. Sie besteht aus beiden Grundwerkstoffen und dem Zusatz, und ihre Eigenschaften folgen aus dem Mischungsverhältnis.

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Aufmischung verstehen

Der Lichtbogen schmilzt nicht nur den Zusatz, sondern auch die Kanten. Wie viel davon in die Naht gelangt, hängt am Verfahren: WIG 10 bis 20 %, E-Hand 20 bis 30, MAG 25 bis 50, Unterpulver 60 und mehr (Richtwerte). Bei gleicher Zusatzwahl liefert also jedes Verfahren eine andere Naht — und das ist der Grund, warum das Verfahren bei Mischverbindungen mit in die Rechnung gehört.

Den Zusatz wählen

Nicht nach Ähnlichkeit mit einer der beiden Seiten, sondern danach, was nach der Verdünnung herauskommt. Für Edelstahl an unlegiertem Stahl ist das 309L oder 309LMo; für hochfeste an normale Baustähle in der Regel der niedriger legierte der beiden, damit die Naht nicht härter wird als nötig. Rechnen lässt sich das mit dem Chrom- und Nickeläquivalent.

Die Wärmefrage

Bei Mischverbindungen kollidieren regelmäßig zwei Anforderungen: die eine Seite verlangt Vorwärmen gegen Aufhärtung, die andere verträgt keine hohe Zwischenlagentemperatur. Der übliche Ausweg ist das Puffern — die unlegierte Seite wird zuerst mit dem hochlegierten Zusatz überschweißt, und die eigentliche Verbindung wird danach gegen diese Pufferlage geschweißt.

Was im Betrieb passiert

Zwei Werkstoffe mit verschiedener Wärmeausdehnung erzeugen bei jedem Temperaturwechsel Spannung an der Nahtstelle. Bei Bauteilen, die warm arbeiten, ist das ein Auslegungsthema und keine Schweißfrage — und der Grund, warum in Kraftwerken für solche Übergänge Nickelbasiswerkstoffe verwendet werden, deren Ausdehnung zwischen beiden Seiten liegt.

Rechenbeispiel im Schaeffler-Diagramm: ein Paar, sechs Varianten

Austenitischer Edelstahl 18/9 (A) an unlegierten Stahl (B), Zusatz vom Typ 309L. Die Zusammensetzungen sind die Voreinstellungen des Schaeffler-Rechners; geändert werden nur die Anteile — also wie viel von jedem Werkstoff in die Naht gelangt:

• 15/15/70 — rund 30 % Aufmischung, wie beim E-Hand-Schweißen mit schmalen Strichraupen: Austenit mit Ferrit, Ferrit 0–5 %. Das ist der Bereich, auf den man zielt.
• 25/25/50 — die halbe Naht ist Grundwerkstoff: Austenit ohne Ferrit. Kein Martensit, aber rein austenitisches Schweißgut neigt zu Heißrissen.
• 35/35/30 — der Lichtbogen schmilzt vor allem die Flanken, tiefer Einbrand und breites Pendeln: Austenit mit Martensit. Hier beginnt die Versprödung.
• 50/50/0 — Verschmelzen ohne Zusatz: Martensit. Deshalb wird Edelstahl nie mit einer WIG-Lage ohne Stab an Schwarzstahl angeschmolzen.
• 30/10/60 und 10/30/60 — gleicher Zusatzanteil, aber der Lichtbogen einmal zur Edelstahlseite, einmal zur Schwarzstahlseite verschoben. Ergebnis: Austenit mit Ferrit gegen Austenit mit Martensit. Das ist die Zahl hinter der Regel „Lichtbogen zur Edelstahlseite“.

Das Diagramm liefert einen Bereich, keine Garantie: Ein Punkt an einer Grenze wandert schon bei kleiner Änderung der Schmelze. Für eigene Stähle die Analyse aus dem Abnahmeprüfzeugnis eingeben und die Anteile an einem Makroschliff des Prüfstücks abschätzen.

Aufmischung in der Praxis klein halten

Die Aufmischungswerte je Verfahren stehen oben; beim MAG-Schweißen heißt das Kurz- oder Impulslichtbogen statt Sprühlichtbogen. Die letzten beiden Tabellenzeilen zeigen, dass die Lage des Lichtbogens so viel ausmacht wie das Verfahren: Derselbe Zusatzanteil landet in zwei verschiedenen Bereichen, je nachdem welchen Grundwerkstoff der Bogen aufschmilzt. Reicht beides nicht, bleibt das oben beschriebene Puffern.

Edelstahl an Schwarzstahl Schritt für Schritt

1. Eigenes Werkzeug für Edelstahl. Bürste oder Scheibe, die Schwarzstahl berührt haben, reiben Eisenpartikel in den Edelstahl — danach Rostfahnen auf der Seite, die nicht rosten sollte.
2. Vorwärmen nach der unlegierten Seite. Ihr Kohlenstoffäquivalent und die Temperatur im Vorwärmrechner bestimmen; der Edelstahl braucht keines.
3. Zusatz 309L — Stabelektrode E 23 12 L (AWS E309L), Draht G 23 12 L Si (ER309LSi), WIG-Stab W 23 12 L; bei molybdänlegiertem Edelstahl 309LMo.
4. Wurzel am Rohr — mit Formiergas innen auf der Edelstahlseite, sonst läuft die Wurzel schwarz an.
5. Reinigung nach dem Schweißen — Beizen oder Passivieren nur am Edelstahl; die unlegierte Seite bekommt eine Beschichtung wie jeder Schwarzstahl.

Typische Fehler und wie man sie erkennt

• 308L statt 309L — Riss entlang der Schmelzlinie auf der Schwarzstahlseite, oft erst unter Last. Die Farbeindringprüfung oder eine Bruchprobe findet ihn.
• Zu viel Strom beim MAG-Schweißen — breite, flache Raupe tief im Schwarzstahl; die Härte an der Schmelzlinie deutlich über beiden Grundwerkstoffen.
• Heißrisse in der Nahtmitte — rein austenitisches Schweißgut ohne Ferrit wie in der Variante mit halber Aufmischung; der Riss läuft direkt nach dem Schweißen mittig durch die Raupe.
• Rost am Edelstahl neben der Naht — Eisenverschleppung durch gemeinsames Werkzeug, kein Fehler des Zusatzes. Die Regeln für Edelstahl selbst — Edelstahl schweißen.

Autor: Dmitry Frolov, Schweißer und Metallbauer Aktualisiert: 28. September 2026