Schweißeignung von Stahl: was sie ist, Gruppen nach ISO/TR 15608, Kohlenstoffäquivalent und Vorwärmen

„Gut schweißbar“ ist eine Abkürzung. Schweißeignung ist keine Zahl im Prüfzeugnis, sondern das Ergebnis aus drei Dingen: Zusammensetzung des Stahls, Dicke und Steifigkeit der Verbindung und Schweißverfahren. Unten, wie man sie praktisch beurteilt — von der Werkstoffgruppe über das Kohlenstoffäquivalent bis zur konkreten Vorwärmtemperatur, mit Zahlen aus den Rechnern dieser Seite.

Kurze Antwort

Schweißeignung ist die Fähigkeit eines Stahls, mit einem gegebenen Verfahren eine Verbindung mit den geforderten Eigenschaften zu liefern. Erste Prüfung ist das Kohlenstoffäquivalent CE: bis 0,40 — gut (ohne Vorwärmen), 0,40–0,60 — eingeschränkt (Vorwärmen 100–200 °C, wasserstoffarme Elektroden), über 0,60 — schlecht (200–350 °C, Temperatur halten, Wärmenachbehandlung). Die genaue Vorwärmtemperatur folgt aus CET, Dicke, Wasserstoff und Streckenenergie nach EN 1011-2. Für die Unterlagen (WPS, Prüfungen) wird der Stahl einer Gruppe nach ISO/TR 15608 zugeordnet: S235 ist 1.1, S355 ist 1.2, austenitischer Edelstahl ist 8.

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Was Schweißeignung heißt

Schweißeignung hat drei Bestandteile, und jeder lässt sich einzeln verderben:

• Werkstoff. Die chemische Zusammensetzung entscheidet, ob die WEZ beim Abkühlen aufhärtet. Am meisten wirkt Kohlenstoff, danach Mangan, Chrom, Molybdän, Vanadium, Nickel und Kupfer.
• Konstruktion. Dickes Blech leitet Wärme schneller ab als Dünnblech, eine steife Verbindung lässt die Naht nicht frei schrumpfen. Derselbe Stahl als 5-mm-Blech und als 40-mm-Blech sind zwei verschiedene Fälle.
• Verfahren. Wasserstoff aus dem Zusatz, Streckenenergie, Vorwärmen, Lagenfolge und Wärmenachbehandlung. Ein gutes Verfahren schweißt einen „schwierigen“ Stahl, ein schlechtes verdirbt einen „leichten“.

Deshalb lautet die Antwort auf „kann man das schweißen?“ fast immer „ja — wenn …“. Um diese Bedingungen geht es im Rest der Seite.

Was die Schweißeignung verdirbt

Bei unlegierten und niedriglegierten Stählen ist der Hauptfeind der Kaltriss (wasserstoffinduziert). Er braucht drei Dinge gleichzeitig: eine harte, aufgehärtete WEZ, diffusiblen Wasserstoff im Schweißgut und Spannungen. Fällt eines weg, gibt es keinen Riss — daher Vorwärmen (langsamere Abkühlung, weniger Martensit, mehr Zeit für den Wasserstoff), rückgetrocknete wasserstoffarme Elektroden und eine vernünftige Schweißfolge. Ein Wasserstoffriss kann Stunden nach dem Schweißen entstehen; eine Sichtprüfung direkt danach findet ihn nicht immer. Mehr unter Risse in Schweißnähten.

Andere Werkstoffe haben andere Schwachstellen: austenitischer Stahl — Heißrisse und Verlust der Korrosionsbeständigkeit; Gusseisen — zu viel Kohlenstoff und Sprödigkeit; verzinkter Stahl — eine Beschichtung, die verdampft. Dazu unten mehr.

Stahlgruppen nach ISO/TR 15608

ISO/TR 15608 ist ein Fachbericht, der Werkstoffe für schweißtechnische Zwecke in Gruppen einteilt. Darauf bauen die Geltungsbereiche der Schweißerprüfung (Prüfung nach ISO 9606-1) und der Verfahrensqualifizierung (WPS, WPQR) auf. Die Zahlen in der Spalte „Grenze“ sind jene, die zwei offene Quellen übereinstimmend nennen: die Leseprobe der ISO/TR 15608:2017 und die Übersicht von ped-online.com; wo eine zweite Quelle fehlt, ist die Gruppe in Worten beschrieben.

So liest man sie: Gruppe 1 ist durch eine Streckgrenze bis 460 N/mm² und Analysegrenzen festgelegt (u. a. C ≤ 0,25 %, Si ≤ 0,60 %, Mn ≤ 1,8 %); innerhalb der Gruppe entscheidet die Mindeststreckgrenze der Produktnorm über die Untergruppe. Gruppe 11 sind Stähle innerhalb der übrigen Grenzen von Gruppe 1, aber mit 0,30 bis 0,85 % Kohlenstoff (Untergruppen in der Tabelle). Die Gruppe ist ein Etikett für Dokumente — für das Vorwärmen braucht man die Analyse aus dem konkreten Zeugnis, nicht die Gruppennummer.

Kohlenstoffäquivalent CE

Das CE fasst die ganze Analyse in einer Zahl zusammen: wie viel „Kohlenstoff“ im Stahl steckt, wenn man die Wirkung der übrigen Elemente auf die Härtbarkeit umrechnet. Die IIW-Formel — dieselbe, mit der unser CE-Rechner arbeitet:

CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15

Beispiele bei Höchstzusammensetzung der Produktnorm (so rechnet die Tabelle des Rechners): C22 — etwa 0,28, S235JR — etwa 0,40, S355J2 — etwa 0,47, C45 — etwa 0,56, 30ChGSA — etwa 0,67. Das sind vorsichtige Werte: Eine reale Schmelze liegt meist unter dem Maximum, das CE einer konkreten S355J2-Charge oft deutlich unter 0,47. Deshalb entscheidet man nach der Analyse im Zeugnis 3.1, nicht nach der Norm.

CET und Vorwärmtemperatur

Das CE sagt, ob der Stahl Ärger macht. Wie viel Grad vorgewärmt wird, regelt EN 1011-2, Verfahren B, mit eigenem Äquivalent CET = C + (Mn + Mo)/10 + (Cr + Cu)/20 + Ni/40. Unser Vorwärm-Rechner rechnet aus vier Größen: CET, Dicke, diffusiblem Wasserstoff HD und Streckenenergie. Beispiele für S355J2 (CET 0,34) bei 1,5 kJ/mm:

• 20 mm, rückgetrocknete basische Elektroden (HD 4) — 75 °C;
• 20 mm, rutile Elektroden (HD 12) — 120 °C;
• 40 mm, HD 4 — 120 °C;
• 40 mm, HD 12 — 170 °C.

Für S460N (CET 0,42) bei 40 mm sind es schon 185 °C mit HD 4 und 230 °C mit HD 12. Zwei Dinge fallen auf: Wasserstoff wiegt so viel wie eine Verdoppelung der Dicke, und eine höherfeste Sorte „kostet“ einige zehn Grad. Das Verfahren hat Grenzen — CET 0,20–0,50, Dicke 10–90 mm, HD 1–20 ml/100 g, Streckenenergie 0,5–4,0 kJ/mm; außerhalb warnt der Rechner, statt still weiterzurechnen.

Beurteilung Schritt für Schritt

Blech S355J2, 40 mm dick, Stumpfnaht, basische Elektroden.

1. Gruppe. S355 ist Gruppe 1.2 nach ISO/TR 15608. Das steht in der WPS und wird mit dem Geltungsbereich der Schweißerprüfung abgeglichen.
2. CE aus dem Zeugnis. Bei Höchstzusammensetzung wären es etwa 0,47 — eingeschränkter Bereich. Aus der Schmelzanalyse rechnet man das tatsächliche CE im Rechner.
3. CET. Angenommen 0,34 — der Wert, den der Vorwärm-Rechner für S355J2 anbietet.
4. Wasserstoff. Basische Elektroden, 2 Stunden bei 300–350 °C rückgetrocknet und im Köcher gehalten — HD 4.
5. Streckenenergie. 1,5 kJ/mm, aus Strom, Spannung und Geschwindigkeit im Streckenenergie-Rechner.
6. Ergebnis. Vorwärmen auf 120 °C. Der Rechner nennt auch den Zwischenlagenbereich: von 120 °C bis etwa 250 °C — darüber sinkt bei üblichen Baustählen die Zähigkeit.

Mit rutilen Elektroden (HD 12) an derselben Naht steigt die Vorwärmtemperatur auf 170 °C. Das ist meist das stärkste Argument für die basische Elektrode.

Stähle, die sich schlecht schweißen — und warum

Kohlenstoffreiche und Vergütungsstähle

C45, 30ChGSA, Feder- und Werkzeugstähle, Gruppe 11 und die vergüteten Stähle der Gruppe 3. Kohlenstoff und Legierungselemente erzeugen harten Martensit in der WEZ. CE 0,56 (C45) ist der obere Rand des eingeschränkten Bereichs, 0,67 (30ChGSA) liegt im schlechten, mit 200–350 °C Vorwärmen, gehaltener Temperatur und Wärmenachbehandlung. Die Härte der WEZ prüft man per Härtemessung — unser Härte-Umrechner übersetzt HV, HB und HRC. Stähle der Gruppe 3 schweißt man nie nach Gefühl: Ihr Fenster für Streckenenergie und Vorwärmen ist eng, sie brauchen ein qualifiziertes Verfahren.

Nichtrostende Stähle

Austenitische Sorten (Gruppe 8) werden ohne Vorwärmen, aber mit wenig Wärme geschweißt. Ihre Probleme sind Heißrisse, wenn im Schweißgut Ferrit fehlt, und Sensibilisierung für interkristalline Korrosion bei Überhitzung. Die Zusammensetzung des Schweißguts liest man im Schaeffler-Diagramm — unser Rechner für Chrom- und Nickeläquivalent zeigt, in welchem Bereich die Naht landet; Ziel sind einige Prozent Ferrit, nicht möglichst viel. Martensitische Sorten (Gruppe 7) verhalten sich eher wie Vergütungsstähle: Sie härten auf und brauchen Vorwärmen und Anlassen. Edelstahl mit Baustahl verbinden ist ein eigenes Thema — Mischverbindungen.

Gusseisen

Gusseisen hat ein Mehrfaches des Kohlenstoffs von Stahl, im Grauguss als Graphit. Beim Schweißen wird die Zone neben der Naht weiß und reißt. Es gibt zwei Wege: warm — das ganze Gussteil auf 500–600 °C und langsam abkühlen — oder kalt, in kurzen Abschnitten mit Nickelelektroden. Details und Elektrodenwahl unter Gusseisen schweißen.

Verzinkter Stahl

Der Stahl unter der Beschichtung ist meist gut schweißbar — das Zink macht Ärger. Es verdampft im Lichtbogen, verursacht Poren und Spritzer, und sein Rauch löst Metallrauchfieber aus: grippeähnliche Beschwerden am Abend nach der Arbeit. Die Beschichtung im Nahtbereich abschleifen, Punktabsaugung einsetzen, bei Beschwerden aufhören. Die Regeln stehen unter Schweißrauch und Lüftung. Nach dem Schweißen die Naht mit Zinkstaubfarbe schützen, denn die Beschichtung ist zerstört.

Typische Fehler bei der Beurteilung

• CE nach Norm statt nach Zeugnis. Die Höchstanalyse überschätzt das CE; eine reale Schmelze ist oft spürbar besser — oder schlechter, wenn der Stahl unbekannter Herkunft ist.
• ISO/TR-15608-Gruppe als Maß fürs Vorwärmen. Gruppe 1.2 umfasst Stähle mit sehr unterschiedlichem CE; die Temperatur kommt aus der Analyse.
• Dicke übersehen. Ein Stahl, der als 8-mm-Blech kein Vorwärmen braucht, braucht es als 40-mm-Blech ganz sicher.
• Rutile Elektroden an dicker, steifer Verbindung. Wasserstoff HD 12 hebt die Vorwärmtemperatur um einige zehn Grad.
• Vorwärmen „kurz mit dem Brenner drüber“. Entscheidend ist die Temperatur über die ganze Dicke beiderseits der Fuge, gemessen mit Temperaturmessstift oder Thermometer.
• Unbekannter Stahl als S235 behandelt. Schrott, alte Bauwerke und Maschinenteile sind oft Vergütungsstahl; dann besser Vorwärmen und wasserstoffarme Elektroden ansetzen.

Quellen der Werkstoffgruppen: Leseprobe der ISO/TR 15608:2017 (standards.iteh.ai, Tabelle 1) und die Gruppenübersicht ISO/TR 15608 auf ped-online.com. CE, CET und Vorwärmtemperaturen sind mit den Formeln der Rechner dieser Seite gerechnet.

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