【正文】 萊氏體組織 通過 球化 和 孕育處理 得到 球狀石墨 球墨鑄鐵 應(yīng)用：用來制造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性和耐磨性要求高的零件 具有高強(qiáng)度與高耐磨性的 珠光體 球墨鑄鐵，常用來制造 拖拉機(jī) 或柴油機(jī)中的 曲軸 、 連桿 、 凸輪軸 、各種齒輪、機(jī)床的 主軸 、 蝸桿 、 蝸輪 、 軋鋼機(jī) 的 軋輥 、大齒輪及大型 水壓機(jī) 的工作缸、 缸套 、活塞等； 具有高韌性和塑性的 鐵素體 球墨鑄鐵，常用來制造受壓閥門、機(jī)器底座、 汽車后橋 殼等。 位置：熔合區(qū)、熱影響區(qū)，沿焊縫與熱影響區(qū)交界擴(kuò)展 斷口：呈脆斷特征 原因：脆弱的母材、熱影響區(qū)及熔合區(qū)不能承受焊接時(shí) 過大的熱應(yīng)力引起 總結(jié)：冷裂紋主要受焊接應(yīng)力即 熱應(yīng)力的影響 ， 熱應(yīng) 力超過焊縫及熱影響區(qū)的塑性變形能力 ， 白口 和 馬氏體 等脆硬組織通過影響焊縫及熱影響區(qū) 金屬的力學(xué)性能和熱應(yīng)力而 促進(jìn)裂紋 ， 氫的影 響不大 。 調(diào)節(jié) 鑄鐵 焊縫成分 ① 鑄鐵型焊縫 ： wC%↗ ，并 加入一定量合金元素 ，如 Mn (wMn=%)、 Mo（ wMo= %）、 Cu（ wCu=%）等 →使焊縫金屬在 快冷條件下高溫時(shí)能析出石墨 ， 較低溫度下基體金屬依次發(fā)生 貝氏體相變 和 馬氏體相變 利用 二次連續(xù)相變產(chǎn)生的應(yīng)力松弛效應(yīng) ，可以有效 地防止焊縫出現(xiàn)冷裂紋。 球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn) 1） 球化劑有增大鐵液結(jié)晶過冷度、阻礙石墨化和促進(jìn) A→M的作用，鑄鐵焊縫及半熔化區(qū) 更容易出現(xiàn)白口鑄 鐵 ，奧氏體區(qū)則 更容易出馬氏體 M組織 ，從而 容易產(chǎn)生 冷裂紋 ； 2）由于球墨鑄鐵的力學(xué)性能遠(yuǎn)比灰鑄鐵好，特別是以 鐵素體為基體的球墨鑄鐵，塑性和韌性很好，對(duì)焊 接接頭的力學(xué)性能要求相應(yīng)提高。 適用于 10mm以上的 中厚鑄件 的大缺陷補(bǔ)焊。 ? 薄壁鑄件 的焊補(bǔ)適合 氣焊 氧乙炔火焰溫度比電弧溫度低很多，需要很長時(shí)間才 能將焊補(bǔ)處加熱到熔化溫度，使得受熱面積較大， 相 當(dāng)于局部預(yù)熱焊接條件， 很適合 薄壁鑄件 的焊補(bǔ)。 SiO2 + 2CO2↑ 成因：鑄鐵氣焊焊接時(shí)， Si易氧化，形成 SiO2酸性氧化 物，熔點(diǎn)高 (1713℃ )，粘度較大，流動(dòng)性不好。 拘束度較大部位裂紋的焊補(bǔ)： 加熱減應(yīng)區(qū)法： 關(guān)鍵 ：正確選擇“減應(yīng)區(qū)”，以及對(duì)其加熱、保溫和冷卻 的控制 選擇原則：使減應(yīng)區(qū)主變形方向與焊縫金屬冷卻收縮 方向一致 焊前： 對(duì)減應(yīng)區(qū)加熱 能使缺陷位置獲得最大張開位移， 加熱溫度不應(yīng)超過鑄鐵的相變溫度， 600～ 700℃ 較好。 異質(zhì)焊縫 1） 鋼基 焊縫及焊接材料 鋼基鑄鐵焊條： 降低含 C量 ，以獲得鋼焊縫 類別 名稱 型號(hào) 焊條及藥芯焊絲熔敷金屬或焊絲主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） 備注 C Si Mn S P Fe Ni Cu 其他 鑄鐵 焊條 純鐵及碳鋼焊條 EZFe1 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 余 — — 焊芯 成分 EZFe2 ≤ ≤ ≤ ≤ 高釩焊條 EZV ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ V 8%~13% EZFe1：純鐵焊芯氧化性藥皮鑄鐵焊條 EZFe2：低碳鋼焊芯鐵粉型鑄鐵焊條 ——焊接接頭的白口、淬硬組織和裂紋問題沒有解決 EZV：低碳鋼焊芯、低氫型藥皮 高釩鑄鐵焊條 不足 ：焊縫底部形成一條主要由碳化釩顆粒組成的高 硬度帶狀組織，半熔化區(qū)白口較寬 →焊接接頭 加工性差 用于：只能用于 非加工面缺陷的焊補(bǔ) 加 V目的 ： 利用 V具有較強(qiáng)的形成碳化物能力，使 C和 V形成高度彌散分布的 VC質(zhì)點(diǎn)，分布于鐵素體基體中。 缺點(diǎn)：含鎳量最高，價(jià)格貴 (約為低碳鋼焊條的 30倍 ),不適合大量使用。 鎳基焊條 3） 鎳銅 鑄鐵焊條 EZNiCu1（ Z508） 焊芯為鎳銅合金（ Ni～ 70%,Cu～ 30％） 特點(diǎn)：焊縫強(qiáng)度在鎳基焊條中最低，接頭加工性與純 鎳焊條相近。加 Fe可細(xì)化 α銅晶粒，進(jìn)一步提高抗熱裂紋性能。 圖 611 灰鑄鐵缸體側(cè)壁裂紋的焊補(bǔ) 缺陷 3由多個(gè)交叉裂紋組成，如逐個(gè)焊補(bǔ)，則難以避免出現(xiàn)焊接裂紋。 焊補(bǔ)時(shí)低碳鋼板容易變形，利于緩解焊接應(yīng)力，防止焊接裂紋，此即鑲塊焊補(bǔ)法。 解決措施： 栽絲焊補(bǔ)法 先在母材坡口表面鉆螺紋，擰入鋼質(zhì)螺釘，露出部分與焊縫金屬成一體，將焊縫金屬與鑄鐵母材連接起來，通過螺釘分擔(dān)部分應(yīng)力，既防止焊接裂紋，又提高了焊補(bǔ)區(qū)域的承載能力。此外，釬焊溫度較低，焊接接頭應(yīng)力較小，而接頭上又 無白口組織 ，對(duì)發(fā)生裂紋的 敏感性也較小 。 5. 灰鑄鐵的釬焊與噴焊 2) CuZnMnNi釬料 為了改善銅鋅釬料釬焊灰鑄鐵的接頭性能，大幅度增加Mn和 Ni的含量，發(fā)展了 CuZnMnNi釬料。 采用 氧乙炔火焰粉末噴焊 可修復(fù)鑄鐵件在機(jī)械加工中出現(xiàn)的 小缺陷 。球化劑元素還增加奧氏體的穩(wěn)定性，促進(jìn)奧氏體區(qū)形成馬氏體組織。另外，可以減少球化劑的蒸發(fā)，有利于保證焊縫獲得球墨鑄鐵組織。 可以將一些力學(xué)性能好的灰鑄鐵異質(zhì)焊接材料用于球墨鑄鐵電弧冷焊，例如 鎳鐵鑄鐵焊條 和 高釩鑄鐵焊條 。 6. 比較分析三種鎳基鑄鐵焊條的特點(diǎn)。 。 10. 某氣缸體側(cè)壁（非加工面）在使用過程中出現(xiàn) 6條裂紋，如圖 611所示，圖中 3所標(biāo)示的 4條小裂紋比較密集。 4. 分析灰鑄鐵同質(zhì)焊縫產(chǎn)生冷裂紋的原因及防止措施。 冶金：焊條中加入采用 C、 Si、 Al、 Ca、 Ba、 Ce等 強(qiáng)脫氧或脫硫元素，既可穩(wěn)定球化，白口傾 向也大大降低。 ? 球墨鑄鐵的力學(xué)性能遠(yuǎn)比灰鑄鐵好，對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能要求相應(yīng)提高。 F302為鐵基噴焊粉，可用于已淬火機(jī)床床身導(dǎo)軌面缺陷的 修復(fù)，噴焊層與導(dǎo)軌面硬度相當(dāng)。另外，還可以降低釬焊溫度，有助于防止熱影響區(qū)高硬度組織，并使釬縫變灰白色，接近灰鑄鐵顏色。 5. 灰鑄鐵的釬焊與噴焊 釬料： 1) 銅鋅釬料 BCu62ZnNiMnSiR（ HL104） 少量硅在弱氧化焰作用下很快生成 SiO2，與釬劑形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，覆蓋在液態(tài)釬料表面，阻礙鋅的蒸發(fā)，減小對(duì)人體的危害。 優(yōu)點(diǎn)： 大大減少焊縫金屬量，有利于降低焊接應(yīng)力，防止裂紋，還節(jié)省了大量焊接材料，縮短焊補(bǔ)工期。 圖 613 栽絲焊補(bǔ)法 栽絲焊補(bǔ)法 問題： 厚壁鑄鐵件大尺寸缺陷焊補(bǔ)時(shí)，需要開坡口進(jìn)行 多層焊 ，這樣將導(dǎo)致焊接應(yīng)力積累。焊前將低碳鋼板沖壓成凹形。 “短段斷續(xù)分散焊，較小電流熔深淺，每錘擊消應(yīng)力，退火焊道前段軟” 焊接方向和順序：應(yīng)本著 從拘束度大的部位 →拘束度小的部位焊接 的原則 。 鎳基焊條 銅基焊條 銅芯鐵粉焊條（ Z607): Cu： Fe~80:20，藥皮為低氫型 銅芯鐵皮焊條（ Z612）： 銅包鋼芯、鈦鈣型藥皮鑄鐵焊條。 在鎳基焊條中價(jià)格最便宜，應(yīng)用最多。 焊縫： σb=558～ 588 MPa， δ=28～ 36%，滿足要求 H08Mn2SiA細(xì)絲 CO2氣體保護(hù)焊： 不足： 接頭加工性不好 用于： 非加工面缺陷的焊補(bǔ) 焊絲： H08Mn2SiA細(xì)絲（ ～ ） 氣體： CO2或 CO2+O2氣體 工藝：小電流（＜ 85A）、低電壓（ 18～ 20V）和 較快焊接速度（ 10～ 12m/h） →減少母材熔化量，降低焊縫含碳量和焊接應(yīng)力 ～ ）或～～ ）2）鎳基 焊縫及焊接材料 鎳基焊縫： 應(yīng)用非常廣泛 石墨化元素，高溫下可溶解較多 C T↘ →部分過飽和碳以石墨形式析出 石墨析出伴隨體積膨脹 →降低焊接應(yīng)力 ，防止焊接熱影響區(qū)冷裂紋 Ni向半熔化區(qū)擴(kuò)散 →縮小白口寬度、改善焊接接頭加工性，適 用于加工面缺陷的焊補(bǔ) Ni：奧氏體形成元素，與鐵完全互溶 wNi%30%：得到硬度較低單相奧氏體組織 較強(qiáng)石墨化元素，對(duì)減弱半熔化區(qū)白口層很有利 類別 名稱 型號(hào) 焊條及藥芯焊絲熔敷金屬或焊絲主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） 備注 C Si Mn S P Fe Ni Cu 鎳基鑄鐵焊條 純鎳 鑄鐵 焊條 EZNi1 ≤ ≤ ≤ ≤ — ≤ ≥90 — EZNi2 ≤ ≤ ≥85 ≤ Al≤% EZNi3 Al %~% 鎳鐵 鑄鐵 焊條 EZNiFe1 余 45~ 60 Al≤% EZNiFe2 Al %~% EZNiFeMn ≤ 10~14 35~45 Al≤% 鎳銅 鑄鐵焊條 EZNiCu1 ~ ≤ ≤ ≤ ~ 60~70 25~35 EZNiCu2 50~60 35~45 鎳鐵銅 鑄鐵焊條 EZNiFeCu ≤ ≤ ≤ ≤ 余 45~60 4~10 1）