【正文】 0℃ ），使焊縫金屬處于塑性狀態(tài)，并促進焊縫金屬石墨化，改善組織，充分降低焊接應(yīng)力，并要求 焊后在相同溫度下消除應(yīng)力。 2）防止冷裂紋的措施 調(diào)節(jié) 鑄鐵 焊縫成分 應(yīng)力松弛效應(yīng) 一是在相變過程中金屬塑性增加即 相變塑性 A →B、 A →M 明顯相變塑性現(xiàn)象； 二是 B和 M的比體積較 A、 P及 F的 比體積 都大 相變過程中體積膨脹有利于 松弛焊接應(yīng)力 貝氏體相變的有利作用：伴隨其相變 500℃ ~250℃ ； 馬氏體相變產(chǎn)生的焊縫金屬應(yīng)力松弛：從 200℃ 左右至室溫 二次連續(xù)相變在 500℃ 以下整個溫度范圍的連續(xù)有益效應(yīng)，使熱應(yīng)力未能達到焊縫金屬的抗拉強度而避免冷裂紋 ② 異質(zhì)焊縫： 為降低熱應(yīng)力，防止冷裂紋和剝離性裂紋，要求： 采用 屈服點較低 而且有 良好塑性 的焊接材料焊接時，較易通過焊縫的塑性變形而松弛焊接接頭的部分應(yīng)力，有利于防止冷裂紋的產(chǎn)生。焊接接頭中白口鑄 鐵，使沖擊韌度值大幅度下降對強度和塑性有較大不良 影響。 預(yù)熱：結(jié)構(gòu)復(fù)雜且焊補處拘束度大 ——整體預(yù)熱； 結(jié)構(gòu)簡單、拘束度較小 ——大范圍局部預(yù)熱 同質(zhì)焊縫電弧熱焊 高溫預(yù)熱 作用： 1）減小了焊接區(qū)域的溫差 2）使母材從常溫?zé)o塑性狀態(tài)變?yōu)榫哂幸欢ㄋ苄? →大大減小了熱應(yīng)力，避免開裂 高溫預(yù)熱 +焊后緩冷 使焊縫和半熔化區(qū)石墨化較為充分 →焊接接頭可以完全避免白口及淬硬組織產(chǎn)生 同質(zhì)焊縫電弧 半熱焊 半熱焊 ：預(yù)熱溫度在 300～ 400℃ 時稱為半熱焊 優(yōu)點 ： 1）改善焊工勞動條件，降低焊補成本 2）較有效地防止焊接熱影響區(qū)出現(xiàn) M及熔合區(qū)白口 →改善接頭加工性 不利 ：鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊補處剛度較大時 局部半熱焊會增大熱應(yīng)力，促使產(chǎn)生裂紋 適用于補焊區(qū) 剛度較小 或 鑄件形狀較簡單 的情況 灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點 同質(zhì)焊縫電弧熱焊和半熱焊 為保證焊縫石墨化，防止白口： 電弧熱焊 ——焊縫中 C、 Si總量應(yīng) 稍高于母材 wC%=%~% wSi%= %~% 半熱焊 ——wC%=%~% wSi%= %~% 焊條類型： EZC EZC Z248：鑄鐵焊芯外涂石墨型藥皮 Z208： H08低碳鋼焊芯外涂強石墨型藥皮 類別 名稱 型號 焊條及藥芯焊絲熔敷金屬或焊絲主要化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）（ %） 備注 C Si Mn S P Fe Ni Cu 鑄鐵 同質(zhì) 焊條 灰鑄鐵 焊條 EZC ~ ~ ≤ ≤0. 10 ≤ 余 — — 球墨鑄鐵焊條 EZCQ ~ ~ ≤ 球化劑 ~% 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 表 64 鑄鐵焊條及焊絲（ GB/T 100442022） 類別 名稱 型號 焊條及藥芯焊絲熔敷金屬或焊絲主要化學(xué)成分（質(zhì)量分數(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% 鑄鐵 同質(zhì) 焊絲 灰鑄鐵 焊絲 RZC1 ~ ~ ~ ≤ ~ — — RZC2 ~ ~ ~ ≤ — — RZCH ~ ~ ~ ~ ~ — ~% 球墨鑄鐵 焊絲 RZCQ1 ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ Ce ≤ 球化劑 %~ % RZCQ2 ~ ~ ~ ≤ ≤ — — 鎳基藥芯焊絲 ET3ZNiFe ≤ ≤ ~ ≤ — 45~60 ≤ Al≤% 鎳基氣體 保護焊焊絲 ERZNi ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≥90 ≤ ERZNiFeMn ≤ ≤ 10~14 余 34~45 ≤ Al≤% 電弧熱焊工藝 ： 焊前準(zhǔn)備、預(yù)熱、焊接、焊后緩冷及 加工等過程 圖 67 缺陷造型示意圖 a) 較大缺陷 b) 邊角缺陷 造型材料：型砂加水玻璃或黃泥，內(nèi)壁放置耐高溫的石墨片 1）焊前準(zhǔn)備 ：清理、開坡口 對于較大缺陷或邊角缺陷，防止熔化金屬流失，保證 原定的焊縫成型，需 焊前造型。 氣焊的特點： 1）冷卻速度慢，有利于石墨化過程的進行，焊縫易獲 得灰鑄鐵組織， HAZ區(qū)也 不易產(chǎn)生白口及淬硬組織； 2）加熱時間長，被焊件受熱面積大，焊接熱應(yīng)力較大， 有一定裂紋傾向。 去除：加入以 堿性氧化物 (Na2CO3 、 K2CO3 、 NaHCO3 ) 為主要組成的熔劑，使其互相結(jié)合成為低熔點的 熔渣，浮到熔池表面，便于清除 。 焊后：使減應(yīng)區(qū)與焊補區(qū)域 同步冷卻 加熱減應(yīng)區(qū)氣焊法修復(fù)發(fā)動機缸蓋裂紋 ① 焊前： A、 B、 C三處同步加熱 ② T≈600℃ ：對 C 繼續(xù)加熱使之 熔化并形成坡口以保證焊透 ③ A、 B兩處 T↗ →650℃ ： 開始對 C處焊接 ④ 焊后：三處同步冷卻 結(jié)果：可獲得良好焊補質(zhì)量 不會出現(xiàn)裂紋 焊補位 電弧冷焊 （ 1）鑄鐵型焊縫的電弧冷焊 電弧冷焊： 焊前不預(yù)熱 ?優(yōu)點：焊工工作條件好，工藝簡便，焊接成本較低。由于焊縫中C的存在形式得到改變，增加了焊縫的塑性，可避免白口組織和淬硬組織的產(chǎn)生，提高了抗裂能力。 鎳基焊條 2） 鎳鐵 鑄鐵焊條 EZNiFe1（ Z408） 焊芯為鎳鐵合金（ Ni～ 55%,Fe～ 45％） 優(yōu)點： 鎳鐵焊縫具有較高的強度，塑性較好，適合焊 接強度較高的鑄鐵，線膨脹系數(shù)小，抗裂性能好。 但是鎳銅合金的收縮率大，焊縫的裂紋傾向較大，鎳銅焊條在鎳基焊條中性能最差，成本比鎳鐵焊條高，逐漸被鎳鐵焊條所取代。 (4) 異質(zhì)焊縫電弧冷焊工藝 使用異種焊接材料進行鑄鐵電弧冷焊時，在保證焊縫金屬成形與母材熔合良好的前提下，盡量用小規(guī)格焊條和小規(guī)范施焊，并采用短弧焊、短段焊、斷續(xù)焊、分散焊及焊后立即錘擊焊縫等工藝措施，適當(dāng)提高焊接速度，不作橫向擺動，并注意選擇合理的焊接方向和順序，來降低焊接應(yīng)力，減小半熔化區(qū)和熱影響區(qū)寬度，改善接頭的加工性及防止裂紋產(chǎn)生，并采用退火焊道降低焊縫的淬硬性開裂傾向。 圖 612 鑲塊焊補法 a)凹形低碳鋼板鑲塊 b)平板低碳鋼板鑲塊 ①可以將該缺陷整體加工掉，按尺寸準(zhǔn)備一塊厚度較薄的低碳鋼板。按順序分段焊接，最后焊好中間的切縫，保證缸體壁的水密性。 要領(lǐng)： 先繞螺釘焊接，再焊螺釘之間；螺釘根部與母材要焊住，螺釘盡可能少熔化 墊板焊補法 坡口尺寸更大時，甚至可以在 坡口內(nèi)放入低碳鋼板 ，用焊縫強度高、抗裂性好的鑄鐵焊條（如 EZNiFe、 EZV焊條）將鑄鐵母材和低碳鋼板焊接起來，稱之為 墊板焊補法 。 使用銅基釬料，氧乙炔火焰作熱源，對加工面鑄造缺陷進行焊補。 加 Mn和 Ni： 利用這兩種元素在 Cu和 Fe中的固溶度均較大的性質(zhì)，可以提高液態(tài)釬料在灰鑄鐵表面的潤濕性，促進釬料成分向灰鑄鐵中擴散，從而提高接頭強度。 噴焊粉： F103為鎳基噴焊粉，噴焊層硬度為 20～ 30HRC，加工性良 好，顏色接近母材。因此，球墨鑄鐵的 焊接性比灰鑄鐵差 。 焊絲 RZCQ1 RZCQ2 均含球化劑 輕稀土鎂合金 Y基重稀土合金 2. 電弧焊 同質(zhì)焊縫（球墨鑄鐵型） 球墨鑄鐵焊條： 問題 ： 1）很難獲得石墨穩(wěn)定球化的焊縫； 電弧溫度很高，球化元素容易蒸發(fā)、氧化，難以過渡到熔池中 2）球化劑都有增大白口傾向，在石墨球化的同時促進焊縫白口。 鎳鐵鑄鐵焊條： 抗熱裂紋性能較好，但力學(xué)性能不足 高釩鑄鐵焊條： 細小的碳化釩起到彌散強化作用，提高焊縫金屬的力 學(xué)性能，但白口鑄鐵層較寬，接頭加工性能較差 思考題 1. 工業(yè)上常用的鑄鐵有哪幾種？簡述碳在每種鑄鐵中的存在形式和石墨形態(tài)有何不同，對力學(xué)性能各有什么影響？ 2. 分析影響鑄鐵型焊縫組織的主要因素有哪些？ 3. 分析灰鑄鐵電弧焊焊接接頭形成白口與淬硬組織的區(qū)域特點、原因及危害。 7. 球墨鑄鐵焊接性特點是什么？焊接過程中應(yīng)采用什么樣的工藝措施？ 8. 簡述采用鑄鐵同質(zhì)焊條對焊接工藝有何要求？ 9. 說明鑄鐵異質(zhì)焊縫焊條電弧冷焊工藝要點“短段斷續(xù)分散焊，較小電流熔深淺，每段錘擊消應(yīng)力，退火焊道前段軟”的具體內(nèi)容