【文章內容簡介】 紋 銅鋼焊縫：抗冷裂紋能力最強 實質： 熱應力超過其塑性變形能力時發(fā)生突然斷裂行為 焊縫冷裂紋傾向 異質焊縫的剝離性裂紋 ： 鋼焊縫、鎳基焊縫力學性能比鑄鐵 母材好，但收縮率大，造成焊縫底部或熱影響區(qū)裂紋， 嚴重時使焊縫金屬與母材分離。 位置：熔合區(qū)、熱影響區(qū)，沿焊縫與熱影響區(qū)交界擴展 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 過大的熱應力引起 總結：冷裂紋主要受焊接應力即 熱應力的影響 ， 熱應 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) 金屬的力學性能和熱應力而 促進裂紋 ， 氫的影 響不大 。 2）防止冷裂紋的措施 ? 對焊補工件進行 整體高溫預熱 （ 600～ 700℃ ），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，充分降低焊接應力，并要求 焊后在相同溫度下消除應力。 防止鑄鐵型 同質焊縫 出現(xiàn)冷裂紋最有效的措施 ? 加熱減應區(qū)法： 在焊前和焊接過程中，利用氣體火焰加熱焊件的選定位置，在焊縫冷卻過程巾能使焊縫金屬比較自由的收縮，有利于減少焊接熱應力。 既可以避免高溫預熱，也能有效防止冷裂紋 應從 減小熱應力 入手 2）防止冷裂紋的措施 使焊縫中石墨以球狀或蠕蟲狀析出，提高焊縫金屬的力學性能，避免片狀石墨造成的應力集中和脆化。 調節(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)生的應力松弛效應 ，可以有效 地防止焊縫出現(xiàn)冷裂紋。 2）防止冷裂紋的措施 調節(jié) 鑄鐵 焊縫成分 應力松弛效應 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，使熱應力未能達到焊縫金屬的抗拉強度而避免冷裂紋 ② 異質焊縫： 為降低熱應力，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力，有利于防止冷裂紋的產(chǎn)生。 鎳基 或 銅基焊材 ——焊縫為塑性良好的非鐵合金 對冷裂紋不敏感 2）防止冷裂紋的措施 白口及馬氏體等脆硬組織對冷裂紋的不利影響解決： 冶金： 鑄鐵焊縫增加 C、 Si含量 配以 緩冷 促進石墨化 異質焊縫 采用塑性良好的 非鐵合金材料 工藝： 預熱焊 方法 →防止焊接接頭冷裂紋 熱裂紋 ? 鑄鐵焊縫 ： 由于鐵液凝固過程中析出石墨，體積膨脹，且流動 性好，焊縫對 熱裂紋不敏感； ? 采用 低碳鋼 焊條或 鎳基焊材 ： 焊縫易出現(xiàn)屬于熱裂紋的 結晶裂紋 熱裂紋 ? ① 低碳鋼焊條 焊接灰鑄鐵： 1） 焊縫 wC%高 2） S、 P含量高，形成 FeSFe 低熔點共晶 ——形成焊縫底部熱裂紋甚至宏觀熱裂紋 特點：沒有開裂聲 宏觀：表面因為高溫氧化形成的 藍紫色特征 微觀：沿一次奧氏體晶界開裂的沿晶斷口形貌 并存在高溫液態(tài)薄膜拉開后回縮的皺褶 熱裂紋 ② 鎳基焊條 焊接灰鑄鐵： 1） S、 P含量高，形成 NiNi3S2 和 NiNi3P低熔點共晶 2）鎳基焊縫凝固后形成 粗大的單相奧氏體柱狀晶 防止措施： ? 調節(jié)焊縫金屬中碳、硅、鈷、稀土等合金元素含量， 可得到抗熱裂紋性能較佳的合金系統(tǒng) ① 如 WC=%，合金處于共晶成分，抗熱裂性最佳； ② 適量的 稀土元素釔 提高抗熱裂紋性能 釔具有較強脫 S、脫 P作用 →使奧氏體晶間低熔點共晶物減少 細化晶粒、促使石墨呈球狀析出 總之，灰鑄鐵焊接時，焊接接頭中 裂紋傾向比較大 ，這主要與鑄鐵本身的性能、焊接應力、接頭組織及其化學成分有關。為防止鑄鐵焊接時產(chǎn)生裂紋，在生產(chǎn)中主要采取 減小焊接應力 ， 改變焊縫合金系統(tǒng) 以及 限制母材中雜質熔入焊縫 等措施。 球墨鑄鐵的焊接性特點 1） 球化劑有增大鐵液結晶過冷度、阻礙石墨化和促進 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性能遠比灰鑄鐵好，特別是以 鐵素體為基體的球墨鑄鐵，塑性和韌性很好，對焊 接接頭的力學性能要求相應提高。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。 鑄鐵的焊接材料及工藝 _ 灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點 _ 同質焊縫電弧熱焊 氣焊 手工電渣焊 異質焊縫電弧冷焊 灰鑄鐵的釬焊與噴焊 球墨鑄鐵的焊接工藝特點 _ 氣焊 同質焊縫電弧焊 異質焊縫電弧焊 其他鑄鐵的焊接特點 _ 奧 貝球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵焊接 白口鑄鐵焊接 鑄鐵的焊接材料及工藝 焊接材料： 鐵基合金、鎳基合金、銅基合金焊條； 銅基釬料及鎳基或鐵基噴焊粉。 灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點 同質焊縫電弧熱焊和半熱焊 電弧熱焊 ：將鑄鐵件 預熱 到 600～ 700℃ ，然后在 塑性狀 態(tài)下進行焊接 ，焊接溫度不低于 500～ 400℃ ，為防 止焊接過程中開裂， 焊后 立即進行 消除應力處理 及 緩冷 的鑄鐵焊補工藝。 適用于 10mm以上的 中厚鑄件 的大缺陷補焊。 預熱：結構復雜且焊補處拘束度大 ——整體預熱； 結構簡單、拘束度較小 ——大范圍局部預熱 同質焊縫電弧熱焊 高溫預熱 作用： 1）減小了焊接區(qū)域的溫差 2）使母材從常溫無塑性狀態(tài)變?yōu)榫哂幸欢ㄋ苄? →大大減小了熱應力，避免開裂 高溫預熱 +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 同質焊縫電弧 半熱焊 半熱焊 ：預熱溫度在 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 ：鑄件結構復雜、焊補處剛度較大時 局部半熱焊會增大熱應力，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 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成分（質量分數(shù)）（ %） 備注 C Si Mn S P Fe Ni Cu 鑄鐵 同質 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