【正文】 異質(zhì)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(diǎn) _ 氣焊 同質(zhì)焊縫電弧焊 異質(zhì)焊縫電弧焊 其他鑄鐵的焊接特點(diǎn) _ 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。 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。 鎳基 或 銅基焊材 ——焊縫為塑性良好的非鐵合金 對(duì)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(duì)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(jìn)石墨化 異質(zhì)焊縫 采用塑性良好的 非鐵合金材料 工藝： 預(yù)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(dòng) 性好，焊縫對(duì) 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(jié)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(diǎn)共晶 ——形成焊縫底部熱裂紋甚至宏觀熱裂紋 特點(diǎn)：沒有開裂聲 宏觀：表面因?yàn)楦邷匮趸纬傻?藍(lán)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(diǎn)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(diào)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(qiáng)脫 S、脫 P作用 →使奧氏體晶間低熔點(diǎn)共晶物減少 細(xì)化晶粒、促使石墨呈球狀析出 總之，灰鑄鐵焊接時(shí)，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(yīng)力、接頭組織及其化學(xué)成分有關(guān)。 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。 防止鑄鐵型 同質(zhì)焊縫 出現(xiàn)冷裂紋最有效的措施 ? 加熱減應(yīng)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(yīng)力。 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 。 ② 已損壞的鑄鐵成品件的焊補(bǔ) 。第 6章 鑄鐵焊接 _ 鑄鐵的種類及其焊接方法 _ 鑄鐵的焊接性分析 _ 鑄鐵的焊接材料及工藝 _ 純 鐵 鑄鐵： wC%%的鐵碳合金 鑄鐵 ： wC%%的鐵碳合金，由工業(yè)生 鐵 、 廢鋼 等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過高溫熔融和 鑄造 成型而得到 工業(yè)常用鑄鐵： FeCSi合金 同時(shí)含有一定量 Mn、雜質(zhì)元素 P、 S等 特點(diǎn) ： 熔點(diǎn)低、液態(tài)下流動(dòng)性好、結(jié)晶收縮率小 →便于鑄造生產(chǎn)形狀復(fù)雜的機(jī)械零部件 成本低，耐磨性、減振性和切削加工性能好等 在汽車、農(nóng)機(jī)和機(jī)床中獲得了廣泛應(yīng)用 鑄鐵的種類及其焊接方法 鑄鐵的種類 按照 碳 在鑄鐵中 存在的形式 和 石墨形態(tài)： 白口鑄鐵 、 灰鑄鐵 、 可鍛鑄鐵 、 球墨鑄鐵 及 蠕墨鑄鐵 白口鑄鐵： C絕大部分以 滲碳體（ Fe3C） 的形式存在 斷口呈白亮色，性質(zhì)脆硬 ，極少單獨(dú)使用 是制造可鍛鑄鐵的 中間品 表層為白口鑄鐵的冷硬鑄鐵常用作 軋輥 灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及蠕墨鑄鐵中 C基本以 石墨形式 存在，部分存在于珠光體中 石墨形態(tài)不同 →性能有較大差別 力學(xué)性能 ：球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵 灰鑄鐵 石墨形式：球狀 團(tuán)絮狀 蠕蟲狀 片狀 球墨鑄鐵 ： 1947年 以球化劑處理高溫鐵液使石墨球化 球狀 →對(duì)基體割裂作用小 →力學(xué)性能大幅提高 應(yīng)用僅次于灰鑄鐵 灰鑄鐵 ：其成本低廉，鑄造性、加工性、減振性及金屬間 摩擦性均優(yōu)良， 工業(yè)中應(yīng)用最廣泛 片狀 石墨：對(duì)基體嚴(yán)重割裂作用 →灰鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差 可鍛鑄鐵 ： 由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火獲得 團(tuán)絮狀 →塑性比灰鑄鐵高 退火處理時(shí)間長(zhǎng)，成本高，應(yīng)用受限制 蠕墨鑄鐵： 石墨呈 蠕蟲狀 ，頭部較圓 比灰鑄鐵強(qiáng)度高、比球墨鑄鐵鑄造性能好、耐熱疲勞性能好 , 在工業(yè)中屬于初期推廣應(yīng)用階段 鑄鐵基體組織：鐵素體 F、 珠光體 P或 二者的混合物 是在 鋼的基體上加上石墨 石墨強(qiáng)度很低，相當(dāng)于空洞 →鋼有效承載面積 ↘ 石墨端部尖銳 →嚴(yán)重應(yīng)力集中，易斷裂 鑄鐵比相同組織鋼： 強(qiáng)度低、塑性差 Q235鋼： σb=375~460MPa，伸長(zhǎng)率 21~26% 灰鑄鐵 ： σb=100~350MPa，伸長(zhǎng)率 % 球狀鑄鐵 ： ① 鐵素體基體： σb=~400MPa，伸長(zhǎng)率 ~18% ② 珠光體基體： σb=~700MPa，伸長(zhǎng)率 ~2% ③ 奧氏體 +貝氏體基體： σb=860~1035MPa，伸長(zhǎng)率 7~10% 灰鑄鐵 特點(diǎn)： 斷面呈灰色、石墨 呈 片狀 組織 ：碳以 片狀石墨 的形式存在于 珠光體或鐵素體或二者混合基體中 石墨：含量高且呈粗片狀 →抗拉強(qiáng)度低 含量低呈細(xì)片狀 →抗拉強(qiáng)度高 基體：純鐵素體 →抗拉強(qiáng)度和硬度低 純珠光體 →抗拉強(qiáng)度和硬度均較高 用途 ：機(jī)床床身、齒輪箱、皮帶輪、底座、缸體、蓋、手輪等受力不大、耐磨、減震零件 牌號(hào) 顯微組織 抗拉強(qiáng)度/MPa 硬度 HBW （供參考） 特點(diǎn)及用途舉例 基體 石墨 HT100 鐵素體 粗片狀 ≥100 ≤175 強(qiáng)度低，用于制造對(duì)強(qiáng)度及組織無(wú) 要求的不重要鑄件，如油底殼、蓋、 鑲裝導(dǎo)軌的支柱等 HT150 鐵素體 + 珠光體 較粗片狀 ≥150 150～ 200 強(qiáng)度中等，用于制造承受中等載荷 鑄件，如機(jī)床底座、工作臺(tái)等 HT200 珠光體 中等片狀 ≥250 170～ 220 強(qiáng)度較高，用于制造承受較高載荷 耐磨鑄件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體、液 壓泵、閥門殼體、機(jī)床機(jī)身、氣缸 蓋、中等壓力的液壓筒等 HT250 細(xì)片狀 珠光體 較細(xì)片狀 ≥250 190～ 240 HT300 細(xì)片狀 珠光體 細(xì)小片狀 ≥300 210～ 260 強(qiáng)度高，基體組織為珠光體，用于 承受高載荷的耐磨件，如剪床、壓 力機(jī)的機(jī)身、車床卡盤、導(dǎo)板、齒 輪、液壓筒等 HT350 細(xì)片狀 珠光體 細(xì)小片狀 ≥350 230～ 280 表 61 灰鑄鐵牌號(hào)、顯微組織、力學(xué)性能及用途 球墨鑄鐵 液態(tài)鑄鐵澆鑄前進(jìn)行 球化處理 可以得到 我國(guó)常用的球化劑： 稀土鎂合金 細(xì)小圓整的石墨球?qū)w的割裂作用較小， 其 力學(xué)性能 是所有鑄鐵中 最高 的 經(jīng)球化劑處理后的鐵液結(jié)晶：具有較大的白口傾向 還需進(jìn)行 孕育處理 （添加孕育劑） →促進(jìn)石墨化過程的進(jìn)行，避免出現(xiàn)萊氏體組織 通過 球化 和 孕育處理 得到 球狀石墨 球墨鑄鐵