【正文】 碳3%，%的常用灰鑄鐵為例，分析電弧焊焊后在焊接接頭上組織變化的規(guī)律。主要問題兩方面：一方面是焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織。焊接過程具有冷速快及焊件受熱不均勻而形成焊接應(yīng)力較大的特殊性。 第三章 灰鑄鐵的焊性及接接焊缺陷 灰鑄鐵焊接性分析灰鑄鐵在化學(xué)成分上的特點(diǎn)是碳高及S、P雜質(zhì)高，這就增大了焊接接頭對(duì)冷卻速度變化的敏感性及冷熱裂紋的敏感性。灰鑄鐵中的碳以片狀石墨的形態(tài)存在于球光體或鐵素體中，或二者按不同比例混合的基體組織中，其斷口呈灰色，因此而得名。 小結(jié)按碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)及形式的不同可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。 表 1 灰鑄鐵力學(xué)性能（GB 9439．88）序號(hào)牌號(hào)抗拉強(qiáng)度（≥MPa）1HT1001002HT1501503HT300300其化學(xué)成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(％)：C：～3．8；Si：～；M n：0．4～1．2；P：；S：不大于 0 ．15 。石墨的力學(xué)能力很低，使金屬基本承受負(fù)荷的有效截面積減小，而且片狀石墨使應(yīng)力嚴(yán)重集中(影 響很大的是石墨片的數(shù)量、長短、粗細(xì))，因而使灰鑄鐵的力學(xué)性能不高。不同元素對(duì)鑄鐵石墨化及白口化的影響。第一階段和第二階段石墨化過程都進(jìn)行得很充分，最后得純鐵素體的灰鑄鐵組織。冷卻到室溫后，組織由共晶滲碳體+二次滲碳體+珠光體組成]。L→γ+Fe3C（共晶滲碳體） 溫度下降，A的飽和固溶碳量隨溫度下降而降低，因而析出二次滲碳體，此反應(yīng)持續(xù)到共析溫度。[鐵碳相圖：鐵水當(dāng)溫度冷卻到液相時(shí)，開始從液相析出（γ）。繼續(xù)冷卻至共析溫度(738℃)時(shí)，剩余奧氏體成分達(dá)到共析成分，相當(dāng)于S＇點(diǎn)(ωc=% )，于是發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成鐵素體和共析石墨AS＇→FP+G (石墨)共析石墨一般沉積于共晶石墨的表面而使其生長，最后得到組織是在鐵素體基體上分布著片狀石墨。純鐵素體為基體的灰鑄鐵：強(qiáng)度、硬度最低純珠光體為基體的灰鑄鐵：強(qiáng)度、硬度較高組織成分： 鐵—碳合金雙重相圖以鑄鐵中ωc=%的亞共晶合金為例。但由于灰鑄鐵成本低廉，并具有鑄造性、可加工性、耐磨性及減震性均優(yōu)良的特點(diǎn)，是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。29第二章 灰鑄鐵的分類及其性能 鑄鐵分類按碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)及形式的不同，可將鑄鐵分為：白口鑄鐵：碳絕大部分以碳化物存在，斷口亮白色，鐵素體硬而脆，很少在機(jī)械零件中應(yīng)用?；诣T鐵焊接時(shí)，焊接接頭中裂紋傾向是比較大的，這主要與鑄鐵本身的性能、焊接應(yīng)力、接頭組織及化學(xué)成分有關(guān)。若能及時(shí)用焊接方法修補(bǔ)，不僅有利于生產(chǎn)任務(wù)的完成，而且可以節(jié)約大批資金。（2）損壞鑄鐵件的補(bǔ)焊 由于各種原因，使鑄鐵在使用過程中會(huì)受到損壞，出現(xiàn)裂紋等缺陷，使產(chǎn)品報(bào)廢。若能用焊接方法及時(shí)修復(fù)出現(xiàn)的裂紋，所產(chǎn)生的效益是無法估量的，如何采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，用焊接?duì)其進(jìn)行修復(fù)，這就需要了解灰鑄鐵的本身特性及其焊接性能。特別是一些重型鑄鐵成品件，如鍛造設(shè)備的鑄鐵機(jī)座一旦使用不當(dāng)而出現(xiàn)裂紋，就得停止生產(chǎn)，若要更換新的鍛造設(shè)備，不僅價(jià)格昂貴，且從訂貨、運(yùn)貨到安裝調(diào)試往往需要很長時(shí)間，所要很長時(shí)間處于停產(chǎn)狀態(tài)。由于各種原因，鑄鐵成品件在使用過程中會(huì)受到損壞，出現(xiàn)裂紋等缺陷，使其報(bào)廢。關(guān)鍵字：灰鑄鐵，焊接性能，焊接缺陷，補(bǔ)焊，焊接工藝 ABSTRACTBecause of good casting properties, good vibration damping, good abrasion resistance, good machinability, low notch sensitivity，gray cast iron is used very broad in study of gray cast iron welding can produce huge benefits.Because of certain constrains,here gives the performance of gray cast iron, gray cast iron welding defects and prevention, homogenous weld welding of gray cast iron, as well as the heterogeneous welding consumables welding gray cast iron. And finally discusses the crack repair welding of gray cast iron pulley spokes and air pressor housing to help people better understand the welding of gray cast iron.The formulation of the gray cast iron welding process is determined based on the position of gray cast iron, cooling conditions.Homogeneous, heterogeneous welding and repair welding of gray cast iron in general can refer to this article.Key words: gray cast iron, welding performance, weld defects,repair welding, welding process目 錄第一章 緒論 1第二章 灰鑄鐵的分類及其性能 2 鑄鐵分類 2 灰鑄鐵中碳的存在狀態(tài)及其基體組織決定于鑄件冷卻速度 4 灰鑄鐵的性能 4 小結(jié) 5第三章 灰鑄鐵的焊性及接接焊缺陷 6 灰鑄鐵焊接性分析 6 焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織 6 焊縫區(qū) 6 半熔化區(qū) 7 奧氏體區(qū) 8 重結(jié)晶區(qū) 9 裂紋是易出現(xiàn)的缺陷 9 冷裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)上 9 熱裂紋 11 小結(jié) 11第四章 灰鑄鐵同質(zhì)（鑄鐵型）焊縫的熔焊 12 電弧熱焊 12 氣焊 13 焊縫為鑄鐵型的電弧冷焊 14 灰鑄鐵的釬焊 15 細(xì)絲CO2氣體保護(hù)焊 16 小結(jié) 16第五章 異質(zhì)焊材焊接灰鑄鐵 17 異質(zhì)焊縫電弧冷焊材料 17 鎳基焊縫手弧焊 17 銅基焊條手弧焊 18 H08Mn2Si細(xì)絲CO2保護(hù)焊 19 異質(zhì)（非鑄鐵型）焊縫的電弧冷焊工藝要點(diǎn) 19 小結(jié) 20第六章 灰鑄鐵補(bǔ)焊的工程實(shí)例 22 灰鑄鐵帶輪輪輻的補(bǔ)焊 22 空氣壓縮機(jī)外殼裂紋的補(bǔ)焊 22 小結(jié) 23第七章 總結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26第一章 緒論鑄鐵是一個(gè)龐大的家族，是W (C ) 2．14 ％的鐵碳合金。灰鑄鐵的焊接工藝的制定主要是依據(jù)灰鑄鐵的成分、冷卻條件來確定的。由于條件限制，在這里主要給出了灰鑄鐵的性能、灰鑄鐵的焊接性其缺陷及防治、灰鑄鐵同質(zhì)焊縫的熔焊、以及異質(zhì)焊材焊接灰鑄鐵。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 灰鑄鐵的焊接性及焊接工藝研究 學(xué)生姓名： 呂亞東 系 別： 材料工程系 專業(yè)年級(jí)： 焊接技術(shù)及自動(dòng)化10級(jí) 指導(dǎo)教師： 徐陽 2013年 3月 4 日摘 要灰鑄鐵有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。在工業(yè)使用是很廣泛的，研究灰鑄鐵的焊接可以產(chǎn)生巨大的效益。最后又論述了灰鑄鐵帶輪輪輻及空氣壓縮機(jī)外殼裂紋的補(bǔ)焊以幫助大家更好的理解灰鑄鐵的焊接。一般灰鑄鐵的同質(zhì)、異質(zhì)焊接及補(bǔ)焊都可以參考本文。工業(yè)用鑄鐵是 以 Fe，C ，S 為主的多元鐵合金，它的種類也很多，應(yīng)用最早的鑄鐵是碳以片狀石墨存在于金屬基體中的灰鑄鐵，它的成本低廉，并且其具有鑄造性、可加工性、耐磨性及減振性均良好的特點(diǎn)，迄今為止仍是工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種鑄鐵，但灰鑄鐵也有它的缺點(diǎn)，主要是力學(xué)性能不高。若要更換新的，用鑄鐵成品件都經(jīng)過各種機(jī)械加工，價(jià)格往往較貴。這方面的損失是巨大的。其焊接主要應(yīng)用于以下方面：（1）鑄造缺陷的補(bǔ)焊 很多工廠都有鑄造車間，一般鑄件廢品率都很高，采用焊接方法修復(fù)這些有鑄造缺陷的鑄件，不僅有利于及時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)，而且還可大大降低鑄件成本。要更換新的，有的一時(shí)無法解決，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)任務(wù)的完成，而且成品鑄件都是經(jīng)過機(jī)械加工的，價(jià)格往往也很貴。（3） 零件的生產(chǎn) 即把鑄鐵件與剛件或其他金屬件焊接起來成零部件。為防止焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋，在生產(chǎn)中主要時(shí)采取減小焊接應(yīng)力，改變焊縫合金系統(tǒng)以及限制母材中雜質(zhì)熔入焊縫等措施。灰鑄鐵：碳以石墨片狀形式存在可鍛鑄鐵：碳以石墨團(tuán)絮狀形式存在球墨鑄鐵：碳以石墨圓球狀形式存在蠕墨鑄鐵：碳以石墨蠕蟲狀形式存在在相同基體組織情況下，其中以球墨鑄鐵的力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性）為最高，可鍛鑄鐵次之，蠕墨鑄鐵又次之，灰鑄鐵最差。常用鑄鐵的化學(xué)成分鑄鐵類別化學(xué)成分ω(%)C SiMnSP其它灰鑄鐵 ~~~﹤﹤—球墨鑄鐵~~~﹤﹤~~可鍛鑄鐵~~~﹤﹤Cr﹤灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度及硬度的變化是由于機(jī)體組織及石墨大小、數(shù)量不同的結(jié)果。ωc=%的液態(tài)合金在緩慢冷卻條件下，當(dāng)冷卻至液相線的溫度首先結(jié)晶出奧氏體，由于含碳量較低的奧氏體不斷析出，促使液相成分不斷沿含碳量增加的BC＇線變化，到共晶溫度(1154℃)時(shí)，達(dá)到共晶成分剩余液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，形成奧氏體和共晶石墨 LC＇→AE＇+G (石墨)共晶轉(zhuǎn)變后，隨溫度下降，奧氏體的成分沿E＇Sˊ線逐漸變化，同時(shí)析出二次石墨，這些石墨沉積于共晶石墨的表面，使共晶石墨不斷長大。 灰鑄鐵中碳的存在狀態(tài)及其基體組織決定于鑄件冷卻速度①鐵水以很快速度冷卻時(shí)，第一階段石墨化過程（共析溫度以上）及第二階段石墨化過程（共析溫度下）完全被抑止將得到共晶滲碳體+二次滲碳體+珠光體組織，即白口鑄鐵組織。1147共析溫度。在共析反應(yīng)中，A轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。②鐵水以很慢的速度冷卻時(shí)由于滲C體是不穩(wěn)定相，而石墨是穩(wěn)定相。③若石墨化的第一階段進(jìn)行很完全，第二階段石墨化過程進(jìn)行得不完全，則得珠光體+鐵素體、灰鑄鐵。 灰鑄鐵的性能 灰鑄鐵中的碳以片狀石墨的形態(tài)存在于球光體或鐵素體中，或二者按不同比例混合的基體組織中，其斷口呈灰色，因此而得名。普通灰鑄鐵的金屬基體是由珠光體與鐵索體按不同比例組成，珠光體含量越高的灰鑄鐵，其抗拉強(qiáng)度也越高，其硬度也相應(yīng)有所提高，常見灰鑄鐵的力學(xué)性能見表 1。這樣的化學(xué)成分及石墨在基體中存在的形成，決定了灰鑄鐵幾乎無塑性及韌性?；诣T鐵中碳的存在狀態(tài)及其基體組織決定于鑄件冷卻速度。石墨在基體中存在的形成，決定了灰鑄鐵幾乎無塑性及韌性。在力學(xué)性能上的特點(diǎn)是強(qiáng)度低，基本無塑性。這些因素導(dǎo)致焊接性不良。 另一方面焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。 焊縫區(qū)當(dāng)焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時(shí)，則在一般電弧焊情況下，由于焊縫冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件在砂型中的冷卻速度，焊縫主要為共晶滲碳體+二次滲碳鐵+珠光體，即焊縫基本為白口鑄鐵組織。如：增大線能量。②調(diào)整焊縫化學(xué)成分來增強(qiáng)焊縫的石墨化能力。 對(duì)焊縫石墨影響元素異質(zhì)焊縫：若采用低碳鋼焊條進(jìn)行焊接，常用鑄鐵含碳為3%左右，就是采用較小焊接電流，母材在第一層焊縫中所占百分比也將為1／3～1／4，%～%,屬于高碳鋼（C＞%）。采用異質(zhì)金屬材料焊接時(shí)，必須要設(shè)法防止或減弱母材過渡到焊縫中的碳產(chǎn)生高硬度組織的有害作用。 半熔化區(qū)特點(diǎn)：該區(qū)被加熱到液相線與共晶轉(zhuǎn)變下限溫度之間，溫度范圍1150～1250℃。1）冷卻速度對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響冷卻很快，液態(tài)鑄鐵在共晶轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變成萊氏體，即共晶滲碳體加奧氏體。在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。其左側(cè)為亞共晶白口鑄鐵，其中白色條狀物為滲碳體，黑色點(diǎn)