【正文】 共析溫度區(qū)間： A→F+Fe3C（ A→P ） 最終得到： 共晶 Fe3C+ Fe3C(Ⅱ ) +P 的白口鑄鐵 快冷：出現(xiàn) A→M （固態(tài)相變） 溫度范圍： 1150～ 1250℃ ， 固相線和液相線之間 焊接時處于半熔化狀態(tài) 奧氏體區(qū) 溫度范圍： 820～ 1150℃ 固相線與共析溫度上限之間 只有固態(tài)相變 距離熔合線遠(yuǎn)近不同，即熱循環(huán)最高溫度不同， 奧氏體化的溫度不同，使得碳在奧氏體中的含量產(chǎn)生差別 奧氏體區(qū)溫度較高地方：碳較多地向周圍奧氏體擴(kuò)散 使含碳量增高，同時奧氏體晶粒長大 奧氏體區(qū)溫度較低地方：碳向周圍奧氏體擴(kuò)散數(shù)量較 少使含碳量較低，且奧氏體晶粒較小 隨后冷卻過程中：首先 A析出 Fe3C(Ⅱ ) 而后 共析轉(zhuǎn)變： A→F+Fe3C 冷卻速度較慢： A → P 冷卻速度較快： A →M 使焊接接頭加工性變差 部分重結(jié)晶區(qū) 溫度范圍： 780～ 820℃ 奧氏體與鐵素體雙相區(qū) 加熱時：母材中 P →A 鐵素體晶粒長大 冷卻過程：再次發(fā)生固態(tài)相變， A → P 快冷：出現(xiàn) M 最終得到： 馬氏體＋鐵素體 混合組織 鑄鐵焊接特點(diǎn)：焊縫金屬的多樣化而與母材成分有 較大差異 “熔合區(qū)”白口： 未完全混合區(qū)白口（石墨化元素較焊 縫少，冷卻時易生成白口）和半熔化區(qū)連在一起 形成較寬的白口帶 異質(zhì)焊縫的熔合區(qū)物理化學(xué)反應(yīng)更為復(fù)雜 焊接裂紋 冷裂紋 （熱應(yīng)力裂紋） 鑄鐵焊接的常見缺陷 鑄鐵焊接接頭出現(xiàn)裂紋： 承載能力大大下降 整體結(jié)構(gòu)也不能滿足致密性要求 →導(dǎo)致焊接失敗 溫度： 500℃ 以下 出現(xiàn)位置： 焊縫 及 熱影響區(qū) 均有較大冷裂紋敏感性 不焊接僅局部加熱至高溫，冷卻后就可能產(chǎn)生裂紋 1）冷裂紋產(chǎn)生的原因 鑄鐵型 同質(zhì)焊縫 ： 出現(xiàn)： 焊縫較長 或焊補(bǔ)部位 剛度較大 時容易出現(xiàn) 即使焊縫沒有白口或馬氏體組織也可能產(chǎn)生 溫度： 500℃ 以下 伴隨：脆性斷裂的聲音 冷裂紋 很少在 500℃ 以上產(chǎn)生 的原因： 一方面是由于鑄鐵在較高溫度下有一定塑性 另一方面是此時焊縫承受的焊接應(yīng)力也較小 2/10 )(2 tam ??? ?式中： σ0—平均拉伸應(yīng)力； ρt —裂紋尖端的曲率半徑； a —代表內(nèi)部裂紋長度的一半； σm —裂紋尖端處的最大應(yīng)力 1）冷裂紋產(chǎn)生的原因 鑄鐵焊縫冷裂紋的裂紋源 ：片狀石墨的尖端位置 原因：片狀石墨減小了焊縫金屬的有效承載面積 且尖端會造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中 灰鑄鐵 500℃ 以下：強(qiáng)度低、塑性差 焊接應(yīng)力作用下 →片狀石墨尖端裂紋源將穿過 F與 P的基體窄橋向前擴(kuò)展 焊縫止裂能力差 →形成尺寸較大貫穿焊縫金屬脆性宏觀裂紋 1）冷裂紋產(chǎn)生的原因 不同 石墨形態(tài) 鑄鐵，裂紋敏感性不同： 原因：石墨邊緣形狀不同 ① 應(yīng)力集中 程度不同，對基體組織割裂程度不同 →造成力學(xué)性能的差異 ② 止裂能力 也有較大差別 灰鑄鐵 ： 片狀石墨 邊緣非常尖銳，應(yīng)力集中系數(shù)大， 抗拉強(qiáng)度低，塑性差，止裂能力也差 →冷裂紋傾向大 球墨鑄鐵 ：冷裂傾向比相同組織的灰鑄鐵低 蠕墨鑄鐵 ：冷裂傾向處于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間 焊縫冷裂紋傾向 低碳鋼焊條 焊接灰鑄鐵：得到鋼焊縫，容易出現(xiàn)馬氏體或二次滲碳體，焊縫仍具有 較大冷裂紋傾向 異質(zhì)焊條焊接灰鑄鐵： 連續(xù)長焊縫產(chǎn)生橫向裂紋并發(fā)出金屬斷裂聲 其中： NiCu焊縫：收縮率高、熱應(yīng)力大、裂紋傾向較大 高釩鋼焊縫：橫向冷裂紋 銅鋼焊縫：抗冷裂紋能力最強(qiáng) 實(shí)質(zhì)： 熱應(yīng)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(zhì)焊縫的剝離性裂紋 ： 鋼焊縫、鎳基焊縫力學(xué)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(yán)重時使焊縫金屬與母材分離。 2）防止冷裂紋的措施 ? 對焊補(bǔ)工件進(jìn)行 整體高溫預(yù)熱 （ 600～ 700℃ ），使焊縫金屬處于塑性狀態(tài)，并促進(jìn)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。 既可以避免高溫預(yù)熱，也能有效防止冷裂紋 應(yīng)從 減小熱應(yīng)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(xué)性能，避免片狀石墨造成的應(yīng)力集中和脆化。 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(dá)到焊縫金屬的抗拉強(qiáng)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(diǎn)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。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(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。焊接接頭中白口鑄 鐵，使沖擊韌度值大幅度下降對強(qiáng)度和塑性有較大不良 影響。 灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn) 同質(zhì)焊縫電弧熱焊和半熱焊 電弧熱焊 ：將鑄鐵件 預(yù)熱 到 600～ 700℃ ，然后在 塑性狀 態(tài)下進(jìn)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(jìn)行 消除應(yīng)力處理 及 緩冷 的鑄鐵焊補(bǔ)工藝。 預(yù)熱：結(jié)構(gòu)復(fù)雜且焊補(bǔ)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(diǎn) ： 1）改善焊工勞動條件，降低焊補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(diǎn) 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(qiáng)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?jǐn)?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?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 —