【正文】 、條狀物及較大的黑色物為奧氏體轉(zhuǎn)變后形成的珠光體。還可看到一些未熔化的片狀石墨。最后其室溫組織由石墨+鐵素體組織組成。影響半熔化區(qū)冷卻速度的因素有：焊接方法、預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等因素。這種熱焊工藝使焊接熔池與HAZ很緩慢地冷卻，從而為防止焊接接頭白口鑄鐵及高碳馬氏體的產(chǎn)生提供了很好的條件。白口淬硬傾向增大。該區(qū)的化學(xué)成分不僅取決于鑄鐵本身的化學(xué)成分，而且焊逢的化學(xué)成分對該區(qū)也有重大影響。某元素在兩區(qū)之間向哪個方向擴散首先決定于該元素在兩區(qū)之間的含量梯度（含量變化）。提高熔池金屬中促進石墨化元素（C、Si、Ni等）的含量對消除或減弱半熔化區(qū)白口的形成是有利的。這是因為半熔化區(qū)含C、Si量高于熔池，故半熔化區(qū)的C、Si反而向熔池擴散，使半熔化區(qū)C、Si有所下降，增大了該區(qū)形成較寬白口的傾向。該區(qū)溫度范圍約為820～1150℃，此區(qū)無液相出現(xiàn)該區(qū)在共析溫度區(qū)間以上，其基體已奧氏體化，加熱溫度較高的部分（靠近半熔化區(qū)），由于石墨片中的碳較多地向周圍奧氏體擴散，奧氏體中含碳量較高；加熱較低的部分，由于石墨片中的碳較少向周圍奧氏體擴散，奧氏體中含碳量較低，隨后冷卻時，如果冷速較快，會從奧氏體中析出一些二次滲碳體，其析出量的多少與奧氏體中含碳量成直線關(guān)系。冷卻更快時，會產(chǎn)生馬氏體，與殘余奧氏體。熔焊時，采用適當(dāng)工藝使該區(qū)緩冷，可使A直接析出石墨而避免二次滲碳體析出，同時防止馬氏體形成。由于電弧焊時該區(qū)加熱速度很快，只有母材中的部分原始組織可轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。冷卻很快時也可能出現(xiàn)一些馬氏體。起裂溫度：一般在400℃以下。在400℃以上時焊縫所承受的拉應(yīng)力較小。當(dāng)焊縫全為灰鑄鐵時，石墨呈片狀存在。鑄鐵強度低，400℃以下基本無塑性。當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時，由于白口鑄鐵的收縮率比灰鑄鐵收縮率大，加以其中滲碳體性能更脆，故焊縫更易出現(xiàn)裂紋。當(dāng)焊縫基體全為珠光體與鐵素體組成，而石墨化過程又進行得較充分時，由于石墨化過程伴隨有體積膨脹過程，可以松弛部分焊接應(yīng)力，有利于改善焊縫的抗裂性。石墨以細片狀存在時，可改善抗裂性。③ 與焊補處剛度與焊補體積的大小及焊縫長短有關(guān)焊補處剛度大，焊補體積大，焊縫越長都將增大應(yīng)力狀態(tài)，促使裂紋產(chǎn)生。②向鑄鐵型焊縫加入一定量的合金元素（Mn、Ni、Cu等）使焊縫金屬先發(fā)生一定量的貝氏體相變，接著又發(fā)生一定量的馬氏體相變，則利用這二次連續(xù)相變產(chǎn)生的焊縫應(yīng)力松弛效應(yīng)，可較有效地防止焊縫出現(xiàn)冷裂紋。其二、貝氏體與馬氏體的比容較奧氏體、珠光體及鐵素體都大，相變過程中的體積膨脹也有利于松弛焊縫應(yīng)力。例如：Ca 電弧冷焊時，發(fā)現(xiàn)焊縫含一定量Ca時，既能促使焊縫石墨化，又能改變焊縫石墨狀態(tài)。在焊條中加入一定量Ca能改善抗冷裂性能。原因：①在電弧冷焊情況下，在半熔化區(qū)及奧氏體區(qū)產(chǎn)生鐵素體及馬氏體等脆硬組織（～，馬氏體鑄鐵的抗拉強度也不超過147Mpa）。②半熔化區(qū)上白口鑄鐵的收縮率（%～%）比其相應(yīng)的奧氏體的收縮率（%～%）大得多。③在焊接薄壁鑄鐵件（5～10mm）導(dǎo)熱程度比厚壁鑄件差的多，加劇了焊接接頭的拉應(yīng)力。防止措施：① 采取工藝措施來減弱焊接接頭的應(yīng)力及防止焊接接頭出現(xiàn)滲碳體及馬氏體。② 采用屈服點較低而且有良好塑性的焊接材料焊接，通過焊縫的塑性變形松弛焊接接頭的部分應(yīng)力。為防止HAZ冷裂發(fā)展成剝離性裂紋。鑄鐵型焊縫對熱裂不敏感，高溫時石墨析出過程中有體積增加，有助于減低應(yīng)力。C與S、P是促使碳鋼發(fā)生結(jié)晶裂紋的有害元素，故用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時，第一層焊縫容易發(fā)生熱裂紋。利用鎳基鑄鐵焊條焊接鑄鐵時，由于鑄鐵中含有較多的S、P，焊縫易生成低熔點共晶，如NiNi3S2,644℃,NiNi3P,880℃,故焊縫對熱裂紋有較大的敏感性。采用正確的冷焊工藝，使焊接應(yīng)力減低，以及使母材是的有害雜質(zhì)較少熔入焊縫。在力學(xué)性能上的特點是強度低，基本無塑性。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。焊接接頭如：焊縫區(qū)、半融化區(qū)、奧氏體區(qū)、重結(jié)晶區(qū)易出現(xiàn)白口及淬硬組織。第四章 灰鑄鐵同質(zhì)（鑄鐵型）焊縫的熔焊 電弧熱焊從有關(guān)焊接歷史文獻中可以知道，金屬極電弧焊發(fā)時后，首先是應(yīng)用于鑄鐵件的焊補。將工件整體或有缺陷的局部位置預(yù)熱到600～700℃（暗紅色），然后進行焊補，焊后并進行緩冷的鑄鐵焊補工藝，人們稱“熱焊”。對結(jié)構(gòu)簡單而焊補的地方拘束度較小的焊件，可采用局部預(yù)熱拘束度大，是指焊縫處于高拉應(yīng)力狀態(tài)中，故易裂，拘束度小，是指焊補的地方有一定的自由膨脹及收縮的余地，焊縫受應(yīng)力小。電弧熱焊的優(yōu)點：①有效地減少了焊接接頭上的溫差，而且鑄鐵由常溫完全無塑性改變?yōu)橛幸欢ㄋ苄?，灰鑄鐵在600～700℃時，伸長率可達2～3%，再加以焊后緩慢冷卻，焊接應(yīng)力狀態(tài)大為改善。缺點：①預(yù)熱溫度高，勞動條件很壞，焊補時焊工胸前高溫烤，背后涼風(fēng)吹（電扇），身體前后溫差很大，工人容易得病。預(yù)熱方法：一些大型拖拉機廠，汽車廠生產(chǎn)鑄件多，焊補量大，焊補要求高，常裝備有專門進行鑄鐵熱焊的連續(xù)式煤氣加熱爐。一般中，小型鑄造車間及修配廠常采用地爐或磚砌的明爐加熱，燃料常用焦炭、木炭，也可用煤氣火焰及氧乙炔焰加熱。經(jīng)研究認(rèn)為電弧熱焊時焊縫中W（C）=3%～%，W（Si）=3%～%,W(C+Si)=6%～%為宜。② 采用低碳鋼芯加石墨型藥皮，鑄208，直徑5mm以下。熱焊時采用大直徑鑄鐵芯焊條，配合采用大電流，可加快焊補速度，縮短焊工從事熱焊的時間，熱焊時工人愿意采用大直徑鑄鐵芯焊條。適用于鑄鐵焊接電弧焊用的藥芯焊絲。優(yōu)點：可以用較大焊接電流，熔敷率達5～19kg/h，15mm以上大中厚型缺陷焊接修復(fù)。優(yōu)點：氣焊時需用較長時間才能將焊補處加熱到焊補溫度，而且其加熱面積又較大，實際上相當(dāng)于焊補處先局部預(yù)熱再進行焊接的過程。焊縫易得到灰鑄鐵組織，而HAZ也不易產(chǎn)生白口或其他淬硬組織。 焊縫為鑄鐵型的電弧冷焊電弧冷焊優(yōu)點：焊前對被焊補的工件不預(yù)熱，焊工勞動條件好，焊補成本低，焊補過程短，焊補效率高。易出現(xiàn)的問題：①鑄鐵型焊縫的焊接熔池及其HAZ冷卻速度很快，易產(chǎn)生白口及馬氏體。解決措施：提高焊縫石墨化的能力。過去一般都趨向于提高焊縫含硅量（%～7%）.把C控制在3%左右，通過近年來大量研究工作表明，適當(dāng)提高焊縫含C量及適當(dāng)保持焊縫含Si量較為理想。⑵在C、Si總量一定時，提高焊縫含C量比提高焊縫含硅量更能減少焊縫收縮量，從而對降低焊縫裂紋敏感性有好處。焊縫中加入Ca、Ba、Al等，這些微量元素的加入，可形成高熔點的硫化物、氧化物等，成為石墨形核的異質(zhì)核心，加速焊縫石墨化過程。（過去電弧冷焊灰鑄鐵，受傳統(tǒng)觀念束縛，一直使焊縫也成為灰鑄鐵，但灰鑄鐵石墨為片狀，片狀石墨的尖端是高應(yīng)力集中區(qū)，加以鑄鐵焊縫強度低，無塑性，又采用大電流連續(xù)工藝，工件局部受熱較嚴(yán)重，焊縫應(yīng)力狀態(tài)較嚴(yán)重，很易形成冷裂紋。鑄鐵型焊縫電弧冷焊存在很多局限性：⑴焊縫強度低、塑性差，焊補較大剛度缺陷時易出現(xiàn)裂紋。⑶由于工藝要求采用大電流、連續(xù)焊，對于薄壁件缺陷的焊補有困難。此外，釬焊溫度較低，焊接接頭應(yīng)力較小，二接頭上又無白口等組織，對發(fā)生裂紋的敏感性也較小，所以研究釬焊方法來補焊鑄鐵很早就被人們所注意。過去一直多采用黃銅釬料，其成分為：w(Cu)53%～55%，其余為Zn。 釬劑可用硼砂。黃銅釬焊的缺點是：①釬焊接頭強度偏低，～147MPa.②釬焊處呈金黃色，與母材顏色差異大。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，黃銅釬焊焊縫的本身強度并不低（σb＞196MPa），而接頭破壞基本都發(fā)生在與母材連接的釬接面上，這說明接頭強度低主要是因釬焊接頭上擴散過程不充分引起的，其原因是銅、鋅常溫時在鐵中的溶解度都非常微小所致。因為錳在黃銅及鐵中都有較大的溶解度，有利于釬焊接頭擴散過程的進行；而且錳顏色發(fā)黑，加入黃銅中有利其顏色向鑄鐵靠近。而鎳在上述黃銅中能擴大α相區(qū)，可以消除錳的這種有害作用，同時加入鎳也有利于擴散過程的進行。加入少量的鋁可防止鋅的氧化劑蒸發(fā)。利用上述釬料及釬劑焊鑄鐵可在700℃左右進行（比一般黃銅釬焊溫度低200℃），可保證釬焊接頭無任何高硬度組織出現(xiàn)，釬縫硬度165～199HV，熱影響區(qū)硬度200HV左右，母材（HT200）硬度201～221HV，切削加工性能非常優(yōu)良，完全可以滿足流水線上任何機加工要求。我國以生產(chǎn)上述釬料與釬劑，主要用于加工面撒謊那個小缺陷焊補。 細絲CO2氣體保護焊細絲CO2氣體保護焊是短路過度過程，采用小電流、低電壓焊接，母材熔深淺；而且伴隨小電流小電壓，母材第一層的熔合比也有所減小。 小結(jié)熱焊是鑄鐵焊接應(yīng)用最早的一種工藝，而電弧焊有是最常用的。氣焊比電弧焊溫度低，而且熱量不集中，適于薄壁鑄件的焊補。對于預(yù)熱很困難的大型鑄件或不能預(yù)熱的已加工面等情況更適于采用電弧冷焊。此外，釬焊溫度較低，焊接接頭應(yīng)力較小，二接頭上又無白口等組織，對發(fā)生裂紋的敏感性也較小。第五章 異質(zhì)焊材焊接灰鑄鐵 異質(zhì)焊縫電弧冷焊材料 鎳基焊縫手弧焊Ni是擴大奧氏體的元素，當(dāng)FeNi合金中含Ni量超過30%時，合金凝固后一直到室溫都保持硬度較低的奧氏體組織，不發(fā)生相變。以Ni為主要成分的奧氏體，及a相均能溶解較高的C。另外，Ni為促使石墨化元素，對減弱半熔化區(qū)白口的寬度很有利。鎳基鑄鐵焊條采用石墨型藥皮是基于以下幾點理由：① 石墨是強脫氧劑，藥皮中含有適量石墨，可防止焊縫產(chǎn)生氣孔。②有利于降低半熔化區(qū)中的C向焊縫擴散的程度，進一步降低該區(qū)白口寬度。鎳基鑄鐵焊條價格貴，應(yīng)主要用于加工面的焊補，工件厚時或缺陷面積較大時，可先用鎳基焊條在坡口上堆焊兩層過渡層，中間熔敷金屬可采用其它較便宜的焊條。這種焊條的最大特點是：⑴電弧冷焊焊接接頭加工性優(yōu)異。⑶焊接接頭強度可滿足一般常用灰鑄鐵的要求。由于鐵的固溶強化作用，其特點為：⑴所焊焊縫及焊接接頭具有較高的抗拉強度。第一層焊縫受母材稀釋后的含鎳量為35%～40%，具有最小的線膨脹系數(shù)。⑷焊接接頭機械加工性比“EZNi”稍差。該焊條W(Ni)=70%,低于純Ni焊條，而高于NiFe焊條。在合適的焊接工藝下。⑶由于NiCu合金收縮率較大（2%）易引起焊縫較大的內(nèi)應(yīng)力，故該焊條的抗裂性能不及鎳鐵焊條及純Ni焊條。 銅基焊條手弧焊鎳基焊條的確適應(yīng)性高，但Ni價格昂貴，焊接工作者研究Cu與C不生成碳化物，也不溶解C，C以石墨形態(tài)析出，Cu有很好的塑性，Cu又是弱石墨化元素，對減少半熔化區(qū)白口也有些作用。原因：銅的熔點低（1083℃）而鐵的熔點高（1530℃），故熔池結(jié)晶時先析出Fe的γ相，當(dāng)銅開始結(jié)晶時，焊縫為雙相組織。故目前銅基鑄鐵焊條中的Cu、Fe比80：20為宜.銅基鑄鐵焊條的特點：①（在常溫下鐵在Cu中的溶解度很?。┖缚p中的Cu與Fe是以機械混合物形式存在，焊縫以Cu為基礎(chǔ)，在其中機械地混合著少量鋼或鑄鐵的高硬度組織。② 整個焊縫還是有較高的塑性，有較好的抗裂性。④ 焊接接頭加工性不良（焊縫的Cu基很軟，M、Fe3C很硬）。 H08Mn2Si細絲CO2保護焊采用H08Mn2Si細絲（～）CO2或CO2+O2氣體保護焊焊補灰鑄鐵在我國汽車、拖拉機修理行動中獲得了一定的應(yīng)用。母材在第一層焊縫的熔合比也有所減少。焊接規(guī)范的選擇：焊接電壓:18～20V為宜，小于此限電弧過程不穩(wěn)，大于此限焊縫變寬，焊縫含C、S、P量上升，出現(xiàn)裂紋。 焊接電流：85A，電流大于85A以上時，焊縫易出現(xiàn)裂紋。 異質(zhì)（非鑄鐵型）焊縫的電弧冷焊工藝要點 物理準(zhǔn)備工作要做好，焊接電流適當(dāng)小，短段斷續(xù)分散焊，焊后立即小錘敲。焊補處油銹清除不干凈，容易使焊縫處出現(xiàn)氣孔等缺陷，對裂紋缺陷應(yīng)設(shè)法找出裂紋兩端的終點，然后在裂紋終點打上止裂孔。在保證電弧穩(wěn)定及焊透情況下，應(yīng)采用合適的最小電流焊接。② 冷焊時，隨電流減小，在焊接速度不變的情況下減小了焊接線能量，不僅減少了焊接應(yīng)力，使焊接接頭出現(xiàn)裂紋的傾向減小，而且也減小了整個HAZ寬度，其中包括減少了最易形成白口的半熔化區(qū)寬度，使白口層變得薄些。為了盡量避免焊補處局部溫度過高，應(yīng)力增大，應(yīng)采用斷續(xù)焊，即待焊縫附近HAZ冷卻至不燙手時（50～60℃），再焊下一道焊縫。，合理安排多層焊焊接順序，必要進采用栽絲法。 小結(jié) Ni是擴大奧氏體的元素，當(dāng)FeNi合金中含Ni量超過30%時，合金凝固后一直到室溫都保持硬度較低的奧氏體組織，不發(fā)生相變。以Ni為主要成分的奧氏體，及a相均能溶解較高的C。故鎳基焊縫手弧焊在異質(zhì)焊縫電弧冷焊中應(yīng)用是很廣泛的。但純Cu焊縫對熱裂紋很敏感，抗拉強度低，在焊