焊接工藝制定與評(píng)定——6.鑄鐵焊接Contents目錄6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3鑄鐵的焊接材料及工藝6.1.1

鑄鐵的種類6.1.2

鑄鐵的凝固特點(diǎn)與石墨化6.1.3

鑄鐵焊接方法6.2.1

焊接接頭白口及淬硬組織6.2.2

焊接裂紋6.3.3

球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn)6.3.1

灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn)6.3.2

球墨鑄鐵的焊接工藝特點(diǎn)6.3.3

其他鑄鐵的焊接特點(diǎn)純鐵鑄鐵wC%>2.11%的鐵碳合金6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鑄鐵wC%>2.11%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(guò)高溫熔融和鑄造成型而得到特點(diǎn)6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝熔點(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)用工業(yè)常用鑄鐵：Fe-C-Si合金同時(shí)含有一定量Mn、雜質(zhì)元素P、S等6.1.1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)使是制造可鍛鑄鐵的中間表層為白口鑄鐵的冷硬鑄鐵常用作軋輥6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝灰鑄鐵、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→性能有較大差別球墨鑄鐵球狀球墨鑄鐵團(tuán)絮狀球墨鑄鐵蠕蟲狀球墨鑄鐵片狀力學(xué)性能石墨形式6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝其成本低廉，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)用最廣泛灰鑄鐵對(duì)基體嚴(yán)重割裂作用→灰鑄鐵強(qiáng)度低、塑性差片狀石墨1947年以球化劑處理高溫鐵液使石墨球化→對(duì)基體割裂作用小→力學(xué)性能大幅提高應(yīng)用僅次于灰鑄鐵由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火獲得→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)用階段蠕墨鑄鐵球墨鑄球狀可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鑄鐵基體組織Q235鋼：σb=375~460MPa，伸長(zhǎng)率21~26%灰鑄鐵：σb=100~350MPa，伸長(zhǎng)率<0.5%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%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，易斷鑄鐵比相同組織鋼：強(qiáng)度低、塑性差6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.1.2鑄鐵的凝固特點(diǎn)與石墨化鑄鐵的成分、組織及性能特點(diǎn)關(guān)鍵在于碳的存在形式碳含量超過(guò)在鐵中溶解度：鑄鐵中便有高碳相析出或是滲碳體，或是自由狀態(tài)的碳-石墨熔融狀態(tài)的鐵液在冷卻過(guò)程中（化學(xué)成分和冷卻條件不同）：既可從液相中或高溫奧氏體中直接析出滲碳體（介穩(wěn)狀態(tài)）

也可直接析出石墨（穩(wěn)定狀態(tài)）同時(shí)，滲碳體加熱至高溫還可以分解出石墨6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝焊條電弧焊、氣焊、CO2氣保電弧焊、手工電渣焊、氣體火焰釬焊以及氣體火焰粉末噴焊等近年來(lái)，直接將焊接用于零部件的生產(chǎn)在實(shí)際工作中的比例越來(lái)越大，主要是將球墨鑄鐵件之間、球墨鑄鐵與各種鋼件或有色金屬件之間，采用細(xì)絲CO2焊、摩擦焊、激光焊、電子束焊、電阻對(duì)焊、擴(kuò)散焊等方法連接起來(lái)鑄鐵焊接應(yīng)用鑄造缺陷的焊補(bǔ);已損壞的鑄鐵成品件的焊補(bǔ);零部件的生產(chǎn)(把鑄件與鋼件焊接起來(lái)作成零部件)鑄鐵焊接方法6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝對(duì)鑄鐵焊接的要求：6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝0102030405焊后焊接接頭是否進(jìn)行機(jī)械加工焊縫顏色是否與母材一致焊后接頭是否承受很大工作應(yīng)力焊縫金屬及接頭力學(xué)性能是否要求與母材一致焊接成本Contents目錄6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3鑄鐵的焊接材料及工藝6.1.1

鑄鐵的種類6.1.2

鑄鐵的凝固特點(diǎn)與石墨化6.1.3

鑄鐵焊接方法6.2.1

焊接接頭白口及淬硬組織6.2.2

焊接裂紋6.3.3

球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn)6.3.1

灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn)6.3.2

球墨鑄鐵的焊接工藝特點(diǎn)6.3.3

其他鑄鐵的焊接特點(diǎn)6.2鑄鐵的焊接性分析鑄鐵化學(xué)成分特點(diǎn)灰鑄鐵力學(xué)性能特點(diǎn)C、Si含量高，S、P雜質(zhì)含量高強(qiáng)度低，塑性差鑄鐵焊接性較差焊接接頭容易出現(xiàn)白口及淬硬組織容易產(chǎn)生裂紋焊接加工具有冷卻速度快，焊件受熱不均勻造成較大焊接應(yīng)力等表現(xiàn)原因6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.1鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.2.1焊接接頭白口及淬硬組織焊縫區(qū)焊縫金屬冷卻速度>>鑄件在砂型中的冷卻速度焊縫成分為鑄鐵，即同質(zhì)焊縫時(shí)：焊縫主要由共晶滲碳體、二次滲碳體及珠光體，即具有萊氏體組織的白口組織不預(yù)熱條件下，即使增大焊接熱輸入，仍然不能完全消除白口白口組織硬而脆，硬度高達(dá)500～800HB將影響整個(gè)焊接接頭的機(jī)械加工性能同時(shí)促進(jìn)產(chǎn)生裂紋采用：熱焊或半熱焊同質(zhì)焊條：碳、硅含量高防止白口灰鑄鐵焊接同質(zhì)鑄鐵焊縫異質(zhì)焊縫選擇合適的焊接材料，調(diào)整焊縫化學(xué)成分、增強(qiáng)焊縫金屬的石墨化能力，并配合適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┦购缚p金屬緩冷，促進(jìn)碳以石墨形式析出①低碳鋼焊條焊接灰鑄鐵，盡量采用小電流，減少母材熔化量，并配合預(yù)熱等措施減緩冷卻速度，防止馬氏體相變，以獲得珠光體類型組織為主的鋼焊縫②或采用鎳基奧氏體焊條6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.2.2焊接裂紋鑄鐵焊接的常見(jiàn)缺陷溫度：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6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鑄鐵焊接接頭出現(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1、冷裂紋（熱應(yīng)力裂紋）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(zhǎng)或焊補(bǔ)部位剛度較大時(shí)容易出現(xiàn)，即使焊縫沒(méi)有白口或馬氏體組織也可能產(chǎn)生6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝由于鑄鐵在較高溫度下有一定塑性是此時(shí)焊縫承受的焊接應(yīng)力也較小冷裂紋很少在500℃以上產(chǎn)生的原因原因一原因二溫度：500℃以下伴隨：脆性斷裂的聲音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(huì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中焊接應(yīng)力作用下→片狀石墨尖端裂紋源將穿過(guò)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6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝灰鑄鐵500℃以下強(qiáng)度低、塑性差

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(zhǎng)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6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝不同石墨形態(tài)鑄鐵，裂紋敏感性不同：石墨邊緣形狀不同①應(yīng)力集中程度不同，對(duì)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球墨鑄鐵蠕墨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→冷裂紋傾向大冷裂傾向比相同組織的灰鑄鐵低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?qū)嵸|(zhì)：熱應(yīng)力超過(guò)其塑性變形能力時(shí)發(fā)生突然斷裂行為6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝異質(zhì)焊條焊接灰鑄鐵：連續(xù)長(zhǎng)焊縫產(chǎn)生橫向裂紋并發(fā)出金屬斷裂聲Ni-Cu焊縫高釩鋼焊縫銅鋼焊縫收縮率高、熱應(yīng)力大、裂紋傾向較大橫向冷裂紋抗冷裂紋能力最強(qiáng)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(shí)使焊縫金屬與母材分離。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝?yán)淞鸭y主要受焊接應(yīng)力即熱應(yīng)力的影響，熱應(yīng)力超過(guò)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(guò)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?？偨Y(jié)位置斷口原因熔合區(qū)、熱影響區(qū)，沿焊縫與熱影響區(qū)交界擴(kuò)展呈脆斷特征脆弱的母材、熱影響區(qū)及熔合區(qū)不能承受焊接時(shí)過(guò)大的熱應(yīng)力引起2）防止冷裂紋的措施對(duì)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。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(guò)程中，利用氣體火焰加熱焊件的選定位置，在焊縫冷卻過(guò)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。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6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝122）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?！{(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=0.75%)、Mo（wMo=1.17%）、Cu（wCu=1.85%）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。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鎳基或銅基焊材——焊縫為塑性良好的非鐵合金，對(duì)冷裂紋不敏感白口及馬氏體等脆硬組織對(duì)冷裂紋的不利影響解決：6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝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(shí)，較易通過(guò)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。預(yù)熱焊方法→防止焊接接頭冷裂紋冶金鑄鐵焊縫增加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6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鑄鐵焊縫采用低碳鋼焊條或鎳基焊材由于鐵液凝固過(guò)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；焊縫易出現(xiàn)屬于熱裂紋的結(jié)晶裂紋1）焊縫wC%高2）S、P含量高，形成FeS-Fe低熔點(diǎn)共晶——形成焊縫底部熱裂紋甚至宏觀熱裂紋1）S、P含量高，形成Ni-Ni3S2

和Ni-Ni3P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2、熱裂紋低碳鋼焊條焊接灰鑄鐵鎳基焊條焊接灰鑄鐵調(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)6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝2、熱裂紋防止措施①如WC=2.38%，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(yáng)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)。為防止鑄鐵焊接時(shí)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。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.2.3球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn)1）球化劑有增大鐵液結(jié)晶過(guò)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。焊接接頭中白口鑄鐵，使沖擊韌度值大幅度下降對(duì)強(qiáng)度和塑性有較大不良影響。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn)Contents目錄6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3鑄鐵的焊接材料及工藝6.1.1

鑄鐵的種類6.1.2

鑄鐵的凝固特點(diǎn)與石墨化6.1.3

鑄鐵焊接方法6.2.1

焊接接頭白口及淬硬組織6.2.2

焊接裂紋6.3.3

球墨鑄鐵的焊接性特點(diǎn)6.3.1

灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn)6.3.2

球墨鑄鐵的焊接工藝特點(diǎn)6.3.3

其他鑄鐵的焊接特點(diǎn)6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.3鑄鐵的焊接材料及工藝鑄鐵焊接方法焊條電弧焊、氣焊、CO2，氣體保護(hù)電弧焊、手工電渣焊、氣體火焰釬焊以及氣體火焰粉末噴焊等球墨鑄鐵件之間、球墨鑄鐵與各種鋼件或有色金屬件之間，采用細(xì)絲、CO2，焊、摩擦焊、激光焊、電子束焊、電阻對(duì)焊、擴(kuò)散焊等焊接材料鐵基合金鎳基合金銅基合金焊條銅基釬料鎳基或鐵基噴焊粉6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.3.1灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn)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(guò)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。電弧熱焊適用于>10mm以上的中厚鑄件的大缺陷補(bǔ)焊。預(yù)熱整體預(yù)熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜且焊補(bǔ)處拘束度大大范圍局部預(yù)熱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拘束度較小1、同質(zhì)焊縫電弧熱焊和半熱焊6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝高溫預(yù)熱作用高溫預(yù)熱+焊后緩冷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苄允购缚p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)生大大減小了熱應(yīng)力，避免開裂同質(zhì)焊縫電弧熱焊6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝同質(zhì)焊縫電弧半熱焊預(yù)熱溫度在300～400℃時(shí)稱為半熱焊1）改善焊工勞動(dòng)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→改善接頭加工性鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊補(bǔ)處剛度較大時(shí)局部半熱焊會(huì)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(jiǎn)單的情況優(yōu)點(diǎn)不利6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝為保證焊縫石墨化，防止白口：電弧熱焊——焊縫中C、Si總量應(yīng)稍高于母材wC%=3.0%~3.8%wSi%=3.0%~3.8%半熱焊——wC%=3.5%~4.5%wSi%=3.0%~3.8%6.3.1灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn)焊條類型：EZCZ248：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1、同質(zhì)焊縫電弧熱焊和半熱焊6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝類別名稱型號(hào)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CSiMnSPFeNiCu鑄鐵同質(zhì)焊條灰鑄鐵焊條EZC2.0~4.02.5~6.5≤0.75≤0.10≤0.15余——球墨鑄鐵焊條EZCQ3.2~4.23.2~4.0≤0.80球化劑0.04~0.15%鎳基鑄鐵焊條純鎳鑄鐵焊條EZNi-1≤2.0≤2.5≤1.0≤0.03—≤8.0≥90—EZNi-2≤4.0≤2.5≥85≤2.5Al≤1.0%EZNi-3Al1.0%~3.0%鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe-1余45~60Al≤1.0%EZNiFe-2Al1.0%~3.0%EZNiFeMn≤1.010~1435~45Al≤1.0%鎳銅鑄鐵焊條EZNiCu-10.35~0.55≤0.75≤2.3≤0.0253.0~6.060~7025~35EZNiCu-250~6035~45鎳鐵銅鑄鐵焊條EZNiFeCu≤2.0≤2.0≤1.5≤0.03余45~604~10表6-4鑄鐵焊條及焊絲（GB/T10044-2006）6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝類別名稱型號(hào)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CSiMnSPFeNiCu其他鑄鐵焊條純鐵及碳鋼焊條EZFe-1≤0.04≤0.10≤0.6≤0.010≤0.015余——焊芯成分EZFe-2≤0.10≤0.03≤0.030≤0.030高釩焊條EZV≤0.25≤0.70≤1.50≤0.04≤0.04V8%~13%鑄鐵同質(zhì)焊絲灰鑄鐵焊絲RZC-13.2~3.52.7~3.00.60~0.75≤0.100.50~0.75——RZC-23.5~4.53.0~3.80.30~0.80≤0.50——RZCH3.2~3.52.0~2.50.50~0.700.20~0.401.2~1.6—Mo0.25~0.45%球墨鑄鐵焊絲RZCQ-13.2~4.03.2~3.80.10~0.40≤0.015≤0.05≤0.5Ce≤0.20球化劑0.04%~0.10%RZCQ-23.5~4.23.5~4.20.50~0.80≤0.03≤0.10——鎳基藥芯焊絲ET3ZNiFe≤2.0≤1.03.0~5.0≤0.03—45~60≤2.5Al≤1.0%鎳基氣體保護(hù)焊焊絲ERZNi≤1.0≤0.75≤2.5≤0.03≤0.4≥90≤4.0ERZNiFeMn≤0.50≤1.010~14余34~45≤2.5Al≤1.0%6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝焊前準(zhǔn)備、預(yù)熱、焊接、焊后緩冷及加工等過(guò)程圖6-7缺陷造型示意圖a)較大缺陷

b)邊角缺陷造型材料：型砂加水玻璃或黃泥，內(nèi)壁放置耐高溫的石墨片電弧熱焊工藝焊前準(zhǔn)備預(yù)熱焊接焊后緩冷加工清理、開坡口對(duì)于較大缺陷或邊角缺陷，防止熔化金屬流失，保證原定的焊縫成型，需焊前造型。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件，宜采用整體加熱預(yù)熱溫度一般600～700℃，不超過(guò)鑄鐵的共析溫度，具體根據(jù)鑄鐵件體積、壁厚、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、缺陷位置及加熱條件等因素來(lái)確定。焊前準(zhǔn)備預(yù)熱焊接焊后緩冷加工注意控制加熱速度使鑄鐵件溫度均勻，減小熱應(yīng)力防止加熱過(guò)程中出現(xiàn)裂紋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的焊件，宜采用局部加熱6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝缺陷中心引弧，逐漸向外擴(kuò)展，連續(xù)焊接將缺陷焊滿焊補(bǔ)過(guò)程中為保持預(yù)熱溫度，要求在最短的時(shí)間內(nèi)焊完，故宜采用大電流、長(zhǎng)弧、連續(xù)焊常用保溫材料覆蓋，最好隨爐冷卻重要鑄件焊補(bǔ)后馬上入爐進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，保溫一段時(shí)間后隨爐冷卻焊接電流與焊條直徑經(jīng)驗(yàn)公式：

I=（40～50）d

式中d－焊條直徑（mm）焊前準(zhǔn)備預(yù)熱焊接焊后緩冷加工6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝同質(zhì)焊條不預(yù)熱焊采用灰鑄鐵芯焊條（如Z248）焊接材料加入孕育作用的合金元素，如Ca、Al、Ba等促進(jìn)石墨化，防止白口焊接工藝大電流、慢速、往復(fù)運(yùn)條連續(xù)焊，降低焊縫冷卻速度采用：分段焊或加熱減應(yīng)區(qū)法→減小熱應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)成本低，焊接條件改善，焊補(bǔ)周期短不足容易產(chǎn)生白口及淬硬組織，裂紋傾向較大6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝6.3.1灰鑄鐵的焊接材料及工藝特點(diǎn)電弧熱焊及半熱焊主要適用于>10mm以上的中厚鑄件的大缺陷補(bǔ)焊。薄壁鑄件的焊補(bǔ)適合氣焊氧乙炔火焰溫度比電弧溫度低很多，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能將焊補(bǔ)處加熱到熔化溫度，使得受熱面積較大，相當(dāng)于局部預(yù)熱焊接條件，很適合薄壁鑄件的焊補(bǔ)。2、氣焊6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝氣焊的特點(diǎn)：冷卻速度慢，有利于石墨化過(guò)程的進(jìn)行，焊縫易獲得灰鑄鐵組織，HAZ區(qū)也不易產(chǎn)生白口及淬硬組織；加熱時(shí)間長(zhǎng)，被焊件受熱面積大，焊接熱應(yīng)力較大，有一定裂紋傾向。適用于：拘束度小的薄壁件缺陷的焊補(bǔ)拘束度大時(shí)宜采用整體預(yù)熱的氣焊熱焊法預(yù)熱溫度為600～700℃，焊后緩冷6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝類別名稱型號(hào)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CSiMnSPFeNiCu鑄鐵同質(zhì)焊絲灰鑄鐵焊絲RZC-13.2~3.52.7~3.00.60~0.75≤0.100.50~0.75余——RZC-23.5~4.53.0~3.80.30~0.80≤0.50——RZCH3.2~3.52.0~2.50.50~0.700.20~0.401.2~1.6—Mo0.25~0.45%氣焊焊接材料：氣焊過(guò)程中焊絲的Si和C都有一些氧化燒損，為提高焊縫石墨化能力，保證焊縫有合適的組織和硬度，焊絲中的Si、C含量較熱焊時(shí)應(yīng)高一些。w（C+Si）%=6.0%適用于熱焊氣焊w（C+Si）%=7.0%普通氣焊6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝焊縫夾渣：鑄鐵氣焊焊接時(shí)，Si易氧化，形成SiO2酸性氧化物，熔點(diǎn)高(1713℃)，粘度較大，流動(dòng)性不好。成因去除加入以堿性氧化物(Na2CO3

、K2CO3、NaHCO3)為主要組成的熔劑，使其互相結(jié)合成為低熔點(diǎn)的熔渣，浮到熔池表面，便于清除。2Na2CO3+SiO2=2（Na2O）·SiO2+2CO2↑6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝氣焊焊接工藝：焊前清理與準(zhǔn)備工作與焊條電弧焊相同較小的邊角缺陷或剛度較小時(shí)，可用冷焊。在焊件上選定一處或幾處加熱后可使應(yīng)力減小的部位，作為所謂“減應(yīng)區(qū)”，焊前及焊接過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行加熱和保溫，以降低或轉(zhuǎn)移焊接接頭拘束應(yīng)力；焊后同步冷卻，加熱部位與焊接處一起收縮，從而減小焊接應(yīng)力，防止裂紋。拘束度較大部位裂紋的焊補(bǔ)：加熱減應(yīng)區(qū)法：6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝焊前對(duì)減應(yīng)區(qū)加熱能使缺陷位置獲得最大張開位移，加熱溫度不應(yīng)超過(guò)鑄鐵的相變溫度600～700℃焊后使減應(yīng)區(qū)與焊補(bǔ)區(qū)域同步冷卻加熱減應(yīng)區(qū)法：關(guān)鍵：正確選擇“減應(yīng)區(qū)”，以及對(duì)其加熱、保溫和冷卻的控制選擇原則：使減應(yīng)區(qū)主變形方向與焊縫金屬冷卻收縮向一致6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝焊補(bǔ)位焊前：A、B、C三處同步加熱T≈600℃：對(duì)C繼續(xù)加熱使之熔化并形成坡口以保證焊透A、B兩處T↗→650℃：開始對(duì)C處焊接焊后：三處同步冷卻1234加熱減應(yīng)區(qū)氣焊法修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋裂紋6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝電弧冷焊：焊前不預(yù)熱4、電弧冷焊問(wèn)題解決途徑焊接接頭易產(chǎn)生白口及淬硬組織1）適當(dāng)提高焊縫中的C、Si含量，有利于石墨化；2）提高焊接熱輸入，采用大直徑焊條、大電流連續(xù)焊工藝，以減慢焊接接頭的冷卻速度，有助于消除或減少M(fèi)組織。焊工工作條件好，工藝簡(jiǎn)便，焊接成本較低。是鑄鐵焊接的發(fā)展方向優(yōu)點(diǎn)（1）鑄鐵型焊縫的電弧冷焊6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝（2）異質(zhì)焊縫（非鑄鐵型）電弧冷焊電弧冷焊焊接鑄鐵異質(zhì)焊縫是最常用的焊接方法異質(zhì)焊縫冷焊主要是通過(guò)調(diào)整焊縫化學(xué)成分的方法，以改善接頭的組織和性能。異質(zhì)焊縫1）鋼基焊縫及焊接材料鋼基鑄鐵焊條：降低含C量，以獲得鋼焊縫類別名稱型號(hào)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CSiMnSPFeNiCu其他鑄鐵焊條純鐵及碳鋼焊條EZFe-1≤0.04≤0.10≤0.6≤0.010≤0.015余——焊芯成分EZFe-2≤0.10≤0.03≤0.030≤0.030高釩焊條EZV≤0.25≤0.70≤1.50≤0.04≤0.04V8%~13%EZFe-1：純鐵焊芯氧化性藥皮鑄鐵焊條EZFe-2：低碳鋼焊芯鐵粉型鑄鐵焊條——焊接接頭的白口、淬硬組織和裂紋問(wèn)題沒(méi)有解決利用V具有較強(qiáng)的形成碳化物能力，使C和V形成高度彌散分布的VC質(zhì)點(diǎn)，分布于鐵素體基體中。由于焊縫中C的存在形式得到改變，增加了焊縫的塑性，可避免白口組織和淬硬組織的產(chǎn)生，提高了抗裂能力。焊縫：σb=558～588MPa，δ=28～36%，滿足要求6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝低碳鋼焊芯、低氫型藥皮高釩鑄鐵焊條EZV加V目的不足焊縫底部形成一條主要由碳化釩顆粒組成的高硬度帶狀組織，半熔化區(qū)白口較寬→焊接接頭加工性差用于：只能用于非加工面缺陷的焊補(bǔ)H08Mn2SiA細(xì)絲CO2氣體保護(hù)焊：不足：接頭加工性不好用于：非加工面缺陷的焊補(bǔ)焊絲：H08Mn2SiA細(xì)絲（Φ0.8～Φ1.0mm）氣體：CO2或CO2+O2氣體工藝：小電流（＜85A）、低電壓（18～20V）和較快焊接速度（10～12m/h）→減少母材熔化量，降低焊縫含碳量和焊接應(yīng)力6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝2）鎳基焊縫及焊接材料石墨化元素，高溫下可溶解較多CT↘→部分過(guò)飽和碳以石墨形式析出石墨析出伴隨體積膨脹→降低焊接應(yīng)力，防止焊接熱影響區(qū)冷裂紋Ni向半熔化區(qū)擴(kuò)散→縮小白口寬度、改善焊接接頭加工性，適用于加工面缺陷的焊補(bǔ)奧氏體形成元素，與鐵完全互溶wNi%>30%：得到硬度較低單相奧氏體組織較強(qiáng)石墨化元素，對(duì)減弱半熔化區(qū)白口層很有利6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝Ni鎳基焊縫應(yīng)用非常廣泛類別名稱型號(hào)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CSiMnSPFeNiCu鎳基鑄鐵焊條純鎳鑄鐵焊條EZNi-1≤2.0≤2.5≤1.0≤0.03—≤8.0≥90—EZNi-2≤4.0≤2.5≥85≤2.5Al≤1.0%EZNi-3Al1.0%~3.0%鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe-1余45~60Al≤1.0%EZNiFe-2Al1.0%~3.0%EZNiFeMn≤1.010~1435~45Al≤1.0%鎳銅鑄鐵焊條EZNiCu-10.35~0.55≤0.75≤2.3≤0.0253.0~6.060~7025~35EZNiCu-250~6035~45鎳鐵銅鑄鐵焊條EZNiFeCu≤2.0≤2.0≤1.5≤0.03余45~604~106.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝①

純鎳鑄鐵焊條EZNi-1（Z308），焊芯為純鎳6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鎳基焊條采用小電流焊接時(shí)，接頭半熔化區(qū)的白口層最小，并呈斷續(xù)分布，機(jī)械加工性好。焊縫為奧氏體加點(diǎn)狀石墨，硬度低，塑性較好，抗熱裂紋性能較好。含鎳量最高，價(jià)格貴(約為低碳鋼焊條的30倍),不適合大量使用。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鎳基焊條②

鎳鐵鑄鐵焊條EZNiFe-1（Z408），焊芯為鎳鐵合金（Ni～55%,Fe～45％）鎳鐵焊縫具有較高的強(qiáng)度，塑性較好，適合焊接強(qiáng)度較高的鑄鐵，線膨脹系數(shù)小，抗裂性能好.在鎳基焊條中價(jià)格最便宜，應(yīng)用最多。含鎳量較低，半熔化區(qū)的白口比純鎳焊條寬，接頭硬度也較高，機(jī)械加工性能稍差，但仍能加工。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝鎳基焊條③

鎳銅鑄鐵焊條EZNiCu-1（Z508），焊芯為鎳銅合金（Ni～70%,Cu～30％）焊縫強(qiáng)度在鎳基焊條中最低，接頭加工性與純鎳焊條相近。但是鎳銅合金的收縮率大，焊縫的裂紋傾向較大，鎳銅焊條在鎳基焊條中性能最差，成本比鎳鐵焊條高，逐漸被鎳鐵焊條所取代。特點(diǎn)銅芯鐵粉焊條（Z607):Cu：Fe~80:20，藥皮為低氫型銅芯鐵皮焊條（Z612）：銅包鋼芯、鈦鈣型藥皮鑄鐵焊條。銅與碳不形成碳化物，也不溶解碳，而且銅的強(qiáng)度低、塑性很好，銅基焊縫金屬的固相線溫度低，這些特性對(duì)防止焊接接頭冷裂紋及熔合區(qū)剝離性裂紋很有利。加Fe可細(xì)化α銅晶粒，進(jìn)一步提高抗熱裂紋性能。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝銅基焊條(4)異質(zhì)焊縫電弧冷焊工藝使用異種焊接材料進(jìn)行鑄鐵電弧冷焊時(shí)，在保證焊縫金屬成形與母材熔合良好的前提下，盡量用小規(guī)格焊條和小規(guī)范施焊，并采用短弧焊、短段焊、斷續(xù)焊、分散焊及焊后立即錘擊焊縫等工藝措施，適當(dāng)提高焊接速度，不作橫向擺動(dòng)，并注意選擇合理的焊接方向和順序，來(lái)降低焊接應(yīng)力，減小半熔化區(qū)和熱影響區(qū)寬度，改善接頭的加工性及防止裂紋產(chǎn)生，并采用退火焊道降低焊縫的淬硬性開裂傾向?！岸潭螖嗬m(xù)分散焊，較小電流熔深淺，每錘擊消應(yīng)力，退火焊道前段軟”焊接方向和順序：應(yīng)本著從拘束度大的部位→拘束度小的部位焊接的原則。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝

當(dāng)鑄鐵件的缺陷尺寸較大、情況復(fù)雜、焊補(bǔ)難度大時(shí)，可以采用鑲塊焊補(bǔ)法、栽絲焊補(bǔ)法及墊板焊補(bǔ)法等特殊焊補(bǔ)技術(shù)。圖6-11灰鑄鐵缸體側(cè)壁裂紋的焊補(bǔ)缺陷3由多個(gè)交叉裂紋組成，如逐個(gè)焊補(bǔ)，則難以避免出現(xiàn)焊接裂紋。圖6-12鑲塊焊補(bǔ)法

a)凹形低碳鋼板鑲塊b)平板低碳鋼板鑲塊①可以將該缺陷整體加工掉，按尺寸準(zhǔn)備一塊厚度較薄的低碳鋼板。焊前將低碳鋼板沖壓成凹形。②用平板在其中間切割一條窄縫，目的是降低拘束度。焊補(bǔ)時(shí)低碳鋼板容易變形，利于緩解焊接應(yīng)力，防止焊接裂紋，此即鑲塊焊補(bǔ)法。按順序分段焊接，最后焊好中間的切縫，保證缸體壁的水密性。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝圖6-13栽絲焊補(bǔ)法栽絲焊補(bǔ)法問(wèn)題：厚壁鑄鐵件大尺寸缺陷焊補(bǔ)時(shí)，需要開坡口進(jìn)行多層焊，這樣將導(dǎo)致焊接應(yīng)力積累。由于焊補(bǔ)量大，為了降低成本采用鋼基焊縫時(shí)，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度高，收縮率大，容易產(chǎn)生剝離性裂紋，使焊補(bǔ)失敗。解決措施：先在母材坡口表面鉆螺紋，擰入鋼質(zhì)螺釘，露出部分與焊縫金屬成一體，將焊縫金屬與鑄鐵母材連接起來(lái)，通過(guò)螺釘分擔(dān)部分應(yīng)力，既防止焊接裂紋，又提高了焊補(bǔ)區(qū)域的承載能力。要領(lǐng)先繞螺釘焊接，再焊螺釘之間；螺釘根部與母材要焊住，螺釘盡可能少熔化6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝墊板焊補(bǔ)法坡口尺寸更大時(shí)，甚至可以在坡口內(nèi)放入低碳鋼板，用焊縫強(qiáng)度高、抗裂性好的鑄鐵焊條（如EZNiFe、EZV焊條）將鑄鐵母材和低碳鋼板焊接起來(lái)，稱之為墊板焊補(bǔ)法。優(yōu)點(diǎn)：大大減少焊縫金屬量，有利于降低焊接應(yīng)力，防止裂紋，還節(jié)省了大量焊接材料，縮短焊補(bǔ)工期。6.1鑄鐵的種類及其焊接方法6.2鑄鐵的焊接性分析6.3

鑄鐵的焊接材料及工藝采用釬焊方法焊補(bǔ)鑄鐵缺陷，母材不熔化，故對(duì)避免灰鑄鐵焊接接頭出現(xiàn)白口是非常有利的，使接頭具有優(yōu)良的加工性能。此外，釬焊溫度較低，焊接接頭應(yīng)力較小，而接頭上又無(wú)白口組織，對(duì)發(fā)生裂紋的敏感性也較小。使用銅基釬料，氧乙炔火焰作熱源，對(duì)加工面鑄造