1、高碳鋼與鑄鐵材料的焊接,SJ0902-喬維星,目錄 第一章高碳鋼的焊接 1.1高碳鋼的定義及特點3 1.2高碳鋼的性能4 1.3高碳鋼的焊接工藝要點5-10 1.4典型的高碳鋼零件的工藝要點11-12 1.5高碳鋼的應用及推廣13 第二章鑄鐵 2.1鑄鐵的概要簡介15 2.1鑄鐵的類型及性能.16-17,2.3灰鑄鐵的焊接19 2.4灰鑄鐵的焊接出現(xiàn)的常見問題20 2.4.1焊接接頭白口及淬硬組織20-23 2.4.2焊接冷裂紋24-26 2.4.3焊接熱裂紋.26 2.5灰鑄鐵的焊接工藝.27-29 2.6非鑄鐵型焊縫電弧冷焊.30 2.7非鑄鐵焊縫電弧冷汗工藝.31-33 2.8灰鑄鐵的釬

2、焊.33-34 2.9球墨鑄鐵的焊接.35-37 片尾38,高碳鋼的焊接,高碳鋼的定義及特點 高碳鋼的性能 高碳鋼的焊接工藝要點 典型的高碳鋼零件的工藝要點 高碳鋼的應用及推廣,一、高碳鋼的定義及特點 非合金鋼中按碳的質量分數(shù)可分為低碳鋼(Wc0.25%)中碳鋼(0.25%Wc0.6%) 和高碳鋼(Wc0.6%)。 非合金鋼是指以鐵為基礎，以碳為合金元素，碳的質量分數(shù)不超過1.4%的鋼，其他常存在元素因其含量少而不作為合金元素。因此其焊接性主要取決于碳的質量分數(shù)，隨碳的質量分數(shù)增加其焊接性越差。 因此，高碳鋼的焊接性很差，在實際中不用作焊接結構，一般用作工具鋼和鑄鋼，用于要求高硬度高耐磨性的部

3、件，零件和工具，所以高碳鋼的焊接大都為修復性焊接。,二、高碳鋼的性能 ，由于碳的質量分數(shù)更大，因此焊接時更容易產(chǎn)生裂紋。 ，高碳鋼對淬火更加敏感，焊接時更容易產(chǎn)生脆硬的高碳馬氏體組織，所以脆硬傾向和冷裂紋傾向都很大。 高碳鋼的導熱性比較差，在高溫下晶粒長大快，且碳化物容易在晶界上集聚長大，使焊縫脆性增大，從而使接頭沖擊韌度降低，同時，在接頭中容易引起內(nèi)應力也較大，更容易促使裂紋的產(chǎn)生。,高碳鋼的焊接工藝要點 焊接方法 高碳鋼焊接主要是高硬度，高耐磨性部件，零件和工具的修復，所以主要的焊接方法是焊條電弧焊，釬焊和埋弧焊。 焊接材料 高碳鋼焊接一般不要求接頭與母材等強度。 一般情況下選用去硫能力強

4、，熔敷金屬擴散氫含量低，韌性較好的低氫型焊條。在要求焊縫金,屬與木材等強度時，選相應級別的低氫型焊條；在不要求等強度時，選用強度級別低于母材的低氫型焊條，如焊接強度等級為490MPA選用E4315,E4316焊條，切不可選擇強度等級級別比母材搞的焊條。 如果焊接時木材不許預熱，為了防止熱影響區(qū)冷裂紋，可選用奧氏體不銹鋼焊條，以獲得塑性好，抗裂紋能力強的奧氏體組織焊縫金屬。用于焊接中碳鋼的奧氏體不銹焊條有E308-(A107),E308-16(A102),E309-15(A307)和E310-(A407)等等,坡口制備 為了限制焊縫金屬中碳的質量分數(shù)，應減少熔合比，所以一般采用型或型坡口，并注意

5、將坡口及兩側20mm范圍內(nèi)的油污鐵銹等污物清理干凈。 焊前熱處理 高碳鋼零件一般經(jīng)過淬火回火熱處理，因此焊接前先行退火，以減少裂紋傾向。,預熱 采用結構鋼焊條焊接時，焊接前必須預熱，預熱和焊道間溫度控制在250350 起弧 在坡口內(nèi)起弧，避免擦傷母材，注意起弧時填滿弧坑。 層間處理 多層多道焊時，第一道焊采用小直徑焊條，小電流焊接。一般將工件置于半立焊或使用焊條橫向擺動，以使母材熱影響區(qū)的任何一點都在短時間內(nèi)多次受熱，以獲得預熱和保溫效果。,焊中要求 連續(xù)施焊整條焊縫，避免中斷 焊接環(huán)境 盡量改善嚴寒的勞動條件 10焊后處理 焊后將工件立即放入爐中，在650保溫進行消除應力熱處理。,四典型高碳

6、鋼零件焊接工藝 刀具釬焊 在機加中使用的車刀，刨刀等很多刀具是由刀頭與刀體焊接而成的。刀頭一般是合金工具鋼，其中Wc=0.8%1.4%,屬于高碳鋼;刀體一般由Wc=0.4%0.6%的中碳鋼或低碳合金鋼(40Gr)制造。刀具在工具過程中承受巨大的應力，尤其是受壓縮彎曲和沖擊，因此要求接頭強度高，質量可靠。合金工具剛的高硬度和高強度是考期中的高碳來保證，因此，焊接時，保證其成分，組織和性能不受損壞，特別是要防止材料受高溫氧化脫碳。由于上述原因，合金工具剛一般采用釬焊，并采用銅基或銀基釬料。,火焰釬焊刀具，應用做光的銅釬料是黃銅，為了提高釬料的強度或是濕潤性，通常加入錳，鉬鋯等元素。也可以脫水硼砂與

7、硼酸混合作釬劑。除此之外，還可以用電阻焊，感應，爐中等。,高碳鋼的應用及推廣 普遍用于切削、鉆孔、車床、銑床等等需要硬度要求高的環(huán)境當中。 發(fā)展會將高碳鋼與合金元素結合應用，將形成年優(yōu)質的高碳鋼材料，同時也會將熱處理條件改善，制造跟多型號的產(chǎn)品。,鑄鐵,鑄鐵的類型及性能 灰鑄鐵的焊接 球墨鑄鐵的焊接,、鑄鐵的概要簡介 鑄鐵是指碳的質量分數(shù)大于2.11%的鐵碳合金。工業(yè)上常用主貼中碳的質量分數(shù)在3.0%4.0%之間，是以Fe/c/Si為主要主城元素并含有較多的Mn/S/P/等雜志的多合金元素。,鑄鐵的類型與性能,鑄鐵的種類及成分特點 、鑄鐵的類別 鑄鐵種類很多，按用途分為工程結構件鑄鐵與特殊鑄鐵

8、，按碳的存在形式及石墨形態(tài)不同分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛造鑄鐵和蠕墨鑄鐵共五大類。 鑄鐵的組織及性能 鑄鐵的性能與其內(nèi)部的組織密切相關。鑄鐵的,基體組織一般為鐵素體、珠光體、或二者的混合組織。由于鑄鐵中石墨的存在，使其具有優(yōu)良的鑄造性、切削加工性、減震性、耐磨性和的缺口的敏感性。,灰鑄鐵的焊接,灰鑄鐵的化學成分特點是碳、硅質量分數(shù)高，同時，硫、磷雜質的質量分數(shù)也高。這就增加了焊接接頭對冷卻速度及冷、熱類問的敏感性；灰鑄鐵的力學性能特點是強度特別低、基本無塑性。,灰鑄鐵的焊接出現(xiàn)的常見問題 、焊接接頭白口及淬硬組織 、焊接冷裂紋 、焊接熱裂紋 一、焊接接頭白口及淬硬組 灰鑄鐵焊接時，由

9、于熔池體積小，存在時間短，加之鑄鐵內(nèi)部的熱導作用，是的焊縫及近縫區(qū)的冷卻速度遠遠大于逐漸在砂型中的冷卻速度因此，在焊接接頭的焊縫及半融化區(qū)將會產(chǎn)生大量的滲碳體，形成白口組織。,焊接接頭中白口組織區(qū)域主要是焊縫區(qū)、熔合區(qū)和奧氏體區(qū)。 焊縫區(qū)焊縫區(qū)中當焊縫為鑄鐵成分時，由于熔池冷卻速度快，碳來不及析出形成石墨，焊縫主要由共晶滲碳體、二次滲碳體和珠光體組成，即焊縫基本為白口鑄鐵組織。增大焊接熱輸入，焊縫會出現(xiàn)一定量的灰鑄鐵，但不能消除白口組織。 熔合區(qū)焊接加熱時部分鑄鐵母材熔化變?yōu)橐后w，部分固態(tài)母材變?yōu)楦咛紛W氏體。冷卻時，液相鑄鐵將在共晶溫度區(qū)間轉變?yōu)楣簿B碳體奧氏體,等等，繼續(xù)快冷還會出現(xiàn)奧氏體轉

10、變?yōu)轳R氏體的過程。 奧氏體區(qū)由于加熱溫度超過共析線，鑄鐵的基體被完全奧氏體化，但碳在奧氏體的含量是不一樣的，加熱較高的部分碳的擴散能力強，向奧氏體擴散較多，因而奧氏體含量較高；加熱較低時的部分，石墨片中的碳擴散能力降低。在隨后的冷卻過程中，冷卻速度過快時，奧氏體直接轉變?yōu)轳R氏體，冷卻速度慢時，奧氏體變?yōu)橹楣怏w類型組織。,防止措施 很多鑄鐵件補焊后要求機械加工，但接頭中出現(xiàn)白口組織和馬氏體組織給機械加工帶來很大困難。常用方法有如下兩種 、改變焊縫的化學成分 、減慢焊接冷卻速度,二、焊接冷裂紋 灰鑄鐵焊接接頭的裂紋主要是冷裂紋，其產(chǎn)生原因主要有一下幾個方面： 、灰鑄鐵本身強度低，基本無塑性，承受塑

11、性變形基本為零，因此容易引起開裂 、焊接過程對焊件的局部加熱和冷卻，勢必使焊件產(chǎn)生焊接應力。 、焊接接頭的白口組織和脆硬組織又硬又脆，不能產(chǎn)生塑性變形，在應力作用時容易引起開裂。,防止灰鑄鐵冷裂紋的措施 灰鑄鐵焊接冷裂紋的主要原因是焊接應力，因此主要從降低應力著手。 、預熱 將焊件預熱550700使溫差減小，降低焊接應力 、焊接材料 采用銅基或鎳基焊接材料，使焊縫成為塑性良好的非鐵合金，對冷裂紋不敏感。 、工藝措施 用異質焊接材料焊接灰鑄鐵時，常采用“短斷焊，短續(xù)焊”等工藝措施。,另一工藝措施是采用小規(guī)范焊接，采用小電流。但是小電流會增加熱影響的脆硬性和脆化傾向 三、焊接熱裂紋 灰鑄鐵焊接的熱

12、裂紋大都出現(xiàn)在焊縫上，為結晶裂紋。 灰鑄鐵焊接接頭裂紋傾向大，主要與灰鑄鐵本身的性能特點、焊接應力、接頭組織及化學成分等因素有關。為防止焊接裂紋，在生產(chǎn)中主要采用減小焊接應力，改變焊縫合金系統(tǒng)及限制母材中有害雜質熔入焊縫等措施。,灰鑄鐵的焊接工藝 灰鑄鐵形成鑄鐵型焊縫的焊條電弧焊工藝可分為熱焊和冷焊兩種。 熱焊工藝 ）焊前清理在電弧焊之前，應首先對待焊部位進行清理，并制好坡口。 ）造型對邊角部位和穿透缺陷，為防止焊接時金屬流失，保持原有的鑄件形狀，造型材料可用砂型加水玻璃后黃泥。 ）預熱對于結構復雜的鑄件，宜采用整體加熱，結構簡單的鑄件，采用局部加熱。,）焊接采用大電流、長弧、連續(xù)施焊。焊接電

13、流一般為焊條直徑的50倍左右。 ）焊后緩冷灰鑄鐵電弧焊焊后一般用保溫材料覆蓋，最好能隨爐冷卻。 電弧冷汗 電弧冷汗即不預熱焊法。由于焊區(qū)冷卻速度快，焊接接頭容易產(chǎn)生白口和脆硬組織，還可能產(chǎn)生裂紋。電弧焊冷汗焊條一般選用Z248焊條，焊縫中的石墨元素可以通過耀皮和鑄鐵焊芯來控制。,鑄鐵型焊縫電弧焊冷焊工藝要點 ）焊前清理 ）造型對邊角部位和穿透缺陷，為防止焊接時金屬流失，保持原有的鑄件形狀，造型材料可用砂型加水玻璃后黃泥。 ）焊材一般選用大直徑焊條 ）熱輸入采用大的焊接熱輸入 ）施焊慢速，反復運條，連續(xù)施焊 ）焊中利用強大的電弧熱延長焊縫及熔合區(qū)高溫停留時間，可減慢冷卻速度 ）焊后焊后立即覆蓋熔

14、池，保溫、緩冷。,非鑄鐵型焊縫電弧冷焊 非鑄鐵焊縫又稱異質焊縫。非鑄鐵型焊縫電弧冷焊是最常用的焊接方法。獲得非鑄鐵型焊縫的途徑有兩個途徑： 一、降低焊縫含碳量獲得鋼焊縫。 二、改變碳的存在形式，防止出現(xiàn)脆硬及白口組織，提高焊縫金屬的力學性能。 常用鑄鐵焊條有:鋼基焊縫鑄鐵焊條，鎳基焊縫鑄鐵焊條，銅基焊縫鑄鐵焊條,非鑄鐵焊縫電弧冷汗工藝 ）焊前準備將缺陷表面清理干凈，并制備適當大小和形狀的坡口。 ）焊料選材小直徑焊條 ）參數(shù)選擇小電流焊接 ）施焊采用短弧、斷焊、分散施焊、及立即錘擊焊道等措施 三氣焊 薄壁逐漸的焊接宜采用氣焊。 氣焊焊接材料氣焊時寒風冷卻速度快，因此會增加焊絲中碳、硅的含量以提高

15、焊縫的石墨,化能力。 焊劑灰鑄鐵氣焊時，由于硅易氧化生成酸性氧化物SiO2,會造成焊縫夾雜導尿管缺陷，使用堿性的氣焊熔劑去除。 灰鑄鐵氣焊工藝要點 ）坡口制備機械方法開坡口 ）焊前清理氣焊前要對焊件進行清理。 ）焊炬與火焰性質選擇選擇大號碼焊炬及噴嘴，以提高火焰能率，增大加熱速度。 ）焊接操作要點小鑄件焊接處位于邊角或所處位置剛度較小時，用冷焊焊接，焊時應對坡口周圍進行加熱。,）焊接環(huán)境焊件不能放在有穿堂風的地方 ）施焊熔化焊接 ）焊后處理焊后覆蓋焊道、自然緩冷 灰鑄鐵的釬焊 釬焊材料鑄鐵常用的氧乙炔火焰釬焊。常用的是黃銅釬料SH103 釬焊的工藝要點 ）焊前準備對坡口進行嚴格處理 ）合適的坡

16、口形式和尺寸 ）火焰選擇弱氧化焰將坡口面加熱,900930 ）釬焊操作在已加熱的坡口表面上撒釬劑，溫度控制在600以下。 ）焊中保持焊芯與熔池距離為810mm，火焰指向釬料，泵你指向熔池，不做反復運動，釬料添加要快，加熱部位要小 ）釬焊順序應由內(nèi)向外、左右交替，以減小焊接應力。 ）焊后處理用火焰適當加熱釬焊縫周圍使其緩冷。,三、球墨鑄鐵的焊接 球墨鑄鐵的焊接主要是鐵素體球墨鑄鐵和珠光體球墨鑄鐵的焊接。目前，球墨鑄鐵的焊接最常用的方法是氣焊和焊條電弧焊。 、氣焊由于氣焊具有火焰溫度低、加熱及冷卻速度緩慢的特點，對焊接接頭的白口及脆硬組織的形成是有利的。氣焊的不足之處在于速度慢，效率低，在補焊時，不足之處在于，補焊效率低，焊接變形大。 、銅質焊縫焊道條電弧焊 為了避免