8焊接工藝 鑄鐵的焊接

1、 第十一章第十一章 鑄鐵的焊接鑄鐵的焊接 主講老師：吳新華 第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵的分類(lèi)鑄鐵的分類(lèi) 一 鑄鐵通常按石墨化程度或石墨形態(tài)兩種方法進(jìn)行分類(lèi) 按按 石石 墨墨 化化 程程 度度 分分 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 第一階段石墨化充分進(jìn)行，C主要以G 形式存在，斷口呈灰暗色，應(yīng)用廣。 石墨化過(guò)程完全被抑制， C主要以滲碳 體存在，斷口呈銀白色，性能脆硬，主 要做煉鋼原料。 白口鑄鐵白口鑄鐵 灰鑄鐵灰鑄鐵 石墨呈片狀，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低，應(yīng) 用最廣。 按按 石石 墨墨 形形 態(tài)態(tài) 分分 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 石墨呈團(tuán)絮狀，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高。 石墨呈球狀，生產(chǎn)工藝比可鍛鑄鐵簡(jiǎn)單，力學(xué)性能 好，應(yīng)用較廣。它

2、是在鐵液中加入稀士金屬、鎂合 金及硅鐵等球化劑處理后使石墨球化而成。 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 石墨呈蠕蟲(chóng)狀，是一種新型鑄鐵，有大的 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 應(yīng)用前景。 鑄鐵的性能主要取決于石墨的形狀、大小、數(shù)量及分布特點(diǎn) 由于石墨存在形式不同，因而對(duì)基體的性能影響有很大差異。在相同基 體組織的情況下，鑄鐵的強(qiáng)度： 球墨鑄鐵可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵灰口鑄鐵 二、鑄鐵的石墨化 ?鑄鐵組織中析出碳原子形成石墨的過(guò)程稱(chēng)石墨化過(guò) 程。 ?石墨化過(guò)程的三個(gè)階段 為了便于比較，習(xí)慣上把兩個(gè)相圖畫(huà)在一起。 此種合二為一的相圖稱(chēng)鐵碳雙重相圖 第一階段石第一階段石 墨化墨化 A N H J B L L+? ? E 2.08 1154

3、 E C C 4.26 A+G 738 F+G L+G 第第 二二 階階 段段 D 石石 墨墨 化化 F G S 0.68 P S Q K 第三階段石第三階段石 墨化墨化 各類(lèi)鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后得到的組織 鑄鐵類(lèi)型 第一階段 灰口鑄鐵 麻口鑄鐵 亞共晶白口 共晶白口 過(guò)共晶白口 不進(jìn)行 充分進(jìn)行 充分進(jìn)行 充分進(jìn)行 部分進(jìn)行 不進(jìn)行 石墨化程度 第二階段 充分進(jìn)行 充分進(jìn)行 充分進(jìn)行 部分進(jìn)行 不進(jìn)行 第三階段 充分進(jìn)行 部分進(jìn)行 不進(jìn)行 不進(jìn)行 F+G F+P+G P+G L d+P+G+Fe 3C L d+P+Fe3C L d L d+Fe3C 顯微組織 三、影響石墨化的因素 1、化學(xué)

4、成分、化學(xué)成分 ? ? ? ? ? wC有利于石墨形核；有利于石墨形核； Si可削弱鐵原子間的結(jié)合力，并使共晶溫度提高、共 晶點(diǎn)左移，故有利于石墨形核； 生產(chǎn)中，通過(guò)調(diào)整(wC+1/3wSi)來(lái)控制鑄鐵的組織； 除C、Si外，P、Al、Cu、Ni、Co也為石墨化元素； S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素為白口化元素。 2 2、冷卻速度、冷卻速度 滲碳體的成分（碳含量）更接近于液 態(tài)鑄鐵，與G相比，結(jié)構(gòu)亦更近于A(yíng)，在快冷時(shí) 易得到滲碳體；而G是一種更穩(wěn)定的相，在緩冷 時(shí)易得到G。 7.0 w C + 1 / 3 w S i % 6.0 F灰 P+F灰 5.0 P灰 4.0 白麻 口 口 20 4

5、0 60 鑄件壁厚 mm 冷卻速度 四、鑄鐵焊接性分析 問(wèn)題： 白口及淬硬組織 熱裂紋 冷裂紋 1、白口及淬硬組織 白口組織是指灰口鑄鐵組織中出現(xiàn)了滲碳體或萊氏體組織。 整個(gè)焊接接頭分為六個(gè)區(qū)域 A、焊縫區(qū) 當(dāng)焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時(shí)，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。 增大線(xiàn)能量，白口組織難以消除，若采用低碳鋼焊條，因母材的熔入， 使焊縫相當(dāng)于高碳鋼，在焊接快冷的條件下，得到脆硬的M。 防止措施： 焊縫為鑄鐵： 采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣?lái)減慢焊逢的冷卻速度；調(diào)整焊 縫化學(xué)成分來(lái)增強(qiáng)焊縫的

6、石墨化能力。 異質(zhì)焊縫：設(shè)法防止或減弱母材過(guò)渡到焊縫中的碳產(chǎn)生高硬度組織的有 害作用；改變C的存在狀態(tài)，使焊縫不出現(xiàn)淬硬組織并具有一定的塑性， 例如使焊縫分別成為奧氏體、鐵素體及有色金屬是一些有效的途徑。 B、半熔化區(qū) 該區(qū)被加熱到液相線(xiàn)與共晶轉(zhuǎn)變下限溫度之間，溫度范圍1150 1250，處于液固狀態(tài)，一部分鑄鐵已熔化成為液體，其它未熔部分在高，處于液固狀態(tài)，一部分鑄鐵已熔化成為液體，其它未熔部分在高 溫作用下已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。 冷卻速度對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響 V冷很快，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 Fe3C+A）。繼續(xù)冷卻則從C所飽和的A析出二次Fe3C。在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)

7、間，A轉(zhuǎn)變?yōu)镻。這就是該區(qū)形成白口的過(guò)程。由于該區(qū)冷速很快，在共析 轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，可出現(xiàn)轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，可出現(xiàn)AM的過(guò)程，并產(chǎn)生少量殘余的過(guò)程，并產(chǎn)生少量殘余A。 當(dāng)V冷很小時(shí)，其共晶轉(zhuǎn)變按穩(wěn)定相圖轉(zhuǎn)變，最后其室溫組織由石墨+F 組織組成。 當(dāng)冷卻速度介于以上兩種冷卻速度之間時(shí)，隨著冷卻速度由快到慢，或 為麻口鑄鐵，或?yàn)橹楣怏w鑄鐵，或?yàn)橹楣怏w加鐵素體鑄鐵。 影響冷卻速度的因素：焊接方法、預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等。 化學(xué)成分對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響 提高熔池金屬中促進(jìn)石墨化元素（C、Si、Ni等）的含量對(duì)消除或減弱 半熔化區(qū)白口的形成有利。 C、奧氏體區(qū) 該區(qū)被加熱到固相線(xiàn)與共析轉(zhuǎn)變上限溫

8、度之間，溫度約為8201150， 無(wú)液相。在共析溫度區(qū)間以上，其基體已A化，組織為A+G。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?chē)鶤擴(kuò)散，A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?chē)鶤擴(kuò)散，A中 含碳量較低，隨后冷卻時(shí)，如果冷速較快，會(huì)從A中析出一些二次Fe3C ， 其析出量的多少與A中含碳量成直線(xiàn)關(guān)系。在共析轉(zhuǎn)變快時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)镻類(lèi) 型組織。冷卻更快時(shí)，會(huì)產(chǎn)生M與殘余A。該區(qū)硬度比母材有一定提高。 熔焊時(shí)，采用適當(dāng)工藝使該區(qū)緩冷，可使A直接析出G而避免二次Fe3 C析 出，同時(shí)防止M形成。 D D、重結(jié)晶區(qū)、重結(jié)晶區(qū) 很窄，加熱溫度范圍780820。由

9、于電弧焊時(shí)該區(qū)加熱速度很。由于電弧焊時(shí)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)锳。在隨后冷卻過(guò)程中，A 轉(zhuǎn)變?yōu)镻，冷卻很快時(shí)也可能出現(xiàn)一些M，最終得到M+F組織。 2、裂紋 鑄鐵裂紋的傾向比鋼大的多、嚴(yán)重的多。 （1）冷裂紋 可發(fā)生在焊縫或熱影響區(qū)上 A、焊縫處冷裂紋 產(chǎn)生部位：鑄鐵型焊縫 啟裂溫度：一般在一般在400以下。以下。 產(chǎn)生原因： 焊接過(guò)程中由于工件局部不均勻受熱，焊縫在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的拉 應(yīng)力，這種拉應(yīng)力隨焊縫溫度的下降而增大。當(dāng)焊縫全為灰鑄鐵時(shí)，石墨呈 片狀存在。當(dāng)片狀石墨方向與外加應(yīng)力方向基本垂直，且兩個(gè)片狀石墨的尖 端又靠得很近，在外加應(yīng)力增加時(shí)，石墨尖端

10、形成較大的應(yīng)力集中。鑄鐵強(qiáng) 度低，度低，400以下基本無(wú)塑性。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)此時(shí)鑄鐵的強(qiáng)度極限時(shí)，即發(fā)生以下基本無(wú)塑性。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)此時(shí)鑄鐵的強(qiáng)度極限時(shí)，即發(fā)生 焊縫裂紋。 當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時(shí)，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。 影響因素： 與焊縫基體組織有關(guān)。 與焊縫石墨形狀有關(guān)。 與焊補(bǔ)處剛度與焊補(bǔ)體積的大小及焊縫長(zhǎng)短有關(guān)。 防止措施： 對(duì)焊補(bǔ)件進(jìn)行整體預(yù)熱（600700）能降低焊接應(yīng)力。）能降低焊接應(yīng)力。 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B相變，接著又發(fā)生一定量的M相變，則利用這二 次連續(xù)相變

11、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。 加入既能改變石墨形態(tài)又能促使石墨化的元素。 B、發(fā)生在HAZ的冷裂紋 發(fā)生部位： 含有較多滲碳體及馬氏體的HAZ，也可能發(fā)生在離熔合線(xiàn)稍遠(yuǎn)的HAZ。 原因： 在電弧冷焊情況下，在半熔化區(qū)及A區(qū)產(chǎn)生Fe3C及M等脆硬組織（白口 鑄鐵的抗拉強(qiáng)度為107.8166.8Mpa，M鑄鐵的抗拉強(qiáng)度也不超過(guò) 147Mpa）。當(dāng)焊接拉應(yīng)力超過(guò)某區(qū)的強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在該區(qū)發(fā)生裂紋。 半熔化區(qū)上白口鑄鐵的收縮率（1.6%2.3%）比其相應(yīng)的A的收縮率 （0.9%1.3%）大得多。在該二區(qū)間產(chǎn)生一定的切應(yīng)力。 在焊接薄壁鑄鐵件（510mm）導(dǎo)熱程度比厚壁鑄件大的多

12、，加劇了 焊接接頭的拉應(yīng)力。使冷裂紋可能發(fā)生在離熔合線(xiàn)稍遠(yuǎn)的HAZ上。 防止措施： 采取工藝措施來(lái)減弱焊接接頭的應(yīng)力及防止焊接接頭出現(xiàn)滲碳體及M。如 采用預(yù)熱焊。 采用屈服點(diǎn)較低而且有良好塑性的焊接材料焊接，通過(guò)焊縫的塑性變形松 弛焊接接頭的部分應(yīng)力。 在修復(fù)厚大件的裂紋缺陷時(shí)，可在坡口兩側(cè)進(jìn)行栽絲法焊接（坡口大、焊 層多、積累焊接應(yīng)力大。為防止HAZ冷裂發(fā)展成剝離性裂紋。） C、剝離性裂紋 異質(zhì)材料（低碳鋼、鎳基合金）焊接灰鑄鐵時(shí)，由于鋼焊 縫和鎳基合金焊縫金屬比灰鑄鐵力學(xué)性能好，但收縮率大， 當(dāng)焊縫金屬體積較大或焊接工藝不當(dāng)，容易造成焊縫底部或 HAZ裂紋，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致焊縫金屬部分或全部與灰

13、鑄鐵母材分 離。 產(chǎn)生區(qū)域：熔合區(qū)、HAZ 與鋼焊接冷裂紋影響因素相比，鑄鐵焊接冷裂紋主要受熱 應(yīng)力影響，與H無(wú)關(guān)。 （2）熱裂紋 產(chǎn)生材質(zhì)：采用低碳鋼焊條與鎳基鑄鐵焊條冷焊時(shí)，焊縫較易出現(xiàn)屬于熱裂 紋的結(jié)晶裂紋。 鑄鐵型焊縫對(duì)熱裂不敏感，原因：高溫時(shí)石墨析出過(guò)程中有體積增加，有助 于減低應(yīng)力。 產(chǎn)生原因：當(dāng)用低碳鋼焊條焊鑄鐵時(shí)，即使采用小電流，第一層焊縫中的熔 合比也在1/31/4，焊縫平均含碳量可達(dá)0.71.0%，鑄鐵含S、P量 高，焊縫平均含S、P也較高，越靠近熔合線(xiàn)，焊縫含C及S、P越高。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(shí)，第一層焊縫容易發(fā)生熱裂紋

14、。這種熱裂紋往往隱藏在焊縫下部， 從焊縫表面不易發(fā)覺(jué)。 利用鎳基鑄鐵焊條焊接鑄鐵時(shí)，由于鑄鐵中含有較多的S、P，焊縫易 生成低熔點(diǎn)共晶，如Ni-Ni3S2,644,Ni-Ni3P,880,故焊縫對(duì)熱裂紋故焊縫對(duì)熱裂紋 有較大的敏感性。另一方面單相奧氏體焊縫晶粒粗大，晶界易于富集較 多的低熔共晶。 解決措施： 冶金方面：調(diào)整焊縫化學(xué)成分，使其脆性溫度區(qū)間縮小，加入稀土 元素，增強(qiáng)脫S、P反應(yīng)，使晶粒細(xì)化，以提高抗熱裂性能。 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。 除了容易產(chǎn)生白口組織和裂紋外，鑄鐵焊接時(shí)焊縫還可能產(chǎn)生CO氣 孔和夾渣等缺陷。所以，鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)采

15、取一些措施，比如盡量減小焊 件各處的溫度差，采用不同的焊條控制焊縫成分，降低焊后冷速等等。 五、灰鑄鐵焊接工藝五、灰鑄鐵焊接工藝 依據(jù)： 被焊鑄件的具體狀況（大小、厚薄、復(fù)雜程度、缺陷大小，剛性等）； 焊接質(zhì)量要求（硬度、強(qiáng)度、焊縫顏色、切削加工性、密封性等）； 設(shè)備條件及經(jīng)濟(jì)性。 1、灰鑄鐵同質(zhì)（鑄鐵型）焊縫 （1）電弧熱焊 將工件整體或有缺陷的局部位置預(yù)熱到600700（暗紅色），然（暗紅色），然 后進(jìn)行焊補(bǔ)，焊后并進(jìn)行緩冷的鑄鐵焊補(bǔ)工藝，稱(chēng)后進(jìn)行焊補(bǔ)，焊后并進(jìn)行緩冷的鑄鐵焊補(bǔ)工藝，稱(chēng)“熱焊熱焊”。 預(yù)熱溫度到300400，稱(chēng)為半熱焊。，稱(chēng)為半熱焊。 A、優(yōu)點(diǎn)： 有效減少焊接接頭上的溫差，

16、而且鑄鐵由常溫完全無(wú)塑性改變?yōu)橛幸欢?塑性，灰鑄鐵在600700時(shí)，伸長(zhǎng)率可達(dá)時(shí)，伸長(zhǎng)率可達(dá)23%，再加以焊后緩慢冷 卻，焊接應(yīng)力狀態(tài)大為改善。 600700預(yù)熱，石墨化過(guò)程進(jìn)行比較充分，焊接接頭有完全防止白預(yù)熱，石墨化過(guò)程進(jìn)行比較充分，焊接接頭有完全防止白 口及淬硬組織的產(chǎn)生，從而有效地防止了裂紋。 B、缺點(diǎn)： 預(yù)熱溫度高，勞動(dòng)條件很差。 將焊件加熱到600700需消耗很多燃料，焊補(bǔ)成本高，工藝復(fù)雜，需消耗很多燃料，焊補(bǔ)成本高，工藝復(fù)雜， 生產(chǎn)率低。 C、預(yù)熱的選擇： 預(yù)熱溫度不能超過(guò)共析溫度下限，否則焊后焊件因相變的結(jié)果，會(huì)引 起焊件基體組織的變化，從而引起焊件力學(xué)性能的變化。同時(shí)在石墨析

17、出 時(shí)，還伴隨著體積長(zhǎng)大，使鑄件的變形增加。 D、焊接材料： 我國(guó)目前采用的電弧熱焊焊條有兩種： 采用鑄鐵芯加石墨型藥皮，鑄Z248，直徑6-12mm，主要用于焊補(bǔ) 厚大鑄件的缺陷，多由單位自制。 采用低碳鋼芯加石墨型藥皮，鑄Z208，直徑5mm以下。 焊條的碳硅總量一般高于母材，wC+Si6-8，其中wC3-3.8 ，wSi3-3.8。 E、熱焊工藝 a、預(yù)熱: 對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件（如柴油機(jī)缸蓋），由于焊補(bǔ)區(qū)剛性大，焊縫無(wú)自 由膨脹收縮的余地，故宜采用整體預(yù)熱；而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鑄件，焊補(bǔ) 處剛性小、焊縫有一定膨脹收縮的余地，例如鑄件邊緣的缺陷及小 塊斷裂，則可采用局部預(yù)熱 ; b、焊前清理： 在進(jìn)

18、行電弧熱焊之前，首先應(yīng)對(duì)鑄件的待焊部位進(jìn)行清理，并制好坡 口。鑄件缺陷處如有油污，一般可用氧乙炔火焰除凈，然后根據(jù)缺陷的 情況，可采用手砂輪、扁鏟、風(fēng)鏟等工具進(jìn)行加工（鏟、磨）。制作坡 口時(shí)應(yīng)鏟（磨）到無(wú)缺陷后再開(kāi)坡口，開(kāi)出的坡口應(yīng)是底部圓滑、上口 稍大，以便于操作和保證焊接質(zhì)量。 C、造型： 對(duì)于邊角部位及穿透缺陷，焊前為防止熔化金屬流失，保證一定的焊 縫成形，還應(yīng)在待焊部位造型，其形狀尺寸如圖所示。 造型材料可用型砂加水玻璃或黃泥。內(nèi)壁最好放置耐高溫的石墨片， 以防止造型材料受熱熔化或下塌，并在焊前應(yīng)進(jìn)行烘干。 d、焊接： 焊接時(shí)，為了保持預(yù)熱溫度，縮短高溫工作時(shí)間，要求在最短的時(shí)間內(nèi) 焊

19、完，故宜采用大電流、長(zhǎng)弧、連續(xù)焊。焊接電流I0（A）可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： I0（40-50）d（d表示焊條直徑mm）。因鑄鐵焊條藥皮中含有較多的 高熔點(diǎn)難熔物質(zhì)石墨，采用適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)弧焊將有利于藥皮的熔化以及石墨向 焊縫中過(guò)渡。 e、焊后緩冷： 焊后要采取緩冷措施，常用保溫材料（如石棉灰等）覆蓋，最好隨爐冷 卻。 電弧熱焊工藝，焊縫為鑄鐵型，力學(xué)性能基本與母材相同，顏色與母材 一樣，具有良好的切削加工性，焊后殘余應(yīng)力小，接頭質(zhì)量高。適用于中厚 （10mm以上）鑄件的大缺陷焊補(bǔ)。對(duì)于8mm以下的薄壁鑄件焊補(bǔ)時(shí)， 因容易燒穿，故不宜使用。 （2）電弧冷焊 鑄鐵型焊條電弧冷焊，是在提高焊縫石墨化能力的基礎(chǔ)上

20、，采用大直 徑焊條、大焊接線(xiàn)能量的連續(xù)焊工藝，以增加熔池存在時(shí)間，達(dá)到降低 接頭冷卻速度，防止白口組織產(chǎn)生的目的。 A、優(yōu)點(diǎn)： 焊前對(duì)被焊補(bǔ)的工件不預(yù)熱，焊工勞動(dòng)條件好，焊補(bǔ)成本低，焊補(bǔ)過(guò) 程短，焊補(bǔ)效率高。對(duì)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。 B、焊接材料 也是Z248和Z208 ，由于冷焊時(shí)的冷卻速度較大，同質(zhì)焊縫冷焊焊 條的碳、硅含量應(yīng)比熱焊焊條高。其焊縫wC4.0-5.5，wSi3.5 -4.5，碳硅總量可達(dá)7.5-10。 C、電弧冷焊工藝要點(diǎn) a、坡口制備 焊接前，應(yīng)對(duì)焊補(bǔ)區(qū)進(jìn)行清理并制好坡口。為防止冷焊時(shí)因熔池體積過(guò)小 而使冷速增大，焊補(bǔ)區(qū)的面積須大于8

21、cm2，深度應(yīng)大于7mm。鏟挖出的型 槽形狀應(yīng)光滑，并為上大下小呈一定的角度，其形狀、尺寸如圖所示. b、造型 坡口制好后，為防止焊縫液態(tài)鐵液流失和保證焊縫高于母材，還應(yīng)在待焊 部位造型。造型方法和材料與熱焊造型基本相同； c、焊接。 焊接時(shí)，要采用大直徑焊條，使用直流反接電源（也可試用交流電 源）進(jìn)行大電流、長(zhǎng)弧、連續(xù)施焊。 d、焊后應(yīng)立即覆蓋熔池，以保溫緩冷。 缺點(diǎn)： 因焊縫為灰鑄鐵組織，強(qiáng)度低而塑性差；當(dāng)采用大電流 連續(xù)焊工藝時(shí)，使鑄件局部受熱嚴(yán)重，在焊接大剛度鑄件 缺陷時(shí)焊接區(qū)產(chǎn)生的應(yīng)力較大，故容易產(chǎn)生裂紋。另外， 這種方法也不能用于中小缺陷，否則，也將會(huì)因熱應(yīng)力大 而使裂紋傾向增加。

22、 （3）氣焊 氧乙炔火焰溫度（氧乙炔火焰溫度（3400）比電弧溫度（）比電弧溫度（60008000）低很多，）低很多， 而且熱量不集中，很適于薄壁鑄件的焊補(bǔ)。 A、優(yōu)點(diǎn)： a、氣焊時(shí)需用較長(zhǎng)時(shí)間才能將焊補(bǔ)處加熱到焊補(bǔ)溫度，而且其加熱面積 又較大，實(shí)際上相當(dāng)于焊補(bǔ)處先局部預(yù)熱再進(jìn)行焊接的過(guò)程。 b、由于冷速較慢，有利于石墨化過(guò)程的進(jìn)行。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。 B、缺點(diǎn)： 工件受熱面積大，焊接熱應(yīng)力較大，焊補(bǔ)剛度較大的缺陷時(shí)比熱焊更 易產(chǎn)生冷裂紋。 C、焊接材料 1號(hào)焊絲的碳硅含量較低，適用于熱焊；2號(hào)焊絲碳硅含量較高，適用于 冷焊。鑄鐵氣焊絲規(guī)格一般為直徑

23、直徑6-8mm，長(zhǎng)度350-400mm。 鑄鐵在氣焊時(shí)，因其含硅量較高，熔池冶金反應(yīng)過(guò)程中硅容易被氧化， 會(huì)形成難熔的酸性氧化物SiO2（熔點(diǎn)約為（熔點(diǎn)約為1713），使熔渣粘度增大而流），使熔渣粘度增大而流 動(dòng)性變差，不僅影響焊接過(guò)程的正常進(jìn)行，還容易造成焊縫產(chǎn)生夾渣等缺 陷。因此，氣焊鑄鐵時(shí)一般要在熔池中加入適量的堿性溶劑，如Na2CO3、 NaHCO3、NaNO3、 K2CO3、Na2B4O7（硼砂）等。它們與熔池中的 SiO2形成熔點(diǎn)較低的熔渣，浮于熔池表面而被清除。 D、氣焊工藝 a、鑄件清理，基本與焊條電弧焊相同； b、根據(jù)鑄件厚度適當(dāng)選用較大號(hào)碼的焊矩及焊嘴，以提高火焰能率， 增

24、大加熱速度。氣焊火焰一般應(yīng)選用中性焰或弱碳化焰，不能用氧化 焰。因?yàn)?，氧化氣氛?huì)使熔池中碳、硅等元素?zé)龘p增加，影響焊縫的 石墨化過(guò)程。為防止熔池金屬流失，在焊接中應(yīng)盡量保持水平位置。 c、焊后可自然冷卻，不能放在空氣流通的地方加速冷卻，否則會(huì)促使 白口及裂紋產(chǎn)生； d、較小的鑄件氣焊時(shí)，缺陷位于邊角和剛度較小的地方，可用冷焊方 法，缺陷位于鑄件中央、接頭剛度較大或鑄件形狀較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)采用 預(yù)熱溫度為600-700的熱焊法，或者是的熱焊法，或者是“加熱減應(yīng)區(qū)加熱減應(yīng)區(qū)”法焊接法焊接 。 2、灰鑄鐵異質(zhì)焊縫的電弧冷焊 鑄鐵型焊縫電弧冷焊的局限： a、焊縫強(qiáng)度低、塑性差，焊補(bǔ)較大剛度缺陷時(shí)易出現(xiàn)裂紋

25、。 b、焊縫為鑄鐵型，由于冷速快，焊縫易出現(xiàn)白口。 c、由于工藝要求采用大電流、連續(xù)焊，對(duì)于薄壁件缺陷的焊補(bǔ)有困難。 （1）異質(zhì)焊縫電弧冷焊材料 A、鎳基焊條及焊接材料 Ni是擴(kuò)大奧氏體的元素，當(dāng)Fe-Ni合金中含Ni量超過(guò)30%時(shí)，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。 Ni為促使石墨化元素，對(duì)減弱半熔化區(qū)白口的寬度很有利。 我國(guó)目前應(yīng)用的鎳基鑄鐵焊條所用焊芯有純鎳焊芯、鎳鐵焊芯 （WNi=55%，其余為Fe）、鎳銅焊芯（WNi=70%，其余為Cu）三種 純鎳焊芯：如Z308，特點(diǎn)：接頭加工性?xún)?yōu)異，半熔化區(qū)白口寬度小 （0.05mm），但價(jià)格高，主要用于焊補(bǔ)后加工性要

26、求高的缺陷焊補(bǔ)，或 用做打底焊； 鎳鐵焊芯：如Z408，特點(diǎn)：力學(xué)性能高，抗熱裂性能好，價(jià)格較低，主 要用于高強(qiáng)度灰鑄鐵和球墨鑄鐵的焊接； 鎳銅焊芯：如Z508（又稱(chēng)蒙乃爾焊條），性能介于前兩者之間，由于鎳 銅合金的收縮率大，容易引起較大焊接應(yīng)力從而導(dǎo)致焊接裂紋，適用于強(qiáng) 度要求不高的加工面缺陷的焊補(bǔ)。 B、銅基焊條及焊接材料 特點(diǎn)：a、焊縫中的Cu與Fe是以機(jī)械混合物形式存在，焊縫以Cu為基礎(chǔ)， 在其中機(jī)械地混合著少量鋼或鑄鐵的高硬度組織。第一層焊縫時(shí)，鑄 鐵中的C較多地熔入焊縫中，由于Cu不溶解C，也不與C形成碳化物， C全部與焊條及母材熔化后的Fe結(jié)合，在焊縫快冷情況下，形成M、 Fe3

27、C等高硬度組織，整個(gè)焊縫還是有較高的塑性，有較好的抗裂性。 b、Cu是弱石墨化元素，而且其擴(kuò)散能力較弱，焊縫接頭上白口區(qū)較寬。 c、焊接接頭加工性不良（焊縫的Cu基很軟，M、Fe3C很硬）。 d、Cu鋼焊條所焊焊縫顔色與母材差別較大。 C、H08Mn2Si細(xì)絲CO2保護(hù)焊 采用H08Mn2Si細(xì)絲（0.61.0mm）CO2或CO2+O2氣體保護(hù)焊焊補(bǔ) 灰鑄鐵在我國(guó)汽車(chē)、拖拉機(jī)修理行動(dòng)中獲得了一定的應(yīng)用。原理： a、細(xì)絲CO2氣體保護(hù)焊采用小電流，低電壓焊接，有利于減少母材熔深， 降低焊縫含碳量； b、短路過(guò)渡時(shí)，熱輸入小，有利于降低焊接應(yīng)力，母材在第一層焊縫的 熔合比也有所減少； c、CO2保

28、護(hù)焊有一定的氧化性，對(duì)焊縫中的C的氧化燒損也能起一些作 用，這些都可使焊縫含C量降低。 焊接規(guī)范的選擇： 焊接電壓：1820V為宜，小于此限電弧過(guò)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。 焊速：以1012m/h為宜，1820m/h時(shí)焊縫組織變壞，馬氏體增 加，34m/h時(shí)HAZ白口明顯小。 焊接電流：85A，電流大于85A以上時(shí)，焊縫易出現(xiàn)裂紋。原因：焊 接電流密度大，熔深大，母材中C、S、P向焊縫過(guò)渡多，半熔化區(qū)白 口層隨電流減小而減薄。 （2）異質(zhì)（非鑄鐵型）焊縫的電弧冷焊工藝要點(diǎn) A、焊前工作 清除焊件及缺陷的油污（堿水、汽油擦洗，氣焊火陷清除）、鐵銹及 其它雜質(zhì)，同時(shí)將缺陷預(yù)先制成適當(dāng)?shù)钠驴?。?duì)裂紋缺陷應(yīng)設(shè)法找出裂 紋兩端的終