1、 第十一章第十一章 鑄鐵的焊接鑄鐵的焊接 主講老師：吳新華一一 鑄鐵通常按石墨化程度或石墨形態兩種方法進行分類鑄鐵通常按石墨化程度或石墨形態兩種方法進行分類 第一節第一節 鑄鐵的分類鑄鐵的分類按按石石墨墨化化程程度度分分灰口鑄鐵灰口鑄鐵白口鑄鐵白口鑄鐵第一階段石墨化充分進行，第一階段石墨化充分進行，C C主要以主要以G G形形式存在，斷口呈灰暗色，應用廣。式存在，斷口呈灰暗色，應用廣。石墨化過程完全被抑制，石墨化過程完全被抑制，C C主要以滲碳主要以滲碳體存在，斷口呈銀白色，性能脆硬，主體存在，斷口呈銀白色，性能脆硬，主要做煉鋼原料。要做煉鋼原料。按按石石墨墨形形態態分分灰鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵球

2、墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵石墨呈片狀，生產工藝簡單，價格低，應石墨呈片狀，生產工藝簡單，價格低，應用最廣。用最廣。石墨呈團絮狀，生產周期長，成本高。石墨呈團絮狀，生產周期長，成本高。石墨呈球狀，生產工藝比可鍛鑄鐵簡單，力學性石墨呈球狀，生產工藝比可鍛鑄鐵簡單，力學性能好，應用較廣。它是在鐵液中加入稀士金屬、能好，應用較廣。它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。鎂合金及硅鐵等球化劑處理后使石墨球化而成。 石墨呈蠕蟲狀，是一種新型鑄鐵，有大的石墨呈蠕蟲狀，是一種新型鑄鐵，有大的應用前景。應用前景。鑄鐵的性能主要取決于石墨的形狀、大小、數量及分布特點鑄鐵的性

3、能主要取決于石墨的形狀、大小、數量及分布特點 由于石墨存在形式不同，因而對基體的性能影響有很大差異。在相同由于石墨存在形式不同，因而對基體的性能影響有很大差異。在相同基體組織的情況下，鑄鐵的強度：基體組織的情況下，鑄鐵的強度： 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 灰口鑄鐵灰口鑄鐵二、鑄鐵的石墨化鑄鐵組織中析出碳原子形成石墨的過程稱石墨化鑄鐵組織中析出碳原子形成石墨的過程稱石墨化過程。過程。石墨化過程的三個階段石墨化過程的三個階段為了便于比較，習慣上把兩個相圖畫在一起。為了便于比較，習慣上把兩個相圖畫在一起。此種合二為一的相圖稱鐵碳雙重相圖此種合二為一的相圖稱鐵碳雙重相圖0.6

4、82.081154738L+GA+GF+GEC4.26SABCDFGHJNKP PSQLEL+ 第一階段石第一階段石墨化墨化第 二第 二階 段階 段石 墨石 墨化化第三階段石第三階段石墨化墨化各類鑄鐵經不同程度石墨化后得到的組織三、影響石墨化的因素w wC C有利于石墨形核；有利于石墨形核；SiSi可削弱鐵原子間的結合力，并使共晶溫度提高、共可削弱鐵原子間的結合力，并使共晶溫度提高、共晶點左移，故有利于石墨形核；晶點左移，故有利于石墨形核；生產中，通過調整生產中，通過調整( (w wC C+ +1/31/3w wSiSi) )來控制鑄鐵的組織；來控制鑄鐵的組織； 1、化學成分、化學成分u除除C

5、 C、SiSi外，外，P P、AlAl、CuCu、NiNi、CoCo也為石墨化元素；也為石墨化元素；uS S、MnMn、CrCr、W W、MoMo、V V等元素為白口化元素。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）更接近于液滲碳體的成分（碳含量）更接近于液態鑄鐵，與態鑄鐵，與G G相比，結構亦更近于相比，結構亦更近于A A，在快冷時，在快冷時易得到滲碳體；而易得到滲碳體；而G G是一種更穩定的相，在緩冷是一種更穩定的相，在緩冷時易得到時易得到G G。鑄件壁厚 mmwC + 1/3wSi %2040604.05.06.07.0白口麻口P灰P+F灰F灰冷卻速度四、鑄鐵

6、焊接性分析問題：問題： 白口及淬硬組織白口及淬硬組織 熱裂紋熱裂紋 冷裂紋冷裂紋 1、白口及淬硬組織白口及淬硬組織 白口組織是指灰口鑄鐵組織中出現了滲碳體或萊氏體組白口組織是指灰口鑄鐵組織中出現了滲碳體或萊氏體組織。整個焊接接頭分為六個區域織。整個焊接接頭分為六個區域 A A、焊縫區、焊縫區 當焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時，在一般電弧焊情況下，由于焊當焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時，在一般電弧焊情況下，由于焊縫冷卻速度遠遠大于鑄件在砂型中的冷卻速度，焊縫主要為共晶滲碳體縫冷卻速度遠遠大于鑄件在砂型中的冷卻速度，焊縫主要為共晶滲碳體+ +二次滲碳鐵二次滲碳鐵+ +珠光體，即焊縫基本為白口鑄鐵組

7、織。珠光體，即焊縫基本為白口鑄鐵組織。 增大線能量，白口組織難以消除，若采用低碳鋼焊條，因母材的熔增大線能量，白口組織難以消除，若采用低碳鋼焊條，因母材的熔入，使焊縫相當于高碳鋼，在焊接快冷的條件下，得到脆硬的入，使焊縫相當于高碳鋼，在焊接快冷的條件下，得到脆硬的M M。 防止措施：防止措施：焊縫為鑄鐵：焊縫為鑄鐵： 采用適當的工藝措施來減慢焊逢的冷卻速度；調整采用適當的工藝措施來減慢焊逢的冷卻速度；調整焊縫化學成分來增強焊縫的石墨化能力。焊縫化學成分來增強焊縫的石墨化能力。異質焊縫：異質焊縫：設法防止或減弱母材過渡到焊縫中的碳產生高硬度組織的有設法防止或減弱母材過渡到焊縫中的碳產生高硬度組織

8、的有害作用；改變害作用；改變C C的存在狀態，使焊縫不出現淬硬組織并具有一定的塑性，的存在狀態，使焊縫不出現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。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 B、半熔化區、半熔化區 該區被加熱到液相線與共晶轉變下限溫度之間，溫度范圍該區被加熱到液相線與共晶轉變下限溫度之間，溫度范圍1150115012501250，處于液固狀態，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，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變為奧氏體。溫作用下已轉變為奧氏體。 冷卻速度對半熔化區白

9、口鑄鐵的影響冷卻速度對半熔化區白口鑄鐵的影響 V V冷很快，液態鑄鐵在共晶轉變溫度區間轉變成萊氏體（即共晶冷很快，液態鑄鐵在共晶轉變溫度區間轉變成萊氏體（即共晶FeFe3 3C+AC+A）。繼續冷卻則從）。繼續冷卻則從C C所飽和的所飽和的A A析出二次析出二次FeFe3 3C C。在共析轉變溫度區間，。在共析轉變溫度區間，A A轉變為轉變為P P。這就是該區形成白口的過程。由于該區冷速很快，在共析轉變。這就是該區形成白口的過程。由于該區冷速很快，在共析轉變溫度區間，可出現溫度區間，可出現AMAM的過程，并產生少量殘余的過程，并產生少量殘余A A。 當當V V冷很小時，其共晶轉變按穩定相圖轉變

10、，最后其室溫組織由石墨冷很小時，其共晶轉變按穩定相圖轉變，最后其室溫組織由石墨+F+F組織組成。組織組成。 當冷卻速度介于以上兩種冷卻速度之間時，隨著冷卻速度由快到慢，或當冷卻速度介于以上兩種冷卻速度之間時，隨著冷卻速度由快到慢，或為麻口鑄鐵，或為珠光體鑄鐵，或為珠光體加鐵素體鑄鐵。為麻口鑄鐵，或為珠光體鑄鐵，或為珠光體加鐵素體鑄鐵。影響冷卻速度的因素：焊接方法、預熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等。影響冷卻速度的因素：焊接方法、預熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等。化學成分對半熔化區白口鑄鐵的影響化學成分對半熔化區白口鑄鐵的影響 提高熔池金屬中促進石墨化元素（提高熔池金屬中促進石墨化元素（C C、S

11、iSi、NiNi等）的含量對消除或減等）的含量對消除或減弱半熔化區白口的形成有利。弱半熔化區白口的形成有利。 C C、奧氏體區、奧氏體區 該區被加熱到固相線與共析轉變上限溫度之間，溫度約為該區被加熱到固相線與共析轉變上限溫度之間，溫度約為82082011501150，無液相。在共析溫度區間以上，其基體已無液相。在共析溫度區間以上，其基體已A A化，組織為化，組織為A+GA+G。加熱溫度較高。加熱溫度較高的部分（靠近半熔化區），由于石墨片中的碳較多地向周圍的部分（靠近半熔化區），由于石墨片中的碳較多地向周圍A A擴散，擴散，A A中含中含碳量較高；加熱較低的部分，由于石墨片中的碳較少向周圍碳量較

12、高；加熱較低的部分，由于石墨片中的碳較少向周圍A A擴散，擴散，A A中含中含碳量較低，隨后冷卻時，如果冷速較快，會從碳量較低，隨后冷卻時，如果冷速較快，會從A A中析出一些二次中析出一些二次Fe3C ，其，其析出量的多少與析出量的多少與A A中含碳量成直線關系。在共析轉變快時，中含碳量成直線關系。在共析轉變快時，A A轉變為轉變為P P類型組類型組織。冷卻更快時，會產生織。冷卻更快時，會產生M M與殘余與殘余A A。該區硬度比母材有一定提高。該區硬度比母材有一定提高。 熔焊時，采用適當工藝使該區緩冷，可使熔焊時，采用適當工藝使該區緩冷，可使A A直接析出直接析出G G而避免二次而避免二次Fe

13、3C析出，同時防止析出，同時防止M M形成。形成。 D D、重結晶區、重結晶區 很窄，加熱溫度范圍很窄，加熱溫度范圍780780820820。由于電弧焊時該區加熱速度很。由于電弧焊時該區加熱速度很快，只有母材中的部分原始組織可轉變為快，只有母材中的部分原始組織可轉變為A A。在隨后冷卻過程中，。在隨后冷卻過程中，A A轉轉變為變為P P，冷卻很快時也可能出現一些，冷卻很快時也可能出現一些M M，最終得到，最終得到M+FM+F組織。組織。 2 2、裂紋、裂紋 鑄鐵裂紋的傾向比鋼大的多、嚴重的多。鑄鐵裂紋的傾向比鋼大的多、嚴重的多。 （1 1）冷裂紋）冷裂紋 可發生在焊縫或熱影響區上可發生在焊縫或

14、熱影響區上 A A、焊縫處冷裂紋、焊縫處冷裂紋 產生部位：產生部位：鑄鐵型焊縫鑄鐵型焊縫 啟裂溫度：啟裂溫度：一般在一般在400400以下。以下。 產生原因：產生原因： 焊接過程中由于工件局部不均勻受熱，焊縫在冷卻過程中會產生很大的拉焊接過程中由于工件局部不均勻受熱，焊縫在冷卻過程中會產生很大的拉應力，這種拉應力隨焊縫溫度的下降而增大。當焊縫全為灰鑄鐵時，石墨呈應力，這種拉應力隨焊縫溫度的下降而增大。當焊縫全為灰鑄鐵時，石墨呈片狀存在。當片狀石墨方向與外加應力方向基本垂直，且兩個片狀石墨的尖片狀存在。當片狀石墨方向與外加應力方向基本垂直，且兩個片狀石墨的尖端又靠得很近，在外加應力增加時，石墨尖

15、端形成較大的應力集中。鑄鐵強端又靠得很近，在外加應力增加時，石墨尖端形成較大的應力集中。鑄鐵強度低，度低，400400以下基本無塑性。當應力超過此時鑄鐵的強度極限時，即發生焊以下基本無塑性。當應力超過此時鑄鐵的強度極限時，即發生焊縫裂紋。縫裂紋。 當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，當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，故焊縫更易出現裂紋。加以其中滲碳體性能更脆，故焊縫更易出現裂紋。影響因素：影響因素： 與焊縫基體組織有關。與焊縫基體組織有關。 與焊縫石墨形狀有關。與焊縫石墨形狀有關。 與焊補處剛度與焊補體積的大小及焊縫

16、長短有關。與焊補處剛度與焊補體積的大小及焊縫長短有關。防止措施：防止措施： 對焊補件進行整體預熱（對焊補件進行整體預熱（600600700700）能降低焊接應力。）能降低焊接應力。 向鑄鐵型焊縫加入一定量的合金元素（向鑄鐵型焊縫加入一定量的合金元素（MnMn、NiNi、CuCu等）使焊縫等）使焊縫金屬先發生一定量的金屬先發生一定量的B B相變，接著又發生一定量的相變，接著又發生一定量的M M相變，則利用這二相變，則利用這二次連續相變產生的焊縫應力松弛效應，可較有效地防止焊縫出現冷裂次連續相變產生的焊縫應力松弛效應，可較有效地防止焊縫出現冷裂紋。紋。 加入既能改變石墨形態又能促使石墨化的元素。加

17、入既能改變石墨形態又能促使石墨化的元素。B B、發生在、發生在HAZHAZ的冷裂紋的冷裂紋 發生部位：發生部位：含有較多滲碳體及馬氏體的含有較多滲碳體及馬氏體的HAZHAZ，也可能發生在離熔合線稍遠的，也可能發生在離熔合線稍遠的HAZHAZ。 原因：原因： 在電弧冷焊情況下，在半熔化區及在電弧冷焊情況下，在半熔化區及A A區產生區產生Fe3CFe3C及及M M等脆硬組織（白口等脆硬組織（白口鑄鐵的抗拉強度為鑄鐵的抗拉強度為107.8107.8166.8Mpa166.8Mpa，M M鑄鐵的抗拉強度也不超過鑄鐵的抗拉強度也不超過147Mpa147Mpa）。當焊接拉應力超過某區的強度時，就會在該區發

18、生裂紋。）。當焊接拉應力超過某區的強度時，就會在該區發生裂紋。 半熔化區上白口鑄鐵的收縮率（半熔化區上白口鑄鐵的收縮率（1.6%1.6%2.3%2.3%）比其相應的）比其相應的A A的收縮率的收縮率（0.9%0.9%1.3%1.3%）大得多。在該二區間產生一定的切應力。）大得多。在該二區間產生一定的切應力。 在焊接薄壁鑄鐵件（在焊接薄壁鑄鐵件（5 510mm10mm）導熱程度比厚壁鑄件大的多，加劇了焊）導熱程度比厚壁鑄件大的多，加劇了焊接接頭的拉應力。使冷裂紋可能發生在離熔合線稍遠的接接頭的拉應力。使冷裂紋可能發生在離熔合線稍遠的HAZHAZ上。上。防止措施：防止措施： 采取工藝措施來減弱焊接

19、接頭的應力及防止焊接接頭出現滲碳體及采取工藝措施來減弱焊接接頭的應力及防止焊接接頭出現滲碳體及M M。如。如采用預熱焊。采用預熱焊。 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力。松弛焊接接頭的部分應力。 在修復厚大件的裂紋缺陷時，可在坡口兩側進行栽絲法焊接（坡口大、在修復厚大件的裂紋缺陷時，可在坡口兩側進行栽絲法焊接（坡口大、焊層多、積累焊接應力大。為防止焊層多、積累焊接應力大。為防止HAZHAZ冷裂發展成剝離性裂紋。）冷裂發展成剝離性裂紋。）C C、剝離性裂紋、剝離性裂紋 異質材料（低碳鋼

20、、鎳基合金）焊接灰鑄鐵時，由于鋼異質材料（低碳鋼、鎳基合金）焊接灰鑄鐵時，由于鋼焊縫和鎳基合金焊縫金屬比灰鑄鐵力學性能好，但收縮率大，焊縫和鎳基合金焊縫金屬比灰鑄鐵力學性能好，但收縮率大，當焊縫金屬體積較大或焊接工藝不當，容易造成焊縫底部或當焊縫金屬體積較大或焊接工藝不當，容易造成焊縫底部或HAZHAZ裂紋，嚴重時導致焊縫金屬部分或全部與灰鑄鐵母材分離。裂紋，嚴重時導致焊縫金屬部分或全部與灰鑄鐵母材分離。 產生區域：熔合區、產生區域：熔合區、HAZHAZ 與鋼焊接冷裂紋影響因素相比，鑄鐵焊接冷裂紋主要受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力影響，與熱應力影響，與H H無關。無關

21、。（2 2）熱裂紋）熱裂紋產生材質：產生材質：采用低碳鋼焊條與鎳基鑄鐵焊條冷焊時，焊縫較易出現屬于熱采用低碳鋼焊條與鎳基鑄鐵焊條冷焊時，焊縫較易出現屬于熱裂紋的結晶裂紋。裂紋的結晶裂紋。鑄鐵型焊縫對熱裂不敏感，原因：高溫時石墨析出過程中有體積增加，有鑄鐵型焊縫對熱裂不敏感，原因：高溫時石墨析出過程中有體積增加，有助于減低應力。助于減低應力。產生原因：產生原因：當用低碳鋼焊條焊鑄鐵時，即使采用小電流，第一層焊縫中的當用低碳鋼焊條焊鑄鐵時，即使采用小電流，第一層焊縫中的熔合比也在熔合比也在1/31/31/41/4，焊縫平均含碳量可達，焊縫平均含碳量可達0.70.71.0%1.0%，鑄鐵含，鑄鐵含S

22、 S、P P量量高，焊縫平均含高，焊縫平均含S S、P P也較高，越靠近熔合線，焊縫含也較高，越靠近熔合線，焊縫含C C及及S S、P P越高。越高。C C與與S S、P P是促使碳鋼發生結晶裂紋的有害元素，故用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時，是促使碳鋼發生結晶裂紋的有害元素，故用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時，第一層焊縫容易發生熱裂紋第一層焊縫容易發生熱裂紋。這種熱裂紋往往隱藏在焊縫下部，從焊縫。這種熱裂紋往往隱藏在焊縫下部，從焊縫表面不易發覺。表面不易發覺。 利用鎳基鑄鐵焊條焊接鑄鐵時，由于鑄鐵中含有較多的利用鎳基鑄鐵焊條焊接鑄鐵時，由于鑄鐵中含有較多的S S、P P，焊，焊縫易生成低熔點共晶，如縫易生成低熔

23、點共晶，如Ni-NiNi-Ni3 3S S2 2,644,Ni-Ni,644,Ni-Ni3 3P,880,P,880,故焊縫對熱裂故焊縫對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。較多的低熔共晶。 解決措施：解決措施：冶金方面：調整焊縫化學成分，使其脆性溫度區間縮小，加入稀土冶金方面：調整焊縫化學成分，使其脆性溫度區間縮小，加入稀土元素，增強脫元素，增強脫S S、P P反應，使晶粒細化，以提高抗熱裂性能。反應，使晶粒細化，以提高抗熱裂性能。采用正確的冷焊工藝，使焊接應力減低，以及使母材是的有害

24、雜質采用正確的冷焊工藝，使焊接應力減低，以及使母材是的有害雜質較少熔入焊縫。較少熔入焊縫。 除了容易產生白口組織和裂紋外，鑄鐵焊接時焊縫還可能產生除了容易產生白口組織和裂紋外，鑄鐵焊接時焊縫還可能產生COCO氣氣孔和夾渣等缺陷。所以，鑄鐵補焊時應采取一些措施，比如盡量減小焊孔和夾渣等缺陷。所以，鑄鐵補焊時應采取一些措施，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。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：依據：被焊鑄件的具體狀況（大小、厚薄、復雜程度、缺陷大小，剛性等）；被焊鑄件的具體狀況（大小、厚薄

25、、復雜程度、缺陷大小，剛性等）；焊接質量要求（硬度、強度、焊縫顏色、切削加工性、密封性等）；焊接質量要求（硬度、強度、焊縫顏色、切削加工性、密封性等）；設備條件及經濟性。設備條件及經濟性。 1 1、灰鑄鐵同質（鑄鐵型）焊縫、灰鑄鐵同質（鑄鐵型）焊縫 （1 1）電弧熱焊）電弧熱焊 將工件整體或有缺陷的局部位置預熱到將工件整體或有缺陷的局部位置預熱到600600700700（暗紅色），然（暗紅色），然后進行焊補，焊后并進行緩冷的鑄鐵焊補工藝，稱后進行焊補，焊后并進行緩冷的鑄鐵焊補工藝，稱“熱焊熱焊”。 預熱溫度到預熱溫度到300300400400，稱為半熱焊。，稱為半熱焊。A A、優點：、優點：有

26、效減少焊接接頭上的溫差，而且鑄鐵由常溫完全無塑性改變為有一定有效減少焊接接頭上的溫差，而且鑄鐵由常溫完全無塑性改變為有一定塑性，灰鑄鐵在塑性，灰鑄鐵在600600700700時，伸長率可達時，伸長率可達2 23%3%，再加以焊后緩慢冷卻，再加以焊后緩慢冷卻，焊接應力狀態大為改善。焊接應力狀態大為改善。600600700700預熱，石墨化過程進行比較充分，焊接接頭有完全防止白預熱，石墨化過程進行比較充分，焊接接頭有完全防止白口及淬硬組織的產生，從而有效地防止了裂紋。口及淬硬組織的產生，從而有效地防止了裂紋。B B、缺點：、缺點：預熱溫度高，勞動條件很差。預熱溫度高，勞動條件很差。將焊件加熱到將焊

27、件加熱到600600700700需消耗很多燃料，焊補成本高，工藝復雜，需消耗很多燃料，焊補成本高，工藝復雜，生產率低。生產率低。C C、預熱的選擇：、預熱的選擇： 預熱溫度不能超過共析溫度下限，否則焊后焊件因相變的結果，會預熱溫度不能超過共析溫度下限，否則焊后焊件因相變的結果，會引起焊件基體組織的變化，從而引起焊件力學性能的變化。同時在石墨析引起焊件基體組織的變化，從而引起焊件力學性能的變化。同時在石墨析出時，還伴隨著體積長大，使鑄件的變形增加。出時，還伴隨著體積長大，使鑄件的變形增加。 D D、焊接材料：、焊接材料： 我國目前采用的電弧熱焊焊條有兩種：我國目前采用的電弧熱焊焊條有兩種： 采用

28、鑄鐵芯加石墨型藥皮，鑄采用鑄鐵芯加石墨型藥皮，鑄Z248Z248，直徑，直徑6-12mm6-12mm，主要用于焊補厚，主要用于焊補厚大鑄件的缺陷，多由單位自制。大鑄件的缺陷，多由單位自制。 采用低碳鋼芯加石墨型藥皮，鑄采用低碳鋼芯加石墨型藥皮，鑄Z208Z208，直徑，直徑5mm5mm以下。以下。 焊條的碳硅總量一般高于母材，焊條的碳硅總量一般高于母材，w wC+SiC+Si6 6-8-8，其中，其中w wC C3 3-3.8-3.8，w wSiSi3 3-3.8-3.8。E E、熱焊工藝、熱焊工藝 a a、預熱、預熱: : 對結構復雜的鑄件（如柴油機缸蓋），由于焊補區剛性大，焊縫無對結構復雜

29、的鑄件（如柴油機缸蓋），由于焊補區剛性大，焊縫無自由膨脹收縮的余地，故宜采用整體預熱；而結構簡單的鑄件，焊自由膨脹收縮的余地，故宜采用整體預熱；而結構簡單的鑄件，焊補處剛性小、焊縫有一定膨脹收縮的余地，例如鑄件邊緣的缺陷及補處剛性小、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，則可采用局部預熱小塊斷裂，則可采用局部預熱 ; ;b b、焊前清理：、焊前清理： 在進行電弧熱焊之前，首先應對鑄件的待焊部位進行清理，并制好在進行電弧熱焊之前，首先應對鑄件的待焊部位進行清理，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，然后根據缺陷坡口。鑄件缺陷處如有油污，一般可用氧乙炔火焰除凈，

30、然后根據缺陷的情況，可采用手砂輪、扁鏟、風鏟等工具進行加工（鏟、磨）。制作的情況，可采用手砂輪、扁鏟、風鏟等工具進行加工（鏟、磨）。制作坡口時應鏟（磨）到無缺陷后再開坡口，開出的坡口應是底部圓滑、上坡口時應鏟（磨）到無缺陷后再開坡口，開出的坡口應是底部圓滑、上口稍大，以便于操作和保證焊接質量。口稍大，以便于操作和保證焊接質量。C C、造型：、造型： 對于邊角部位及穿透缺陷，焊前為防止熔化金屬流失，保證一定的對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，還應在待焊部位造型，其形狀尺寸如圖所示。焊縫成形，還應在待焊部位造型，其形狀尺寸如圖所示。 造型材料可用型砂加水玻璃或黃泥

31、。內壁最好放置耐高溫的石墨片，造型材料可用型砂加水玻璃或黃泥。內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，并在焊前應進行烘干。以防止造型材料受熱熔化或下塌，并在焊前應進行烘干。d d、焊接：、焊接： 焊接時，為了保持預熱溫度，縮短高溫工作時間，要求在最短的時間內焊接時，為了保持預熱溫度，縮短高溫工作時間，要求在最短的時間內焊完，故宜采用大電流、長弧、連續焊。焊接電流焊完，故宜采用大電流、長弧、連續焊。焊接電流I I0 0（A A）可根據經驗公式：）可根據經驗公式：I I0 0（40-5040-50）d d（d d表示焊條直徑表示焊條直徑mmmm）。因鑄鐵焊條藥皮中含有較多的高熔）

32、。因鑄鐵焊條藥皮中含有較多的高熔點難熔物質石墨，采用適當的長弧焊將有利于藥皮的熔化以及石墨向焊縫點難熔物質石墨，采用適當的長弧焊將有利于藥皮的熔化以及石墨向焊縫中過渡。中過渡。e e、焊后緩冷：、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。冷卻。 電弧熱焊工藝，焊縫為鑄鐵型，力學性能基本與母材相同，顏色與母電弧熱焊工藝，焊縫為鑄鐵型，力學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，焊后殘余應力小，接頭質量高。適用于材一樣，具有良好的切削加工性，焊后殘余應力小，接頭質量高。適用于中厚（中厚

33、（10mm10mm以上）鑄件的大缺陷焊補。對于以上）鑄件的大缺陷焊補。對于8mm8mm以下的薄壁鑄件焊補時，以下的薄壁鑄件焊補時，因容易燒穿，故不宜使用。因容易燒穿，故不宜使用。 （2 2）電弧冷焊）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上，采用大鑄鐵型焊條電弧冷焊，是在提高焊縫石墨化能力的基礎上，采用大直徑焊條、大焊接線能量的連續焊工藝，以增加熔池存在時間，達到降直徑焊條、大焊接線能量的連續焊工藝，以增加熔池存在時間，達到降低接頭冷卻速度，防止白口組織產生的目的。低接頭冷卻速度，防止白口組織產生的目的。A A、優點：、優點： 焊前對被焊補的工件不預熱，焊工勞動條件好，焊補

34、成本低，焊補焊前對被焊補的工件不預熱，焊工勞動條件好，焊補成本低，焊補過程短，焊補效率高。對于預熱很困難的大型鑄件或不能預熱的已加工過程短，焊補效率高。對于預熱很困難的大型鑄件或不能預熱的已加工面等情況更適于采用。面等情況更適于采用。 B B、焊接材料、焊接材料 也是也是Z248Z248和和Z208 Z208 ，由于冷焊時的冷卻速度較大，同質焊縫冷焊焊，由于冷焊時的冷卻速度較大，同質焊縫冷焊焊條的碳、硅含量應比熱焊焊條高。其焊縫條的碳、硅含量應比熱焊焊條高。其焊縫w wC C4.04.0-5.5-5.5，w wSiSi3.53.5-4.5-4.5，碳硅總量可達，碳硅總量可達7.57.5-10-

35、10。C C、電弧冷焊工藝要點、電弧冷焊工藝要點 a a、坡口制備、坡口制備 焊接前，應對焊補區進行清理并制好坡口。為防止冷焊時因熔池體積過焊接前，應對焊補區進行清理并制好坡口。為防止冷焊時因熔池體積過小而使冷速增大，焊補區的面積須大于小而使冷速增大，焊補區的面積須大于8cm8cm2 2，深度應大于，深度應大于7mm7mm。鏟挖出的型。鏟挖出的型槽形狀應光滑，并為上大下小呈一定的角度，其形狀、尺寸如圖所示槽形狀應光滑，并為上大下小呈一定的角度，其形狀、尺寸如圖所示. . b b、造型、造型 坡口制好后，為防止焊縫液態鐵液流失和保證焊縫高于母材，還應在待坡口制好后，為防止焊縫液態鐵液流失和保證焊

36、縫高于母材，還應在待焊部位造型。造型方法和材料與熱焊造型基本相同；焊部位造型。造型方法和材料與熱焊造型基本相同； c c、焊接。、焊接。 焊接時，要采用大直徑焊條，使用直流反接電源（也可試用交流電焊接時，要采用大直徑焊條，使用直流反接電源（也可試用交流電源）進行大電流、長弧、連續施焊。源）進行大電流、長弧、連續施焊。d d、焊后應立即覆蓋熔池，以保溫緩冷。、焊后應立即覆蓋熔池，以保溫緩冷。缺點：缺點： 因焊縫為灰鑄鐵組織，強度低而塑性差；當采用大電因焊縫為灰鑄鐵組織，強度低而塑性差；當采用大電流連續焊工藝時，使鑄件局部受熱嚴重，在焊接大剛度鑄流連續焊工藝時，使鑄件局部受熱嚴重，在焊接大剛度鑄件

37、缺陷時焊接區產生的應力較大，故容易產生裂紋。另外，件缺陷時焊接區產生的應力較大，故容易產生裂紋。另外，這種方法也不能用于中小缺陷，否則，也將會因熱應力大這種方法也不能用于中小缺陷，否則，也將會因熱應力大而使裂紋傾向增加。而使裂紋傾向增加。 （3 3）氣焊）氣焊氧乙炔火焰溫度（氧乙炔火焰溫度（34003400）比電弧溫度（）比電弧溫度（6000600080008000）低很多，而且）低很多，而且熱量不集中，很適于薄壁鑄件的焊補。熱量不集中，很適于薄壁鑄件的焊補。A A、優點、優點：a a、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、氣焊時需用較長時間才能將焊補處加熱到焊補溫度，

38、而且其加熱面積又較大，實際上相當于焊補處先局部預熱再進行焊接的過程。又較大，實際上相當于焊補處先局部預熱再進行焊接的過程。b b、由于冷速較慢，有利于石墨化過程的進行。焊縫易得到灰鑄鐵組織，、由于冷速較慢，有利于石墨化過程的進行。焊縫易得到灰鑄鐵組織，而而HAZHAZ也不易產生白口或其他淬硬組織。也不易產生白口或其他淬硬組織。B B、缺點：、缺點： 工件受熱面積大，焊接熱應力較大，焊補剛度較大的缺陷時比熱焊工件受熱面積大，焊接熱應力較大，焊補剛度較大的缺陷時比熱焊更易產生冷裂紋。更易產生冷裂紋。C C、焊接材料、焊接材料 1 1號焊絲的碳硅含量較低，適用于熱焊；號焊絲的碳硅含量較低，適用于熱焊

39、；2 2號焊絲碳硅含量較高，適用號焊絲碳硅含量較高，適用于冷焊。鑄鐵氣焊絲規格一般為直徑直徑于冷焊。鑄鐵氣焊絲規格一般為直徑直徑6-8mm6-8mm，長度，長度350-400mm350-400mm。 鑄鐵在氣焊時，因其含硅量較高，熔池冶金反應過程中硅容易被氧化，鑄鐵在氣焊時，因其含硅量較高，熔池冶金反應過程中硅容易被氧化，會形成難熔的酸性氧化物會形成難熔的酸性氧化物SiOSiO2 2（熔點約為（熔點約為17131713），使熔渣粘度增大而流），使熔渣粘度增大而流動性變差，不僅影響焊接過程的正常進行，還容易造成焊縫產生夾渣等缺動性變差，不僅影響焊接過程的正常進行，還容易造成焊縫產生夾渣等缺陷。因

40、此，氣焊鑄鐵時一般要在熔池中加入適量的陷。因此，氣焊鑄鐵時一般要在熔池中加入適量的堿性溶劑堿性溶劑，如，如NaNa2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3、NaNONaNO3 3、 K K2 2COCO3 3、NaNa2 2B B4 4O O7 7（硼砂）等。它們與熔池中的（硼砂）等。它們與熔池中的SiOSiO2 2形成熔形成熔點較低的熔渣，浮于熔池表面而被清除。點較低的熔渣，浮于熔池表面而被清除。D D、氣焊工藝、氣焊工藝a a、鑄件清理，基本與焊條電弧焊相同；、鑄件清理，基本與焊條電弧焊相同； b b、根據鑄件厚度適當選用較大號碼的焊矩及焊嘴，以提高火焰能率，、根據鑄件厚度適當選用

41、較大號碼的焊矩及焊嘴，以提高火焰能率，增大加熱速度。氣焊火焰一般應選用增大加熱速度。氣焊火焰一般應選用中性焰或弱碳化焰中性焰或弱碳化焰，不能用氧化，不能用氧化焰。因為，氧化氣氛會使熔池中碳、硅等元素燒損增加，影響焊縫的焰。因為，氧化氣氛會使熔池中碳、硅等元素燒損增加，影響焊縫的石墨化過程。為防止熔池金屬流失，在焊接中應盡量保持水平位置。石墨化過程。為防止熔池金屬流失，在焊接中應盡量保持水平位置。 c c、焊后可自然冷卻，不能放在空氣流通的地方加速冷卻，否則會促使、焊后可自然冷卻，不能放在空氣流通的地方加速冷卻，否則會促使白口及裂紋產生；白口及裂紋產生； d d、較小的鑄件氣焊時，缺陷位于邊角和

42、剛度較小的地方，可用冷焊方、較小的鑄件氣焊時，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雜時，應采用法，缺陷位于鑄件中央、接頭剛度較大或鑄件形狀較復雜時，應采用預熱溫度為預熱溫度為600-700600-700的熱焊法，或者是的熱焊法，或者是“加熱減應區加熱減應區”法焊接法焊接 。2 2、灰鑄鐵異質焊縫的電弧冷焊、灰鑄鐵異質焊縫的電弧冷焊 鑄鐵型焊縫電弧冷焊的局限：鑄鐵型焊縫電弧冷焊的局限：a a、焊縫強度低、塑性差，焊補較大剛度缺陷時易出現裂紋。、焊縫強度低、塑性差，焊補較大剛度缺陷時易出現裂紋。b b、焊縫為鑄鐵型，由于冷速快，焊縫易出現白口。、

43、焊縫為鑄鐵型，由于冷速快，焊縫易出現白口。c c、由于工藝要求采用大電流、連續焊，對于薄壁件缺陷的焊補有困難。、由于工藝要求采用大電流、連續焊，對于薄壁件缺陷的焊補有困難。（1 1）異質焊縫電弧冷焊材料）異質焊縫電弧冷焊材料A A、鎳基焊條及焊接材料、鎳基焊條及焊接材料 NiNi是擴大奧氏體的元素，當是擴大奧氏體的元素，當Fe-NiFe-Ni合金中含合金中含NiNi量超過量超過30%30%時，合金凝時，合金凝固后一直到室溫都保持硬度較低的奧氏體組織，不發生相變。固后一直到室溫都保持硬度較低的奧氏體組織，不發生相變。 Ni Ni為促使石墨化元素，對減弱半熔化區白口的寬度很有利。為促使石墨化元素，

44、對減弱半熔化區白口的寬度很有利。 我國目前應用的鎳基鑄鐵焊條所用焊芯有純鎳焊芯、鎳鐵焊芯我國目前應用的鎳基鑄鐵焊條所用焊芯有純鎳焊芯、鎳鐵焊芯（W WNiNi=55%=55%，其余為，其余為FeFe）、鎳銅焊芯（）、鎳銅焊芯（W WNiNi=70%=70%，其余為，其余為CuCu）三種）三種 純鎳焊芯：純鎳焊芯：如如Z308Z308，特點：接頭加工性優異，半熔化區白口寬度小，特點：接頭加工性優異，半熔化區白口寬度小（0.05mm0.05mm），但價格高，主要用于焊補后加工性要求高的缺陷焊補，或），但價格高，主要用于焊補后加工性要求高的缺陷焊補，或用做打底焊；用做打底焊；鎳鐵焊芯：鎳鐵焊芯：如如

45、Z408Z408，特點：力學性能高，抗熱裂性能好，價格較低，主，特點：力學性能高，抗熱裂性能好，價格較低，主要用于高強度灰鑄鐵和球墨鑄鐵的焊接；要用于高強度灰鑄鐵和球墨鑄鐵的焊接；鎳銅焊芯：鎳銅焊芯：如如Z508Z508（又稱蒙乃爾焊條），性能介于前兩者之間，由于鎳（又稱蒙乃爾焊條），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力從而導致焊接裂紋，適用于強銅合金的收縮率大，容易引起較大焊接應力從而導致焊接裂紋，適用于強度要求不高的加工面缺陷的焊補。度要求不高的加工面缺陷的焊補。B B、銅基焊條及焊接材料、銅基焊條及焊接材料特點：特點：a a、焊縫中的、焊縫中的CuCu與與Fe

46、Fe是以機械混合物形式存在，焊縫以是以機械混合物形式存在，焊縫以CuCu為基礎，為基礎，在其中機械地混合著少量鋼或鑄鐵的高硬度組織。第一層焊縫時，鑄在其中機械地混合著少量鋼或鑄鐵的高硬度組織。第一層焊縫時，鑄鐵中的鐵中的C C較多地熔入焊縫中，由于較多地熔入焊縫中，由于CuCu不溶解不溶解C C，也不與，也不與C C形成碳化物，形成碳化物，C C全部與焊條及母材熔化后的全部與焊條及母材熔化后的FeFe結合，在焊縫快冷情況下，形成結合，在焊縫快冷情況下，形成M M、FeFe3 3C C等高硬度組織，整個焊縫還是有較高的塑性，有較好的抗裂性。等高硬度組織，整個焊縫還是有較高的塑性，有較好的抗裂性。

47、b b、CuCu是弱石墨化元素，而且其擴散能力較弱，焊縫接頭上白口區較寬。是弱石墨化元素，而且其擴散能力較弱，焊縫接頭上白口區較寬。c c、焊接接頭加工性不良（焊縫的、焊接接頭加工性不良（焊縫的CuCu基很軟，基很軟，M M、FeFe3 3C C很硬）。很硬）。d d、CuCu鋼焊條所焊焊縫鋼焊條所焊焊縫顔顔色與母材差別較大。色與母材差別較大。 C C、H08Mn2SiH08Mn2Si細絲細絲COCO2 2保護焊保護焊 采用采用H08Mn2SiH08Mn2Si細絲（細絲（0.60.61.0mm1.0mm）COCO2 2或或COCO2 2+O+O2 2氣體保護焊焊補灰鑄鐵氣體保護焊焊補灰鑄鐵在我

48、國汽車、拖拉機修理行動中獲得了一定的應用。在我國汽車、拖拉機修理行動中獲得了一定的應用。原理：原理： a a、細絲、細絲COCO2 2氣體保護焊采用小電流，低電壓焊接，有利于減少母材熔深，氣體保護焊采用小電流，低電壓焊接，有利于減少母材熔深，降低焊縫含碳量；降低焊縫含碳量； b b、短路過渡時，熱輸入小，有利于降低焊接應力，母材在第一層焊縫、短路過渡時，熱輸入小，有利于降低焊接應力，母材在第一層焊縫的熔合比也有所減少；的熔合比也有所減少； c c、COCO2 2保護焊有一定的氧化性，對焊縫中的保護焊有一定的氧化性，對焊縫中的C C的氧化燒損也能起一些作的氧化燒損也能起一些作用，這些都可使焊縫含

49、用，這些都可使焊縫含C C量降低。量降低。焊接規范的選擇：焊接規范的選擇： 焊接電壓：焊接電壓：181820V20V為宜，小于此限電弧過程不穩，大于此限焊縫變為宜，小于此限電弧過程不穩，大于此限焊縫變 寬，焊縫含寬，焊縫含C C、S S、P P量上升，出現裂紋。量上升，出現裂紋。焊速：焊速：以以101012m/h12m/h為宜，為宜，181820m/h20m/h時焊縫組織變壞，馬氏體增加，時焊縫組織變壞，馬氏體增加，3 34m/h4m/h時時HAZHAZ白口明顯小。白口明顯小。 焊接電流：焊接電流：85A85A，電流大于，電流大于85A85A以上時，焊縫易出現裂紋。原因：焊接以上時，焊縫易出現

50、裂紋。原因：焊接電流密度大，熔深大，母材中電流密度大，熔深大，母材中C C、S S、P P向焊縫過渡多，半熔化區白口層向焊縫過渡多，半熔化區白口層隨電流減小而減薄。隨電流減小而減薄。（2 2）異質（非鑄鐵型）焊縫的電弧冷焊工藝要點）異質（非鑄鐵型）焊縫的電弧冷焊工藝要點 A A、焊前工作、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，同時將缺陷預先制成適當的坡口。對裂紋缺陷應設法找出及其它雜質，同時將缺陷預先制成適當的坡口。對裂紋缺陷應設法找出裂紋兩端的終點，然后在裂紋終點打上止裂孔。在保證順利運條及熔渣裂紋兩端的終點，然后在裂紋終點打上止裂孔。在保證順利運條及熔渣上浮的前提下，宜用較窄的坡口。上浮的前提下，宜用較窄的坡口。B B、采用合適的最小電流焊接：、采用合適的最小電流焊接：I I0 0