材料焊接性之铸铁焊接.pptx
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铸铁的焊接
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9. 1灰铸铁的焊接
• 焊后，减应区A处、B处与C处同时收缩，使C处的焊接应力大为降低， 裂纹基本上可以避免。采用加热减应区法氧乙炔气焊灰铸铁，焊接成 败的关键是正确选择加热减应区和减应区加热时间及加热温度的控制。 实践表明:能使焊缝获得最大的横向张开的位移，是减应区的最佳位 置选择。因此，应该让减应区主要变形方向与焊缝开闭方向一致。
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9. 1灰铸铁的焊接
• (2)气焊熔剂 • 铸铁件用气焊焊接时，由于难熔氧化物SiO2(〔熔点为1713℃〕)的存
在，粘度较大，使焊接过程难以进行或熔合不好，若不及时清除，容 易在焊缝中形成夹渣。 SiO2是酸性氧化物，可以用碱性物质与其化 合生成低熔点的复合盐浮在焊缝熔池的表面，在焊接过程中，随时用 焊丝将其扒出熔池。气焊熔剂用CJ201。 • (3)焊炬的选择 • 焊炬宜选用大、中号焊炬，使气焊过程加热速度加快，并且起到使焊 接接头缓慢冷却的效果，同时，也有利于清除焊缝内部的气孔、夹渣。
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9. 1灰铸铁的焊接
• 9.1.3灰铸铁的焊接工艺
• 1.灰铸铁的气焊 • 由于氧乙炔气焊火焰温度在3400℃以下，不仅温度比电弧焊时低得
多，而且焊接时的热量也不集中，加热速度缓慢。焊后可以利用气体 火焰进行焊缝的整形或对补焊区继续加热，使焊缝缓冷，消除应力。 因此，气焊只适用于薄壁的、刚度较小的铸铁件的缺陷补焊。 • (1)焊前预热 • 对于刚度较大的铸铁件，为了减小焊接应力，防止产生裂纹，焊前应 将铸铁件在热处理炉中进行整体预热，预热温度为600~700℃，焊后 缓冷。
• (5)焊丝的选用 • 铸铁件气焊时，宜采用中性焰或弱碳化焰。用RZC型焊丝焊接，由于
焊丝中的碳、硅含量高于灰铸铁，所以，有利于焊缝金属的石墨化及 弥补气焊过程中的氧化和烧损。
9. 1灰铸铁的焊接
• 焊后，减应区A处、B处与C处同时收缩，使C处的焊接应力大为降低， 裂纹基本上可以避免。采用加热减应区法氧乙炔气焊灰铸铁，焊接成 败的关键是正确选择加热减应区和减应区加热时间及加热温度的控制。 实践表明:能使焊缝获得最大的横向张开的位移，是减应区的最佳位 置选择。因此，应该让减应区主要变形方向与焊缝开闭方向一致。
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9. 1灰铸铁的焊接
• (2)气焊熔剂 • 铸铁件用气焊焊接时，由于难熔氧化物SiO2(〔熔点为1713℃〕)的存
在，粘度较大，使焊接过程难以进行或熔合不好，若不及时清除，容 易在焊缝中形成夹渣。 SiO2是酸性氧化物，可以用碱性物质与其化 合生成低熔点的复合盐浮在焊缝熔池的表面，在焊接过程中，随时用 焊丝将其扒出熔池。气焊熔剂用CJ201。 • (3)焊炬的选择 • 焊炬宜选用大、中号焊炬，使气焊过程加热速度加快，并且起到使焊 接接头缓慢冷却的效果，同时，也有利于清除焊缝内部的气孔、夹渣。
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9. 1灰铸铁的焊接
• 9.1.3灰铸铁的焊接工艺
• 1.灰铸铁的气焊 • 由于氧乙炔气焊火焰温度在3400℃以下，不仅温度比电弧焊时低得
多，而且焊接时的热量也不集中，加热速度缓慢。焊后可以利用气体 火焰进行焊缝的整形或对补焊区继续加热，使焊缝缓冷，消除应力。 因此，气焊只适用于薄壁的、刚度较小的铸铁件的缺陷补焊。 • (1)焊前预热 • 对于刚度较大的铸铁件，为了减小焊接应力，防止产生裂纹，焊前应 将铸铁件在热处理炉中进行整体预热，预热温度为600~700℃，焊后 缓冷。
• (5)焊丝的选用 • 铸铁件气焊时，宜采用中性焰或弱碳化焰。用RZC型焊丝焊接，由于
焊丝中的碳、硅含量高于灰铸铁，所以，有利于焊缝金属的石墨化及 弥补气焊过程中的氧化和烧损。
《材料焊接性》课件
定期对焊接设备进行维护和检查，确保设备正常运 行，防止因设备故障导致的安全事故。
焊接生产中的环保问题
02
01
03
焊接过程中会产生烟尘、废气、噪音等污染物，对环 境造成一定的影响。
焊接设备的选用应符合环保要求，尽量选择低烟尘、 低噪音的设备。
定期对焊接设备进行环保检测，确保设备符合相关环 保标准。
焊接废弃物的处理与再利用
超声波焊接技术
超声波振动焊接
利用超声波振动使材料产生局部高温和 压力，从而实现材料的连接。超声波振 动焊接具有快速、低成本和高质量等特 点，适用于塑料、纸张和布料等材料的 焊接。
VS
高频感应焊接
利用高频电流产生磁场，使金属材料产生 涡流热并熔化，最终连接在一起。高频感 应焊接具有高效、节能和环保等特点，适 用于薄板和管材的焊接。
无损检测
利用超声波、射线、磁粉等方法，对焊接接头进行无损检测 ，以发现潜在的缺陷和问题。
05
焊接安全与环保
焊接作业安全防护
焊接作业人员应穿戴防护服、佩戴护目镜、手套等 个人防护装备，以减少焊接过程中产生的飞溅、弧 光和高温对人体的伤害。
在焊接作业现场，应设置相应的安全警示标识，提 醒作业人员注意安全。
焊接工艺参数的调整与控制
在焊接过程中，根据实际情况对工艺参数进行调整和控制，确保焊 接质量的稳定性和可靠性。
04
焊接质量与检验
焊接质量标准与评定
焊接质量标准
根据不同的材料和焊接工艺，制定相应的焊接质量标准，包括焊接接头的强度、致密性、抗腐蚀性等方面的要求 。
焊接质量评定
通过检验和测试，对焊接接头进行质量评定，确保其满足设计要求和使用性能。
如熔化焊、压力焊、钎焊等， 每种工艺有其适用的范围和特 点，需根据具体艺进行可行性评 估，确保其能够满足焊接要求 ，并考虑生产效率和成本等因 素。
焊接生产中的环保问题
02
01
03
焊接过程中会产生烟尘、废气、噪音等污染物，对环 境造成一定的影响。
焊接设备的选用应符合环保要求，尽量选择低烟尘、 低噪音的设备。
定期对焊接设备进行环保检测，确保设备符合相关环 保标准。
焊接废弃物的处理与再利用
超声波焊接技术
超声波振动焊接
利用超声波振动使材料产生局部高温和 压力，从而实现材料的连接。超声波振 动焊接具有快速、低成本和高质量等特 点，适用于塑料、纸张和布料等材料的 焊接。
VS
高频感应焊接
利用高频电流产生磁场，使金属材料产生 涡流热并熔化，最终连接在一起。高频感 应焊接具有高效、节能和环保等特点，适 用于薄板和管材的焊接。
无损检测
利用超声波、射线、磁粉等方法，对焊接接头进行无损检测 ，以发现潜在的缺陷和问题。
05
焊接安全与环保
焊接作业安全防护
焊接作业人员应穿戴防护服、佩戴护目镜、手套等 个人防护装备，以减少焊接过程中产生的飞溅、弧 光和高温对人体的伤害。
在焊接作业现场，应设置相应的安全警示标识，提 醒作业人员注意安全。
焊接工艺参数的调整与控制
在焊接过程中，根据实际情况对工艺参数进行调整和控制，确保焊 接质量的稳定性和可靠性。
04
焊接质量与检验
焊接质量标准与评定
焊接质量标准
根据不同的材料和焊接工艺，制定相应的焊接质量标准，包括焊接接头的强度、致密性、抗腐蚀性等方面的要求 。
焊接质量评定
通过检验和测试，对焊接接头进行质量评定，确保其满足设计要求和使用性能。
如熔化焊、压力焊、钎焊等， 每种工艺有其适用的范围和特 点，需根据具体艺进行可行性评 估，确保其能够满足焊接要求 ，并考虑生产效率和成本等因 素。
金属熔焊原理及材料焊接第十一章 铸铁的焊接PPT课件
➢ （3）奥氏体区
若冷却速度较慢时，奥氏体转变为珠光体类型 组织；
若冷却速度较快时，奥氏体直接转变为马氏体。
➢ 熔焊时采取适当工艺措施使该区域缓冷， 可使奥氏体直接析出石墨，而避免二次渗 碳体的析出，同时可防止马氏体的形成。
➢ 灰铸铁焊接接头的白口化问题是指焊缝及 半熔化区易出现白口组织。
➢ 2．防止措施
➢ 但正是由于铸铁中石墨的存在，使其具有 优良的铸造性、切削加工性、减振性、耐 磨性和低的缺口敏感性。
➢ 在灰铸铁中，由于片状石墨对基体有较大 的割裂作用，通过改变基体组织不能显著 提高其塑性和韧性，所以生产中只能通过 改变基体组织中珠光体的数量，以改善铸 铁的硬度和耐磨性，而铸铁的强度、塑性 和韧性等，则主要由石墨决定。
➢ 铸铁具有良好的铸造性能，便于铸造生产形状复 杂的机械零部件；另外还具有成本低，减摩性、 减振性和切削加工性好等优点，在机械制造业中 获得了广泛应用。
按质量统计，在汽车、农机和机床中铸铁用量约占 50%～80%。
但铸铁的强度、塑性和韧性较低，焊接性很差，不适 合制造焊接结构。
白口铸铁
白口铸铁中碳绝大部分以渗碳体（FeC3）的形 式存在，其断口呈亮白色，故称之为白口铸铁。 渗碳体性能硬而脆，其硬度为800HBW左右， 因而白口铸铁切削加工困难；
图1 铸件壁厚（冷却速度）及化学成分对铸铁组织的影响
➢ 元素的石墨化作用：
➢ 促进石墨化的元素如C、Si、Al、Ti 、Ni 、 Cu 、P等和阻碍石墨化的元素如S、V、Mo、 Cr、Mn等，如图2所示。
➢ 碳和硅是灰铸铁中最重要的元素，碳是形 成石墨的基础，硅是强烈促进石墨化的元 素，在铸造中当冷却速度一定时，增加碳、 硅的质量分数可消除白口组织，调整碳、 硅的质量分数还可获得不同的基体组织。
8焊接工艺-铸铁的焊接
由于石墨存在形式不同，因而对基体的性能影响有很大差异。在相同基 体组织的情况下，铸铁的强度：
球墨铸铁>可锻铸铁>蠕墨铸铁>灰口铸铁
二、铸铁的石墨化
铸铁组织中析出碳原子形成石墨的过程称石墨化过 程。
石墨化过程的三个阶段
为了便于比较，习惯上把两个相图画在一起。 此种合二为一的相图称铁－碳双重相图
• 生产中，通过调整(wC+1/3wSi)来控制铸铁的组织；
除C、Si外，P、Al、Cu、Ni、Co也为石墨化元素； S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素为白口化元素。
2、冷却速度
渗碳体的成分（碳含量）更接近于液 态铸铁，与G相比，结构亦更近于A，在快冷时 易得到渗碳体；而G是一种更稳定的相，在缓冷 时易得到G。
含碳量较低，随后冷却时，如果冷速较快，会从A中析出一些二次Fe3C ， 其析出量的多少与A中含碳量成直线关系。在共析转变快时，A转变为P类 型组织。冷却更快时，会产生M与残余A。该区硬度比母材有一定提高。
熔焊时，采用适当工艺使该区缓冷，可使A直接析出G而避免二次Fe3C析 出，同时防止M形成。
状，生产周期长，成本高。
墨
形 态
球墨铸铁
石墨呈球状，生产工艺比可锻铸铁简单，力学性能 好，应用较广。它是在铁液中加入稀士金属、镁合
分
金及硅铁等球化剂处理后使石墨球化而成。
蠕墨铸铁 石墨呈蠕虫状，是一种新型铸铁，有大的
应用前景。
铸铁的性能主要取决于石墨的形状、大小、数量及分布特点
B、半熔化区
该区被加热到液相线与共晶转变下限温度之间，温度范围1150～ 1250℃，处于液固状态，一部分铸铁已熔化成为液体，其它未熔部分在高 温作用下已转变为奥氏体。 ①冷却速度对半熔化区白口铸铁的影响
高碳钢与铸铁材的焊接性.ppt
电弧冷汗
电弧冷汗即不预热焊法。由于焊区冷 却速度快，焊接接头容易产生白口和脆硬 组织，还可能产生裂纹。电弧焊冷汗焊条 一般选用Z248焊条，焊缝中的石墨元素可 以通过耀皮和铸铁焊芯来控制。
铸铁型焊缝电弧焊冷焊工艺要点
１）焊前清理
２）造型 对边角部位和穿透缺陷，为防止 焊接时金属流失，保持原有的铸件形状，造型材 料可用砂型加水玻璃后黄泥。
一、降低焊缝含碳量获得钢焊缝。
二、改变碳的存在形式，防止出现脆硬及白口组 织，提高焊缝金属的力学性能。
常用铸铁焊条有:钢基焊缝铸铁焊条，镍基焊 缝铸铁焊条，铜基焊缝铸铁焊条
非铸铁焊缝电弧冷汗工艺
１）焊前准备 将缺陷表面清理干净，并制备适 当大小和形状的坡口。
２）焊料选材 小直径焊条
３）参数选择 小电流焊接
防止措施
很多铸铁件补焊后要求机械加工，但接头中 出现白口组织和马氏体组织给机械加工带来很大 困难。常用方法有如下两种
１、改变焊缝的化学成分
２、减慢焊接冷却速度
二、焊接冷裂纹
灰铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，其产 生原因主要有一下几个方面：
１、灰铸铁本身强度低，基本无塑性，承受塑 性变形基本为零，因此容易引起开裂
４焊前热处理
高碳钢零件一般经过淬火＋回火热处理，因此焊接 前先行退火，以减少裂纹倾向。
５预热
采用结构钢焊条焊接时，焊接前必须预热，预
热和焊道间温度控制在250~350℃
６起弧
在坡口内起弧，避免擦伤母材，注意起 弧时填满弧坑。
７层间处理
多层多道焊时，第一道焊采用小直径焊条，小 电流焊接。一般将工件置于半立焊或使用焊条横 向摆动，以使母材热影响区的任何一点都在短时 间内多次受热，以获得预热和保温效果。
电弧冷汗即不预热焊法。由于焊区冷 却速度快，焊接接头容易产生白口和脆硬 组织，还可能产生裂纹。电弧焊冷汗焊条 一般选用Z248焊条，焊缝中的石墨元素可 以通过耀皮和铸铁焊芯来控制。
铸铁型焊缝电弧焊冷焊工艺要点
１）焊前清理
２）造型 对边角部位和穿透缺陷，为防止 焊接时金属流失，保持原有的铸件形状，造型材 料可用砂型加水玻璃后黄泥。
一、降低焊缝含碳量获得钢焊缝。
二、改变碳的存在形式，防止出现脆硬及白口组 织，提高焊缝金属的力学性能。
常用铸铁焊条有:钢基焊缝铸铁焊条，镍基焊 缝铸铁焊条，铜基焊缝铸铁焊条
非铸铁焊缝电弧冷汗工艺
１）焊前准备 将缺陷表面清理干净，并制备适 当大小和形状的坡口。
２）焊料选材 小直径焊条
３）参数选择 小电流焊接
防止措施
很多铸铁件补焊后要求机械加工，但接头中 出现白口组织和马氏体组织给机械加工带来很大 困难。常用方法有如下两种
１、改变焊缝的化学成分
２、减慢焊接冷却速度
二、焊接冷裂纹
灰铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，其产 生原因主要有一下几个方面：
１、灰铸铁本身强度低，基本无塑性，承受塑 性变形基本为零，因此容易引起开裂
４焊前热处理
高碳钢零件一般经过淬火＋回火热处理，因此焊接 前先行退火，以减少裂纹倾向。
５预热
采用结构钢焊条焊接时，焊接前必须预热，预
热和焊道间温度控制在250~350℃
６起弧
在坡口内起弧，避免擦伤母材，注意起 弧时填满弧坑。
７层间处理
多层多道焊时，第一道焊采用小直径焊条，小 电流焊接。一般将工件置于半立焊或使用焊条横 向摆动，以使母材热影响区的任何一点都在短时 间内多次受热，以获得预热和保温效果。
《铸铁焊接》课件
2
弧焊等多种类型。
铸铁作为一种船舶制造中常见的材料，
修复和拼接的需求也相应增加。
3
机械加工中的应用
铸铁零部件在使用过程中容易出现裂纹
重型工业中的应用
4
和磨损，铸铁焊接技术应运而生。
冶金、资源开采等领域中，铸铁是常见 材料，焊接技术的应用也非常广泛。
铸铁焊接的工艺流程
在本节中，我们将介绍铸铁焊接的具体步骤和注意事项。
铸铁焊接的背景
铸铁焊接在解决铸铁零件的维修 和拼接问题中起到了不可或缺的 作用。
应用领域
船舶制造、机械加工和重型工业 等领域均需要用到铸铁焊接。
铸铁焊接的类型和应用领域
在本节中，我们将深入探讨铸铁焊接的分类以及其在不同应用领域的应用情况。
1
铸铁焊接的类型
分为手工电弧焊、MIG-MAG焊、TIG氩
船舶制造中的应用
《铸铁焊接》PPT课件
欢迎来到本次课程，今天我们将深入研究铸铁焊接技术。这是一种重要的焊 接方法，具有广泛的应用，也是许多行业必备的技能之一。
焊接技术的介绍
在本节中，我们将简单介绍焊接技术与其在制造和维修中的作用，以及不同类型的焊接方法及其特点。
制造工艺中的应用
焊接在制造和加工过程中起 着重要作用，可替代传统的 粘接和机械连接方法。
焊缝尺寸测量 焊缝外观检测 焊缝显微组织分析
主要针对焊接后的几何形状进行检测，如几何尺 寸、角度等。
通常采用目测和放大镜等方式对焊缝进行检测， 如直、弧、形状和缺陷等。
对焊缝显微组织等进行检测，以检测其是否符合 使用要求等。
总结和展望
在这个课程中，我们深入了解了铸铁焊接技术，涵盖了其定义和背景、类型和应用领域、工艺流程、常见问题 和解决方法、质量控制与检测方法等方面。希望这次的介绍可以为大家的工作和学习提供帮助，让大家更好的 理解和掌握焊接技术。
第8章 合金结构钢及铸铁的焊接
当含碳量偏高时(wC0.2%)时：大的热输入会形成魏氏组织脆化，
小的热输入会形成淬硬马氏体而发生脆化。
2020/6/6
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
19
第1节 合金结构钢的焊接
（2）正火钢的脆化
正火钢的强化方式是固溶强化+沉淀强化。
在焊接热循环作用下，近缝区加热温度高，母材中沉淀相如TiC、VC、 VN等将溶入奥氏体中，沉淀相的钉扎晶界作用消失，奥氏体晶粒显 著粗化。在冷却过程中，由于Ti、V扩散能力很低，来不及充分析出， 而固溶在铁素体中导致铁素体硬度升高，韧性下降。
23
第1节 合金结构钢的焊接
2、低碳调质钢的焊接工艺
➢ 焊接方法的选择：应选择能量密度高，热源集中的焊接 方法，如钨极和熔化极气体保护焊。如选择焊条电弧焊 和埋弧焊方式，其焊接热输入应偏小些。
➢ 焊接材料的选择：必须使焊缝的性能接近于母材。焊条 电弧焊时选用低氢型焊条，埋弧焊时应选择中硅焊剂。
➢ 焊接接头的热处理：低碳调质钢焊后不必再进行热处理。 对于电渣焊接头或热输入较大的埋弧焊接头, 为消除应 力、改善组织和性能，焊后应进行调质处理。
2020/6/6
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
16
第1节 合金结构钢的焊接
2020/6/6
c）铝酸盐引起的
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
17
第1节 合金结构钢的焊接
➢ 防止措施
选用抗层状撕裂的钢材。 改变接头形式。 防止冷裂诱发成为层状撕裂。
2020/6/6
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
18
第1节 合金结构钢的焊接
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
15
第1节 合金结构钢的焊接
➢ 影响层状撕裂的因素
小的热输入会形成淬硬马氏体而发生脆化。
2020/6/6
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
19
第1节 合金结构钢的焊接
（2）正火钢的脆化
正火钢的强化方式是固溶强化+沉淀强化。
在焊接热循环作用下，近缝区加热温度高，母材中沉淀相如TiC、VC、 VN等将溶入奥氏体中，沉淀相的钉扎晶界作用消失，奥氏体晶粒显 著粗化。在冷却过程中，由于Ti、V扩散能力很低，来不及充分析出， 而固溶在铁素体中导致铁素体硬度升高，韧性下降。
23
第1节 合金结构钢的焊接
2、低碳调质钢的焊接工艺
➢ 焊接方法的选择：应选择能量密度高，热源集中的焊接 方法，如钨极和熔化极气体保护焊。如选择焊条电弧焊 和埋弧焊方式，其焊接热输入应偏小些。
➢ 焊接材料的选择：必须使焊缝的性能接近于母材。焊条 电弧焊时选用低氢型焊条，埋弧焊时应选择中硅焊剂。
➢ 焊接接头的热处理：低碳调质钢焊后不必再进行热处理。 对于电渣焊接头或热输入较大的埋弧焊接头, 为消除应 力、改善组织和性能，焊后应进行调质处理。
2020/6/6
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
16
第1节 合金结构钢的焊接
2020/6/6
c）铝酸盐引起的
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
17
第1节 合金结构钢的焊接
➢ 防止措施
选用抗层状撕裂的钢材。 改变接头形式。 防止冷裂诱发成为层状撕裂。
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第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
18
第1节 合金结构钢的焊接
第八章 合金结构钢及铸铁的焊接
15
第1节 合金结构钢的焊接
➢ 影响层状撕裂的因素
第十一章 铸铁的焊接
基本上可以避免白口组织产生，获得较好的效果。
(1)电弧冷焊焊条 电弧冷焊 时由于焊缝冷却速度较快， 为了防止出现白口组织，同
质焊缝冷焊焊条的石墨化元 素碳、硅的含量应比热焊焊 条高。
图11-2 铸铁型焊条冷焊焊前准备示意图 a)缺陷状况 b)型槽形状及尺寸
第二节 灰铸铁的焊接工艺
(2)冷焊工艺要点
图11-9
加热减应区焊接示意图 图11-10 皮带轮加热减应区焊接
第二节 灰铸铁的焊接工艺
四、灰铸铁的钎焊
铸件钎焊时母材本身不熔化，因此对避免铸铁焊接接头出现白 口组织是非常有利的，使接头有优良的机加工性能；钎料常采用铜 合金及其他非铁金属，钎缝塑性较好；另外，钎焊温度较低，焊接 接头应力较小，而接头上又无白口组织，因此，发生裂纹的敏感性 很小。所以钎焊用于铸铁也有一定的优越性。 (1)钎焊前准备 对坡口进行严格清理，一般用汽油洗净焊补区油污，
熔的盐类。
第二节 灰铸铁的焊接工艺
2.气焊工艺要点
(1)铸铁气焊也分为热焊和冷焊两种
1)气焊前应对焊件进行清理，其要求和准备工作与焊条电弧焊相同。 2)气焊时应根据铸件厚度相应选用较大号码的焊炬及焊嘴，以提高火焰能率，增大 加热速度。 3)铸件焊后可自然冷却，注意不要放在空气流通的地方加速冷却，否则会促使白口 组织、裂纹产生。
第三节 球墨铸铁的焊接
一、球墨铸铁的焊接特点
球墨铸铁焊接与灰铸铁相比，有很多相似之处，也有其本身的 特点。球墨铸铁可以认为是一种包含有球状石墨的低碳钢，其本身 的强度和塑性较好，所以从等强度观点出发，补焊球墨铸铁时应保 证焊缝有较好的强度和塑性。 二、球墨铸铁的焊接工艺 球墨铸铁最常用的焊接方法是焊条电弧焊和气焊。 1.焊条电弧焊 焊条电弧焊焊接球墨铸铁时，根据所用焊条不同，分为同质焊 缝和异质焊缝两种形式。
(1)电弧冷焊焊条 电弧冷焊 时由于焊缝冷却速度较快， 为了防止出现白口组织，同
质焊缝冷焊焊条的石墨化元 素碳、硅的含量应比热焊焊 条高。
图11-2 铸铁型焊条冷焊焊前准备示意图 a)缺陷状况 b)型槽形状及尺寸
第二节 灰铸铁的焊接工艺
(2)冷焊工艺要点
图11-9
加热减应区焊接示意图 图11-10 皮带轮加热减应区焊接
第二节 灰铸铁的焊接工艺
四、灰铸铁的钎焊
铸件钎焊时母材本身不熔化，因此对避免铸铁焊接接头出现白 口组织是非常有利的，使接头有优良的机加工性能；钎料常采用铜 合金及其他非铁金属，钎缝塑性较好；另外，钎焊温度较低，焊接 接头应力较小，而接头上又无白口组织，因此，发生裂纹的敏感性 很小。所以钎焊用于铸铁也有一定的优越性。 (1)钎焊前准备 对坡口进行严格清理，一般用汽油洗净焊补区油污，
熔的盐类。
第二节 灰铸铁的焊接工艺
2.气焊工艺要点
(1)铸铁气焊也分为热焊和冷焊两种
1)气焊前应对焊件进行清理，其要求和准备工作与焊条电弧焊相同。 2)气焊时应根据铸件厚度相应选用较大号码的焊炬及焊嘴，以提高火焰能率，增大 加热速度。 3)铸件焊后可自然冷却，注意不要放在空气流通的地方加速冷却，否则会促使白口 组织、裂纹产生。
第三节 球墨铸铁的焊接
一、球墨铸铁的焊接特点
球墨铸铁焊接与灰铸铁相比，有很多相似之处，也有其本身的 特点。球墨铸铁可以认为是一种包含有球状石墨的低碳钢，其本身 的强度和塑性较好，所以从等强度观点出发，补焊球墨铸铁时应保 证焊缝有较好的强度和塑性。 二、球墨铸铁的焊接工艺 球墨铸铁最常用的焊接方法是焊条电弧焊和气焊。 1.焊条电弧焊 焊条电弧焊焊接球墨铸铁时，根据所用焊条不同，分为同质焊 缝和异质焊缝两种形式。
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共晶转变过程中形成的共晶石墨
石 墨
石墨化 第一阶段
奥氏体冷却析出二次石墨 以及一次渗碳体、共晶渗碳体和二
化
次渗碳体在高温下分解析出的石墨
两
个
包括共析转变过程中形成的共析石墨；
阶 段
石墨化 第二阶段
共析渗碳体分解析出的石墨 如果第二阶段石墨化能充分进行，则铸
铁的基体将完全为铁素体，但是由于温
度较低，一般难以实现，因此铸铁在铸
容易使低熔点共晶在 奥氏体晶间连续分布，
促进热裂纹形成 。
6.2.3 球墨铸铁的焊接性特点
焊接性特点
球墨铸铁中的 球化剂有增大铁液 结晶过冷度、阻碍 石墨化和促进奥氏 体转变为马氏体
冷裂纹 的防止 措施
既然灰铸铁焊接冷裂纹产生的主要 原因是热应力，那么防止冷裂纹的
措施也应从减小热应力入手。
防止铸铁型同质焊缝出现冷裂纹最有效的 措施是对焊补工件进行整体高温预热 （600～700℃）
在铸铁型焊缝中提高碳含量，并加入一定量
的合金元素，如Mn（wMn=0.75%）、Mo （wMn=1.17%）、Cu（wCu=1.85%）等
钢焊缝冷裂纹主要受母材高含碳量的影响。 为了消除或减轻碳的有害作用，提高铸铁 焊接时钢焊缝的抗冷裂纹能力，可以采取
冶金措施。
白口及马氏体等脆硬组织对冷裂纹的不利影 响可以从冶金和工艺因素两方面入手加以解
决。
用低碳钢 焊条焊接 灰铸铁时
热
大多数出
裂
现在焊缝
纹
上：为结
晶裂纹
用镍基焊 接材料焊接
灰铸铁时
熔合区
6.2.2 焊接裂纹
冷裂纹 产生的
原因
铸铁型同质焊缝较长或焊补部位 刚度较大时容易出现冷裂纹
铸铁焊缝冷裂纹的裂纹源为片状 石墨的尖端位置
当冶金或工艺因素控制不当， 铸铁焊缝出现白口时
异质焊条焊接灰铸铁，连续焊长 焊缝也会产生横向冷裂纹
主要受焊接应力即热应力的影响， 只要热应力不超过焊缝及热影响区 金属的塑性变形能力就不会开裂。
布氏硬度 HBS
130～180 130～180 160～210 170～230 190～270 225～305 245～335
600
2
280～360
900
显微组织
铁素体 铁素体 铁素体 铁素体+珠光体 珠光体+铁素体 珠光体 珠光体或回火组
织 贝氏体或回火马
氏体
6.1.2 铸铁的凝固特点与石墨化
从过共晶铁液中直接析出的初生石墨
厚及铸件尺寸等因素有关。
图6-3 铸件壁厚（冷却速度）和化学成分（碳硅总量）对铸铁组织的影响
6.1.3 铸铁焊接方法
铸铁焊接 方法
焊条电弧焊、气焊、 CO2气体保护电弧焊、 手工电渣焊、气体火 焰钎焊以及气体火焰
粉末喷焊等
球墨铸铁件之间、球墨 铸铁与各种钢件或有色 金属件之间，采用细丝 CO2焊、摩擦焊、激光焊、 电子束焊、电阻对焊、
向焊缝加入适量稀土能使抗热裂纹 性能提高；但过量加入稀土反而使
焊缝的抗热裂纹性能下降。
形成FeS与Fe的低 熔点共晶物（熔点 为988℃），高的焊 缝含碳量会增加热裂 纹敏感性，导致形成 焊缝底部热裂纹甚至
宏观热裂纹。
容易形成Ni-Ni3S2（熔 点为644℃）和Ni-Ni3P （熔点为880℃）低熔点 共晶，且镍基焊缝凝固 后为较粗大的单相奥氏 体柱状晶，凝固过程中
220 铸件,如发动机的气缸体、液压泵、阀门壳体、
190～ 机床机身、气缸盖、中等压力的液压筒等
240
210～ 强度高，基体组织为珠光体，用于承受高
260 载荷的耐磨件，如剪床、压力机的机身、车
230～ 床卡盘、导板、齿轮、液压筒等
280
表6-2 球墨铸铁牌号、力学性能及显微组织（GB/T1348—1988）
态下多为铁素体加珠光体混合组织。
图6-1 铁碳合金双重相图
图6-2 合金元素对铸铁石墨化的影响
C、Si 、Al、Ni、Cu等为促进石墨化的 元素，
而S、V、Cr、Mo、Mn等为阻碍石墨 化的元素。
化学成分和冷却速度是影响铸铁石墨化的主要因素,从 冷却速度对石墨化的影响来看，缓慢冷却有利于石墨 化。铸铁的冷却速度与铸模类型、浇注温度、铸件壁
抗拉强度 /MPa ≥100
≥150 ≥200 ≥250 ≥300 ≥350
硬度 HB
特点及用途举例
强度低,用于制造对强度及组织无要求的
≤175 不重要铸件,如油底壳、盖、镶装导轨的支柱
等
150～ 强度中等,用于制造承受中等载荷的铸件,
200 如机床底座、工作台等
170～ 强度较高,用于制造承受较高载荷的耐磨
蠕墨铸铁 石墨呈蠕虫状
表6-1 灰铸铁牌号、显微组织、力学性能及用途（GB/T9439—1988 ）
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牌号
显微组织
基体
石墨
HT100 铁素体 粗片状
铁素体+ HT150 珠光体
较粗片状
HT200 珠光体 中等片状
HT250 HT300 HT350
细片状 珠光体 细片状 珠光体 细片状 珠光体
较细片状 细小片状 细小片状
牌号
QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2
QT900-2
抗拉强度 /MPa
400 400 450 500 600 700
800
屈服强度 /MPa
最小值 250 250 310 320 370 420 480
伸长率 (%)
18 15 10 7 3 2 2
扩散焊等
图6-4 铸铁电弧焊的焊缝金属分类
6.2 铸铁焊接性分析
6.2.1 焊接接头白口及淬硬组织
焊接 接头
焊缝 区
热影 响区
焊缝将主要由共晶渗碳体、二次
渗碳体及珠光体组成，即焊缝为
具有莱氏体组织的白口铸铁。
半熔 化区 奥氏
冷却时:A→高温L(共晶Fe3C+A) 继续冷却：共晶Fe3C+Fe3CⅡ+P
第6章 铸铁焊接
铸铁
碳的质量分数大于 2.11%的铁碳合金
工业常用的铸铁 为铁碳硅合金
铸铁焊接 的应用
铸造缺陷 的焊补
已损坏的 铸铁成品 件的焊补
零部件 的生产
6.1 铸铁的种类及其焊接方法
6.1.1 铸铁的种类
白口铸铁 断口呈白亮色
铸
灰铸铁
断面呈灰色
铁
的 可锻铸铁 石墨呈团絮状
种 类 球墨铸铁 石墨呈球状
的白口铸铁；快冷时：A →M 冷速较慢时：A →P
体区
冷速较快时：A →M
部分重
冷却时：A →P
结晶区 冷速较快时：A →M+F混合组织
碳化物石墨
原始组织 化与球化区 区(母材）
图6-5 灰铸铁焊接接头各区域组织变化
未完全混合区
其物理化学冶金特性与焊缝并 不相同，更接近于半熔化区。
未完全混合区
半熔化区