高級鑄鐵

高級鑄鐵

簡介

鑄鐵

英文名:castiron

含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2%~4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時(shí)也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外，鑄鐵中還含有1%~3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。鑄鐵可分為:①灰口鑄鐵。含碳量較高(2.7%~4.0%)，碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點(diǎn)低(1145~1250℃)，凝固時(shí)收縮量小，抗壓強(qiáng)度和硬度接近碳素鋼，減震性好。用于制造機(jī)床床身、汽缸、箱體等結(jié)構(gòu)件。②白口鑄鐵。碳、硅含量較低，碳主要以滲碳體形態(tài)存在，斷口呈銀白色。凝固時(shí)收縮大，易產(chǎn)生縮孔、裂紋。硬度高，脆性大，不能承受沖擊載荷。多用作可鍛鑄鐵的坯件和制作耐磨損的零部件。③可鍛鑄鐵。由白口鑄鐵退火處理后獲得，石墨呈團(tuán)絮狀分布，簡稱韌鐵。其組織性能均勻，耐磨損，有良好的塑性和韌性。用于制造形狀復(fù)雜、能承受強(qiáng)動(dòng)載荷的零件。④球墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)球化處理后獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。比普通灰口鑄鐵有較高強(qiáng)度、較好韌性和塑性。用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽車零部件及農(nóng)機(jī)具等。⑤蠕墨鑄鐵。將灰口鑄鐵鐵水經(jīng)蠕化處理后獲得，析出的石墨呈蠕蟲狀。力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近，鑄造性能介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間。用于制造汽車的零部件。⑥合金鑄鐵。普通鑄鐵加入適量合金元素(如硅、錳、磷、鎳、鉻、鉬、銅、鋁、硼、釩、錫等)獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。

編輯本段鑄鐵的分類

分類方法分類名稱說明

1.按斷口顏色分(1)灰鑄鐵這種鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的片狀石墨形式存在，其斷口呈暗灰色，有一定的力學(xué)性能和良好的被切削性能，普遍應(yīng)用于工業(yè)中

(2)白口鑄鐵白口鑄鐵是組織中完全沒有或幾乎完全沒有石墨的一種鐵碳合金，其斷口呈白亮色，硬而脆，不能進(jìn)行切削加工，很少在工業(yè)上直接用來制作機(jī)械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又稱激冷鑄鐵或冷硬鑄鐵

(3)麻口鑄鐵麻口鑄鐵是介于白口鑄鐵和灰鑄鐵之間的一種鑄鐵，其斷口呈灰白相間的麻點(diǎn)狀，性能不好，極少應(yīng)用

2.按化學(xué)成分分(1)普通鑄鐵是指不含任何合金元素的鑄鐵，如灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵等

(2)合金鑄鐵是在普通鑄鐵內(nèi)加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一種高級鑄鐵。如各種耐蝕、耐熱、耐磨的特殊性能鑄鐵

3.按生產(chǎn)方法和組織性能分(1)普通灰鑄鐵參見"灰鑄鐵"

(2)孕育鑄鐵這是在灰鑄鐵基礎(chǔ)上，采用"變質(zhì)處理"而成，又稱變質(zhì)鑄鐵。其強(qiáng)度、塑性和韌性均比一般灰鑄鐵好得多，組織也較均勻。主要用于制造力學(xué)性能要求較高，而截面尺寸變化較大的大型鑄件

(3)可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而成，比灰鑄鐵具有較高的韌性，又稱韌性鑄鐵。它并不可以鍛造，常用來制造承受沖擊載荷的鑄件

(4)球墨鑄鐵簡稱球鐵。它是通過在澆鑄前往鐵液中加入一定量的球化劑和墨化劑，以促進(jìn)呈球狀石墨結(jié)晶而獲得的。它和鋼相比，除塑性、韌性稍低外，其他性能均接近，是兼有鋼和鑄鐵優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)良材料，在機(jī)械工程上應(yīng)用廣泛

(5)特殊性能鑄鐵這是一種有某些特性的鑄鐵，根據(jù)用途的不同，可分為耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵、耐蝕鑄鐵等。大都屬于合金鑄鐵，在機(jī)械制造上應(yīng)用較廣泛

編輯本段鑄鐵工藝

1、┴型高硅鑄鐵輔助陽極

2、as鑄鐵軸承實(shí)體保持架

3、as鑄鐵軸承實(shí)體保持架的制造方法

4、h型高硅鑄鐵輔助陽極

5、安全型防盜鑄鐵窨井蓋、座

6、白口合金鑄鐵軋輥

7、白口鑄鐵電焊條

8、白口鑄鐵澆補(bǔ)水輪機(jī)內(nèi)外鑄鐵端蓋的方法

9、白口鑄鐵與鑄鋼雙金屬復(fù)合鑄造

10、白口鑄鐵軋輥的表面缺陷修補(bǔ)方法

11、白煤爐回收鑄鐵粉澆注氣缸套方法

12、板式鑄鐵暖氣片固定裝置

13、板式鑄鐵暖氣片裝飾罩

14、保健節(jié)能多用鑄鐵蒸鍋

15、貝氏體球墨鑄鐵球磨機(jī)襯板

16、薄壁高強(qiáng)度合成鑄鐵熔煉工藝

17、薄壁無縫鑄鐵排煙管及其接頭

18、薄型可裝飾鑄鐵散熱器

19、不銹鋼板復(fù)面鑄鐵烘缸

20、不銹鋼管鑄鐵暖氣熱水器

21、不粘燒調(diào)溫鑄鐵電煎鍋

22、采暖爐具灰鑄鐵包嚙可焊鋼板水套及其水套的制作方法

23、采用球墨鑄鐵制造的冷激挺柱

24、采用珠光體球墨鑄鐵鑄態(tài)毛坯生產(chǎn)不淬火曲軸的方法

25、拆卸鑄鐵氣缸套的方法

26、常壓熱水鑄鐵鍋爐

27、超高鉻抗磨白口鑄鐵及生產(chǎn)工藝

28、超高強(qiáng)度稀有金屬合金球墨鑄鐵曲軸

29、承插式k形柔性接口鑄鐵管件

30、翅片式鑄鐵鍋爐

31、沖天爐高增碳強(qiáng)還原溶化鑄鐵工藝

32、沖天爐熔煉用鑄鐵屑壓塊的生產(chǎn)方法

33、沖天爐熔煉鑄鐵屑生產(chǎn)球墨鑄鐵件及灰鑄鐵件的工藝

34、沖天爐鐵水生產(chǎn)小口徑鑄態(tài)球墨鑄鐵管工藝

35、傳遞大功率、大扭矩鋼芯鑄鐵粘接復(fù)合輥軸

36、純鎂處理敞開式鑄鐵鍋中鑄鐵熔體的方法

37、磁性鑄鐵粉處理含重金屬污水的方法

38、大斷面球墨鑄鐵球化劑及其制造方法

39、大型球墨鑄鐵管路的彎管連接防脫裝置

40、大型鑄鐵件及附件的鋦補(bǔ)再生工藝

41、大型鑄鐵件取樣用空心鉆

42、帶有鋁保護(hù)層鍋底的鑄鐵鍋

43、帶發(fā)熱體的鑄鐵電飯煲膽

44、帶圓形截面橡膠圈的鑄鐵管接口

45、帶鑄鐵內(nèi)套的鋁合金電機(jī)機(jī)座及其制造方法

46、低鉻硼多元合金耐磨鑄鐵

47、低鉻中硅鉬鐵素體球墨鑄鐵

48、低合金高磷鑄鐵滑片

49、低合金馬氏體鑄鐵磨球及其生產(chǎn)工藝

50、低合金球墨鑄鐵及其鑄件的熱處理工藝

51、低錳高強(qiáng)度鑄鐵及其熔煉工藝

52、低鎳釩鈦多元合金耐磨鑄鐵

53、低鎳合金鑄鐵葉導(dǎo)輪

54、低鈦硅鐵在鑄鐵生產(chǎn)上的應(yīng)用

55、低碳鋼焊芯鑄鐵焊條

56、低碳鋼芯球墨鑄鐵電焊條

57、低噪音加強(qiáng)型鑄鐵嵌鑄式汽缸頭

58、點(diǎn)狀石墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法

59、點(diǎn)狀石墨鑄鐵及其制造方法

60、電磁場提高蠕墨鑄鐵蠕化率的方法

61、電機(jī)用網(wǎng)絡(luò)式鑄鐵箱型機(jī)座

62、電磁爐用環(huán)保節(jié)能鑄鐵鍋

63、電熱鑄鐵鍋

64、調(diào)溫型灰鑄鐵電散熱器

65、疊裝式鑄鐵空氣預(yù)熱器

66、動(dòng)態(tài)冷硬耐磨鑄鐵球成型工藝及設(shè)備

67、短翼薄型鑄鐵散熱器

68、對承口式系列鑄鐵下水管

69、對接式鑄鐵管道柔性接口裝置

70、多層加熱鑄鐵采暖爐

71、多功能電子調(diào)控鑄鐵電炒鍋

72、多功能家用鑄鐵爐

73、多功能鑄鐵電熱鍋

74、多功能鑄鐵回風(fēng)爐

75、多用途民用鑄鐵鍋爐

76、多元低鉻合金鑄鐵磨球

77、多元高鉻耐磨鑄鐵篩板及其制造方法

78、多元鎢合金鑄鐵輥環(huán)及其制造方法

79、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用稀土釩鈦合成鑄鐵及其生產(chǎn)方法

80、多種微量元素鑄鐵鍋

81、發(fā)熱管鑲嵌鑄鐵鑄造工藝

82、發(fā)熱元件嵌入式鑄鐵電炊具

83、釩耐磨合金鑄鐵墻板擠出機(jī)擠壓螺桿生產(chǎn)工藝

84、釩鈦鑄鐵鋼錠模

85、防止鐵水外濺的鑄鐵機(jī)

86、分體式鑄鐵電熱鍋

87、非奧氏體等溫淬火處理球墨鑄鐵

88、分體自動(dòng)定位安全型調(diào)溫鑄鐵電灶

89、蜂窩陶瓷鑄鐵過濾器

90、浮動(dòng)搪刀式鑄鐵管內(nèi)壁清理設(shè)備

91、復(fù)合底鑄鐵電熱鍋

92、復(fù)合鋁鑄鐵鍋

93、復(fù)合強(qiáng)化傳熱式鑄鐵空氣預(yù)熱器

94、復(fù)合鑄鐵鍋

95、復(fù)合鑄鐵軋輥及其鑄造方法

96、改進(jìn)的軋輥用鎳鉻鉬無限冷硬鑄鐵及復(fù)合軋輥

97、改善高溫抗氧化性的鑄鐵

98、鋼材和鑄鐵件的熱浸鍍鋁工藝

99、鋼管道與鑄鐵管道接口

100、鋼或鑄鐵件表面的淬火方法及裝置

101、鋼筋鑄鐵混凝土井蓋

102、鋼鐵切屑合成鑄鐵熔煉工藝

103、高導(dǎo)磁鑄鐵

104、高鉻鑄鐵磨球的變溫淬火工藝方法

105、高鉻鑄鐵磨球的鑄造方法

106、高鉻鑄鐵磨球及其生產(chǎn)方法

107、高硅碳比中鉻白口鑄鐵及制造方法

108、高磷抗磨球墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法

109、高爐鐵水吹氧直接鑄鐵熔煉方法

110、高耐磨合金鑄鐵焊條

111、高強(qiáng)度、高耐磨銅系多元合金球墨鑄鐵及其應(yīng)用

112、高強(qiáng)度低合金白口鑄鐵磨球及其制造方法

113、高強(qiáng)度合金球墨鑄鐵曲軸及其生產(chǎn)方法

114、高強(qiáng)度合金球墨鑄鐵曲軸新材料及其生產(chǎn)方法

115、高強(qiáng)度合金球墨鑄鐵曲軸新材料及生產(chǎn)方法

116、高速離心鑄造鑄鐵污水管的機(jī)械

117、高碳含量的鋼或鑄鐵研磨介質(zhì)和其制造方法

118、高效節(jié)能鑄鐵散熱器

119、高效熱風(fēng)鑄鐵爐

120、高效橢圓管鑄鐵省煤器

121、高效鑄鐵散熱器

122、高壓灰鑄鐵長翼型散熱器

123、高阻尼鑄鐵

124、隔熱柄鑄鐵鍋

125、鉻26系白口鑄鐵變質(zhì)劑及處理工藝

126、鉻釩鈦鑄鐵氣缸套

127、鉻鉬釩稀土系耐熱耐磨鑄鐵

128、硅錳鈦硼球墨鑄鐵磨球及其生產(chǎn)方法

129、滾輪移動(dòng)式鑄鐵機(jī)

130、滾輪移動(dòng)式鑄鐵機(jī) 2

131、鍋爐構(gòu)造用蠕墨鑄鐵復(fù)合材料

132、含鉛、砷、錫d型石墨鑄鐵

133、含鈦鉻耐磨鑄鐵及其熱處理工藝

134、含有釩鈦合金的球墨鑄鐵活塞環(huán)

135、含有燒結(jié)硬質(zhì)合金和鑄鐵的軋輥及其制備方法

136、焊藥及其用于鑄鐵件的修復(fù)方法

137、合成球墨鑄鐵制造的方法

138、合成鑄鐵凸輪軸的生產(chǎn)方法

139、合金鑄鐵的高效節(jié)能熔煉方法

140、合金鑄鐵活塞環(huán)離子氮化處理技術(shù)

141、合金鑄鐵毛坯離心鑄造成型模具

142、合金鑄鐵氣缸套離心鑄造方法

143、黑心可鍛鑄鐵熱處理新工藝

144、橫組片雙層燃燒熱水鑄鐵采暖鍋爐

145、厚大斷面球墨鑄鐵件用球化劑

146、環(huán)保型es合金鑄鐵氣缸套

147、環(huán)狀鑄鐵強(qiáng)化換熱器式采暖爐

148、灰口、球墨、可鍛鑄鐵電焊條

149、灰口鑄鐵補(bǔ)償合金軸承座

150、灰口鑄鐵鍋

編輯本段鑄鐵的焊接性

鑄鐵含碳量高，塑性差，組織不均勻，焊接性很差，在焊接時(shí)，一般容易出現(xiàn)以下問題:

1、焊后易產(chǎn)生白口組織

2、焊后易出現(xiàn)裂紋

3、焊后易產(chǎn)生氣孔

因此,在生產(chǎn)中,鑄鐵是不作為焊接材料的.一般只用來焊補(bǔ)鑄鐵件的鑄造缺陷以及局部破壞的鑄鐵件。鑄鐵的焊補(bǔ)一般采用氣焊或焊條電弧焊。

鑄件焊補(bǔ)常分為熱焊法和冷焊法兩種。

鑄鐵的焊接

第一節(jié)鑄鐵的種類及性能

一、鑄鐵焊接的應(yīng)用

1、鑄造缺陷的焊接修復(fù)

我國各種鑄鐵的年產(chǎn)量現(xiàn)約為800萬噸，有各種鑄造缺陷的鑄件約占鑄鐵年產(chǎn)量的10%~15%，即通常所說的廢品率為10%~15%，若這些鑄件工報(bào)廢，以1997年鑄鐵平均價(jià)格計(jì)算，其損失每年高達(dá)10億元以上。采用焊接方法修復(fù)這些有缺陷的鑄鐵件，由于焊接成本低，不僅可獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有利于及時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)。

2、已損壞的鑄鐵成品件的焊接修復(fù)。

由于各種原因，鑄鐵成品件在使用過程中會受到損壞，出現(xiàn)裂紋等缺陷，使其報(bào)廢。若要更換新的，用鑄鐵成品件都經(jīng)過各種機(jī)械加工，價(jià)格往往較貴。特別是一些重型鑄鐵成品件，如鍛造設(shè)備的鑄鐵機(jī)座一旦使用不當(dāng)而出現(xiàn)裂紋，就得停止生產(chǎn)，若要更換新的鍛造設(shè)備，不僅價(jià)格昂貴，且從訂貨、運(yùn)貨到安裝調(diào)試往往需要很長時(shí)間，所要很長時(shí)間處于停產(chǎn)狀態(tài)。這方面的損失是巨大的。若能用焊接方法及時(shí)修復(fù)出現(xiàn)的裂紋。

3、零部件的生產(chǎn)

這是指用焊接的方法將鑄鐵(主要是球墨鑄鐵)件與鑄鐵件、各種鋼件或有色金屬焊接起來而生產(chǎn)出零件。我國目前在這方面比較落后，處于剛起步階段。如我國山東某廠已用高效離心鑄造的大直徑球墨鑄鐵管與一般鑄造方法生產(chǎn)的變直徑球墨鑄鐵法蘭用焊接方法連接而制成產(chǎn)品。制造中鑄鐵焊接已成為我國下一步發(fā)展鑄鐵焊接技術(shù)的方向。它往往具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

二、鑄鐵分類

按碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)及形式的不同，可將鑄鐵分為:

白口鑄鐵:碳絕大部分以在鐵素體狀態(tài)存在，斷口亮白色，鐵素體硬而脆，機(jī)制較少應(yīng)用。

碳以石墨形式存在

灰鑄鐵:石墨片狀存在

可鍛鑄鐵:團(tuán)絮狀

球墨鑄鐵:圓球狀

蠕墨鑄鐵:蠕蟲狀

在相同基體組織情況下，其中以球墨鑄鐵的力學(xué)性能(強(qiáng)度、塑性、韌性)為最高，可鍛鑄鐵次之，蠕墨鑄鐵又次之，灰鑄鐵最差。但由于灰鑄鐵成本低廉，并具有鑄造性、可加工性、耐磨性及減震性均優(yōu)良的特點(diǎn)，是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。

常見灰鑄鐵化學(xué)成分:見P100.

灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度及硬度的變化是由于機(jī)體組織及石墨大小、數(shù)量不同的結(jié)果。

純鐵素體為基體的灰鑄鐵:強(qiáng)度、硬度最低

純珠光體為基體的灰鑄鐵:強(qiáng)度、硬度較高

改變基體中鐵素體及珠光體相對含量，可得不同的抗拉強(qiáng)度及硬度的HT，石墨呈粗片狀的灰鑄鐵，抗拉強(qiáng)度較低，石墨呈細(xì)片狀的灰鑄鐵其抗拉強(qiáng)度較高。

灰鑄鐵中碳的存在狀態(tài)及其基體組織決定于鑄件冷卻速度

P1024-1①鐵水以很快速度冷卻時(shí)，第一階段石墨化過程(共析溫度以上)及第二階段石墨化過程(共析溫度下)完全被抑止將得到共晶滲碳體+二次滲碳體+珠光體組織，即白口鑄鐵組織。[鐵碳相圖:鐵水當(dāng)溫度冷卻到液相時(shí)，開始從液相析出(γ)。1147共析溫度。L→γ+Fe3C(共晶滲碳體)溫度下降，A的飽和固溶碳量隨溫度下降而降低，因而析出二次滲碳體，此反應(yīng)持續(xù)到共析溫度。在共析反應(yīng)中，A轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。冷卻到室溫后，組織由共晶滲碳體+二次滲碳體+珠光體組成]。

②鐵水以很慢的速度冷卻時(shí)由于滲C體是不穩(wěn)定相，而石墨是穩(wěn)定相。第一階段和第二階段石墨化過程都進(jìn)行得很充分，最后得純鐵素體的灰鑄鐵組織。

③若石墨化的第一階段進(jìn)行很完全，第二階段石墨化過程進(jìn)行得不完全，則得珠光體+鐵素體、灰鑄鐵。

不同元素對鑄鐵石墨化及白口化的影響。P102

第二節(jié)鑄鐵焊接性分析

一、灰鑄鐵焊接性分析

灰鑄鐵在化學(xué)成分上的特點(diǎn)是碳高及S、P雜質(zhì)高，這就增大了焊接接頭對冷卻速度變化的敏感性及冷熱裂紋的敏感性。在力學(xué)性能上的特點(diǎn)是強(qiáng)度低，基本無塑性。焊接過程具有冷速快及焊件受熱不均勻而形成焊接應(yīng)力較大的特殊性。這些因素導(dǎo)致焊接性不良。

主要問題兩方面:一方面是焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織。

另一方面焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。

(一)焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織

見P103，以含碳為3%，含硅2.5%的常用灰鑄鐵為例，分析電弧焊焊后在焊接接頭上組織變化的規(guī)律。

1.焊縫區(qū)

當(dāng)焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時(shí)，則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。

防止措施:

焊縫為鑄鐵①采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣頊p慢焊逢的冷卻速度。如:增大線能量。②調(diào)整焊縫化學(xué)成分來增強(qiáng)焊縫的石墨化能力。

異質(zhì)焊縫:若采用低碳鋼焊條進(jìn)行焊接，常用鑄鐵含碳為3%左右，就是采用較小焊接電流，母材在第一層焊縫中所占百分比也將為1/3~1/4，其焊縫平均含碳量將為0.7%~1.0%,屬于高碳鋼(C>0.6%)。這種高碳鋼焊縫在快冷卻后將出現(xiàn)很多脆硬的馬氏體。

采用異質(zhì)金屬材料焊接時(shí)，必須要設(shè)法防止或減弱母材過渡到焊縫中的碳產(chǎn)生高硬度組織的有害作用。思路是: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。

2.半熔化區(qū)

特點(diǎn):該區(qū)被加熱到液相線與共晶轉(zhuǎn)變下限溫度之間，溫度范圍1150~1250℃。該區(qū)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。

1)冷卻速度對半熔化區(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，即共晶滲碳體加奧氏體。繼續(xù)冷卻則為C所飽和的奧氏體析出二次滲碳體。在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。由于該區(qū)冷速很快，在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，可出現(xiàn)奧氏體→馬氏體的過程，并產(chǎn)生少量殘余奧氏體。

該區(qū)金相組織見P104圖4-5

其左側(cè)為亞共晶白口鑄鐵，其中白色條狀物為滲碳體，黑色點(diǎn)、條狀物及較大的黑色物為奧氏體轉(zhuǎn)變后形成的珠光體。右側(cè)為奧氏體快冷轉(zhuǎn)變成的竹葉狀高碳馬氏體，白色為殘余奧氏體。還可看到一些未熔化的片狀石墨。

當(dāng)半熔化區(qū)的液態(tài)金屬以很慢的冷卻速度冷卻時(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+鐵素體組織組成。

當(dāng)該區(qū)液態(tài)鑄鐵的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?yàn)槁榭阼T鐵，或?yàn)橹楣怏w鑄鐵，或?yàn)橹楣怏w加鐵素體鑄鐵。

影響半熔化區(qū)冷卻速度的因素有:焊接方法、預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等因素。

例:電渣焊時(shí)，渣池對灰鑄鐵焊接熱影響區(qū)先進(jìn)行預(yù)熱，而且電渣焊熔池體積大，焊接速度較慢，使焊接熱影響區(qū)冷卻緩慢，為防止半熔化區(qū)出現(xiàn)白口鑄鐵焊件預(yù)熱到650~700℃再進(jìn)行焊接的過程稱熱焊。這種熱焊工藝使焊接熔池與HAZ很緩慢地冷卻，從而為防止焊接接頭白口鑄鐵及高碳馬氏體的產(chǎn)生提供了很好的條件。

研究灰鑄鐵試板焊件、熱輸入相同時(shí)，隨板厚的增加，半熔化區(qū)冷卻速度加快。白口淬硬傾向增大。

2)化學(xué)成分對半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響

鑄鐵焊接半熔化區(qū)的化學(xué)成分對其白口組織的形成同樣有重大影響。該區(qū)的化學(xué)成分不僅取決于鑄鐵本身的化學(xué)成分，而且焊逢的化學(xué)成分對該區(qū)也有重大影響。這是因?yàn)楹阜陞^(qū)與半熔化區(qū)緊密相連，且同時(shí)處于熔融的高溫狀態(tài)，為該兩區(qū)之間進(jìn)行元素?cái)U(kuò)散提供了非常有利的條件。某元素在兩區(qū)之間向哪個(gè)方向擴(kuò)散首先決定于該元素在兩區(qū)之間的含量梯度(含量變化)。元素總是從高含量區(qū)域向低含量區(qū)域擴(kuò)散，其含量梯度越大，越有利于擴(kuò)散的進(jìn)行。

提高熔池金屬中促進(jìn)石墨化元素(C、Si、Ni等)的含量對消除或減弱半熔化區(qū)白口的形成是有利的。

用低碳鋼焊條焊鑄鐵時(shí)，半熔化區(qū)的白口帶往往較寬。這是因?yàn)榘肴刍瘏^(qū)含C、Si量高于熔池，故半熔化區(qū)的C、Si反而向熔池?cái)U(kuò)散，使半熔化區(qū)C、Si有所下降，增大了該區(qū)形成較寬白口的傾向。

3.奧氏體區(qū)

該區(qū)被加熱到共晶轉(zhuǎn)變下限溫度與共析轉(zhuǎn)變上限溫度之間。該區(qū)溫度范圍約為820~1150℃，此區(qū)無液相出現(xiàn)該區(qū)在共析溫度區(qū)間以上，其基體已奧氏體化，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圍奧氏體擴(kuò)散，奧氏體中含碳量較高;加熱較低的部分，由于石墨片中的碳較少向周圍奧氏體擴(kuò)散，奧氏體中含碳量較低，隨后冷卻時(shí)，如果冷速較快，會從奧氏體中析出一些二次滲碳體，其析出量的多少與奧氏體中含碳量成直線關(guān)系。在共析轉(zhuǎn)變快時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織。冷卻更快時(shí)，會產(chǎn)生馬氏體，與殘余奧氏體。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直接析出石墨而避免二次滲碳體析出，同時(shí)防止馬氏體形成。

4.重結(jié)晶區(qū)

很窄，加熱溫度范圍780~820℃。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)閵W氏體。在隨后冷卻過程中，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類組織。冷卻很快時(shí)也可能出現(xiàn)一些馬氏體。

(二)裂紋是易出現(xiàn)的缺陷

1.冷裂紋可發(fā)生在燭焊縫或熱影響區(qū)上，

1)焊縫處冷裂紋

產(chǎn)生部位:鑄鐵型焊縫

當(dāng)采用異質(zhì)焊接材料焊接，使焊逢成為奧氏體、鐵素體，銅基焊縫時(shí)，由于焊縫金屬具有較好的塑性，焊接金屬不易出現(xiàn)冷裂紋。

啟裂溫度:一般在400℃以下。原因:一方面是鑄鐵在400℃以上時(shí)有一定塑性;另一方面焊縫所承受的拉應(yīng)力是隨其溫度下降而增大。在400℃以上時(shí)焊縫所承受的拉應(yīng)力較小。

產(chǎn)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(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)，石墨尖端形成較大的應(yīng)力集中。鑄鐵強(qiáng)度低，400℃以下基本無塑性。當(dāng)應(yīng)力超過此時(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:

①與焊縫基體組織有關(guān)，焊縫中滲碳體越多，焊縫中出現(xiàn)裂紋數(shù)量越多。當(dāng)焊縫基體全為珠光體與鐵素體組成，而石墨化過程又進(jìn)行得較充分時(shí)，由于石墨化過程伴隨有體積膨脹過程，可以松弛部分焊接應(yīng)力，有利于改善焊縫的抗裂性。

②與焊縫石墨形狀有關(guān)

粗而長的片狀石墨容易引起應(yīng)力集中，會減小抗裂性。

石墨以細(xì)片狀存在時(shí)，可改善抗裂性。

石墨以團(tuán)絮狀存在時(shí)，焊縫具有較好的抗裂性能。

③與焊補(bǔ)處剛度與焊補(bǔ)體積的大小及焊縫長短有關(guān)

焊補(bǔ)處剛度大，焊補(bǔ)體積大，焊縫越長都將增大應(yīng)力狀態(tài)，促使裂紋產(chǎn)生。

本文引用地址:http://www.weldr.net/simple/skill/html/content_1346.htm

編輯本段鑄鐵的補(bǔ)焊

鑄鐵在制造和使用中容易出現(xiàn)各種缺陷和損壞。鑄鐵補(bǔ)焊是對有缺陷鑄鐵件進(jìn)行修復(fù)的重要手段，在實(shí)際生產(chǎn)中具有很大的經(jīng)濟(jì)意義。

(一)鑄鐵的焊接性

鑄鐵的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接過程中易產(chǎn)生白口組織和裂紋。

白口組織是由于在鑄鐵補(bǔ)焊時(shí)，碳、硅等促進(jìn)石墨化元素大量燒損，且補(bǔ)焊區(qū)冷速快，在焊縫區(qū)石墨化過程來不及進(jìn)行而產(chǎn)生的。白口鑄鐵硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的鑄鐵焊接材料或鎳基合金、銅鎳合金、高釩鋼等非鑄鐵焊接材料，或補(bǔ)焊時(shí)進(jìn)行預(yù)熱緩冷使石墨充分析出，或采用釬焊，可避免出現(xiàn)白口組織，。

裂紋通常發(fā)生在焊縫和熱影響區(qū)，產(chǎn)生的原因是鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，塑性很差(400℃以下基本無塑性)，而焊接應(yīng)力較大，且接頭存在白口組織時(shí)，由于白口組織的收縮率更大，裂紋傾向更加嚴(yán)重，甚至可使整條焊縫沿熔合線從母材上剝離下來。防止裂紋的主要措施有:采用純鎳或銅鎳焊條、焊絲，以增加焊縫金屬的塑性;加熱減應(yīng)區(qū)以減小焊縫上的拉應(yīng)力;采取預(yù)熱、緩冷、小電流、分散焊等措施減小焊件的溫度差。

(二)鑄鐵補(bǔ)焊方法及工藝

鑄鐵補(bǔ)焊采用的焊接方法參見表3-9。補(bǔ)焊方法主要根據(jù)對焊后的要求(如焊縫的強(qiáng)度、顏色、致密性，焊后是否進(jìn)行機(jī)加工等)、鑄件的結(jié)構(gòu)情況(大小、壁厚、復(fù)雜程度、剛度等)及缺陷情況來選擇。手工電弧焊和氣焊是最常用的鑄鐵補(bǔ)焊方法。

表3-9鑄鐵的補(bǔ)焊方法

補(bǔ)焊方法

焊接材料的選用

焊縫特點(diǎn)

手工電弧焊

熱焊及半熱焊

Z208、Z248

強(qiáng)度、硬度、顏色與母材相同或相近，可加工

冷焊

Z100、Z116、Z308、Z408、Z607、J507、J427、J422

強(qiáng)度、硬度、顏色與母材不同，加工性較差

氣焊

熱焊

鑄鐵焊絲

強(qiáng)度、硬度、顏色與母材相同，可加工

加熱減應(yīng)區(qū)法

釬焊

黃銅焊絲

強(qiáng)度、硬度、顏色與母材不同，可加工

CO2氣體保護(hù)焊

H08Mn2Si

強(qiáng)度、硬度、顏色與母材不同，不易加工

電渣焊

鑄鐵屑

強(qiáng)度、硬度、顏色與母材相同，可加工，適用于大尺寸缺陷的補(bǔ)焊

手工電弧焊補(bǔ)焊采用的鑄鐵焊條牌號見表3-10。補(bǔ)焊要求不高時(shí)，也可采用J422等普通低碳鋼焊條。

表3-10常用鑄鐵焊條

類別

牌號

焊芯組成

藥皮類型

焊縫金屬

用途

鋼芯鑄鐵焊條

Z100

碳鋼

氧化型

碳鋼

一般灰鑄鐵件的非加工面

Z116

碳鋼(高釩藥皮)

低氫型

高釩鋼

強(qiáng)度較高的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵

Z208

碳鋼

石墨型

鑄鐵

一般灰鑄鐵件(剛度較大時(shí)，預(yù)熱至400℃)

鑄鐵芯鑄鐵焊條

Z248

鑄鐵

石墨型

鑄鐵

灰鑄鐵件

鎳基鑄鐵焊條

Z308

Z408

Z508

純鎳

鎳鐵合金

鎳銅合金

石墨型

石墨型

石墨型

鎳

鎳鐵合金

鎳銅合金

重要灰鑄鐵件的加工面

球墨鑄鐵、重要灰鑄鐵件的加工面

強(qiáng)度要求不高的灰鑄鐵件的加工面

銅基鑄鐵焊條

Z607

Z612

紫銅

鋼芯銅皮/銅包鋼芯

低氫型

鈦鈣型

銅鐵混合

銅鐵混合

一般灰鑄鐵件的非加工面

一般灰鑄鐵件的非加工面

手工電弧焊補(bǔ)焊的方法有:

(1)熱焊及半熱焊焊前將焊件預(yù)熱到一定溫度(400℃以上)，采用同質(zhì)焊條，選擇大電流連續(xù)補(bǔ)焊，焊后緩冷。其特點(diǎn)是焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率低，成本高，勞動(dòng)條件差。

(2)冷焊采用非鑄鐵型焊條，焊前不預(yù)熱，焊接時(shí)采用小電流、分散焊，減小焊件應(yīng)力。焊縫的強(qiáng)度、顏色與母材不同，加工性能較差，但焊后變形小，勞動(dòng)條件好，成本低。