【精品】灰铸铁焊接性分析

1、资料内容仅供您学习参考，如有不出之处.请联系改正或者删除1/ 4灰铸铁焊接性分析焊接,铸铁灰铸铁焊接性分析灰铸铁在化学成分上的特点是碳高及 S、P杂质高，这就增大了焊接接头对冷却 速度变化的敬感性及冷热裂纹的敬感性。在力学性能上的特点是强度低，基本无 塑性。焊接过程具有冷速快及焊件受热不均匀而形成焊接应力较大的特殊性。这 些因素导致焊接性不良。主要问题两方面：一方面是焊接接头易出现白口及淬硬 组织。另一方面焊接接头易出现裂纹。 (一)焊接接头易出现白口及淬硬组织见 P103,以含碳为 3%,含硅 2。5%的常用灰铸铁为例，分析电弧焊焊后在焊接接头 上组织变化的规律。1.焊缝区当焊缝成分与灰铸铁

2、铸件成分相同时，则在一般电 弧焊情况下，山于焊缝冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度，焊缝主要为 共晶渗碳体+二次渗碳铁+珠光体，即焊缝基本为白口铸铁组织。防止措施：焊缝 为铸铁采用适当的丄艺措施来减慢焊逢的冷却速度。如：增大线能量。调整 焊缝化学成分来增强焊缝的石墨化能力。异质焊缝：若采用低碳钢焊条进行焊接, 常用铸铁含碳为 3%左右，就是采用较小焊接电流，母材在笫一层焊缝中所占口 分比也将为 1 / 31/4,其焊缝平均含碳量将为 0。7%1. 0%,属于高碳钢(C0o6%).这种高碳钢焊缝在快冷却后将出现很多脆硕的马氏体。采用异质金属材料 焊接时，必须要设法防止或减弱母材过渡到焊缝中的

3、碳产生高硬度组织的有害作 用。思路是：改变 C 的存在状态，使焊缝不出现淬硬组织并具有一定的塑性，例 如使焊缝分别成为奥氏体，铁素体及有色金属是一些有效的途径。2.半熔化区 特点：该区被加热到液相线与共晶转变下限温度之间，温度范资料内容仅供您学习参考，如有不出之处.请联系改正或者删除2/ 4S11501250C。 该区处于液固状态，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口口铸铁的影响 V冷很快，液态铸铁在 共晶转变温度区间转变成莱氏体，即共晶渗碳体加奥氏体。继续冷却则为 C所饱 和的奥氏体析出二次渗碳体。在共析转变温度区间，奥氏体转变为珠光体

4、山于该 区冷速很快，在共析转变温度区间，可出现奥氏体一马氏体的过程，并产生少量 残余奥氏体该区金相组织见 P104图 4-5 其左侧为亚共晶口口铸铁，其中白色 条状物为渗碳体，黑色点、条状物及较大的黑色物为奥氏体转变后形成的珠光体。 右侧为奥氏体快冷转变成的竹叶状高碳马氏体，口色为残余奥氏体。还可看到一 些未熔化的片状石墨。当半熔化区的液态金属以很慢的冷却速度冷却时，其共晶 转变按稳定相图转变。最后其室温组织曲石墨+铁素体组织组成。当该区液态铸 铁的冷却速度介于以上两种冷却速度之间时，随着冷却速度山快到慢，或为麻口 铸铁，或为珠光体铸铁，或为珠光体加铁素体铸铁。影响半熔化区冷却速度的因 素有:

5、焊接方法、预热温度、焊接热输入、铸件厚度等因素。例：电渣焊时，渣 池对灰铸铁焊接热影响区先进行预热，而且电渣焊熔池体积大，焊接速度较慢， 使焊接热影响区冷却缓慢，为防止半熔化区出现口口铸铁焊件预热到 650 70CTC 再进行焊接的过程称热焊。这种热焊丄艺使焊接熔池与 HAZ 很缓慢地冷却, 从而为防止焊接接头白口铸铁及高碳马氏体的产生提供了很好的条件。研究灰铸 铁试板焊件、热输入相同时，随板厚的增加，半熔化区冷却速度加快。白口淬硬 倾向增大。2）化学成分对半熔化区口 口铸铁的影响资料内容仅供您学习参考，如有不出之处.请联系改正或者删除3/ 4铸铁焊接半熔化区的化学成分对其口口组织的形成同样有

6、重大影响。该区的化学 成分不仅取决于铸铁本身的化学成分，而且焊逢的化学成分对该区也有重大影 响。这是因为焊逢区与半熔化区紧密相连，且同时处于熔融的高温状态，为该两 区之间进行元素扩散提供了非常有利的条件。某元素在两区之间向哪个方向扩散 首先决定于该元素在两区之间的含量梯度（含量变化）。元素总是从高含量区域 向低含量区域扩散，其含量梯度越大，越有利于扩散的进行。提高熔池金属中促 进石墨化元素（C、Si、Ni 等）的含量对消除或减弱半熔化区口口的形成是有利 的。用低碳钢焊条焊铸铁时，半熔化区的口口带往往较宽。这是因为半熔化区含 C、Si量高于熔池，故半熔化区的 C、Si 反而向熔池扩散，使半熔化区

7、 C、Si 有 所下降，增大了该区形成较宽口口的倾向。3o奥氏体区该区被加热到共晶转变下 限温度与共析转变上限温度之间。该区温度范围约为 8201150C，此区无液相 出现该区在共析温度区间以上，其基体已奥氏体化，加热温度较高的部分（靠近半 熔化区），山于石墨片中的碳较多地向周围奥氏体扩散，奥氏体中含碳量较高； 加热较低的部分，山于石墨片中的碳较少向周围奥氏体扩散，奥氏体中含碳量较 低，随后冷却时，如果冷速较快，会从奥氏体中析出一些二次渗碳体，其析出量的 多少与奥氏体中含碳量成直线关系。在共析转变快时，奥氏体转变为珠光体类型 组织.冷却更快时，会产生马氏体，与残余奥氏体。该区硬度比母材有一定提

8、高。 熔焊时，采用适当工艺使该区缓冷，可使 A 直接析出石墨而避免二次渗碳体析出， 同时防止马氏体形成。4.重结晶区很窄，加热温度范围 780820Co 山于电弧 焊时该区加热速度很快，只有母材中的部分原始组织可转变为奥氏体.在随后冷 却过程中，奥氏体转变为珠光体类组织冷却很快时也可能出现一些马氏体。（二）裂纹是易出现的缺陷 1冷裂纹可发生在烛焊缝或热影响区上，1）焊缝处冷裂纹资料内容仅供您学习参考，如有不出之处.请联系改正或者删除4/ 4产生部位:铸鉄型焊缝当采用异质焊接材料焊接，使焊逢成为奥氏体、铁素体， 铜基焊缝时，山于焊缝金属具有较好的塑性，焊接金属不易出现冷裂纹。启裂温 度：一般在

9、400C以下。原因：一方面是铸铁在 400C以上时有一定塑性；另一 方面焊缝所承受的拉应力是随其温度下降而增大。在 400C以上时焊缝所承受的 拉应力较小。产生原因：焊接过程中由于工件局部不均匀受热，焊缝在冷却过程 中会产生很大的拉应力，这种拉应力随焊缝温度的下降而增大.当焊缝全为灰铸 铁时，石墨呈片状存在.当片状石墨方向与外加应力方向基本垂直，且两个片状石 墨的尖端乂黑得很近，在外加应力增加时，石墨尖端形成较大的应力集中.铸铁 强度低，400C以下基本无塑性。当应力超过此时铸铁的强度极限时，即发生焊 缝裂纹。当焊缝中存在口口铸铁时，山于口口铸铁的收缩率比灰铸铁收缩率大, 加以其中渗碳体性能更脆，故焊缝更易出现裂纹。影响因素：与焊缝基体组织 有关，焊缝中渗碳体越多，焊缝中出现裂纹数量越多。当焊缝基体全为珠光体与 铁素体组成,而石墨化过程乂进行得较充分时，山于石墨化过程伴随有体积膨胀 过程，可以松弛部分