灰铸铁的焊接性及焊接工艺研究
灰铸铁氩弧焊修补工艺探讨
芷牛裂纹
据灰铸铁件特 ｌ 生，氩弧焊与焊条电弧焊 、气焊 、
现代焊接 ２ ０ １ ４ 年第１ 期 总第１ ３ ３ ￣ Ｊ Ｊ 一６５
ｃ
紊
发。加热一定 时间后 ，用钢丝刷对坡 口及附近 燃烧 的杂质清理干净。
２ ． ３ 焊 前预 热
ｃ ０ ， 气体保护焊相 比，氩弧焊是 比较理想的焊接 方 法 ，因为受氩气流的压缩和冷却作用 ，电弧
抗 拉强度 时 ，就会产生裂纹 ，因此焊前必须预 热 ，控制焊缝冷却速度 ，延长熔合 区红热状态
度 比较高 ，加上电弧高温 ，形成熔池温度过高， 容易造成焊缝中合金元素烧损 ，影响焊缝质量。
当熔池 中存在残渣或其它缺 陷时 ，用焊丝拨除， 无法拔除时，停止焊接 ，用打磨机去除缺陷。焊 缝盖面应高于母材１ ～ ２ ｍ ｍ，便于机械加工。焊接
１ 焊接性分析
含碳量大于２ ％的铁炭合金称为铸铁 ，含碳 量越高，焊接性越差 ，对裂纹 的敏感性就越大。 铸 铁产生裂纹 的主要原 因是 ：焊接过程 中焊件 局 部不均 匀受热 ，产生很大的拉应力 ，而铸铁
在４ ０ ０ ％以下基本无塑性 ，当拉应力大于材料 的
动较好 ，焊接性几乎跟碳钢相似。
熔合等缺陷，使用多年 ，均无焊缝质量问题 。
铸铁组织与钢相 比，比较疏松 ，大多数铸 铁件使用环境 比较差 ，如油 、潮气等 ，很容易 进入组织 内部 ，给补焊 带来一定 的难度 ，因此
３ 结 束 语
采用氩弧焊修 补灰铸铁热焊工艺 ，严格按
照焊接工艺 ，焊前坡 Ｉ Ｚ ｌ 清理 、预热 、焊后缓冷， 能够控制焊缝裂纹现象 ，是多种焊接方法 中比
较理想的焊接方法之一。
坡 口的清理尤为重要 。坡 口加工后 ，对坡 口进
浅谈灰口铸铁的焊接方法及工艺要点
重要 。
出了几种铸铁焊条的基本成分及焊接接头的主ห้องสมุดไป่ตู้特点。
２ ２２ 异质 焊缝 的 电弧 冷焊 工 艺要 点 ．． 要 获得 良好 的焊接 质 量 ，不仅 要 根据 焊 补要 求 ，正确 选 择焊 接材 料 ， 而且 要注 意 掌握 焊接 工 艺要 点 。异质 焊缝 的 电弧冷 焊 工艺 要点 可用 ４ 句话 来 概述： “ 准备 工 作要 做 好 ，焊 接 电流 适 当小 ， 短段 断续 分 散焊 ，焊后 立 即
》 ＿一
ＶＬＥＬ 用 ＡＬｊ应 Ｎ＿科 Ｙ 学
浅 谈 灰 口铸 铁 的焊 接 方 法 及 工 艺 要 点
马宏程 王振毅
濮阳 ４７３ ） ５ ３ １ （ 中国石化集团 中原石油勘探 局钻井一公司 河南
摘 要 ： 介绍灰 口铸 铁的焊接方 法、焊接材 料的特 点和灰 口铸铁 的焊接 工艺要点 ，以及如何 正确选用这 些焊接方法 及焊接材 料。 关键 词； 灰 口铸铁：焊接 方法：焊接 材料 ：工 艺要点
的 劳动 强度 高 ，焊 接速 度 慢 ，焊件 变 形较 大 ，焊 补 大 型铸 件 时难 以焊 透 。 所 以在此 我们 仅谈 谈焊 条 电弧焊 的焊 接 方法和 工 艺要 点 。 ２ １同质 焊缝 的 电弧热 焊 ．
３ １ 电弧热 的适 用条 件 ．
灰 口铸 铁 的焊接 方 法主 要采 用 焊条 电弧 焊 、气 焊和 钎焊 。按照 焊 件在 焊 前是否 预热 可 以把焊 条 电弧焊 分 为冷 焊 、半热 焊 （ 预热 温度 ４０Ｃ以下 ） ０＂
提高灰铸铁冷焊工艺探讨
１焊 前准 备用 １ ０ 向磨 光机制 备 ． ０角
坡 ｜ ＝ ｌ
如 图 ：坡 口周 围 ２ ｍ ０ ｍ范 围 露 出 金 属 光 泽 ，距 裂 纹 端 部 １ ｍｍ打 止 裂 纹 孑 ，补 ５ Ｌ 焊 后 再 焊 上 。 焊 前 坡 口 内 用 氧 一乙 炔 焰
段焊缝 约焊３ ｍ ０ ｍ后 ，立 即收 弧 ，用 小 锤
此前 ，南 阳石 蜡精 细化 工厂新 联合
车 间泵壳 底 部 出现长 达２ ０ ０ ｍｍ裂 纹 （ 裂
此 外 ，有资 料显 示 ，使 用低 碳钢 、
纹 沿 泵 壳 圆周 方 垂 直 泵 轴 线 ）无 法 投
牌号 药 皮 类型 焊芯 材 料 低 碳 钢
低碳 钢 低碳 钢 低 碳钢 地 Ｃｏｒｌ ｒ源自ｌ ｅ提高灰铸铁冷焊工艺探讨
●文 ｌ河南油田南阳石蜡精细化工厂 郭素琴
Ｐ＜ － ０３ Ｓ ０１ ％。这就 增大 了焊接接 ％， ＜ ． ５ 头对 冷却 速度变化 的敏感 性及对冷 、热 裂纹 敏感性 ，在机械 性能 上的特性 是强
铸羹
霎损前焊铸 量进财局 法焊补。焊 约人件 以节 或铸力或低 是力不为 大件和只 一对预铁 坏、，国 种物热冷 的行力家 工可部
点 、Ｔ艺 、方法进行探讨 。
温 预 热 的 焊 接 方 法 ， 以 其 方 便 灵 活 、生 度 低 ，基 本无 塑性 。这两方 面的特点 ，
产率高 、成本低 、劳 动条件好 等特 点在 结 合 焊 接 过 程 具 有 冷 却 速 度 快 及 因 焊 件 工业 上应用 较 为广泛 ，本文 主要 就其 特 受 热不均 匀而 形成焊接 应力较 大的特殊
性 ，决定 了铸铁 焊接性不 良，主要表现 在 ：一方 面焊接接 头易 出现 白 口及 淬硬
气焊灰铸铁的简易方法
产生裂纹 。严重时 ，会使焊缝金属和母材剥 离。如果焊
缝 强度较 高 而母 材 强度 较低 ，或结 合处 产 生 白 口组 织
时 ，由于自口铸 铁收缩率 （ ． ％ 一 ． ） 比灰铸 铁收 １６ ２％
（ ）切割一块 与被焊 母材 ・ ３ 样材质的铸铁条作 为填 充金属 。用氢氧化钠作 气焊 剂 ，选 用 中性焰或 弱碳化焰 进行焊接。焊接时，在基体金属熔化后再加入铸铁条 ，以
即使采用较大的焊接 热输入 ，冷 却速 度往往 还是 较大 ，
３ 机架上裂纹脱落处和磨损面的焊补 ．
用超声波探 伤检测 出裂纹 的深 度和长度 ，然 后用碳 弧气刨清除裂纹 至完全消除 ，并清 除裂纹两端 ５ ｍ ０ ｍ范 围内的金属后 ，参照前述焊接规范焊补裂纹。 对机架脱落处、磨损面直接堆 焊补缺 ，并参 照前述 焊接规范施焊。 机架体积较大 ，焊后无法 整体退火 消除应力。为 了
减少焊接应力 。若采用小的焊接热输入 ，可 以减 小不均 匀加热区的范围及焊缝收缩量 ，从而减 少焊接应力 。但
后对焊 道进行迅速均匀地锤击 ，使焊缝 金属产生塑性 变 形 ，减少焊接应力 。 （ ）机架上贴合钢板 的焊接 顺序 为 ：先焊塞 焊孔 ， ７ 再 焊贴合板周边开坡 口焊缝 ，最后焊贴板 之间 的间隙焊 缝 。先焊的焊缝 自由收缩 ，可减少焊接应力 。
磨性 、抗震性 、切削加工性 、铸 造性 以及较高 的抗雎强 度 ，故在工业上应用得极为广泛 。
离。焊缝金属 内的裂纹 ，一般常见 的是横 向裂缝 ，有 时
也有纵 向及斜 向裂纹 ，在焊缝 断 口处没有 高温氧化 时常 见的监颜色 。裂纹生成时常发出清脆 的金属 开裂声 。通 常裂纹发生在热 态焊缝 金属 的暗红色消 失后 ，即 ６０ ０％
如何提高灰铸铁的焊接质量
如何提高灰铸铁的焊接质量铸铁由于具有较低的熔点、优良的铸造性能、良好的切削加工性能、良好的耐磨性、减振性、生产工艺简单、成本低合金化以后还具有良好的耐热性和耐腐蚀性等优点，所以被广泛的运用于工业生产的构件中。
标签：高灰铸铁；提高质量；方法1 焊工无法胜任工作的原因铸铁它的主要成份是由含碳量大于 2.11%铁碳合金所构成其中也含有较多的硅锰硫磷等杂质元素，灰铸铁是一种价格便宜的结构材料，应用很广泛约占铸铁总量的80%以上，很多机件的盖、支架、泵体、轴承座、齿轮箱等都是由铸铁件制作的，在焊工维修中经常会到焊接铸铁件的工作但是很多焊工对于焊接铸铁的工作都不能胜任，造成这种况的原因主要有以下几点：（1）对于铸铁的性质、焊接性质、焊接材料、及焊接方法没有进行系统的学习，在进行焊工培训时也很少对铸铁焊接理论进行系统讲述和实操的培训。
（2）铸铁件焊接比较一般结构焊接较麻烦生产条件比较差、需要其他的辅助设备、因此在焊工培训中对铸铁件焊接往往被忽略。
（3）要使焊工能很好地掌握铸铁件焊接，就要有通俗易懂简明扼要的理论和扎实的实际操作的培训。
2 焊工应具备的素质（1）首先理论上要明白，在对铸铁零件进行焊接当中，通常在焊缝与母材金属结合的熔合线上会产生白口层，也称之为白口铸铁，导致焊接面白口化，白口层非常硬，机械加工非常困难，出现白口化有两方面原因；一是，焊接部位冷却速度过快，主要是熔合线周围温度快速下降；二是，选择的焊接材料不正确，致使焊接部位的石墨化元素非常低。
（2）铸铁补焊时在焊缝及热影响后均会产生马氏体转变、或淬硬组织硬度近似于白口给机械加工带来很大困难。
（3）铸铁补焊时，一般只针对局部焊接，这导致工件受热不均衡，焊接部位冷却非常快，这产生了非常大的拉力；加之铸铁的抗拉强度偏低，而且温度达到400度时塑性消失，因此，当产生的拉力大于铸铁自身的抗拉强度，会导致焊缝部位出现冷裂纹，如此时焊缝中存在白口铸铁时更加大了冷裂纹的出现。
Z308镍基焊条冷补灰口铸铁件焊接工艺
Z308镍基焊条冷补灰口铸铁件焊接工艺摘要：采用镍基焊条（Z308），以冷焊工艺对灰铸铁的焊接，获得高质量的焊缝。
本文阐述了灰口铸铁焊接特性以及铸铁焊接缺陷及预防，探讨了冷补焊工艺的有关内容，以供参考。
关键词：镍基焊条（Z308）；铸铁冷焊；补焊工艺1前言铸铁是含碳量大于2.11%（常用为2.5%-4%）的铁碳合金，其中还含有锰、硅元素及硫、磷杂质。
有时还加入其它元素，以获得具有特殊性能的合金铸铁。
铸铁目前常以铸件的形式应用于生产，由于铸铁含碳量较高，焊接性很差，而且铸铁的焊接主要是对存有铸造缺陷或者损坏的铸铁件进行补焊，所以补焊比较困难。
铸铁件焊接过程中的冷却速度要比铸造时快的多，因此在焊接时，焊缝及半熔化区（熔合线附近区域）将会产生大量的渗碳体，基本上属于白口铸铁组织，严重时可使整个补焊焊缝完全脱落。
若用低碳钢焊条补焊铸铁，焊缝呈高碳钢成分，在冷却时将产生高硬度的马氏体组织。
热影响区中，温度在800-1150℃的区域，高温下是奥氏体加石墨组织，在冷却过程中会析出二次渗碳体、珠光体或马氏体，也使该区域的硬度和脆性增高，这给焊后机械加工带来很大的困难。
灰口铸铁，碳几乎全部以片状石墨存在于铸铁中。
焊接时，在焊接应力的作用下，很容易在铸件的热影响区产生“热应力裂纹”，此裂纹多为横向裂纹。
2分析灰口铸铁焊接特性灰口铸铁在化学成分上的特性是碳含量高及硫、磷杂质高，其成分为C：2.7～3.5%，Si：1～2.7%，Mn：0.5～1.2%，P＜0.3%，S＜0.15%。
这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及对冷、热裂纹敏感性，在机械性能上的特性是强度低，基本无塑性。
这两方面的特点，结合焊接过程具有冷却速度快及因焊件受热不均匀而形成焊接应力较大的特殊性，决定了铸铁焊接性不良，主要表现在：一方面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。
3铸铁焊接缺陷及预防3.1白口组织及预防白口组织产生的原因主要是焊后冷却速度太快和石墨化元素不足。
灰口铸铁补焊技术的探究综述
专科毕业设计（论文）设计题目：灰口铸铁补焊技术的探究系部：船舶与港口工程系专业：焊接技术及自动化班级：焊接XXXXXX 姓名： XXX 学号： XXXXX指导教师： XX 职称： XXX2012年6月目录目录 (I)摘要 (II)Abstract (III)1 引言 (1)2 铸铁的分类及其特点 (1)3 灰铸铁的焊接性 (3)3.1 焊接接头的白口及淬硬组织 (3)3.2 焊接接头裂纹 (5)4 灰铸铁的补焊接工艺 (8)4.1 同质焊缝的焊条电弧焊 (8)4.2 异质焊缝的电弧冷焊 (12)5 铸铁件补焊实例 (15)5.1 煤气发生炉的补焊 (15)5.2 机车摇臂补焊 (16)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)摘要在工业生产中，由于铸铁的性能以及其生产成本低廉，因此在重型机械的零部件铸造中得到广泛的应用。
本文主要鉴于铸铁零部件在生产现场的使用过程中不可避免的会出现局部损坏或者断裂，考虑到经济效益，为节省更换零件的时间，只能采用补焊技术对损坏的铸铁零件进行修复，从而在分析灰口铸铁焊接性和特点的基础上，对灰口铸铁材料的补焊工艺和具体操作技术和方法给予较为详细的介绍，并且通过对某些铸铁工件的修补为实例，对焊工在对铸铁现场施焊技术的提高有非常大的参考价值。
关键词：铸铁零件；补焊工艺；修复。
AbstractIn industrial production, because of the performance and low production costs, the cast iron has been widely used in heavy machinery parts casting. This thesis is mainly in view of the inevitable partial damage or fracture that the cast iron parts will bring in the process of using in the production site. Considering the economic benefits, in order to save the time of replacement parts, we can only use welding technology to repair the damaged cast iron parts, which gives a more detailed introduction to the gray welding technology of cast iron materials and the operating techniques and methods on the basis of the analysis of gray cast iron welding properties and characteristics. Besides, taking the repair of some of the cast iron workpiece as examples provides valuable insight for welder to the improve the welding technology in cast iron field.Key words:Cast iron parts；Welding process；Repaired1 引言铸铁是碳当量大于2%的铁碳合金，工业铸铁的碳当量在2%～4%，铸铁中除了铁和碳以外，含有Si、Mn、P、S等元素，这些元素含量都比碳钢高，在某些特殊用途的合金铸铁中，根据需要还加入Cu、Mg、Ni、Mo、或者Al等合金元素。
灰铸铁补焊技术的探讨
１Ｏ 。其 基 体 组 织 为 ： 素 体 ＋珠 光 体 ＋片状 石 ．％ 铁 墨 。减 速 机箱 体结 构 复杂 ， 不便 于拆 卸 ， 我们决 定 采 取 现场 电弧冷 焊 法 修 复 。 由于 灰 铸 铁 力 学性 能低 ， 焊接性 能 差 ， 裂纹 长 约 ２０ ｍ， 三 条 较 明 显 不 规 ５ｒ 有 ａ 则 裂趾 。所 以我们 制定 了严 格 的焊接 工艺 措施 。
２ １ 年 １月 第 ｌ ０１ ４卷 第 １期
２ １ ，Ｖｏ ，１ ０ １ ｌ ４，Ｎ ． ｏ１
贵州 电力技术
ＧＵＩ ＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｐ Ｃ ＯＷ ＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
专题研讨
Ｓ ｃＭ ｐ ｔｓ ｐｅ ｉ Ｒｅ ｏ
灰 铸 铁 补 焊 技 术 的 探 讨
邓 代 兴
贵州 国 电 安 顺 发 电 有 限公 司 一 期 工 程 为 ２×
止 裂孔
３０ ０ ＭＷ 机 组 。 每 台 炉 设 计 为 两 台 型 号 为 Ｌ Ｐ０ ２／ ８ Ａ １３０５ ３的三仓 容克 式空 气预 热器 ， 据 美 国 根 Ａ Ｂ—Ｃ Ｂ Ｅ预 热器 技 术进 行 设 计 制 造 。转 子 转 速 １ ． １ｒｍｉ， ４／ ｎ 转子 重量 约 ２０。每 台空 预 器配 备 有 一 台 ３ｔ 减 速机 带 动转 子 。 由于 长 周期 运 行 ， 机组 设 备 的老
２ １ 焊 接 工艺 ．
通 圆钢 ， 由于 圆钢承 担 了部分 焊 接应 力 ， 能够 防止 焊 缝剥离 ， 并提高 焊接 接头 的 强度 ； 大大 减少 了焊缝 焊 条 的填 充 ， 因而减小 焊接应力 ， 能有效 防止焊缝剥离 。
２ ２ 焊 接 时应注 意事项 ．
焊条 的选 择 主要根 据焊 缝 的加 工 尺寸及 焊件厚
灰口铸铁焊接方法及工艺
灰口铸铁焊接方法及工艺
铸铁焊接是在用铸铁件制成零件或铸铁零件之间引出局部接合并加以固
定的一种工艺过程。
它具有结构简单、施工性好、强度高、抗腐蚀性能好等
优点，是制造机械部件基本的一种连接工艺。
铸铁焊接的方法可以分为电焊法、汽焊法和填充焊法。
电焊法是指用电焊机将铸铁的两个部件电连接在一起，并在中部打上改口，使两部分紧固在一起。
该方法用金属电极材料制成的电极可以对现场施
工中常见的钢制、铸铁件均有效。
汽焊法是指采用燃气热焊熔把两部分焊接在一起，该方法应用较广泛，
有点焊接和滴焊两种方法，点焊采用汽焊钢焊辊，滴焊采用汽焊钢丝锁焊接，可以进行大规模的焊接作业。
填充焊法是指在两部分之间滴入填充金属，然后用汽焊气焊接，以使金
属的两部分紧密贴合在一起。
填充焊法适用于大规模的焊缝，也可以用来
将形状较复杂的钢铸件紧固在一起。
铸铁焊接关键是操作技术，要求操作者在施工前要做好准备，并严格按
照焊接工艺准则规范操作，以确保焊接成功。
因此，铸铁焊接技术应用非常
普遍，也是最重要的连接方法之一。
铸铁的焊接性以灰铸铁焊接性来分析
铸铁的焊接性以灰铸铁焊接性来分析灰铸铁化学成分上的特点是C与S、P杂质高，这就增大了其焊接对冷却速度的变化与冷热裂纹的敏感性。
其力学性能特点是强度低，基本无塑性，使其焊接接头发生裂纹的敏感性增大，这两方面的特点，决定了灰铸铁焊接性不良，其主要问题有两点。
其一是焊接接头易形成白口铸铁与高碳马氏体组织；其二是焊接接头易形成裂纹。
一、铸铁焊接接头易形成白口铸铁与高碳马氏体组织：以C为3.0%,Si为2.5%的灰铸铁为例,分析电弧冷焊焊后焊接接头上组织变化的规律,图11-8中L表示液相,γ表示奥氏体,G表示石墨,C表示碳化物,α表示铁素体.图中未加括号时表示介稳定系转变,加括号时表示稳定系转变.整个焊接接头可分为6个区域: 1焊缝区:当焊缝化学成分与灰铸铁母材成分相同时,在一般电弧冷焊情况下,由于焊缝金属冷却速度大于铸铁在砂型中的冷却速度,焊缝主要为白口铸铁组织,其硬度可高达600HBW左右.用常见低碳钢焊条焊接时,即使采用较小的焊接电流,母材在第一层焊缝中所占的百分比也将为25%-30%,当铸铁C为3.0%,则第一层焊缝的平均C将为0.75%-0.9%,属于高碳钢C>0.6%.这种高碳钢焊缝在电弧冷焊后将形成高碳马氏体组织,其硬度可达500HBW 左右.这些高硬度组织,不仅影响焊接接头的加工性,且由于性脆容易引引发裂纹.防止灰铸铁焊接时焊缝出现白口淬硬组织的途径,若焊缝仍为铸铁则应采用适合的工艺措施,减慢焊缝的冷速,并调整焊缝化学成分,增强焊缝的石墨化能力,并使两者适当配合.采用异质材料进行铸铁焊接,使用焊缝组织不是铸铁型,自然可防止焊缝白口的产生.但如前面分析过的情况,若采用低碳钢焊条进行铸铁焊接,则由于母材熔化而过渡到焊缝隙中的碳较高,又产生另一种高碳组织-高碳马氏体.所以在采用异质金属材料焊接时,必须要能防止或减弱母材过渡到焊缝中碳产生高硬度马氏体组织的有害作用.其方向是改变碳的存在状态,使焊缝不出现淬硬组织并具有一定的塑性通过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.下面以C3.0%及Si2.5%的灰铸铁为例,分析焊接热影响区组织的转变.2半熔化区此区较窄,处于液相线及共晶转变下限温度之间,其温度范围约为1150-1250℃.焊接时,此区处于半熔化状态,即液-固状态,其中一部分铸铁已转变成液体,另一部分铸铁通过石墨片中的碳的扩散作用,也已转变为被碳所饱和的奥氏体.由于电弧冷焊过程中,该区加热非常快,故可能有些石墨片中的碳未能向四周扩散完毕而成细小片残留.此区冷速最快,故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,继续冷却,则从奥氏体析出二次渗碳体,在共析转变温度区间,奥氏转变为珠光体,这就是该区形成白口铸铁的过程.由于该区冷速最快,紧靠半熔化区铁液的原固态奥氏转变成马氏体,并产生少量残余奥氏体.该区的金相组织,见图11-9,采用工艺措施,使用该区缓冷,则可减少甚至消除白口及马氏体形成.在采用熔焊时,除冷却速度对该区焊后组织有重要影响外,焊缝区的化学成分对半熔化区的组织及宽度有重要影响.因该二区都曾处于高温且紧密相连,能进行一定的扩散.提高熔池金属中石墨化元素(C、Si，Ni等)的含量会消除或减弱半熔化区白口的形成是有利的。
灰铸铁的常用焊接方法
1.绪论工业中应用最早的铸铁就是以片状石墨存在于金属基体中的灰铸铁。
由于其成本低廉，并具有铸造性、可加工性、耐磨性及减振性均优良的特点。
迄今是工业中应用最广泛的一种铸铁。
20世纪80年代初，铸铁材料发展进入了顶峰期，随后，世界的铸铁产量便出现急剧递减，然而铸铁仍是当今金属材料中应用最为广泛的基础材料。
灰铸铁在结晶过程中，约有w（C）为80%的碳以石墨的形式析出，这就给灰铸铁带来两方面的特点：一方面，由于石墨强度较低（Rm﹤20N/mm2），且以片状的形态存在，割裂了基体的连续性，因此灰铸铁的强度不高，脆性较大。
另一方面，由于石墨的存在，灰铸铁具有良好的减震性、耐磨性、切削加工性和缺口敏感性。
由于共晶结晶过程中石墨化膨胀，还有减少缩松、缩孔的倾向。
同时，灰铸铁还有较高的抗压强度。
灰铸铁传统的化学成分中Si/C比较低（0.40～0.55）。
适当提高Si/C比（0.65～0.85），是提高铸铁内在质量的重要途径之一。
提高Si/C比的作用是：可使连续的初析奥氏体枝晶增加，这就像混凝土中的钢筋一样，对灰铸铁起到加固的作用，可扩大稳定系和介稳定系的温度差，增加过冷度△T，从而细化石墨，有效地扩大集体组织的利用率；还可降低灰铸铁的白口倾向，减小断面敏感性，提高弹性模量和形变抗力。
当然，Si/C比较高，会使铁素体增加，强度和硬度有所降低。
我国各种铸铁的年产量现约为800万吨，有各种铸造缺陷的铸件约占铸铁年产量的10%~15%，即通常所说的废品率为10%~15%，若这些铸件工报废,将是极大的浪费。
采用焊接方法修复这些有缺陷的铸铁件，由于焊接成本低，不仅可获得巨大的经济效益，而且有利于及时完成生产任务。
常用的焊既接方法有气焊、钎焊、电弧焊等,其中手工电弧焊应用最多。
但是铸铁件的焊补极易产生白口和裂缝，其中产生白口的主要原因是冷却速度过快和石墨元素不足;而产生裂缝的原因主要是焊接应力。
焊接是一种将材料永久性的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。
灰铸铁的焊接方法
灰铸铁的焊接方法铸铁具有成本低，铸造性能、减震性能、耐磨性能与切削加工性能优良等很多优点，而且熔炼设备简单，所以在机械制造业中获得了非常广泛的应用。
灰铸铁中的石墨以片状存在，应用广泛，其焊接主要应用于以下方面：（1）铸造缺陷的补焊很多工厂都有铸造车间，一般铸件废品率都很高，采用焊接方法修复这些有铸造缺陷的铸件，不仅有利于及时完成生产任务，而且还可大大降低铸件成本。
（2）损坏铸铁件的补焊由于各种原因，使铸铁在使用过程中会受到损坏，出现裂纹等缺陷，使产品报废。
要更换新的，有的一时无法解决，将严重影响生产任务的完成，而且成品铸件都是经过机械加工的，价格往往也很贵。
若能及时用焊接方法修补，不仅有利于生产任务的完成，而且可以节约大批资金。
（3）零件的生产即把铸铁件与刚件或其他金属件焊接起来成零部件。
灰铸铁焊接时，焊接接头中裂纹倾向是比较大的，这主要与铸铁本身的性能、焊接应力、接头组织及化学成分有关。
为防止焊接时产生裂纹，在生产中主要时采取减小焊接应力，改变焊缝合金系统以及限制母材中杂质熔入焊缝等措施2.1焊缝为铸铁型的电弧冷焊电弧冷焊的特点是焊前对被补焊的焊件不预热。
所以电弧冷焊有很多优点，焊工劳动条件好，补焊成本低，补焊过程短，补焊效率高。
对于预热很困难的大型铸件或不能预热的以加工面等情况更适于采用冷焊。
所以冷焊是一个发展方向。
2.2铸铁型焊缝电弧冷焊的工艺要点在冷焊条件下，为了防止焊接接头上出现白口及淬硬组织，还应从减慢焊接接头的冷却速度着手。
为此应采用大直径焊条，大电流连续焊工艺。
同质焊缝时若采用小电流断续焊工艺，由于冷却速度快，焊缝易出现白口，焊缝易裂，切无法加工。
但当补焊缺陷面积小时,因熔池体积过小，冷却快，焊接接头仍易出现白口。
如果情况允许，可把缺陷面积适当扩大，则可消除白口。
焊接时，使用直流反接电源，进行大电流、长弧、由中心向边缘连续焊接。
当坡口焊满后不要停弧，用电弧沿熔池边缘靠近砂型移动，使焊缝堆高，一般焊缝的高度要超出工件表面5-8mm。
灰铸铁的焊接工艺
灰铸铁的焊接工艺灰铸铁在工业上应用极广，实际工程中主要采用电弧热焊、电弧冷焊、气焊和钎焊几种焊接方法，本文分别加以阐述。
标签：铸铁;焊接性;焊接工艺1电弧热焊焊前将工件整体或有缺陷的局部位置预热到600 - 700℃，然后进行焊补，焊后进行缓冷的铸铁焊补工艺，称之为热焊。
对结构复杂而焊补处刚度又很大的工件，宜采用整体预热。
对于结构简单而焊补处刚度又较小的工件，可采用局部预热。
1.1电弧热焊工艺（电弧热焊工艺电弧热焊适用于厚度大于10mm的中厚铸件，对于8mm以下的薄壁铸件，容易烧穿，故不宜使用这种方法。
）1）预热。
对结构复杂的工件，由于焊补区刚性大，焊缝没有自由膨胀和收缩的余地，应该采用整体预热。
对于结构简单的铸件，补焊处刚性小，焊缝有一定的膨胀和收缩余地，如铸件边缘的缺陷及小范围的裂纹等可以采用局部预热。
局部预热可以采用气焊或煤气火焰加热。
2）焊前清理。
焊前用碱水、汽油擦洗及气焊火陷清除焊件及缺陷的油污、铁锈及其他杂质，同时将缺陷处预先制成适当的坡口。
制作坡口时应根据缺陷的情况采用砂轮等工具进行铲、磨加工，直到无缺陷时再开坡口。
在保证顺利运条及熔渣上浮的前提下，宜用较窄的坡口，坡口形状应为底部圆滑，开口稍大。
对裂纹缺陷应设法找出裂纹两端的终点，然后在裂纹终点钻止裂孔。
3）造型。
对于边角部位及穿透类缺陷应在待焊部位造型，目的是防止熔化金属流失，保证一定的焊缝成形。
造型材料可用水玻璃砂或黄泥。
内壁最好放置耐高温的石墨片，以防止造型材料受热熔化或塌陷，同时造型材料应在焊接前烘干。
4）焊接时，为了保持预热温度，缩短高温焊接时间，要求应在最短的时间内焊完，因此，应采用大电流、长弧、连续焊。
因为铸铁焊条中含有较多的高熔点难熔物质石墨，故采用适当的长弧焊有利于药皮熔化，同时有利于石墨向熔池中过渡。
焊接电流的经验公式为I=（40 - 60）d。
d表示焊条直径（mm）。
5）焊后缓冷。
焊后需要采取保温缓冷措施。
常用的保温材料为石棉，最好采用随炉冷却的方式。
铸铁焊接工艺
铸铁焊接工艺要点（一）一 . 前言：灰口铸铁是铸铁中的一种，灰口铸铁的碳以片状石墨的形式分布于铸铁基体中，断面呈暗灰色，故称灰口铸铁。
由于片状的石墨割裂了铸铁的基体组织，因此，灰口铸铁的抗拉强度低，缺乏塑性。
灰口铸铁具有良好铸造性和切割性能，同时由于灰口铸铁中石墨以片状存在，它具有良好的耐磨性，抗震性和切削加工性并具有较高的抗压强度，故在工业上运用极为广泛。
灰口铸铁目前常以铸件的形式运用于生产，由于铸造工艺的特点，铸件往往存在着各种不同程度的缺陷，在生产现场中也有许多因各种原因而损坏的铸件。
铸铁的焊接实际上就是对存有缺陷或者损坏的铸件进行补焊。
所以铸件补焊具有很大的经济意义。
1.灰口铸铁的焊接性能较差，在焊接时容易出现下列问题1.1焊后产生白口组织在补焊灰口铸铁时，经常会在熔合区生成一层白口组织。
产生白口组织的原因是：由于母材近缝区在焊接时受到高温加热，当受热温度860℃以上时，原来灰口铸铁中得游离状态的石墨开始部分也熔于铁中，温度越高，熔于铁中的石墨也越多。
当冷却时，一般认为在30-100℃/s的急速冷却条件下，熔于铁中的碳来不及以石墨形式析出，而呈渗碳体出现，即所谓白口。
另外。
在焊接熔池中的石墨化元素碳，硅等不足也是产生白口的主要原因。
一般在窄小的高温度熔合区内，焊后很容易产生白口组织。
白口组织硬而脆，使得焊缝在焊后难以机械加工，甚至会导致开裂。
防止白口产生主要措施是适当调整填充金属的化学成分和冷却速度。
改善焊缝技术的化学成分，增加石墨化元素的含量，可以在一定条件下防止焊缝金属产生白口。
例如气焊用铸铁焊丝的碳，硅含量要比母材高（C3.0％－3.8％，Si3.6%-4.8%）特别是冷焊灰口铸铁时，焊丝中的含硅量可高达4.5％焊后缓冷和延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨充分析出，这是避免熔合区产生白口的主要工艺途径。
采取的具体措施是焊前预热和焊后保温。
由于气焊时冷却速度较慢。
因此。
对于防止白口极为有力灰口铸铁的补焊工艺和操作技术（2）1.2 焊接街头出现裂纹裂纹是焊接灰口铸铁的要问题，灰口铸铁焊接接头上的裂纹可能出现在焊缝金属中，也可能在基本金属即母材上。
关于灰铸铁的焊接性的探讨
摘要： 本文在灰铸铁的焊接性能差的基 础上， 对其进行分析 ， 如何控 制及 防止 不利焊接 因素 的产 生， 从 白口和淬硬组织及冷热裂
纹等 方面， 对灰铸铁的焊接性能进行 了更深入的分析 ， 最终 达到对灰铸铁焊缝的有效施 焊。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｙ ｉ ｒ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｔ ｓ ｐ ｏ ｏ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｕ ｎ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ 含碳 约 ３ ％， 含硅 约 ２ ． ５ ％， 对其 用焊条 电弧焊进行施焊 时， 焊接过程 中 白口组织主要集 中在焊缝 区、 熔 合区和奥 氏体 区。 焊 缝区在焊接加热过程 中处于 液相 温度 以上。 由于所 选焊 接材料的不 同， 焊缝成 分分两种 ： 一种是铸铁 成分 ， 另
Ｖａ ｌ ｕ ｅ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
・４１・
关 于灰铸铁 的焊接性 的探讨
Ｏｎ ｔ ｈ ｅ Ｗ ｅ ｌ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇｒ ａ ｙ Ｉ ｒ ｏ ｎ
费翔 Ｆ ＥＩ Ｘｉ ａ ｎ ｇ
（ 石 家 庄 煤矿 机 械 有 限 责任 公 司 ， 石家庄 ０ ５ ０ ０ ３ １ ） （ Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ０ ５ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
浅议灰口铸铁的焊接
【 关键词 】 口 灰 铸铁； 焊接性； 焊接工艺
（ ） 后 冷 却 ３焊 ０肓 言 ．玎 工件应随炉缓慢 冷却至 室温 （ 一般需 ４ ｈ以上 ） ８ ．也可用石棉布 铸铁是指含碳 量大 于 ２１％ 于 ６ ９ ．ｌ 小 ． ％的铁碳合金 ．其 中还含有 ６ 板 或炭灰覆盖 ， 使焊缝形成均匀的组织 ， 可防止产生裂纹 。 硅、 、 、 锰 硫 磷杂质。 照碳在铸铁 中存在的形式的不 同． 按 可将铸铁分为 （ ） ２１ ．＿ ３气焊特点 白口铸铁 、 灰铸铁、 可锻铸铁 、 球墨铸铁。 灰铸铁 中石墨 以片状形存在 ．
◇ １期 ０２ 第 ２
浅议灰 口铸铁的焊接
祁 云龙 （ 中铁 二 十 二局 集 团第 六 工 程 有 限 公 司 吉林 长春 １０ ０ ） ０ ０ ８
【 要】 摘 针对灰 口铸铁焊接性较差、 场焊接 时易出现缺 陷的难题 ， 工程应 用对其性能、 现 结合 焊接 工艺及 焊接 中需要注意的 问题进行 了探 讨， 并提供 了相应的焊接施 工方法 。
气焊火焰温度 比电弧温度低得多 ．焊件的加热和冷却 比较缓慢 ． 具有 良好的耐磨性 、 消震性和切削加工性 ， 并具有 较高的抗压强度 ． 故 在工业上应用极 广。但是 ． 灰铸铁的焊接性不 良． 特别是电弧焊时 ． 如 这对防止灰铸铁在焊接时产 生白口组织和裂纹都很有利 ． 而且气焊质 易于切削加工。 果焊条选用不 当 ． 或者没有采取一些特殊 的工艺措施 ． 则在 焊接过程 量较好 ． ２２手 工 电 弧 焊热 焊 法 ． 中会产生一系列的缺陷。本文针对灰 口铸铁焊接性较差 、 现场焊接时 ２２１ 接工 艺 ．． 焊 易 出现缺 陷的难题 ， 结合工程应用对其性 能 、 焊接工艺及焊 接中需要 手工 电弧热焊主要用于补焊厚度 较大（ 大于 １ｍｍ） ０ 的铸铁 零件 注意 的问题进行 了探讨 ． 并提供了相应的焊接施工方法 焊条 电弧焊选用铸铁 芯铸铁焊条 Ｚ ４ ２ ８或钢芯铸铁焊条 Ｚ ０ ２８ １ 铁 的 焊 接 性 ． 铸 ２２２焊 接 技 术 ．． 铸铁含碳量高 ， 织不 均匀 ， 组 石墨呈片状 结晶 ． 故而抗拉强度低 、 （） １对缺陷所在的部位进行清理 ， 将油 、 、 锈 杂质等清除干净 ： 检查 脆性大 ， 可塑性及焊接性较 差。由于碳 、 硫含 量高 ． 组织疏松 ． 析严 偏 查清走 向、 分支和端点所在 的位 置 ； 为防止裂纹扩展 ． 应 重， 导热性能差 ， 对冷却速 度很 敏感 ， 且铸铁液 固相温度 比较接 近 ， 焊 裂纹 的长度 ， － ｍｍ． 深度应 比裂纹所在 的平面深 ２ ４ ｍ ～ｍ 接过程中焊缝产生的变形力大 ． 易形成气孔 零件焊缝处由于局部加 在裂纹端部处钻止裂孔 ３ ５ ０ ～ ０ ℃ 热， 焊接热循环不均匀 ， 不利于石墨析 出， 极易在焊缝 区形成 白 口铁。 将工件放入加热炉中预热 ６ ０ ７ ０ （） ２ 为使焊接缝 能 自由收缩 ， 采用分散 、 间断、 交替施焊 的方法。 先 其焊接产生 的应力 扩散不均 ， 如焊接应力超 过铸铁强度 ． 就会 在焊补 后焊两边。以最快 的速度间断 、 交错进行封底焊接 ． 焊接 电流 区出现新的裂纹或 焊道剥离现象。 以， 所 在焊补 时应 防止 ： 焊缝区 内的 焊 中间 ， ０ Ａ。焊条与工件夹 角在 ３ 。４ 。 ５～ ５之间 ， 电弧始终对准前面的熔敷 白口化及夹杂气孔 ， 焊缝及 零件上产生新 的裂 纹 ． 焊接过程 中产 生难 约 １０ 金属 ， 不得使其 指向母材 ， 以防止母材过多地熔入 焊缝 。 同时焊条不要 熔的氧化物及发生零件 自 身变形等问题 做大的摆动 ， 以直线窄焊道为宜 。每次焊道长度不得超过 ５ ｒ 熄弧 ０ ｍ． ａ ２常 用 焊 接 方 法 ． 时 应 填 满 弧坑 为改善铸铁零件的焊补质量 ， 可采取热焊法和冷 焊法 热焊 法指 （） ３ 焊后冷却 。工件焊 后应随炉缓慢冷 却至室温 ． 也可用石棉 布 焊 前将 工 件 整 体或 局 部 预热 到 ６ ０－７０ ．补 焊 过 程 中不 低 于 ０－ ０￣ 板） ４０ ｏ ℃，焊后缓慢冷却 至室温 。采用热 焊法可有效减 小焊接接头的温 （ 或炭灰覆 盖。 ２２３焊 接 特 点 －＿ 差 ， 而减小应力 ， 从 同时还可以改善铸件 的塑性 ． 防止出现 白 口 织和 组 手工电弧焊热焊可有效地防止 白口、淬硬 组织及 裂纹的产生 ． 接 裂纹 。 常用热焊法是气焊和焊条 电弧焊 。 焊法指焊前不对工件进行 冷 头切削加工性好 。 但需加热设备 ， 成本高 、 生产效率低 、 劳动条件差 。 主 预热 ， 或预热 温度不超过 ３ ０ ０ ℃。常用手工 电弧焊进行冷焊。 要用户小型 、 中等厚度 （ 于 ｌｍｍ） 大 ０ 的铸 铁件 和焊接后需要加工 的复 ２１ ．气焊热焊法 杂、 重要的铸铁件 ， 如汽车 的汽缸体 、 缸盖等 。 ２１１ 接 工 艺 ．．焊 ２３ ＿手工 电弧焊冷焊法 气焊热 焊方法适于补焊小型薄壁灰铸铁零件 焊接 时． 为了保证 ２３１焊 接 工 艺 ．． 气焊的焊缝处不产生 白口组织并有 良好 的切削加工性 ． 铸铁焊丝 的成 根 据铸 铁工件 的要求 ． 可选用不 同的铸铁 焊条 ． 例如补焊一般 灰 分应 具有高 的含碳量和含硅量 ， 配合适 当焊剂 。 并 常用铸铁气 焊焊丝 ． 铸铁零件非加 工面 ， 可选用 Ｚ ０ 焊条 １０ 补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁 如 Ｈ ４ １ Ｈ￥０ ． ￥０ 或 ４ ２ 配用焊剂 Ｃ ２ １ Ｊ０ 零件 ， 可选用 ｚ１６或 ｚｌ７焊条。 １ １ 冷焊法可以使用普通 的电弧焊设备 ２１ ．． ２焊接技术 ２３ ．． ２焊接技术 （） １ 焊前准备 （） １ 焊前准备 ： 首先清除焊修表面的油 污及杂质 ． 使其露 出基体的 用氧一 炔火焰 中性焰 ， 加热到 １０ １０ 清除缺陷周 围的油污。用 ０ ～ ５ ℃， 金属光 泽。 如果存在裂纹 ， 应在裂纹两端各钻一个止裂孔 ， 以免施 焊时 碳弧气刨开坡 口， 一般坡 口 深度为焊件壁厚的 ２ ． ， 角度为 ７ ℃～ ２ 然 ３ ０ １℃． 其型式 和大小 由焊接部位 的厚度 和工艺 后用碳弧气刨去除氧化皮 ． 出基体的金属光泽 所开坡 口 露 顶部宽度超 裂纹延 伸。沿裂纹开 出坡 口， 如果是大型铸件 ， 还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉 ． 使 过 ３ ｍｍ， ０ 且裂纹℃较长时 ． 应预栽 Ｍ８ 螺丝 ． 每间隔 ３ ｍｍ栽一根 ． ０ 对称 要求 而定 。 接头得 到加强 预栽 。然后将焊件放放炉中缓慢加热至 ６０ ７０ 不可超过 ７ ０ ０～ ０ ℃（ ０ ℃） （） ２ 焊条直径 由焊修部位 的厚 度确定 ． 一般应尽 量选用小直径 的 （） ２ 施焊 以减少输入焊件的热量 ： 在保证焊条金属 与基体溶合 的情况下 ． 采用 中性焰或弱碳化焰 ， 选用 左向焊法 。起 焊时 ． 由于刚开始加 焊条 ， 以免焊件温度 过高产生应力 ： 一般应 遵 热， 焊炬倾斜角应大些 ， 一般为 ５ ～Ｏ Ｏ ７ ℃。同时在起焊处应 使火焰往 复 焊修电流也应尽量选用小 的 ． 先内后外（ 先孔 内， 后机体外侧 ， 再后机体上 平面 ）短段 、 、 断续 、 分 运动 ， 保证焊接 区加热均匀。 焊接 时， 要在基本金属熔透后 再加入焊丝 循“ 多层 多道 、 电流 、 小 锤击焊缝” 的原则 。 金属 ， 以防止熔合不 良； 加入焊丝 时 ， 经常用焊丝轻轻搅 动熔池 ． 促使 散焊、 （ ） 在焊后 金属 温度在 ８Ｈｃ ３应 Ｏ 左右时 ， ０ 用小 锤锤击焊缝 ． 使其 表 气体 、 夹渣浮出 ； 发现熔池 中出现 白亮 点时 ， 停止填人 焊丝金属 ， 加入 以松弛焊接应力 ， 清除裂纹 和气孔 。 若温度 已经冷却到低 适量焊剂 。 焊完时 ． 应使焊缝稍 高于焊件表面 ． 并用焊丝刮去杂质较多 面呈麻 点状 ， 于 ３０ ０ ℃时 ， 则不能在锤击 ， 以免产生冷脆裂纹 。 （ 下转第 ３ ３页 ） ９ 的表层面
08-灰铸铁(HT205)焊修工艺研究
焊接质量高。
采用小电流、低电压的短路过渡形式的细丝 CO2
气体保护焊，母材溶深浅，焊道窄，电弧加热集中，
工 作 受 热 面 积 小 ，有 利 于 减 少 应 力 和 裂 纹 的 产 生 。并
且 由 于 CO2 气 流 有 较 强 的 冷 却 作 用 ，热 影 响 区 窄 。CO2
气 体 有 一 定 的 氧 化 性 ，可 烧 损 焊 接 中 的 碳 ，因 此 细 丝
1 机车用制动缸简介
机 车 制 动 缸 是 机 车 基 础 制 动 装 置 的 动 力 源 。当 机 车 停 车 制 动 时 ，压 缩 空 气 由 总 风 缸 经 减 压 阀 进 入 制 动 缸 推 动 制 动 缸 工 作 ，然 后 经 基 础 制 动 装 置 各 杆 件 将 作 用力放大，产生机车所需制动力。图 1 展示了东风 4 型 机 车 制 动 缸 ， 其 直 径 为 6 英 寸 （ 152mm）， 缸 体 用 HT250 灰铸铁造而成。机车制动反力通过前后盖作用 在 缸 体 上 ，由 于 构 造 方 面 的 原 因 ，制 动 缸 前 后 盖 安 装 口部 位容 易产 生裂 纹 ，若 不修 复，只能 报废 处理 ，造 成严重浪费。
接 头 存 在 白 口 组 织 时 ，其 冷 却 收 缩 率 比 灰 铸 铁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ母 材 大
得 多 ，使 得 应 力 更 加 严 重 ，加 剧 裂 纹 倾 向 ，严 重 时 可
使整个焊缝沿半熔化区从母材上剥离下来。
图 1 DF4 型机车制动缸 通讯作者：李金柱（1989-），男，硕士研究生，工程师，Tel:15603799053，Email: lijinzhu@
参考文献： 1 中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册第 2 卷材料的
灰铸铁缸体电弧冷焊修复工艺研究
灰铸铁缸体电弧冷焊修复工艺研究摘要：缸体是汽车铸件中质量最大的一个铸件，缸体制造和使用过程中出现裂纹、磨损、渗漏等缺陷，采用电弧冷焊工艺进行修复，分析了缸体铸件的焊接性，焊接时可能出现白口组织和裂纹，采用同质焊缝和异质焊缝的两种电弧补焊工艺、同时结合相应的工艺措施可获得理想的修复效果。
关键词：灰铸铁；电弧冷焊；焊接工艺Research on the repairing process of gray iron engine block arc cold weldingYu Hongmei（Department Of Mechanical Engineering Chengdu Technological University 611730）Abstract：The cylinder is the largest automotive castings of the quality of a casting.The emergence of cracks，wear，leakage and other defects of engine cylinder manufacture and use of the process，using arc cold welding process to repair welding machine，analyzes the main reasons of cylinder block castings，white tissue and the emergence of crack in the welding process，using two kinds of arc weld and heterogeneous homogeneous weld repair welding technology，combined with the corresponding technical measures can obtain the ideal effect of repair.Keywords：Gray cast iron；Cold welding；Welding process缸体是汽车铸件质量最大的一个铸件，对于卡车、越野车等使用的大功率发动机，大多采用灰铸铁。
灰铸铁的焊接工艺
灰铸铁的焊接工艺灰铸铁是一种常用的铸造材料，由于其具有较高的强度和耐磨性，被广泛用于汽车零部件、机械设备零件等领域。
然而，灰铸铁的焊接工艺却较为复杂，需要选用适合的焊接材料和合适的焊接工艺。
一、焊接材料的选择灰铸铁的焊接通常采用镍铁型、镍铜型或镍钢型焊条。
其中，镍铁型焊条适用于连接灰铸铁与低碳钢、铸铁之间；镍铜型焊条适用于连接灰铸铁与铜或黄铜之间；镍钢型焊条适用于连接灰铸铁与高强度钢之间。
此外，还需要选用相应的焊剂和助焊剂，以提高焊接质量。
二、焊接工艺的选择灰铸铁的焊接工艺有手工电弧焊、氧乙炔焊、氩弧焊和镍铁焊等几种。
在选择焊接工艺时，需要考虑焊接缝的位置、尺寸和要求，以及材料的特性等因素。
1. 手工电弧焊手工电弧焊是常用的焊接方法之一。
在进行手工电弧焊时，需要注意以下几点：- 进行焊接前，应先对焊缝进行切割、修整，以保证焊缝的准确度和质量。
- 在进行焊接时，应采用小电流、短弧和频繁的间歇焊接，以防止灰铸铁过热而产生裂缝。
- 焊接后，应进行热处理，以减少焊接产生的应力，避免产生变形和裂纹。
- 在进行手工电弧焊时，还可以使用预加热和后热处理的方法，以提高焊接接头的质量。
2. 氧乙炔焊氧乙炔焊也是常用的焊接方法之一。
在进行氧乙炔焊时，需要注意以下几点：- 进行焊接前，应对焊缝进行切割、修整，并采用粗砂轮切磨方法，以清除表面的氧化物和污染物。
- 在进行焊接时，应采用中性火焰，并控制熔融池的大小和形状，以保证焊接质量。
- 在进行氧乙炔焊时，还可以采用预加热和后热处理的方法，以减少焊接产生的应力。
3. 氩弧焊氩弧焊是一种较为先进的焊接方法，适用于对焊接质量要求较高的场合。
在进行氩弧焊时，需要注意以下几点：- 进行焊接前，应对焊缝进行切割、修整，并进行除油、除锈等预处理工作。
- 在进行焊接时，应使用直流焊机和直流电极，以提高焊接质量。
- 在进行氩弧焊时，还可以采用预加热和后热处理的方法，以减少焊接产生的应力。
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目录目录 (1)前言 (3)1. 灰铸铁的性能特点及应用 (5)1.1 灰铸铁的性能特点 (5)1.2 灰铸铁的应用 (6)2. 灰铸铁的焊接性 (7)2.2焊接接头易出现白口及淬硬组织 (7)2.2.1焊缝区 (8)2.2.2半熔化区 (9)2.2.3奥氏体区 (10)2.2.4重结晶区 (11)3. 灰铸铁的焊接工艺性 (11)3.1 电弧热焊 (12)3.2 半热焊 (12)3.3 电弧冷焊 (13)3.4 镍基焊条 (14)4.灰铸铁同质（铸铁型）焊缝的熔焊 (16)4.1电弧热焊 (16)4.2气焊 (19)5灰铸铁的焊接裂纹及预防 (21)5.1冷裂纹 (21)5.1.1、冷裂纹产生的主要因素 (21)5.1.2、焊缝上的冷裂纹 (21)5.1.3热影响比上的冷裂纹 (22)5.1.4防止冷裂纹的措施 (23)5.2热裂纹 (23)5.2.1产生热裂纹的主要因素 (24)5.2.2热裂纹的防止 (24)6. 灰铸铁的焊接检验 (24)致谢 (29)参考文献 (30)前言工业中应用最早的铸铁就是以片状石墨存在于金属基体中的灰铸铁。
由于其成本低廉，并具有铸造性、可加工性、耐磨性及减振性均优良的特点。
迄今是工业中应用最广泛的一种铸铁。
20世纪80年代初，铸铁材料发展进入了顶峰期，随后，世界的铸铁产量便出现急剧递减，然而铸铁仍是当今金属材料中应用最为广泛的基础材料。
灰铸铁在结晶过程中，约有W(C)为80%的碳以石墨的形式析出，这就给灰铸铁带来两方面的特点：一方面，由于石墨强度较低（Rm ﹤20N/mm2），且以片状的形态存在，割裂了基体的连续性，因此灰铸铁的强度不高，脆性较大。
另一方面，由于石墨的存在，灰铸铁具有良好的减震性、耐磨性、切削加工性和缺口敏感性。
由于共晶结晶过程中石墨化膨胀，还有减少缩松、缩孔的倾向。
同时，灰铸铁还有较高的抗压强度。
灰铸铁传统的化学成分中Si/C比较低（0.40～0.55）。
适当提高Si/C比（0.65～0.85），是提高铸铁内在质量的重要途径之一。
提高Si/C比的作用是：可使连续的初析奥氏体枝晶增加，这就像混凝土中的钢筋一样，对灰铸铁起到加固的作用，可扩大稳定系和介稳定系的温度差，增加过冷度△T，从而细化石墨，有效地扩大集体组织的利用率；还可降低灰铸铁的白口倾向，减小断面敏感性，提高弹性模量和形变抗力。
当然，Si/C比较高，会使铁素体增加，强度和硬度有所降低。
我国各种铸铁的年产量现约为800万吨，有各种铸造缺陷的铸件约占铸铁年产量的10%~15%，即通常所说的废品率为10%~15%，若这些铸件工报废,将是极大的浪费。
采用焊接方法修复这些有缺陷的铸铁件，由于焊接成本低，不仅可获得巨大的经济效益，而且有利于及时完成生产任务。
常用的焊既接方法有气焊、钎焊、电弧焊等,其中手工电弧焊应用最多。
但是铸铁件的焊补极易产生白口和裂缝，其中产生白口的主要原因是冷却速度过快和石墨元素不足;而产生裂缝的原因主要是焊接应力。
焊接是一种将材料永久性的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。
几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用到焊接技术。
焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。
近年来，焊接已由一个单一的加工工艺发展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业，在这些产业中，焊接在其中占有重要地位，是决定其产品使用安全的关键。
有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用，有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用，有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下，主要决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术，这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量，形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业，同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。
这些行业是互相关联促进的行业。
焊接结构已有日新月异的发展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构发展的方向，可大大节约大型铸锻车间及其设备的基本建设投资和生产过程的能源消费，同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采用钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构，可达到大跨度、轻自重、工厂制造、设计优、工程在建周期短、环境污染少，基础费用省，折除后材料可循环使用，因而符合目前绿色制造和资源循环利用建设节约型社会的大潮流。
目前我国微电子及IT行业中的发展，高强有色金属、光钎、超导和复合材料及高分子材料的应用，都对焊接工艺、设备和材料提出了很多新的要求，因而得到了相应发展。
1. 灰铸铁的性能特点及应用1.1 灰铸铁的性能特点灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。
灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。
同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。
故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。
灰铸铁在结晶过程中，约有W(C)为80%的碳以石墨的形式析出，这就给灰铸铁带来两方面的特点：一方面，由于石墨强度较低(Rm﹤20N/mm2)，且以片状的形态存在，割裂了基体的连续性，因此灰铸铁的强度不高，脆性较大。
另一方面，由于石墨的存在，灰铸铁具有良好的减震性、耐磨性、切削加工性和缺口敏感性。
由于共晶结晶过程中石墨化膨胀，还有减少缩松、缩孔的倾向。
同时，灰铸铁还有较高的抗压强度。
灰铸铁传统的化学成分中Si/C比较低(0.40～0.55)。
铸铁成分分析仪器研究表明，适当提高Si/C比(0.65～0.85)，是提高铸铁内在质量的重要途径之一。
提高Si/C比的作用是：可使连续的初析奥氏体枝晶增加，这就像混凝土中的钢筋一样，对灰铸铁起到加固的作用，可扩大稳定系和介稳定系的温度差，增加过冷度△T，从而细化石墨，有效地扩大集体组织的利用率；还可降低灰铸铁的白口倾向，减小断面敏感性，提高弹性模量和形变抗力。
1.2 灰铸铁的应用灰铸铁现在在我国的使用上主要是缸体、缸盖、刹车盘、机床支架等等吧，主要是根据其组织和性能来判断的，下面附组织和性能的解释灰铸铁的组织和性能。
[组织]：可看成是碳钢的基体加片状石墨。
按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。
[力学性能]：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。
灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。
同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。
故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。
[其他性能]：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性2. 灰铸铁的焊接性2.1 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敏感性及冷热裂纹的敏感性。
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。
2.2焊接接头易出现白口及淬硬组织以含碳为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。
2.2.1焊缝区当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时，则在一般电弧焊情况下，由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①采用适当的工艺措施来减慢焊逢的冷却速度。
如：增大线能量。
采用预热或者炉中缓冷②调整焊缝化学成分来增强焊缝的石墨化能力。
可增加C、Si、Ni等元素促进石墨化。
对焊缝石墨影响元素异质焊缝：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，母材在第一层焊缝中所占百分比也将为1／3～1／4，其焊缝平均含碳量将为0.7%～1.0%,属于高碳钢（C＞0.6%）。
这种高碳钢焊缝在快冷却后将出现很多脆硬的马氏体。
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。
2.2.2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，温度范围1150～1250℃。
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白口铸铁的影响冷却很快，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。
由于该区冷速很快，在共析转变温度区间，可出现奥氏体→马氏体的过程，并产生少量残余奥氏体。
其左侧为亚共晶白口铸铁，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，白色为残余奥氏体。
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。
最后其室温组织由石墨+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，随着冷却速度由快到慢，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：焊接方法、预热温度、焊接热输入、铸件厚度等因素。
2）化学成分对半熔化区白口铸铁的影响铸铁焊接半熔化区的化学成分对其白口组织的形成同样有重大影响。
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）。