灰口铸铁的焊接性

灰口铸铁的焊接性

灰口铸铁的焊接性较差，在焊接时容易出现下列一些问题。

(一)焊缝金属出现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，当受热温度高于860℃以上时，原来灰口铸铁中游离状态的石墨开始部分地熔于铁中，温度越高，熔于铁中的石墨就越多。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(Fe

C)出现，

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即所谓白口。再者，在焊接熔池中的石墨化元素碳、硅(C、Si)等不足也是产生白口的主要原因。一般在窄小的高温熔合区内，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。

适当调整填充金属的化学成分和冷却速度是防止白口产生的主要措施。

改善焊缝金属的化学成分，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(C 3.0％～3.8％、Si 3.6％～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，使石墨充分地析出，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利。

(二)焊接接头出现裂纹

裂纹是焊接灰口铸铁的主要问题，灰口铸铁焊接接头上的裂纹可能出现在焊缝金属中，也可能出现在基本金属即母材上。

基本金属上的裂纹一般出现在近缝区，可能是纵向、横向或斜向的。由于灰

口铸铁塑性极差，几乎不能发生任何塑性变形，而且强度又低，所以在焊接应力及铸件本身应力(组织应力)的共同作用下，当局部应力大于强度极限时，就产生了裂缝。严重时，会使焊缝金属与母材分离，即焊缝从基本金属上脱落下来，即所谓剥离。如果焊缝强度较高而母材强度较低，或者结合处产生白口时，由于白口铸铁收缩率(1.6％～2.3％)比灰口铸铁收缩率(0.9％～1.8％)大，且塑性也差，故均容易产生剥离。

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缝。在焊缝断口处没有高温氧化时常见的蓝颜色。裂纹生成时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600℃以下，直到焊缝与焊件整体温度均匀化之前。最容易发生裂纹的温度在400℃以下，通常这种在热应力和组织应力的共同作用下发生的裂纹称为热应力裂纹。

此外，由于焊前不正确的加热或补焊工艺选择不当而造成热应力过大，以致引起补焊区以外的铸件薄弱断面或形状突变处，在拉应力作用下而开裂，即母材开裂。母材开裂也伴随有清脆的开裂声。

防止产生热应力裂纹的措旋如下：

1．采用热焊并控制好温度。当温度高于600℃时，由于产生了一定的塑性变形。而使部分内应力得到消除，一般在600℃以上焊接时就不会产生热应力裂纹。

2．采用加热减应区法。使焊缝冷却时能不受阻碍地自由收缩，从而避免应力过大而导致裂纹。

3．改变焊缝金属的化学成分和合金系统，使焊缝具有较好的塑性和较低的硬度，使之具有良好的塑性变形能力，再采用正确的工艺措施，就可以有效地防

止裂纹的产生。

(三)气孔

气焊灰口铸铁时产生气孔的原因主要是焊缝冷却时，液态金属中的气体来不

及逸出所致。在操作时，一方面把火焰稍微抬高一些，使熔池周围温度升高；另

一方面，将火焰围绕熔池慢慢转动。这样，使熔池中的气体能充分逸出，从而避

免和减少气孔的产生。

(四)难熔氧化物

)。

灰口铸铁中含有一定量的硅，气焊时会和氧化合生成高熔点的氧化物(SiO

2

SiO

覆盖在熔池表面，会阻碍焊接过程的正常进行，所以灰口铸铁补焊时，应使2

用熔剂将这些难熔氧化物除去，并用焊丝端头随时将其拨出熔池。

(五)焊接位置

灰口铸铁在液态时流动性很好，所以气焊时只能采用平焊，而不能进行其它

焊接位置的补焊。