分析铸钢焊接.pdf

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1、铸钢焊接第1页铸钢铸件的种类，按使用材料性质可分为：低碳钢铸件铸钢类低合金钢铸件高合金钢铸件灰口铸铁铸件铸铁类可锻铸铁铸件铸件球墨铸铁铸件铜合金类轻合金类其它本书所讲的焊接是上述范围中的铸钢和铸铁两部分。铸钢的化学成分与轧钢、锻钢几乎完全相同。铸钢在强度和塑性上比铸铁或其它铸件都优越，可焊性也良好，因此铸钢做为重要部件广泛地应用于冶金、船舶、铁路车辆、重型电机、土木建筑机械和机床等各个方面。过去铸钢常常出现缩孔，可以说是有缺点的，它和轧钢或锻钢相比，机械性能较差。可是近些年来由于铸造技术的提高，已经能够制造出质量优良的铸件。从图上可看出铸钢件的机械性能是有所提高的，有的甚至

2、超过了轧钢。关于铸钢，可不考虑它的锻造性，有时连切削性也不必考虑，根据需要只在成分上加添各种合金元素，就能制造出各种高合金铸钢。现在已经生产的高合金铸钢中有耐腐蚀、耐高温、耐磨损等各种特殊用途的铸钢品种。第2页图碳素钢和轧钢的机械性能比较铸钢种类铸钢可分：碳素铸钢、低合金铸钢、高合金铸钢三大类。另外也可分为普通铸钢（碳素钢）、特殊铸钢（合金铸钢）两大类。在高合金铸钢中包括：不锈钢、耐热钢、高锰钢三种铸钢。表是日本工业标准（中规定的材料范围对铸表铸钢的分类第3页化学符号写法：、译注：上列日本工业标准铸钢材料与我国国家标准或部颁标准可做对比的，如相当于我国第一机械工业部部颁标准

3、规定的碳：锰：硫、磷不超过的均属特级酸性钢。（见自“五金手册年版）第4页钢所做的分类。此外实际生产和应用的还有各种不同组合成分的铸钢材料。铸钢焊接铸钢焊接有：同类铸钢焊接，铸钢与轧钢的焊接，磨损部件堆焊修补，铸钢件缺陷的焊补等。铸钢焊接在本质上与轧钢焊接并无区别，焊接低碳钢板的技术可以照样适用于焊接低碳铸钢。同样，如果掌握焊接不锈钢板的技术，对焊接不锈钢铸钢也能胜任。两者的区别只是使用目的上的不同；再加上过去铸钢焊接的应用，不象轧钢焊接那样广泛，所以没有确定铸钢焊接的标准、要求。这在客观上也影响了铸钢焊接的技术发展，因此仅用于一般的缺陷修补上。第5页碳素铸钢及低合金铸钢焊接

4、要点铸钢的特性铸钢的熔点高，冷却时收缩量大，这是它的固有特性，与其它金属材料相比，铸造时容易产生缺陷。此外，设计的好坏，铸造方法的优劣，对铸钢都很敏感。这些特性如能很好的理解，对提高铸钢焊接质量关系极大。流动性不好钢水的流动性比其它金属差，浇注范围也窄，因之铸造的可能厚度是有限度的。在一定程度以上的薄壁，对高温熔液必须采取特殊措施。这不仅增加制造成本，而且也容易出现铸造上的缺陷。）收缩大铸钢在铸造时的收缩量比铸铁大，因此就容易产生缩孔、龟裂等缺陷。这些缺陷有的就是修补的对象，在焊接结构上利用铸钢件时也得予以特别注意。表是铸钢、铸铁在铸造时收缩量的比较。表铸钢、铸铁在铸造时收

5、缩量的比较在这里可看出铸钢在浇注温度、凝固温度范围上明显地第6页都高；凝固时体积收缩率以及凝固后到达常温的线收缩率也比铸铁大得多。这就说明铸钢在铸造上比铸铁更容易产生缺陷。图是用图示表示的铸钢在冷却过程中容积图铸钢随冷却出现的容积变化变化的情况。大约在开始凝固，到凝固完了，这中间引起的体积收缩，因之在最后凝固部分就出现缩孔。图是缩孔的产生情况和做了冒口补液的状态。图是出现孔洞的原因和利用熔液指向性凝固原理，防止孔洞产生的示例。此外，熔液凝固之后达到常温，容积的收缩为换算成线收缩率为，相当于铸铁的二倍，这是铸钢容易产生裂缝的主要原因。高温时抗拉强度低铸钢和其它金属一样，在刚到

6、凝固温度的高温阶段，抗拉强度极低。因此在收缩时，由于砂型的抵抗或冷却速度的不同而产生内部应力，致使冷却较第7页图缩孔的产生状况图孔洞的产生和防止办法慢的部分，或者在冷却速度不同的位置上容易形成裂缝。图就是这种状态的示意，如图上所示：上下方向受砂型阻碍不能收缩，另一方面柱本身还要收缩，这时图中柱与板的结合处或者图中柱中间断面变化较大的部位，由于冷却速度慢，强度上升的也慢，其结果应力集中，就在这里发生断裂。图高温裂缝图高温裂缝另外一种情况是与砂型的抵抗无关。如图那样的状态，也是因应力集中而产生的裂缝。断面小的部分冷却收缩较快，可是与壁厚的部分接连的支柱冷却速度很慢，第8页两方面

7、的收缩不相适应，在强度低的部分上受到抗拉应力，因此结合处就产生高温裂缝。表皮或接近表皮部分的质量好铸钢表面尽管有脱碳层，但在近于表皮的地方并没有缩孔。这一点铸钢与其它铸件一样，该部分金属比较致密。因之就是在机械加工前进行热处理，也都不易产生裂缝。所以，根据铸钢表面层金属进行设计和直接在表面层上施焊都是比较理想的。如果能够很好地理解上述铸钢特性，不论是把铸钢件应用在焊接结构中，还是修复铸钢的缺陷，都可以顺利地施焊。材料的化学成分及机械性能日本工业标准（关于碳素钢铸件的规定，如表上所示，从到共五种，中碳、高碳钢铸件还没