金属焊接性基础 教学课件 作者 孟庆森 主编 张柯柯 副主编第7章 铸铁焊接.ppt

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1、第7章铸铁的焊接§7.1铸铁的种类及性能铸铁是指含碳量大于2.11％的铁碳合金。工业常用的铸铁一般为Fe-C-Si合金，其中w(C)=3.0%～4.0%，w(Si)=1.0%～3.0%，同时含有一定量Mn和少量S、P杂质。按碳在铸铁中存在的状态及形式不同，可将铸铁分为：白口铸铁Fe3C，断口呈白亮色，性能硬脆，主要用于轧辊灰铸铁片状石墨可锻铸铁团絮状石墨球墨铸铁圆球状石墨蠕墨铸铁蠕虫状石墨在基体组织相同情况下，四种铸铁中的强度、塑性及韧性从高到低依次为球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、灰铸铁由于灰铸铁成本低，铸造性、加工性及减震性均优良而应用最广，球墨铸铁的应用次之可锻铸铁由于

2、石墨化退火处理时间长、成本较高，许多场合已被球墨铸铁代替。蠕墨铸铁的石墨对基体的割裂作用没有片状石墨的灰铸铁大，而且焊接性比球墨铸铁较好，但尚处于初期推广应用阶段。§7.1铸铁的种类及性能表7-1灰铸铁的力学性能（GB/T9439-1988）牌号抗拉强度/MPa硬度HBHT100≥100≤175HT150≥150150～200HT200≥200170～220HT250≥250190～240HT300≥300210～260HT350≥350230～280灰铸铁因断面呈灰色而得名，化学成分一般为w(C)=2.6%~3.8%，w(Si)=1.2%~3.3%，w(Mn)=0.4%~

3、1.5%，w(P)≤0.5%，w(S)≤0.12%，牌号为HT。§7.1铸铁的种类及性能灰铸铁中碳的存在状态及其基体组织取决于铸件的冷却速度及化学成分。铸铁石墨化过程一般可分为两个阶段：共析温度以上为第一阶段石墨化过程，共析温度以下为第二阶段石墨化过程。当铸铁中碳、硅量一定，液态铸铁冷却速度很快时，得到共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体组织，即白口铸铁组织；冷却速度很慢时，第一、二阶段石墨化过程完全被抑止，得到纯铁素基体的灰铸铁组织；冷却速度介于以上二种冷却速度之间时，第一、二阶段石墨化过程都进行得很充分可得到麻口铁、珠光体灰铸铁或珠光体+铁素体灰铸铁组织。麻口铁的组织中既有渗

4、碳体，又有一些石墨。§7.1铸铁的种类及性能§7.1铸铁的种类及性能影响铸铁石墨化的主要因素是铸铁的化学成分、结晶及凝固过程的冷却速度。灰铸铁中的主要元素C、Si均是促进石墨化元素，S是强烈阻碍石墨化的元素；Mn也是阻碍石墨化元素，但当w(Mn)＜1％时基本对白口无影响；P是弱促进石墨化元素，对石墨化影响不大，但它会形成硬而脆的磷共晶，使铸铁强度降低，脆性增大。一般灰铸铁控制w(P)=0.3%～0.5%以下。球墨铸铁中的石墨呈球状，细小圆整的石墨球对基体的割裂作用较小。球墨铸铁主要用于制造曲轴、大型管道、受压阀门、汽车减速器壳体以及齿轮、涡轮等。表7-2球墨铸铁的牌号及力学

5、性能（GB/T1384-1988）牌号抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率(％)硬度HB不小于QT400-1840025018130~180QT450-1045031010160~210QT500-75003207170~230QT600-36003703190~270QT700-27004202225~305QT800-28004802245~335§7.1铸铁的种类及性能常用球墨铸铁的化学成分：w(C)=3％~4％，w(Si)=2％~3％，w(Mn)=0.4％~1.0％，w(P)＜0.1％，w(S)≤0.04％，此外还含有少量的球化元素。§7.2铸铁焊接性分析§7.2

6、.1灰铸铁焊接性分析化学成分特点含碳量高，含硫、磷杂质量高，这增大了灰铸铁焊接接头对冷却速度变化的敏感性及对冷裂纹、热裂纹的敏感性力学性能特点强度低，基本无塑性焊接主要问题：焊接接头易出现白口及淬硬组织焊接接头易产生裂纹§7.2.1.1焊接接头白口及淬硬组织图7-1灰铸铁焊接接头各区域组织变化图整个焊接接头可分为焊缝区、半熔化区、奥氏体区、重结晶区、碳化物石墨化与球化区、原始组织区（母材）焊缝区当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时，在焊条电弧焊情况下，由于焊缝金属的冷却速度远大于铸件在砂型中的冷却速度，焊缝将主要由共晶渗碳体（硬度可达800HB）、二次渗碳体及珠光体组成，即焊缝

7、基本为白口铸铁组织。对于同质铸铁焊缝，要求选择合适的焊接材料，调整焊缝的化学成分来增强焊缝金属的石墨化能力，并配合适当的工艺措施使焊缝金属缓冷，促进碳以石墨形式析出。焊接灰铸铁时可以采用热焊或半热焊为了保证焊缝石墨化，可使灰铸铁焊条的C、Si含量增高，使焊缝中的C、Si含量稍高于灰铸铁母材，以防止产生白口§7.2.1.1焊接接头白口及淬硬组织采用异质材料进行铸铁焊接时焊缝组织不是铸铁，可防止焊缝产生白口采用普通低碳钢焊条焊补铸铁时为了减小母材对焊缝成分的影响，焊接时采用了较小的焊接热输入，焊后快冷焊缝易出现较多淬硬