灰鑄鐵焊接性分析

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除灰鑄鐵焊接性分析焊接,鑄鐵灰鑄鐵焊接性分析灰鑄鐵在化學(xué)成分上的特點(diǎn)是碳高及S、P雜質(zhì)高，這就增大了焊接接頭對(duì)冷卻速度變化的敏感性及冷熱裂紋的敏感性。在力學(xué)性能上的特點(diǎn)是強(qiáng)度低，基本無(wú)塑性。焊接過(guò)程具有冷速快及焊件受熱不均勻而形成焊接應(yīng)力較大的特殊性。這些因素導(dǎo)致焊接性不良。主要問(wèn)題兩方面：一方面是焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織。另一方面焊接接頭易出現(xiàn)裂紋。（一）焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織見(jiàn)P103,以含碳為3%,含硅2。5%的常用灰鑄鐵為例，分析電弧焊焊后在焊接接頭上組織變化的規(guī)律。1.焊縫區(qū)當(dāng)焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時(shí)，則在一般電弧

2、焊情況下，由于焊縫冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件在砂型中的冷卻速度，焊縫主要為共晶滲碳體+二次滲碳鐵+珠光體，即焊縫基本為白口鑄鐵組織。防止措施：焊縫為鑄鐵采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣?lái)減慢焊逢的冷卻速度。如：增大線(xiàn)能量。調(diào)整焊縫化學(xué)成分來(lái)增強(qiáng)焊縫的石墨化能力。異質(zhì)焊縫：若采用低碳鋼焊條進(jìn)行焊接,常用鑄鐵含碳為3%左右，就是采用較小焊接電流，母材在第一層焊縫中所占白分比也將為1/31/4,其焊縫平均含碳量將為0。7%1.0%,屬于高碳鋼（00。6%）.這種高碳鋼焊縫在快冷卻后將出現(xiàn)很多脆硬的馬氏體。采用異質(zhì)金屬材料焊接時(shí)，必須要設(shè)法防止或減弱母材過(guò)渡到焊縫中的碳產(chǎn)生高硬度組織的有害作用。思路是：改變C的存在狀態(tài)，

3、使焊縫不出現(xiàn)淬硬組織并具有一定的塑性，例如使焊縫分別成為奧氏體,鐵素體及有色金屬是一些有效的途徑。2.半熔化區(qū)特點(diǎn)：該區(qū)被加熱到液相線(xiàn)與共晶轉(zhuǎn)變下限溫度之間，溫度范圍11501250C。該區(qū)處于液固狀態(tài)，一部分鑄鐵已熔化成為液體，其它未熔部分在高溫作用下已轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。1）冷卻速度對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響V冷很快，液態(tài)鑄鐵在共晶轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變成萊氏體，即共晶滲碳體加奧氏體。繼續(xù)冷卻則為C所飽和的奧氏體析出二次滲碳體。在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w.由于該區(qū)冷速很快，在共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間，可出現(xiàn)奧氏體一馬氏體的過(guò)程，并產(chǎn)生少量殘余奧氏體.該區(qū)金相組織見(jiàn)P104圖4-5其左側(cè)為亞共晶白口鑄

4、鐵，其中白色條狀物為滲碳體，黑色點(diǎn)、條狀物及較大的黑色物為奧氏體轉(zhuǎn)變后形成的珠光體。右側(cè)為奧氏體快冷轉(zhuǎn)變成的竹葉狀高碳馬氏體，白色為殘余奧氏體。還可看到一些未熔化的片狀石墨。當(dāng)半熔化區(qū)的液態(tài)金屬以很慢的冷卻速度冷卻時(shí).，其共晶轉(zhuǎn)變按穩(wěn)定相圖轉(zhuǎn)變。最后其室溫組織由石墨+鐵素體組織組成。當(dāng)該區(qū)液態(tài)鑄鐵的冷卻速度介于以上兩種冷卻速度之間時(shí)，隨著冷卻速度由快到慢，或?yàn)槁榭阼T鐵，或?yàn)橹楣怏w鑄鐵，或?yàn)橹楣怏w加鐵素體鑄鐵。影響半熔化區(qū)冷卻速度的因素有:焊接方法、預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、鑄件厚度等因素。例：電渣焊時(shí)，渣池對(duì)灰鑄鐵焊接熱影響區(qū)先進(jìn)行預(yù)熱，而且電渣焊熔池體積大，焊接速度較慢，使焊接熱影響區(qū)冷卻緩慢，

5、為防止半熔化區(qū)出現(xiàn)白口鑄鐵焊件預(yù)熱到650700C再進(jìn)行焊接的過(guò)程稱(chēng)熱焊。這種熱焊工藝使焊接熔池與HAZ很緩慢地冷卻,從而為防止焊接接頭白口鑄鐵及高碳馬氏體的產(chǎn)生提供了很好的條件。研究灰鑄鐵試板焊件、熱輸入相同時(shí)，隨板原的增加，半熔化區(qū)冷卻速度加快。白口淬硬傾向增大。2）化學(xué)成分對(duì)半熔化區(qū)白口鑄鐵的影響4 / 4鑄鐵焊接半熔化區(qū)的化學(xué)成分對(duì)其白口組織的形成同樣有重大影響。該區(qū)的化學(xué)成分不僅取決于鑄鐵本身的化學(xué)成分，而且焊逢的化學(xué)成分對(duì)該區(qū)也有重大影響。這是因?yàn)楹阜陞^(qū)與半熔化區(qū)緊密相連，且同時(shí)處于熔融的高溫狀態(tài)，為該兩區(qū)之間進(jìn)行元素?cái)U(kuò)散提供了非常有利的條件。某元素在兩區(qū)之間向哪個(gè)方向擴(kuò)散首先決定

6、于該元素在兩區(qū)之間的含量梯度（含量變化）。元素總是從高含量區(qū)域向低含量區(qū)域擴(kuò)散，其含量梯度越大，越有利于擴(kuò)散的進(jìn)行。提高熔池金屬中促進(jìn)石墨化元素（C、Si、Ni等）的含量對(duì)消除或減弱半熔化區(qū)白口的形成是有利的。用低碳鋼焊條焊鑄鐵時(shí)，半熔化區(qū)的白口帶往往較寬。這是因?yàn)榘肴刍瘏^(qū)含C、Si量高于熔池，故半熔化區(qū)的C、Si反而向熔池?cái)U(kuò)散，使半熔化區(qū)C、Si有所下降，增大了該區(qū)形成較寬白口的傾向。3o奧氏體區(qū)該區(qū)被加熱到共晶轉(zhuǎn)變下限溫度與共析轉(zhuǎn)變上限溫度之間。該區(qū)溫度范圍約為8201150,此區(qū)無(wú)液相出現(xiàn)該區(qū)在共析溫度區(qū)間以上，其基體已奧氏體化,加熱溫度較高的部分（靠近半熔化區(qū)），由于石墨片中的碳較多地

7、向周?chē)鷬W氏體擴(kuò)散，奧氏體中含碳量較高；加熱較低的部分，由于石墨片中的碳較少向周?chē)鷬W氏體擴(kuò)散，奧氏體中含碳量較低，隨后冷卻時(shí).，如果冷速較快，會(huì)從奧氏體中析出一些二次滲碳體，其析出量的多少與奧氏體中含碳量成直線(xiàn)關(guān)系。在共析轉(zhuǎn)變快時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類(lèi)型組織.冷卻更快時(shí)，會(huì)產(chǎn)生馬氏體，與殘余奧氏體。該區(qū)硬度比母材有一定提高。熔焊時(shí)，采用適當(dāng)工藝使該區(qū)緩冷,可使A直接析出石墨而避免二次滲碳體析出，同時(shí)防止馬氏體形成。4.重結(jié)晶區(qū)很窄,加熱溫度范圍780820C。由于電弧焊時(shí)該區(qū)加熱速度很快，只有母材中的部分原始組織可轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體.在隨后冷卻過(guò)程中，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類(lèi)組織.冷卻很快時(shí)也可能出現(xiàn)一些

8、馬氏體。（二）裂紋是易出現(xiàn)的缺陷1.冷裂紋可發(fā)生在燭焊縫或熱影響區(qū)上，1）焊縫處冷裂紋產(chǎn)生部位:鑄鐵型焊縫當(dāng)采用異質(zhì)焊接材料焊接，使焊逢成為奧氏體、鐵素體，銅基焊縫時(shí)，由于焊縫金屬具有較好的塑性，焊接金屬不易出現(xiàn)冷裂紋。啟裂溫度：一般在400以下。原因：一方面是鑄鐵在400C以上時(shí)有一定塑性；另一方面焊縫所承受的拉應(yīng)力是隨其溫度下降而增大。在400C以上時(shí)焊縫所承受的拉應(yīng)力較小。產(chǎn)生原因：焊接過(guò)程中由于工件局部不均勻受熱，焊縫在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力隨焊縫溫度的下降而增大.當(dāng)焊縫全為灰鑄鐵時(shí)，石墨呈片狀存在.當(dāng)片狀石墨方向與外加應(yīng)力方向基本垂直，且兩個(gè)片狀石墨的尖端乂靠得很近，在外加應(yīng)力增加時(shí)，石墨尖端形成較大的應(yīng)力集中.鑄鐵強(qiáng)度低，400c以下基本無(wú)塑性。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)此時(shí)鑄鐵的強(qiáng)度極限時(shí);即發(fā)生焊縫裂紋。當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時(shí):由于白口鑄鐵的收縮率比灰鑄鐵收縮率大,加以其中滲碳體性能更脆，故焊縫更易出現(xiàn)裂紋。影響因素：與焊縫基體組織有關(guān)，焊縫中滲碳體越多，焊縫中出現(xiàn)裂紋數(shù)量越多。當(dāng)焊縫基體全為珠光體與鐵素體組成,而石墨化過(guò)程乂進(jìn)行得較充分時(shí)，由于石墨化過(guò)程伴隨有體積膨脹過(guò)程，可以松弛部分焊接應(yīng)力，有