材料焊接性之铸铁焊接课件.ppt

第6章 铸铁焊接,铸铁,铸铁焊接的应用,碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金,工业常用的铸铁为铁碳硅合金,铸造缺陷的焊补,零部件 的生产,已损坏的铸铁成品 件的焊补,6.1 铸铁的种类及其焊接方法,铸铁的种类,灰铸铁,可锻铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁,白口铸铁,断口呈白亮色,断面呈灰色,石墨呈团絮状,石墨呈球状,石墨呈蠕虫状,6.1.1 铸铁的种类,表6-1 灰铸铁牌号、显微组织、力学性能及用途（GB/T94391988）,表6-2 球墨铸铁牌号、力学性能及显微组织（GB/T13481988）,6.1.2 铸铁的凝固特点与石墨化,石墨化两个阶段,石墨化 第一阶段,石墨化 第二阶段,从过共晶铁液中直接析出的初生石墨,共晶转变过程中形成的共晶石墨,奥氏体冷却析出二次石墨,以及一次渗碳体、共晶渗碳体和二次渗碳体在高温下分解析出的石墨,包括共析转变过程中形成的共析石墨；共析渗碳体分解析出的石墨,如果第二阶段石墨化能充分进行，则铸铁的基体将完全为铁素体，但是由于温度较低，一般难以实现，因此铸铁在铸态下多为铁素体加珠光体混合组织。,图6-1 铁碳合金双重相图,图6-2 合金元素对铸铁石墨化的影响,C、Si、Al、Ni、Cu等为促进石墨化的元素，而S、V、Cr、Mo、Mn等为阻碍石墨化的元素。,图6-3 铸件壁厚（冷却速度）和化学成分（碳硅总量）对铸铁组织的影响,化学成分和冷却速度是影响铸铁石墨化的主要因素,从冷却速度对石墨化的影响来看，缓慢冷却有利于石墨化。铸铁的冷却速度与铸模类型、浇注温度、铸件壁厚及铸件尺寸等因素有关。,6.1.3 铸铁焊接方法,焊条电弧焊、气焊、CO2气体保护电弧焊、手工电渣焊、气体火焰钎焊以及气体火焰粉末喷焊等,球墨铸铁件之间、球墨铸铁与各种钢件或有色金属件之间，采用细丝CO2焊、摩擦焊、激光焊、电子束焊、电阻对焊、扩散焊等,铸铁焊接方法,图6-4 铸铁电弧焊的焊缝金属分类,6.2 铸铁焊接性分析,6.2.1 焊接接头白口及淬硬组织,焊接接头,焊缝区,热影 响区,原始组织 区(母材）,半熔 化区,奥氏 体区,部分重结晶区,碳化物石墨 化与球化区,焊缝将主要由共晶渗碳体、二次渗碳体及珠光体组成，即焊缝为具有莱氏体组织的白口铸铁。,冷却时:A高温L(共晶Fe3C+A)继续冷却：共晶Fe3C+Fe3C+P的白口铸铁；快冷时：A M,冷速较慢时：A P冷速较快时：A M,冷却时：A P冷速较快时：A M+F混合组织,图6-5 灰铸铁焊接接头各区域组织变化,未完全混合区,其物理化学冶金特性与焊缝并不相同，更接近于半熔化区。,未完全混合区,半熔化区,熔合区,6.2.2 焊接裂纹,铸铁型同质焊缝较长或焊补部位刚度较大时容易出现冷裂纹,铸铁焊缝冷裂纹的裂纹源为片状石墨的尖端位置,当冶金或工艺因素控制不当，铸铁焊缝出现白口时,异质焊条焊接灰铸铁，连续焊长焊缝也会产生横向冷裂纹,主要受焊接应力即热应力的影响，只要热应力不超过焊缝及热影响区金属的塑性变形能力就不会开裂。,冷裂纹产生的原因,冷裂纹的防止措施,既然灰铸铁焊接冷裂纹产生的主要原因是热应力，那么防止冷裂纹的措施也应从减小热应力入手。,防止铸铁型同质焊缝出现冷裂纹最有效的措施是对焊补工件进行整体高温预热（600700）,在铸铁型焊缝中提高碳含量，并加入一定量的合金元素，如Mn（wMn=0.75%）、Mo（wMn=1.17%）、Cu（wCu=1.85%）等,钢焊缝冷裂纹主要受母材高含碳量的影响。为了消除或减轻碳的有害作用，提高铸铁焊接时钢焊缝的抗冷裂纹能力，可以采取冶金措施。,白口及马氏体等脆硬组织对冷裂纹的不利影响可以从冶金和工艺因素两方面入手加以解决。,热裂纹,大多数出现在焊缝上：为结晶裂纹,用低碳钢焊条焊接 灰铸铁时,用镍基焊接材料焊接 灰铸铁时,形成FeS与Fe的低熔点共晶物（熔点为988），高的焊缝含碳量会增加热裂纹敏感性，导致形成焊缝底部热裂纹甚至宏观热裂纹。,容易形成Ni-Ni3S2（熔点为644）和Ni-Ni3P（熔点为880）低熔点共晶，且镍基焊缝凝固后为较粗大的单相奥氏体柱状晶，凝固过程中容易使低熔点共晶在奥氏体晶间连续分布，促进热裂纹形成。,向焊缝加入适量稀土能使抗热裂纹性能提高；但过量加入稀土反而使焊缝的抗热裂纹性能下降。,6.2.3 球墨铸铁的焊接性特点,焊接性特点,球墨铸铁中的球化剂有增大铁液结晶过冷度、阻碍石墨化和促进奥氏体转变为马氏体 的作用。,由于球墨铸铁的力学性能远比灰铸铁好，特别是以铁素体为基体的球墨铸铁，塑性和韧性很好，对焊接接头的力学性能要求相应提高。,6.3 铸铁焊接工艺及材料,6.3.1 灰铸铁的焊接工艺特点,同质焊缝（铸铁型）电弧热焊,电弧热焊是铸铁焊接应用最早的一种工艺。将铸铁件预热到600700，然后在塑性状态下进行焊接，焊接温度不低于500400，为防止焊接过程中开裂，焊后立即进行消除应力处理及缓冷的铸铁焊补工艺称为电弧热焊。预热温度在300400时称为半热焊。,铸铁电弧热焊工艺包括焊前准备、预热、焊接、焊后缓冷及加工等过程。,气焊,电弧热焊及半热焊主要适用于壁厚大于 10mm铸件上缺陷的焊补，薄壁件宜用气焊。,电渣焊具有加热与冷却缓慢的特点，适合铸铁焊补要求，手工电渣焊设备简单，应用灵活，对重型机器厂、机床厂灰铸铁厚件较大缺陷的焊接修复是比较合适的。,手工电渣焊,图6-9 手工电渣焊示意图1电极 2石墨型 3铸造型砂4渣池 5金属熔池 6铸铁件,异质焊缝（非铸铁型）电弧冷焊,铁基焊缝 及焊接材料,镍基焊缝 及焊接材料,纯镍铸铁焊条 如EZNi-1（Z308）,镍铁铸铁焊条 如EZNiFe-1（Z408）,铜基焊缝 及焊接材料,异质焊缝电 弧冷焊工艺,镍铜铸铁焊条 EZNiCu-1（Z508）,短段断续分散焊，较小电流熔深浅，每段锤击消应力，退火焊道前段软,灰铸铁的 钎焊与喷焊,灰铸铁钎焊可以使用工业常用的铜锌钎料BCu62ZnNiMnSi-R（HL104），其化学成分见表6-6。,可以采用氧乙炔火焰粉末喷焊修复 铸铁件在机械加工中出现的小缺陷。,表6-6 铜锌钎料的化学成分,6.3.2 球墨铸铁的焊接工艺特点,气焊,由于气焊具有火焰温度低、焊接区加热及冷却缓慢的特点，对降低焊接接头的白口及淬硬组织形成倾向有利。另外，可以减少球化剂的蒸发，有利于保证焊缝获得球墨铸铁组织。,气焊球墨铸铁焊态下组织为珠光体+铁素体+球状石墨，工艺合适时半熔化区无白口。,气焊的缺点主要是焊接生产率较低。,同质焊缝（球墨铸 铁型）电 弧焊,国内采用的球墨铸铁焊条型号为EZCQ，制造方法有两种：一是采用铸铁焊芯外涂强石墨化药皮（Z258），二是采用低碳钢焊芯外涂强石墨化药皮（Z238），药皮中加入适量球化剂。球墨铸铁焊条在使用时，要求将母材预热到500以上，焊后保温缓冷。,球墨铸铁电弧焊的困难在于：很难获得石墨稳定球化的焊缝；2)已知的球化元素都增大白口倾向，在石墨球化的同时促进焊缝白口。,异质焊缝（非球墨 铸铁型）电弧焊,球墨铸铁异质焊接材料主要采用镍铁铸铁焊条（EZNiFe型），第一层焊缝金属镍的质量分数约为40%，膨胀系数较小，有利于降低焊接应力防止裂纹。,工业发达国家发展了适用于自动焊接的药芯焊丝和实芯焊丝。熔敷金属的主要成分为Ni（wNi=50%），其余为Fe。药芯焊丝直径多为2.4mm，实芯焊丝常用直径为0.81.2mm。药芯焊丝可以用CO2气体保护或自保护，焊接电流为330380A，熔敷效率较高，但半熔化区白口较宽。实芯焊丝用氩气保护，常用电流在100A左右，焊接熔滴为短路过渡，焊接热影响区很窄，接头加工性良好。,6.3.3 其他铸铁的焊接特点,奥-贝球墨铸铁,蠕墨铸 铁焊接,白口铸 铁焊接,使用前面介绍的球墨铸铁同质焊条，在热焊或冷焊条件下进行焊补，焊后进行热处理。较好的焊补工艺是：铸造后焊补，然后整体热处理。,可以采用与球墨铸铁焊接时成分相近的焊接材料焊接蠕墨铸铁，焊接方法有气焊、同质焊条电弧热焊及不预热焊，以及用镍基铸铁焊条进行电弧冷焊。,首先用与镍铁铸铁焊条相近的BT-1焊条打底，焊缝为奥氏体球状石墨组织，塑性较好，与母材熔合良好。工作层采 用合金系为C-Cr-Mo-Ni-W-V的BT-2焊条，焊缝组织为M+BL+A残+碳化物,1.工业上常用的铸铁有哪几种？简述碳在每种铸铁中的存在形式和石墨形态有何不同,对力学性能各有什么影响？2.影响铸铁型焊缝组织的主要因素有那些？3.分析灰铸铁电弧焊焊接接头形成白口与淬硬组织的区域特点、原因及危害。,4.分析灰铸铁同质焊缝产生冷裂纹（热应力裂纹）的原因及防止措施。铸铁冷裂纹与钢的焊接冷裂纹相同吗？5.说明用镍基铸铁焊条电弧冷焊铸铁时，焊缝易产生热裂纹的原因及防止措施？6.分析比较三种镍基铸铁焊条的特点。,7.球墨铸铁焊接性特点是什么？焊接过程中应采用什么样的工艺措施？8.简述采用铸铁同质焊条对焊接工艺有何要求？9.说明铸铁异质焊缝焊条电弧冷焊工艺要点“短段断续分散焊，较小电流熔深浅，每段锤击消应力，退火焊道前段软”的具体内容。,10.某汽缸题侧壁（非加工面）在使用过程中出现6条裂纹，如图6-11所示，图中3所标示的4条小裂纹比较密集。缸体材料为灰铸铁，壁厚为12mm，请拟定焊修方案（包括焊接材料选择与焊接工艺制定）。,1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果两者你都不占绝对优势，那你就选择善良。13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。16、成功的秘诀在于永不改变既定的目标。若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。幸福不会遗漏任何人，迟早有一天它会找到你。17、一个人只要强烈地坚持不懈地追求，他就能达到目的。你在希望中享受到的乐趣，比将来实际享受的乐趣要大得多。18、无论是对事还是对人，我们只需要做好自己的本分，不与过多人建立亲密的关系，也不要因为关系亲密便掏心掏肺，切莫交浅言深，应适可而止。19、大家常说一句话，认真你就输了，可是不认真的话，这辈子你就废了，自己的人生都不认真面对的话，那谁要认真对待你。20、没有收拾残局的能力，就别放纵善变的情绪。1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。3、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力!4、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃!5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。10、有些事想开了，你就会明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎样，最后收拾残局的还是要靠你自己。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？人生的道理很简单，你想要什么，就去付出足够的努力。2、时间是最公平的，活一天就拥有24小时，差别只是珍惜。你若不相信努力和时光，时光一定第一个辜负你。有梦想就立刻行动，因为现在过的每一天，都是余生中最年轻的一天。3、无论正在经历什么，都请不要轻言放弃，因为从来没有一种坚持会被辜负。谁的人生不是荆棘前行，生活从来不会一蹴而就，也不会永远安稳，只要努力，就能做独一无二平凡可贵的自己。4、努力本就是年轻人应有的状态，是件充实且美好的事，可一旦有了表演的成分，就会显得廉价，努力，不该是为了朋友圈多获得几个赞，不该是每次长篇赘述后的自我感动，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不过是：但行好事，莫问前程。愿努力，成就更好的你！5、付出努力却没能实现的梦想，爱了很久却没能在一起的人，活得用力却平淡寂寞的青春，遗憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔软的心智、让我们懂得累积时间的力量；那些孤独沉寂的时光，让我们学会守候内心的平和与坚定。那些脆弱的不完美，都会在努力和坚持下，改变模样。6、人生中总会有一段艰难的路，需要自己独自走完，没人帮助，没人陪伴，不必畏惧，昂头走过去就是了，经历所有的挫折与磨难，你会发现，自己远比想象中要强大得多。多走弯路，才会找到捷径，经历也是人生，修炼一颗强大的内心，做更好的自己！7、“一定要成功”这种内在的推动力是我们生命中最神奇最有趣的东西。一个人要做成大事，绝不能缺少这种力量，因为这种力量能够驱动人不停地提高自己的能力。一个人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！8、人生的旅途中，最清晰的脚印，往往印在最泥泞的路上，所以，别畏惧暂时的困顿，即使无人鼓掌，也要全情投入，优雅坚持。真正改变命运的，并不是等来的机遇，而是我们的态度。9、这世上没有所谓的天才，也没有不劳而获的回报，你所看到的每个光鲜人物，其背后都付出了令人震惊的努力。请相信，你的潜力还远远没有爆发出来，不要给自己的人生设限，你自以为的极限，只是别人的起点。写给渴望突破瓶颈、实现快速跨越的你。10、生活中，有人给予帮助，那是幸运，没人给予帮助，那是命运。我们要学会在幸运青睐自己的时候学会感恩，在命运磨练自己的时候学会坚韧。这既是对自己的尊重，也是对自己的负责。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。,