灰铸铁的焊接性及焊接工艺研究.doc

目录目录1前言31.灰铸铁的性能特点及应用51.1灰铸铁的性能特点51.2灰铸铁的应用62.灰铸铁的焊接性72.2焊接接头易出现白口及淬硬组织72.2.1焊缝区82.2.2半熔化区92.2.3奥氏体区102.2.4重结晶区113.灰铸铁的焊接工艺性113.1电弧热焊123.2半热焊123.3电弧冷焊133.4镍基焊条144.灰铸铁同质（铸铁型）焊缝的熔焊164.1电弧热焊164.2气焊195灰铸铁的焊接裂纹及预防215.1冷裂纹215.1.1、冷裂纹产生的主要因素215.1.2、焊缝上的冷裂纹215.1.3热影响比上的冷裂纹225.1.4防止冷裂纹的措施235.2热裂纹235.2.1产生热裂纹的主要因素245.2.2热裂纹的防止246.灰铸铁的焊接检验24致谢29参考文献30前言工业中应用最早的铸铁就是以片状石墨存在于金属基体中的灰铸铁。由于其成本低廉并具有铸造性、可加工性、耐磨性及减振性均优良的特点。迄今是工业中应用最广泛的一种铸铁。20世纪80年代初铸铁材料发展进入了顶峰期随后世界的铸铁产量便出现急剧递减然而铸铁仍是当今金属材料中应用最为广泛的基础材料。灰铸铁在结晶过程中约有W(C)为80%的碳以石墨的形式析出这就给灰铸铁带来两方面的特点：一方面由于石墨强度较低（Rm﹤20N/mm2）且以片状的形态存在割裂了基体的连续性因此灰铸铁的强度不高脆性较大。另一方面由于石墨的存在灰铸铁具有良好的减震性、耐磨性、切削加工性和缺口敏感性。由于共晶结晶过程中石墨化膨胀还有减少缩松、缩孔的倾向。同时灰铸铁还有较高的抗压强度。灰铸铁传统的化学成分中Si/C比较低（0.40～0.55）。适当提高Si/C比（0.65～0.85）是提高铸铁内在质量的重要途径之一。提高Si/C比的作用是：可使连续的初析奥氏体枝晶增加这就像混凝土中的钢筋一样对灰铸铁起到加固的作用可扩大稳定系和介稳定系的温度差增加过冷度△T从而细化石墨有效地扩大集体组织的利用率；还可降低灰铸铁的白口倾向减小断面敏感性提高弹性模量和形变抗力。当然Si/C比较高会使铁素体增加强度和硬度有所降低。我国各种铸铁的年产量现约为800万吨有各种铸造缺陷的铸件约占铸铁年产量的10%~15%即通常所说的废品率为10%~15%若这些铸件工报废将是极大的浪费。采用焊接方法修复这些有缺陷的铸铁件由于焊接成本低不仅可获得巨大的经济效益而且有利于及时完成生产任务。常用的焊既接方法有气焊、钎焊、电弧焊等其中手工电弧焊应用最多。但是铸铁件的焊补极易产生白口和裂缝其中产生白口的主要原因是冷却速度过快和石墨元素不足;而产生裂缝的原因主要是焊接应力。焊接是一种将材料永久性的连接并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件在生产制造中都不同程度地应用到焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。近年来焊接已由一个单一的加工工艺发展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业在这些产业中焊接在其中占有重要地位是决定其产品使用安全的关键。有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下主要决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。这些行业是互相关联促进的行业。焊接结构已有日新月异的发展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构发展的方向可大大节约大型铸锻车间及其设备的基本建设投资和生产过程的能源消费同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采用钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构可达到大跨度、轻自重、工厂制造、设计优、工程在建周期短、环境污染少基础费用省折除后材料可循环使用因而符合目前绿色制造和资源循环利用建设节约型社会的大潮流。目前我国微电子及IT行业中的发展高强有色金属、光钎、超导和复合材料及高分子材料的应用都对焊接工艺、设备和材料提出了很多新的要求因而得到了相应发展。1.灰铸铁的性能特点及应用1.1灰铸铁的性能特点灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重在石墨尖角处易造成应力集中使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢但抗压强度与钢相当也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大强度和硬度最低故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片