电焊技术中为什么焊接灰铸铁时极易产生裂纹？

2025-03-21 11:56:22

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回答1：

铸铁焊补时产生白口的原因及预防措施。铸铁焊补时，往往会在焊缝和母材交界的熔合线处生成一层白口铸铁，严重时会使整个焊缝断面白口化，其硬度可高达600HBW，极难进行机械加工。产生白口的原因：一方面是由于焊缝的冷却速度快，特别是在熔合线附近处的焊缝金属是冷却最快的地方；另一方面是焊条选择不当，使焊缝中的石墨化元素含量不足。防止产生白口的措施：⑴减慢冷却速度延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨能充分析出，具体措施是焊前对焊件进行预热和焊后保温缓冷。⑵增加石墨化元素含量铸铁中常存的C、Si、Mn、S、P元素中，C和Si是强烈的石墨化元素，只有当（C+Si）%含量达到一定值时，在适当冷却速度配合下，才能使焊缝获得灰铸铁组织。因此，选择含硅、碳较高的焊接材料是防止产生白口的常用方法之一。⑶采用异质材料焊接采用镍基、铜基、钢基焊缝的焊接材料，使焊缝不是铸铁组织，因而从根本上避免了产生白口。铸铁焊补时产生淬硬组织的原因及预防措施。铸铁焊补时，在焊缝及热影响区均会产生马氏体转变，形成淬硬组织。当采用低碳钢焊条焊接铸铁时，即使采用较小的焊接电流，母材在第一层焊缝中所占的百分比也将为25%～30%，当铸铁的碳的质量分数为3.0%时，第一层焊缝的平均碳的质量分数将为0.75%～0.9%，属于高碳钢。这种高碳钢焊缝在电弧冷焊后将会出现马氏体组织，其硬度可达500HBW左右。焊接接头中的熔合区，由于冷却速度快，在共析转变温度区间，可出现奥氏体转变成马氏体的过程。因此，铸铁焊补后，由于白口和淬硬的共同作用，使焊缝和热影响区局部出现高硬度，经机械加工带来很大的困难。用碳钢或高速钢刀具往往加工不动，用硬质合金刀具虽可勉强加工，但“打刀”的危险性很大，即刀具从硬度较低的灰铸铁（160～240HBS）上切削过来，突然碰上高硬度带，容易打刀，并加剧刀具的磨损。现在用的钻头大都用高速钢制造，故用钻头对有白口层或淬硬区的灰铸铁进行钻孔是非常困难的。生产实践说明，当灰铸铁的焊接接头的最高硬度在300HBS以上时，就很难进行切削加工。预防铸铁焊补时产生淬硬组织的措施是对焊件进行焊前预热和采用异质焊缝的焊接材料。5铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施。铸铁焊补时可能产生冷裂纹和热裂纹两种类型的裂纹。⑴冷裂纹冷裂纹可能出现在焊缝或热影响区上，并且发生在400℃以下。当焊缝为铸铁型时，易于出现焊缝冷裂纹。裂纹发生时常伴随着可听见的较响的脆性断裂声音，焊缝较长时或焊补刚性较大的缺陷时，常发生这种裂纹。其产生的原因是：焊接过程中由于焊件局部不均匀受热，焊缝在冷却过程中受到很大的拉应力，由于铸铁强度低，400℃以下基本无塑性，当拉应力超过此时铸铁的抗拉强度时，即发生焊缝冷裂纹。当焊缝中存在白口铸铁时，由于白口铸铁的收缩率（2.3%）比灰铸铁的收缩率（1.26%）大，故焊缝更易出现冷裂纹，特别是当焊缝强度大于母材时，冷却过程中母材牵制不住焊缝的收缩，结果在结合处母材被撕裂，这种现象称为“剥离”。当焊接接头刚性大、焊补层数多，焊补金属体积大，使焊接接头处于高应力状态时，如焊缝金属的屈服点又较高，难于通过其塑性变形来松驰焊接接头的高应力，则焊接裂纹易于在热影响区的白口区或马氏体区产生，形成热影响区冷裂纹。防止冷裂纹最有效的办法是对焊补件进行550～700℃的整体预热，其次是采用异质焊缝的焊接材料。⑵热裂纹当采用镍基焊接材料（如Z308、Z408、Z508焊条）及一般常用的低碳钢焊条焊补铸铁时，焊缝金属对热裂纹较敏感。产生的原因是：采用镍基材料焊补铸铁时，由于铸铁含S、P高，形成较多的低熔点共晶物，如Ni-Ni3S2（熔点644℃）、Ni-Ni3P（熔点880℃）；采用低碳钢焊条焊补铸铁时，第一、二层焊缝会从铸铁溶入较多的C、S及P，因此使第一、二层焊缝的热裂程度增加。防止产生热裂纹的方法是调整焊缝的化学成分，加入稀土元素，增强脱硫、脱磷的能力，减小熔合比，降低焊接应力等。

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