第十一章 铸铁的焊接.ppt

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1、第十一章铸铁的焊接第十一章铸铁的焊接第一节第一节 铸铁的类型和性能铸铁的类型和性能第二节第二节 灰铸铁的焊接灰铸铁的焊接第三节第三节 球墨铸铁的焊接球墨铸铁的焊接综合训练综合训练铸铁是指碳的质量分数大于铸铁是指碳的质量分数大于铸铁是指碳的质量分数大于铸铁是指碳的质量分数大于2.11%2.11%2.11%2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。的铁碳合金。的铁碳合金。l l工业常用铸铁中碳的质量分数在工业常用铸铁中碳的质量分数在工业常用铸铁中碳的质量分数在工业常用铸铁中碳的质量分数在3.0%3.0%3.0%3.0%4.5%4.5%4.5%4.5%之间，是之间，是之间，是之间，是以以以以FeFeFeFe

2、、C C C C、Si Si Si Si为主要组成元素并含有较多为主要组成元素并含有较多为主要组成元素并含有较多为主要组成元素并含有较多MnMnMnMn、S S S S、P P P P等杂等杂等杂等杂质的多元合金。质的多元合金。质的多元合金。质的多元合金。铸铁具有良好的铸造性能，便于铸造生产形状复铸铁具有良好的铸造性能，便于铸造生产形状复铸铁具有良好的铸造性能，便于铸造生产形状复铸铁具有良好的铸造性能，便于铸造生产形状复杂的机械零部件；另外还具有成本低，减摩性、杂的机械零部件；另外还具有成本低，减摩性、杂的机械零部件；另外还具有成本低，减摩性、杂的机械零部件；另外还具有成本低，减摩性、减振性和

3、切削加工性好等优点，在机械制造业中减振性和切削加工性好等优点，在机械制造业中减振性和切削加工性好等优点，在机械制造业中减振性和切削加工性好等优点，在机械制造业中获得了广泛应用。获得了广泛应用。获得了广泛应用。获得了广泛应用。l l按质量统计，在汽车、农机和机床中铸铁用量约占按质量统计，在汽车、农机和机床中铸铁用量约占按质量统计，在汽车、农机和机床中铸铁用量约占按质量统计，在汽车、农机和机床中铸铁用量约占50%50%50%50%80%80%80%80%。l l但铸铁的强度、塑性和韧性较低，焊接性很差，不适但铸铁的强度、塑性和韧性较低，焊接性很差，不适但铸铁的强度、塑性和韧性较低，焊接性很差，不适

4、但铸铁的强度、塑性和韧性较低，焊接性很差，不适合制造焊接结构。合制造焊接结构。合制造焊接结构。合制造焊接结构。第一节第一节 铸铁的类型和性能铸铁的类型和性能能力知识点能力知识点1 1 铸铁的种类及成分特点铸铁的种类及成分特点按用途分为工程结构件用铸铁和特殊铸铁按用途分为工程结构件用铸铁和特殊铸铁（抗磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁）；（抗磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁）；按碳的存在形式及石墨形态不同分为白口按碳的存在形式及石墨形态不同分为白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁共五大类。墨铸铁共五大类。l l白口铸铁中碳绝大部分以渗碳体（白口铸铁中碳绝大部分

5、以渗碳体（白口铸铁中碳绝大部分以渗碳体（白口铸铁中碳绝大部分以渗碳体（FeC3FeC3FeC3FeC3）的形）的形）的形）的形式存在，其断口呈亮白色，故称之为白口铸铁。式存在，其断口呈亮白色，故称之为白口铸铁。式存在，其断口呈亮白色，故称之为白口铸铁。式存在，其断口呈亮白色，故称之为白口铸铁。渗碳体性能硬而脆，其硬度为渗碳体性能硬而脆，其硬度为渗碳体性能硬而脆，其硬度为渗碳体性能硬而脆，其硬度为800HBW800HBW800HBW800HBW左右，左右，左右，左右，因而白口铸铁切削加工困难；因而白口铸铁切削加工困难；因而白口铸铁切削加工困难；因而白口铸铁切削加工困难；l l主要用于炼钢原料，很

6、少用于制造机械零件。主要用于炼钢原料，很少用于制造机械零件。主要用于炼钢原料，很少用于制造机械零件。主要用于炼钢原料，很少用于制造机械零件。白口铸铁白口铸铁灰铸铁中石墨以片状形式存在，其断口呈灰色。灰铸铁的强度低、塑性差；但灰铸铁抗压强度高、耐磨性好、减振性好、收缩率低、流动性好，且成本低廉，可以铸造形状复杂的机械零件，至今仍是工业中应用广泛的一种铸铁；常用于各种机床的床身及拖拉机、汽车发动机缸体、缸盖等铸件的生产。灰铸铁灰铸铁球墨铸铁中石墨以球状形式存在；在高温铁液中加入球化剂（稀土金属、镁合金和硅铁等）经球化处理后获得；强度接近于碳钢，具有良好的耐磨性和一定的塑性，并能通过热处理改善性能；

7、广泛用于机械制造业中，常用于制造曲轴、大型管道、受压阀门和泵的壳体、汽车减速器外壳及齿轮、涡轮、蜗杆等。球墨铸铁球墨铸铁可锻铸铁中石墨以团絮状形式存在；是由一定成分的白口铸铁经长时间石墨化退火获得的；与灰铸铁相比，具有较好的强度和塑性，耐磨性和减振性优于碳钢；主要用于管类零件和农机具等。可锻铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁中石墨以蠕虫状形式存在；生产方式与球墨铸铁相似；具有比灰铸铁强度高、比球墨铸铁铸造性能好、耐热疲劳性能好的优点；主要用来制造大功率柴油机气缸盖、电动机外壳等。蠕墨铸铁蠕墨铸铁常用铸铁的化学成分见表常用铸铁的化学成分见表1 1。表表表表1 1 1 1 常用铸铁的化学成分常用铸铁的化学成分常

8、用铸铁的化学成分常用铸铁的化学成分铸铁类别化学成分（化学成分（质量分数，量分数，%）C CMnMnSiSiS SP P其他其他灰灰铸铁2.72.73.63.60.50.51.31.30.10.12.22.20.150.150.30.3球墨球墨铸铁3.63.63.93.90.30.30.80.82.02.03.23.20.030.030.10.1Mg0.03Mg0.030.060.06RE0.02RE0.020.050.05可可锻铸铁2.42.42.72.70.50.50.70.71.41.41.81.80.10.10.20.2能力知识点能力知识点2 2 铸铁的组织及性能铸铁的组织及性能铸铁的基

9、体组织一般为铁素体、珠光体或二者的铸铁的基体组织一般为铁素体、珠光体或二者的混合组织，可以认为铸铁是在钢的基体上加上石混合组织，可以认为铸铁是在钢的基体上加上石墨。墨。性能主要取决于石墨的形状、大小、数量和分布性能主要取决于石墨的形状、大小、数量和分布等。石墨的强度、硬度极低（抗拉强度等。石墨的强度、硬度极低（抗拉强度20MPa20MPa，硬度，硬度HBW3HBW3），塑性、韧性几乎等于零，其），塑性、韧性几乎等于零，其力学性能远低于基体组织，故石墨相当于在基体力学性能远低于基体组织，故石墨相当于在基体组织中存在无数个组织中存在无数个“小裂纹小裂纹”，不仅降低了钢的，不仅降低了钢的有效承载面积

10、，而且在尖角处还会产生应力集中，有效承载面积，而且在尖角处还会产生应力集中，促使基体在较低应力作用下产生裂纹扩展甚至断促使基体在较低应力作用下产生裂纹扩展甚至断裂，因此铸铁的强度、塑性和韧性比钢小得多。裂，因此铸铁的强度、塑性和韧性比钢小得多。但正是由于铸铁中石墨的存在，使其具有优良的铸造性、切削加工性、减振性、耐磨性和低的缺口敏感性。在灰铸铁中，由于片状石墨对基体有较大的割裂作用，通过改变基体组织不能显著提高其塑性和韧性，所以生产中只能通过改变基体组织中珠光体的数量，以改善铸铁的硬度和耐磨性，而铸铁的强度、塑性和韧性等，则主要由石墨决定。灰铸铁的牌号与力学性能见表2。表表表表2 2 2 2

11、灰铸铁的牌号与力学性能灰铸铁的牌号与力学性能灰铸铁的牌号与力学性能灰铸铁的牌号与力学性能牌号牌号显微微组织抗拉抗拉强强度度/M MPaPa硬度硬度 HBWHBW（供参考）（供参考）特点及用途特点及用途举例例基体基体石墨石墨HT100HT100铁素体素体粗片状粗片状100100175175 强强度低，用于制造度低，用于制造对强强度及度及组织无要求无要求的不重要的不重要铸件，如油底壳、盖、件，如油底壳、盖、镶装装导轨的支柱等的支柱等HT150HT150铁素体素体+珠光体珠光体较粗片状粗片状150150150150200200 强强度中等，用于制造承受中等度中等，用于制造承受中等载荷的荷的铸件，如机

12、床底座、工作台等件，如机床底座、工作台等HT200HT200珠光体珠光体中等片状中等片状250250170170220220 强强度度较高，用于制造承受高，用于制造承受较高高载荷的耐荷的耐磨磨铸件，如件，如发动机的气缸体、液机的气缸体、液压泵、阀门壳体、机床机身、气缸盖、中等壳体、机床机身、气缸盖、中等压力的液力的液压筒等筒等HT250HT250细片状片状珠光体珠光体较细片状片状250250190190240240HT300HT300细片状片状珠光体珠光体细小片状小片状300300210210260260 强强度高，基体度高，基体组织为珠光体，用于承受珠光体，用于承受高高载荷的耐磨件，如剪床、

13、荷的耐磨件，如剪床、压力机的力机的机身、机身、车床卡床卡盘、导板、板、齿轮、液、液压筒等筒等HT350HT350细片状片状珠光体珠光体细小片状小片状350350230230280280球墨铸铁中由于石墨呈球状分布，对基体的分割作用大为减小，故可有效利用基体的强度达70%80%，因此其力学性能明显优于灰铸铁。球墨铸铁还可以通过合金化或热处理等途径来强化或改变基体组织，以达到提高力学性能的目的。球墨铸铁的牌号与力学性能见表3。表表表表3 3 球墨铸铁的牌号与力学性能球墨铸铁的牌号与力学性能球墨铸铁的牌号与力学性能球墨铸铁的牌号与力学性能牌号牌号抗拉抗拉强强度度/MPaMPa屈服点屈服点/MPaMP

14、a伸伸长率率（%）硬度硬度 HBWHBW（供参考）（供参考）基体基体显微微组织最小最小值QT400-18QT400-184004002502501818130130180180铁素体素体QT400-15QT400-154004002502501515130130180180铁素体素体QT450-10QT450-104504503103101010160160210210铁素体素体QT500-7QT500-75005003203207 7170170230230铁素体素体+珠光体珠光体QT600-3QT600-36006003703703 3190190270270珠光体珠光体+铁素体素体QT7

15、00-2QT700-27007004204202 2225225305305珠光体珠光体QT800-2QT800-28008004804802 2245245335335珠光体或回火珠光体或回火组织QT900-2QT900-29009006006002 2280280360360贝氏体或回火氏体或回火马氏体氏体铸铁中碳的存在状态和基体组织决定于铸件的冷却速度（壁厚）及化学成分。图1为铸件壁厚及化学成分对铸铁组织的影响，当铸件壁厚增加时会降低冷却速度。图图1 铸件壁厚（冷却速度）及化学成分对铸铁组织的影响铸件壁厚（冷却速度）及化学成分对铸铁组织的影响元素的石墨化作用：促进石墨化的元素如C、Si、

16、Al、Ti、Ni、Cu、P等和阻碍石墨化的元素如S、V、Mo、Cr、Mn等，如图2所示。碳和硅是灰铸铁中最重要的元素，碳是形成石墨的基础，硅是强烈促进石墨化的元素，在铸造中当冷却速度一定时，增加碳、硅的质量分数可消除白口组织，调整碳、硅的质量分数还可获得不同的基体组织。图图2 元素对铸铁石墨化及白口化的影响元素对铸铁石墨化及白口化的影响第二节第二节 灰铸铁的焊接灰铸铁的焊接能力知识点能力知识点1 1 灰铸铁的焊接性灰铸铁的焊接性l l焊接性很差，其主要表现是焊接接头易产生白口和淬硬组织及裂纹。一、焊接接头白口及淬硬组织一、焊接接头白口及淬硬组织灰铸铁焊接时，由于熔池体积小，存在时间短，加之铸铁

17、内部的热传导作用，使得焊缝及近缝区的冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度。因此，在焊接接头的焊缝及半熔化区将会产生大量的渗碳体，形成白口组织。图3是碳和硅的质量分数分别为3%和2.5%的常用灰铸铁焊条电弧焊焊接接头组织变化图。图图3 常用灰铸铁焊条电弧焊焊接接头组织变化图常用灰铸铁焊条电弧焊焊接接头组织变化图1产生原因（1）焊缝区 l l焊缝为非铸铁成分时，不存在白口组织问题；焊缝为非铸铁成分时，不存在白口组织问题；l l当焊缝为铸铁成分时，焊缝基本为白口铸铁组当焊缝为铸铁成分时，焊缝基本为白口铸铁组织。织。l l增大焊接热输入，焊缝会出现一定量的灰铸铁，增大焊接热输入，焊缝会出现一定量的灰

18、铸铁，但不能消除白口组织。但不能消除白口组织。（2）半熔化区 l l组织为共晶渗碳体组织为共晶渗碳体+二次渗碳体二次渗碳体+珠光体的白口珠光体的白口铸铁。铸铁。（3）奥氏体区 l l若冷却速度较慢时，奥氏体转变为珠光体类型若冷却速度较慢时，奥氏体转变为珠光体类型组织；组织；l l若冷却速度较快时，奥氏体直接转变为马氏体。若冷却速度较快时，奥氏体直接转变为马氏体。熔焊时采取适当工艺措施使该区域缓冷，可使奥氏体直接析出石墨，而避免二次渗碳体的析出，同时可防止马氏体的形成。灰铸铁焊接接头的白口化问题是指焊缝及半熔化区易出现白口组织。2防止措施l l常用方法:改变焊缝的化学成分或降低焊接冷却速度。二、

19、焊接冷裂纹二、焊接冷裂纹二、焊接冷裂纹二、焊接冷裂纹1 1焊接冷裂纹产生的原因焊接冷裂纹产生的原因灰铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，其产生原灰铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，其产生原因主要有以下几个方面：因主要有以下几个方面：l l（1 1）灰铸铁本身强度低，基本无塑性，承受塑性变形）灰铸铁本身强度低，基本无塑性，承受塑性变形的能力几乎为零，因此容易引起开裂。的能力几乎为零，因此容易引起开裂。l l（2 2）焊接过程对焊件的局部加热和冷却，势必使焊件）焊接过程对焊件的局部加热和冷却，势必使焊件产生焊接应力，焊接应力是导致焊件产生裂纹的又一产生焊接应力，焊接应力是导致焊件产生裂纹的又一重要原因。

20、重要原因。l l（3 3）焊接接头的白口组织和淬硬组织又硬又脆，不能）焊接接头的白口组织和淬硬组织又硬又脆，不能产生塑性变形，在受到应力作用时容易引起开裂，严产生塑性变形，在受到应力作用时容易引起开裂，严重时会使焊缝与热影响区交界的整个界面开裂而分离。重时会使焊缝与热影响区交界的整个界面开裂而分离。2 2防止灰铸铁冷裂纹的措施防止灰铸铁冷裂纹的措施灰铸铁焊接冷裂纹产生的主要原因是焊接应力，灰铸铁焊接冷裂纹产生的主要原因是焊接应力，避免裂纹产生也主要是从降低焊接应力着手。避免裂纹产生也主要是从降低焊接应力着手。（1 1）预热）预热 l l防止铸铁型焊缝冷裂纹最有效的方法是对焊件进行整防止铸铁型焊

21、缝冷裂纹最有效的方法是对焊件进行整体预热（体预热（550550700700），使温差减小，降低焊接应力，），使温差减小，降低焊接应力，同时促进焊缝金属石墨化，并要求焊后在相同温度下同时促进焊缝金属石墨化，并要求焊后在相同温度下消除应力。消除应力。（2 2）焊接材料）焊接材料 l l采用镍基或铜基焊接材料，使焊缝成为塑性良好的非采用镍基或铜基焊接材料，使焊缝成为塑性良好的非铁合金，对冷裂纹不敏感。铁合金，对冷裂纹不敏感。（3）工艺措施 l l用异质焊接材料焊接灰铸铁时，常采用用异质焊接材料焊接灰铸铁时，常采用“短段短段焊焊”、“断续焊断续焊”等工艺措施，并及时锤击焊等工艺措施，并及时锤击焊缝，使

22、焊缝金属发生塑性变形，以减小和消除缝，使焊缝金属发生塑性变形，以减小和消除焊接应力。焊接应力。l l另一工艺措施是采用小规范焊接，较小的焊接另一工艺措施是采用小规范焊接，较小的焊接电流既可减小热输入，又可减小熔合区白口及电流既可减小热输入，又可减小熔合区白口及淬硬层宽度，从而减小焊接应力，有利于防止淬硬层宽度，从而减小焊接应力，有利于防止裂纹。裂纹。三、焊接热裂纹三、焊接热裂纹灰铸铁焊接的热裂纹大多为结晶裂纹。l l当焊缝为铸铁时，由于液态铁在凝固过程中析当焊缝为铸铁时，由于液态铁在凝固过程中析出石墨，体积膨胀且流动性好，不会形成热裂出石墨，体积膨胀且流动性好，不会形成热裂纹。纹。l l但采用

23、低碳钢焊条或镍基铸铁焊接材料时，焊但采用低碳钢焊条或镍基铸铁焊接材料时，焊缝有较大的热裂纹倾向。缝有较大的热裂纹倾向。当用低碳钢焊条焊接铸铁时，即使采用小电流焊接，当用低碳钢焊条焊接铸铁时，即使采用小电流焊接，也易形成焊缝底部热裂纹甚至宏观裂纹，有时在裂也易形成焊缝底部热裂纹甚至宏观裂纹，有时在裂纹断口上可观察到高温氧化色彩（蓝紫色）。纹断口上可观察到高温氧化色彩（蓝紫色）。采用镍基焊条焊接灰铸铁时，采用镍基焊条焊接灰铸铁时，焊采用镍基焊条焊接灰铸铁时，采用镍基焊条焊接灰铸铁时，焊缝对热裂纹有较大的敏感性。缝对热裂纹有较大的敏感性。解决方法：解决方法：l l在冶金方面可通过调整焊缝化学成分，加

24、入稀土元素，在冶金方面可通过调整焊缝化学成分，加入稀土元素，增强焊缝脱硫、磷能力，以及细化晶粒等途径，提高增强焊缝脱硫、磷能力，以及细化晶粒等途径，提高焊缝抗热裂纹能力。焊缝抗热裂纹能力。l l在焊接工艺方面，采用正确的冷焊工艺，使焊接应力在焊接工艺方面，采用正确的冷焊工艺，使焊接应力降低、使母材中的有害杂质较少熔入焊缝等，均有助降低、使母材中的有害杂质较少熔入焊缝等，均有助于防止焊接热裂纹的产生。于防止焊接热裂纹的产生。由以上分析可知，灰铸铁焊接接头裂纹倾向较大，由以上分析可知，灰铸铁焊接接头裂纹倾向较大，这主要与灰铸铁本身的性能特点、焊接应力、接这主要与灰铸铁本身的性能特点、焊接应力、接头

25、组织及化学成分等因素有关。为防止焊接裂纹，头组织及化学成分等因素有关。为防止焊接裂纹，在生产中主要是采取减小焊接应力、改变焊缝合在生产中主要是采取减小焊接应力、改变焊缝合金系统及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。金系统及限制母材中杂质熔入焊缝等措施。能力知识点能力知识点2 2 灰铸铁的焊接工艺要点灰铸铁的焊接工艺要点灰铸铁焊接目前仍大量用于铸铁件缺陷的补焊，焊接时的主要问题是白口组织和裂纹；常采用的焊接方法有焊条电弧焊、气焊、钎焊和手工电渣焊。其中最常用的是焊条电弧焊、气焊和钎焊。一、铸铁型（同质）焊缝的焊条电弧焊灰铸铁形成铸铁型焊缝的焊条电弧焊工艺分为热焊（包括半热焊）和冷焊两种。1热焊及半热焊

26、l l热焊一般是将焊件整体或局部预热到热焊一般是将焊件整体或局部预热到600600700700进行补焊，焊后缓冷；进行补焊，焊后缓冷；l l预热温度为预热温度为300300400400时称为半热焊。时称为半热焊。（1）热焊及半热焊焊条 l l铸铁芯的石墨化铸铁焊条铸铁芯的石墨化铸铁焊条EZCEZC（Z248Z248）；）；l l钢芯的石墨化铸铁焊条钢芯的石墨化铸铁焊条EZCEZC（Z208Z208）。）。（2）热焊工艺 l l1 1）焊前清理）焊前清理l l2 2）造型：用型砂加水玻璃或黄泥，如图）造型：用型砂加水玻璃或黄泥，如图4 4所示。所示。l l3 3）预热）预热l l4 4）焊接：大

27、电流、长弧、连续施焊。）焊接：大电流、长弧、连续施焊。l l5 5）焊后缓冷）焊后缓冷图图4 热焊补焊区造型示意图热焊补焊区造型示意图a)中间缺陷焊补中间缺陷焊补 b)边角缺陷焊补边角缺陷焊补（3）半热焊工艺 l l采用采用300300400400整体或局部预热。整体或局部预热。l l只适用于补焊区刚性较小或铸件形状较简单的只适用于补焊区刚性较小或铸件形状较简单的情况下。情况下。2电弧冷焊l l电弧冷焊即不预热焊法。电弧冷焊即不预热焊法。l l该法具有很多优点，如焊工劳动条件好、补焊该法具有很多优点，如焊工劳动条件好、补焊区与母材颜色一致、补焊成本低、补焊周期短、区与母材颜色一致、补焊成本低、

28、补焊周期短、补焊效率高等，适用于预热很困难的大型铸件补焊效率高等，适用于预热很困难的大型铸件或不能预热的加工面等。或不能预热的加工面等。首先要解决的问题是焊接接头出现白口组织，途径有两个：l l一是进一步提高焊缝金属的石墨化能力；一是进一步提高焊缝金属的石墨化能力；l l二是采用大的焊接热输入，降低焊接接头的冷二是采用大的焊接热输入，降低焊接接头的冷却速度，这种方法也有助于消除或减小焊接热却速度，这种方法也有助于消除或减小焊接热影响区出现马氏体组织。影响区出现马氏体组织。（1）电弧冷焊焊条 l l一般采用一般采用Z248Z248，（2）铸铁型焊缝电弧冷焊工艺要点 l l应采用大的焊接热输入，一

29、般是采用大直径焊应采用大的焊接热输入，一般是采用大直径焊条，大电流、慢速、往返运条连续施焊；条，大电流、慢速、往返运条连续施焊；l l焊后应立即覆盖熔池，保温缓冷。焊后应立即覆盖熔池，保温缓冷。二、非铸铁型（异质）焊缝电弧冷焊二、非铸铁型（异质）焊缝电弧冷焊获得非铸铁型焊缝的途径有两个：l l一是降低焊缝含碳量获得钢焊缝；一是降低焊缝含碳量获得钢焊缝；l l二是改变碳的存在形式，防止出现白口和淬硬二是改变碳的存在形式，防止出现白口和淬硬组织，提高焊缝金属的力学性能。组织，提高焊缝金属的力学性能。按成分及组织非铸铁型焊缝可以分为钢基、镍基和铜基焊缝三类。l l常用铸铁焊条牌号及用途见表常用铸铁焊

30、条牌号及用途见表4 4。表中除。表中除EZCEZC（Z208Z208、Z248Z248）和）和EZCQEZCQ（Z238Z238）形成铸）形成铸铁型焊缝外，其余均为形成非铸铁型焊缝。铁型焊缝外，其余均为形成非铸铁型焊缝。表表表表4 4 常用铸铁焊条型号（牌号）及用途常用铸铁焊条型号（牌号）及用途常用铸铁焊条型号（牌号）及用途常用铸铁焊条型号（牌号）及用途型号型号牌号牌号药皮皮类型型焊缝金属金属类型型熔敷金属的主要化学成分（熔敷金属的主要化学成分（质量量分数，分数，%）主要用途主要用途EZFe-1EZFe-1Z100Z100氧化型氧化型碳碳钢一般灰一般灰铸铁件非加工面的件非加工面的补焊EZVEZ

31、VZ116Z116低低氢钠型型高高钒钢C0.25C0.25，Si0.70Si0.70V8V81313，Mn1.5Mn1.5EZVEZVZ117Z117低低氢钾型型EZFe-2EZFe-2Z122FeZ122Fe铁粉粉钙钛型型碳碳钢多用于一般灰多用于一般灰铸铁件非加工面的件非加工面的补焊EZCEZCZ208Z208石墨型石墨型铸铁C2.0C2.04.04.0，Si2.5Si2.56.56.5一般灰一般灰铸铁件的件的补焊EZCQEZCQZ238Z238球墨球墨铸铁C0.25C0.25，Si0.70Si0.70Mn0.80Mn0.80球化球化剂适量适量球墨球墨铸铁的的补焊EZCQEZCQZ238Z2

32、38SnCuSnCuC3.5C3.54.04.0，Si3.5Si3.5Mn0.80Mn0.80SnSn、CuCu、RERE、MgMg适量适量用于球墨用于球墨铸铁、蠕墨、蠕墨铸铁、合金、合金铸铁、可、可锻铸铁、灰、灰铸铁的的补焊EZCEZCZ248Z248铸铁C2.0C2.04.04.0，Si2.5Si2.56.56.5灰灰铸铁的的补焊EZCQEZCQZ258Z258球墨球墨铸铁C3.2C3.24.24.2，Si3.2Si3.24.04.0球化球化剂0.040.040.150.15球墨球墨铸铁的的补焊，Z268Z268也可用于高也可用于高强强度灰度灰铸铁件的件的补焊EZCQEZCQZ268Z26

33、8C2.0C2.0，Si4.0Si4.0球化球化剂适量适量EZNi-1EZNi-1Z308Z308纯镍C2.00C2.00，Si2.50Si2.50Ni90Ni90重要灰重要灰铸铁薄壁件和加工面的薄壁件和加工面的补焊EZNiEZNiFe-1Fe-1Z408Z408镍铁合金合金C2.00C2.00，Si2.50Si2.50Ni40Ni406060，FeFe余余重要高重要高强强度灰度灰铸铁件及球墨件及球墨铸铁的的补焊EZNiEZNiFeCuFeCuZ408AZ408A镍铁铜合金合金C2.0C2.0，Si2.0Si2.0，FeFe余余Cu4Cu41010，Ni45Ni4560 60 重要灰重要灰铸铁

34、及球墨及球墨铸铁的的补焊EZNiFeEZNiFeZ438Z438镍铁合金合金C2.5C2.5，Si3.0Si3.0Ni45Ni456060，FeFe余余EZNiCuEZNiCuZ508Z508镍铜合金合金C1.0C1.0，Si0.8Si0.8，Fe6.0Fe6.0Ni60Ni607070，Cu24Cu243535强强度要求不高的灰度要求不高的灰铸铁件的件的补焊Z607Z607低低氢钠型型铜铁混合混合Fe30Fe30，CuCu余量余量一般灰一般灰铸铁件非加工面的件非加工面的补焊Z612Z612钛钙型型1钢基焊缝铸铁焊条（1）EZFe-1（Z100）铸铁焊条 l l强氧化型铸铁焊条，采用低碳钢焊芯

35、（强氧化型铸铁焊条，采用低碳钢焊芯（H08H08），），在药皮中加入适量强氧化性物质（赤铁矿、大在药皮中加入适量强氧化性物质（赤铁矿、大理石、锰矿等），增强熔渣氧化性，将来自母理石、锰矿等），增强熔渣氧化性，将来自母材中的碳、硅及杂质元素氧化烧损，以获得塑材中的碳、硅及杂质元素氧化烧损，以获得塑性较好的碳钢焊缝。性较好的碳钢焊缝。l lEZFe-1EZFe-1（Z100Z100）铸铁焊条成本低，焊缝与母材）铸铁焊条成本低，焊缝与母材熔合好，并且熔渣流动性好，脱渣容易。但由熔合好，并且熔渣流动性好，脱渣容易。但由于接头加工性差，裂纹倾向较大，只能用在灰于接头加工性差，裂纹倾向较大，只能用在灰铸铁

36、钢锭模等不要求加工和致密性、受力较小铸铁钢锭模等不要求加工和致密性、受力较小部位的铸造缺陷的补焊。部位的铸造缺陷的补焊。（2）EZFe-2（Z122Fe）铸铁焊条 碳钢型铸铁焊条，采用低碳钢焊芯铁粉型焊条，药皮为钛钙型并加入一定量的铁粉。焊接灰铸铁时，在采用小的焊接热输入的情况下，可使单层焊缝的成分达到中碳钢的含碳量上限范围。焊缝硬度仍然较高，难于机械加工，且有较大的裂纹倾向。主要用于铸件非加工面的补焊。（3）EZV（Z116、Z117）铸铁焊条 l l高钒钢铸铁焊条，采用低碳钢焊芯，药皮为低高钒钢铸铁焊条，采用低碳钢焊芯，药皮为低氢型，并在药皮中加入大量钒铁，焊缝为高钒氢型，并在药皮中加入大

37、量钒铁，焊缝为高钒钢组织。钢组织。l l高钒钢焊缝金属具有很好的力学性能和抗裂性高钒钢焊缝金属具有很好的力学性能和抗裂性能；能；l l适用于焊补高强度的灰铸铁和球墨铸铁，但接适用于焊补高强度的灰铸铁和球墨铸铁，但接头加工性能差，只能用于非加工面的补焊。头加工性能差，只能用于非加工面的补焊。2镍基焊缝铸铁焊条l l我国目前使用的镍基铸铁焊条有三种，其力学我国目前使用的镍基铸铁焊条有三种，其力学性能见表性能见表5 5，焊芯含镍量不同，均采用石墨型，焊芯含镍量不同，均采用石墨型药皮，可交、直流两用，并适用于全位置焊。药皮，可交、直流两用，并适用于全位置焊。l l镍基铸铁焊条的最大特点是奥氏体焊缝硬度

38、较镍基铸铁焊条的最大特点是奥氏体焊缝硬度较低，半熔化区白口层薄，且可呈断续分布，适低，半熔化区白口层薄，且可呈断续分布，适用于加工面缺陷的补焊。用于加工面缺陷的补焊。表表表表5 5 5 5 三种镍基铸铁焊条的力学性能三种镍基铸铁焊条的力学性能三种镍基铸铁焊条的力学性能三种镍基铸铁焊条的力学性能焊条型条型号号焊缝金属金属抗拉抗拉强强度度/MPaMPa灰灰铸铁对接接强强度度/MPaMPa焊缝金属金属硬度硬度/HV/HV热影响区影响区硬度硬度/HBW/HBWEZNiEZNi（Z3Z30808）245245147147196196130130170170250250EZNiFeEZNiFe（Z408Z

39、408）392392球墨球墨铸铁对接接强强度度294294490490160160210210300300EZNiCuEZNiCu（Z508Z508）1961967878167167150150190190300300（1）纯镍铸铁焊条EZNi（Z308）l l焊芯为纯镍；焊芯为纯镍；l l电弧冷焊条件下焊接接头加工性能好。电弧冷焊条件下焊接接头加工性能好。l l焊缝为奥氏体焊缝为奥氏体+点状石墨，强度与灰铸铁接近，点状石墨，强度与灰铸铁接近，且硬度低、塑性好、抗裂性能也较好。且硬度低、塑性好、抗裂性能也较好。l l价格昂贵（约为低碳钢焊条的价格昂贵（约为低碳钢焊条的3030倍），故只用倍），

40、故只用在补焊后加工性能要求高的缺陷焊补，或用作在补焊后加工性能要求高的缺陷焊补，或用作其他焊条的打底层焊接。其他焊条的打底层焊接。（2）镍铁铸铁焊条EZNiFe（Z408）l l焊芯为镍铁合金，其中镍的质量分数约为焊芯为镍铁合金，其中镍的质量分数约为55%55%，其余为铁。，其余为铁。l l镍铁焊缝具有较高的强度（可达镍铁焊缝具有较高的强度（可达400MPa400MPa以上）以上），塑性较好，抗裂性也较好（镍铁焊缝的线胀，塑性较好，抗裂性也较好（镍铁焊缝的线胀系数小）；系数小）；l l适用于焊接强度较高的铸铁。焊接接头硬度也适用于焊接强度较高的铸铁。焊接接头硬度也略高于纯镍焊条，但仍可机械加工

41、。由于在镍略高于纯镍焊条，但仍可机械加工。由于在镍基铸铁焊条中价格最便宜，因此在生产中应用基铸铁焊条中价格最便宜，因此在生产中应用最多。最多。（3）镍铜铸铁焊条EZNiCu（Z508）l l焊芯为镍铜合金，其中镍的质量分数约为焊芯为镍铜合金，其中镍的质量分数约为70%70%，其余为铜，又称蒙乃尔焊条，是应用最早的，其余为铜，又称蒙乃尔焊条，是应用最早的铸铁焊条。铸铁焊条。l l容易产生裂纹，且镍铜铸铁焊条的焊缝强度最容易产生裂纹，且镍铜铸铁焊条的焊缝强度最低；低；l l仅适用于强度要求不高，但需要焊后加工的缺仅适用于强度要求不高，但需要焊后加工的缺陷补焊。陷补焊。（1 1）专用铜基铸铁焊条）专

42、用铜基铸铁焊条 l l专用铜基铸铁焊条一种是纯铜焊芯、低氢型药皮，并专用铜基铸铁焊条一种是纯铜焊芯、低氢型药皮，并在药皮中加入较多的低碳铁粉，使焊缝中的铜铁含量在药皮中加入较多的低碳铁粉，使焊缝中的铜铁含量比达到比达到8080 2020，该焊条又称为铜芯铁粉焊条；另一种是，该焊条又称为铜芯铁粉焊条；另一种是用钢带将铜芯紧紧包裹起来，外涂低氢型药皮或钛钙用钢带将铜芯紧紧包裹起来，外涂低氢型药皮或钛钙型药皮，焊缝中的铜铁含量比同样达到型药皮，焊缝中的铜铁含量比同样达到8080 2020。（2 2）铜合金焊条）铜合金焊条 l l除专用铜基铸铁焊条以外，还可以将铜合金焊条直接除专用铜基铸铁焊条以外，还

43、可以将铜合金焊条直接用于焊接铸铁。如铜合金焊条用于焊接铸铁。如铜合金焊条ECuSnECuSn-B-B（T227T227）,其中其中含含Sn7.0%Sn7.0%9.0%9.0%和少量磷，焊后焊缝以锡青铜为基体，和少量磷，焊后焊缝以锡青铜为基体，接头白口较窄，可以机械加工。接头白口较窄，可以机械加工。铜基焊缝颜色与母材差别较大，对补焊区颜色有铜基焊缝颜色与母材差别较大，对补焊区颜色有要求时不宜采用。要求时不宜采用。3 3铜基焊缝铸铁焊条铜基焊缝铸铁焊条4非铸铁型焊缝电弧冷焊工艺非铸铁焊缝电弧冷焊工艺可归纳为以下四点：“焊前准备要做好，焊接规范适当小，短段断续分散焊，焊后小锤敲焊道”。（1）焊前准备

44、 l l用机械或化学法方法将缺陷表面清理干净，并用机械或化学法方法将缺陷表面清理干净，并制备适当大小和形状的坡口等工作。制备适当大小和形状的坡口等工作。l l在距裂纹端部在距裂纹端部3 35mm5mm处钻止裂孔（处钻止裂孔（558 8 mmmm）。）。l l当铸件厚度或缺陷深度大于当铸件厚度或缺陷深度大于5mm5mm时，应开坡口时，应开坡口进行补焊。进行补焊。（2）电弧冷焊工艺要点 l l在保证电弧稳定及熔深合适的情况下，尽量在保证电弧稳定及熔深合适的情况下，尽量采采用小直径焊条和小电流进行焊接，采用短弧、用小直径焊条和小电流进行焊接，采用短弧、短段、断续、分散施焊及焊后立即锤击焊道短段、断续

45、、分散施焊及焊后立即锤击焊道等等工艺措施，同时还要注意适当提高焊接速度、工艺措施，同时还要注意适当提高焊接速度、电弧不作横向摆动，并要选择合理的焊接方向电弧不作横向摆动，并要选择合理的焊接方向和顺序。和顺序。（3 3）结构复杂或厚大铸件的焊接工艺要点）结构复杂或厚大铸件的焊接工艺要点 补焊结构复杂或厚大的灰铸铁件时，选择正确的补焊结构复杂或厚大的灰铸铁件时，选择正确的焊接方向和合理的焊接顺序非常重要，选择的原焊接方向和合理的焊接顺序非常重要，选择的原则是从拘束度大的部位向拘束度小的部位焊接。则是从拘束度大的部位向拘束度小的部位焊接。如图如图5 5所示，灰铸铁缸体侧壁有所示，灰铸铁缸体侧壁有3

46、3处裂纹，焊前在处裂纹，焊前在裂纹裂纹1 1、2 2端部钻止裂孔，适当开坡口。焊接裂纹端部钻止裂孔，适当开坡口。焊接裂纹1 1时，应从有止裂孔的一端向开口端方向分段焊接。时，应从有止裂孔的一端向开口端方向分段焊接。裂纹裂纹2 2处在侧壁中间位置，拘束度较大，且裂纹两处在侧壁中间位置，拘束度较大，且裂纹两端的拘束度比中心大，因此可采用从两端交替向端的拘束度比中心大，因此可采用从两端交替向中心方向分段焊接工艺，有助于减小焊接应力，中心方向分段焊接工艺，有助于减小焊接应力，但要注意止裂孔最后焊接。但要注意止裂孔最后焊接。图图5 灰铸铁缸体侧壁裂纹的补焊灰铸铁缸体侧壁裂纹的补焊图图6 镶块焊补法镶块焊

47、补法图图7 栽丝补焊法示意图栽丝补焊法示意图三、气焊三、气焊薄壁铸件的焊接宜采用气焊。l l气焊灰铸铁时，对刚度较小的薄壁件可不预热气焊灰铸铁时，对刚度较小的薄壁件可不预热焊；焊；l l对结构复杂或刚度较大的薄壁件，应采用整体对结构复杂或刚度较大的薄壁件，应采用整体预热的气焊热焊法；预热的气焊热焊法；l l也可采用也可采用“加热减应区加热减应区”法施焊。法施焊。1气焊焊接材料（1）焊丝 一般气焊时（相当于局部预热电弧焊），焊缝中碳和硅总的质量分数约为7%。灰铸铁气焊焊丝成分见表6。l l其中其中RZC-1RZC-1，由于碳和硅含量较低，适用于热，由于碳和硅含量较低，适用于热焊；焊；l lRZC

48、-2RZC-2，由于碳和硅含量较高，适用于一般气，由于碳和硅含量较高，适用于一般气焊。焊。型号型号主要化学成分（质量分数，主要化学成分（质量分数，%）C CSiSiMnMnS SP PRZC-1RZC-13.2 3.2 3.52.7 2.7 3.00.5 0.5 0.8 0.080.080.15 0.15 0.4RZC-2RZC-23.5 3.5 4.53.0 3.0 3.80.5 0.5 0.8 0.080.080.15 0.15 0.4表表表表6 6 灰铸铁气焊焊丝成分灰铸铁气焊焊丝成分灰铸铁气焊焊丝成分灰铸铁气焊焊丝成分（2）熔剂 焊接铸铁的气焊熔剂牌号统一为“CJ201”，其熔点较低为

49、650；l l主要由碱性物质组成，其中各成分的质量分数主要由碱性物质组成，其中各成分的质量分数分别为分别为HH3 3BOBO3 318%18%、NaNa3 3COCO3 340%40%、NaHCONaHCO3 320%20%、MnOMnO2 27%7%、NaNONaNO3 315%15%。2灰铸铁气焊工艺要点（1）焊前清理 （2）焊炬与火焰性质选择 l l灰铸铁气焊一般应根据铸件厚度适当选用较大灰铸铁气焊一般应根据铸件厚度适当选用较大号码的焊炬及喷嘴；号码的焊炬及喷嘴；l l气焊火焰一般选用中性焰或弱碳化焰，不能用气焊火焰一般选用中性焰或弱碳化焰，不能用氧化焰。氧化焰。（3 3）焊接操作要点）

50、焊接操作要点 一般较小的铸件焊接时，当缺陷位于边角或所处一般较小的铸件焊接时，当缺陷位于边角或所处位置刚度较小，可用冷焊方法焊接，焊接时利用位置刚度较小，可用冷焊方法焊接，焊接时利用焊炬的火焰在坡口周围先行加热，然后进行熔化焊炬的火焰在坡口周围先行加热，然后进行熔化焊接，焊后自然缓冷即可得到无裂纹的焊接接头。焊接，焊后自然缓冷即可得到无裂纹的焊接接头。注意不能将焊件放在有穿堂风的地方加速冷却，注意不能将焊件放在有穿堂风的地方加速冷却，当环境温度较低时，应采取焊后覆盖焊道等缓冷当环境温度较低时，应采取焊后覆盖焊道等缓冷措施，以防产生白口组织和裂纹。措施，以防产生白口组织和裂纹。当铸件形状复杂、缺