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铸铁的焊补

含碳量大于2.11%、小于6.69%的铁碳合金叫做铸铁，铸铁中除了含铁和碳以外，还含有硅、锰、磷、硫等元素。为获得某些特殊性能，还分别加入铜、镁、镍、钼或铝等元素，形成合金铸铁。铸铁焊接主要是对各种铸造缺陷或者损坏的铸铁件进行焊补修复。

一、铸铁的性能及分类

铸铁按照碳在组织中存在的形式不同，主要分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。

1.灰铸铁

灰铸铁中的碳，主要以片状石墨的形式分布于金属基体中，断口呈暗灰色。灰铸铁的强度低，塑性很差，但具有良好的耐磨性、吸振性和切削加工性，并且成本低，在工业上应用很广。

2.白口铸铁

白口铸铁的碳以渗碳体（Fe3C)形式存在于金属中，其断面呈银白色，故称白口铸铁。其性质硬而脆，冷加工、热加工和切削加工都很困难，工业上应用极少。

3.可锻铸铁

石墨以团絮状分布的铸铁称为可锻铸铁。可锻铸铁具有较高的强度和良好的塑性，并有一定的塑性变形能力，因而得名可锻铸铁，但实际上并不能够锻造。

4.球墨铸铁

石墨以球状分布的铸铁称为球墨铸铁。

球墨铸铁是在铁水中加入稀土金属、镁合金和硅铁等球化剂，处理后使石墨球化而成。球墨铸铁的强度接近于碳钢，具有良好的耐磨性和塑性，并能通过热处理提高性能，因此，被广泛用于机械制造业中。

二、灰铸铁的焊接性

灰铸铁由于含碳量高、杂质多、强度低、塑性差，所以焊接性差，在焊接中易产生白口组织和裂纹等缺陷。

1.焊接接头产生白口组织

在焊补灰铸铁时，往往会在熔合区产生白口组织，严重时会使整个焊缝白口化，造成焊后难以进行机械加工。

(1)产生白口的原因 主要是由于冷却速度快和石墨化元素不足造成的。在一般的焊接条件下，焊补区的冷却速度比铸件在铸造时快得多，特别是在熔合线附近，是整个焊缝冷却速度最快的地方，而且其化学成分又和基本金属相接近，所以该处最易形成白口组织。另外焊接材料选用不当，使焊缝中石墨化元素不足，也会促使产生白口组织。

(2)防止产生白口组织的方法

1)减慢焊缝的冷却速度延长熔合区处于红热状态的时间，使石墨有充分的时间析出。通常采取将焊件预热后进行焊接，也可在焊接后进行保温缓冷等措施。

2)改变焊缝化学成分 增加焊缝中石墨化元素的含量，也是防止焊缝金属产生白口的有效办法，如在焊条或焊丝中加入大量的碳、硅元素。也可采用非铸铁焊接材料（镍基、铜钢、高钮钢）,形成非铸铁组织焊缝，来避免产生白口或其他脆硬组织的可能性。

2.焊接接头产生裂纹

(1)产生裂纹的原因 由于灰铸铁的强度较低，塑性极差，而焊接时的局部快速加热和冷却，又造成较大的内应力，故易产生裂纹。当接头存在白口组织时，因白口组织硬而脆，它的冷却收缩率又比基本金属（灰铸铁）大得多，加剧了产生裂纹倾向，严重时甚至可使整个焊缝沿半熔化区从母材上剥离下来。

(2)防止裂纹的方法

1)焊前预热和焊后缓冷 焊前将焊件整体或局部预热和焊后缓冷，不但能减少焊缝的白口倾向，而且能减小焊接应力和防止焊件开裂。

2)采用电弧冷焊减小焊接应力 选用塑性较好的焊接材料，如用镍、铜、镍铜、高钥钢等作为填充金属，形成塑性较好的非铸铁组织焊缝，使焊缝金属可通过塑性变形来松弛应力，防止裂纹；用细直径焊条、小电流、断续焊（间歇焊）或分散焊（跳焊）的方法，可减少焊缝处和基本金属温度差，从而减小焊接应力；通过捶击焊缝，可以消除应力，防止裂纹。