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《金屬熔焊原理及材料焊接第十一章 鑄鐵的焊接課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第十一章 鑄鐵的焊接第一節(jié)鑄鐵的類型和性能第二節(jié)灰鑄鐵的焊接第三節(jié)球墨鑄鐵的焊接綜合訓練鑄鐵是指碳的質量分數(shù)大于2.11%的鐵碳合金。工業(yè)常用鑄鐵中碳的質量分數(shù)在3.0%～4.5%之間，是以Fe、C、Si為主要組成元素并含有較多Mn、S、P等雜質的多元合金。鑄鐵具有良好的鑄造性能，便于鑄造生產(chǎn)形狀復雜的機械零部件；另外還具有成本低，減摩性、減振性和切削加工性好等優(yōu)點，在機械制造業(yè)中獲得了廣泛應用。按質量統(tǒng)計，在汽車、農(nóng)機和機床中鑄鐵用量約占50%～80%。但鑄鐵的強度、塑性和韌性較低，焊接性很差，不適合制造焊接結構。第一節(jié)鑄鐵
2、的類型和性能能力知識點1鑄鐵的種類及成分特點按用途分為工程結構件用鑄鐵和特殊鑄鐵（抗磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐腐蝕鑄鐵）；按碳的存在形式及石墨形態(tài)不同分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵共五大類。白口鑄鐵中碳絕大部分以滲碳體（FeC3）的形式存在，其斷口呈亮白色，故稱之為白口鑄鐵。滲碳體性能硬而脆，其硬度為800HBW左右，因而白口鑄鐵切削加工困難；主要用于煉鋼原料，很少用于制造機械零件。白口鑄鐵灰鑄鐵中石墨以片狀形式存在，其斷口呈灰色?；诣T鐵的強度低、塑性差；但灰鑄鐵抗壓強度高、耐磨性好、減振性好、收縮率低、流動性好
3、，且成本低廉，可以鑄造形狀復雜的機械零件，至今仍是工業(yè)中應用廣泛的一種鑄鐵；常用于各種機床的床身及拖拉機、汽車發(fā)動機缸體、缸蓋等鑄件的生產(chǎn)。灰鑄鐵球墨鑄鐵中石墨以球狀形式存在；在高溫鐵液中加入球化劑（稀土金屬、鎂合金和硅鐵等）經(jīng)球化處理后獲得；強度接近于碳鋼，具有良好的耐磨性和一定的塑性，并能通過熱處理改善性能；廣泛用于機械制造業(yè)中，常用于制造曲軸、大型管道、受壓閥門和泵的殼體、汽車減速器外殼及齒輪、渦輪、蝸桿等。球墨鑄鐵可鍛鑄鐵中石墨以團絮狀形式存在；是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)長時間石墨化退火獲得的；與灰鑄鐵相比，具有較好的強
4、度和塑性，耐磨性和減振性優(yōu)于碳鋼；主要用于管類零件和農(nóng)機具等。可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵中石墨以蠕蟲狀形式存在；生產(chǎn)方式與球墨鑄鐵相似；具有比灰鑄鐵強度高、比球墨鑄鐵鑄造性能好、耐熱疲勞性能好的優(yōu)點；主要用來制造大功率柴油機氣缸蓋、電動機外殼等。蠕墨鑄鐵常用鑄鐵的化學成分見表1。表1常用鑄鐵的化學成分能力知識點2鑄鐵的組織及性能鑄鐵的基體組織一般為鐵素體、珠光體或二者的混合組織，可以認為鑄鐵是在鋼的基體上加上石墨。性能主要取決于石墨的形狀、大小、數(shù)量和分布等。石墨的強度、硬度極低（抗拉強度＜20MPa，硬度HBW≈3），塑性、韌性幾乎等
5、于零，其力學性能遠低于基體組織，故石墨相當于在基體組織中存在無數(shù)個“小裂紋”，不僅降低了鋼的有效承載面積，而且在尖角處還會產(chǎn)生應力集中，促使基體在較低應力作用下產(chǎn)生裂紋擴展甚至斷裂，因此鑄鐵的強度、塑性和韌性比鋼小得多。但正是由于鑄鐵中石墨的存在，使其具有優(yōu)良的鑄造性、切削加工性、減振性、耐磨性和低的缺口敏感性。在灰鑄鐵中，由于片狀石墨對基體有較大的割裂作用，通過改變基體組織不能顯著提高其塑性和韌性，所以生產(chǎn)中只能通過改變基體組織中珠光體的數(shù)量，以改善鑄鐵的硬度和耐磨性，而鑄鐵的強度、塑性和韌性等，則主要由石墨決定?；诣T鐵的牌
6、號與力學性能見表2。表2灰鑄鐵的牌號與力學性能球墨鑄鐵中由于石墨呈球狀分布，對基體的分割作用大為減小，故可有效利用基體的強度達70%～80%，因此其力學性能明顯優(yōu)于灰鑄鐵。球墨鑄鐵還可以通過合金化或熱處理等途徑來強化或改變基體組織，以達到提高力學性能的目的。球墨鑄鐵的牌號與力學性能見表3。表3球墨鑄鐵的牌號與力學性能鑄鐵中碳的存在狀態(tài)和基體組織決定于鑄件的冷卻速度（壁厚）及化學成分。圖1為鑄件壁厚及化學成分對鑄鐵組織的影響，當鑄件壁厚增加時會降低冷卻速度。圖1鑄件壁厚（冷卻速度）及化學成分對鑄鐵組織的影響元素的石墨化作用：促進
7、石墨化的元素如C、Si、Al、Ti、Ni、Cu、P等和阻礙石墨化的元素如S、V、Mo、Cr、Mn等，如圖2所示。碳和硅是灰鑄鐵中最重要的元素，碳是形成石墨的基礎，硅是強烈促進石墨化的元素，在鑄造中當冷卻速度一定時，增加碳、硅的質量分數(shù)可消除白口組織，調(diào)整碳、硅的質量分數(shù)還可獲得不同的基體組織。圖2元素對鑄鐵石墨化及白口化的影響第二節(jié)灰鑄鐵的焊接能力知識點1灰鑄鐵的焊接性焊接性很差，其主要表現(xiàn)是焊接接頭易產(chǎn)生白口和淬硬組織及裂紋。一、焊接接頭白口及淬硬組織灰鑄鐵焊接時，由于熔池體積小，存在時間短，加之鑄鐵內(nèi)部的熱傳導作用，使得焊
8、縫及近縫區(qū)的冷卻速度遠遠大于鑄件在砂型中的冷卻速度。因此，在焊接接頭的焊縫及半熔化區(qū)將會產(chǎn)生大量的滲碳體，形成白口組織。圖3是碳和硅的質量分數(shù)分別為3%和2.5%的常用灰鑄鐵焊條電弧焊焊接接頭組織變化圖。圖3常用灰鑄鐵焊條電弧焊焊接接頭組織變化圖1．產(chǎn)生原因（1）焊縫區(qū)焊縫為
