铸铁焊接的冶金因素

出处：按学科分类—工业技术 上海科学技术文献出版社《焊接材料选用手册》第306页（901字）

铸铁的化学成分范围为C1．7%～4．5%，Si0．5%～3．0%，Mn0．2%～1．3%，P≤0．8%，S≤0．2%，此外还有Mo、Ni、Cr、Cu等元素。

铸铁的熔化温度低于碳钢，熔融的铸铁流动性好，凝固及冷却时有中等程度的收缩。铸铁的塑韧性低，基本上无变形能力，其力学性能与铸铁的组织类型及游离石墨的形态和分布有关。

存在于铸铁中的碳有两种形式：(1)结合的碳(如渗碳体、珠光体、马氏体等)；(2)游离的碳(石墨)。灰铸铁为铁－碳－硅合金，系在铁素体或珠光体的基体上，碳以片状石墨析出，故呈脆性。球墨铸铁与灰铸铁在碳、硅含量上相似，但要求有较低的硫(S＜0．02%)，并加入少量的镁或稀土金属硒作为球化剂，在球墨铸铁中石墨呈球状。可锻铸铁中析出的石墨则呈准球状。比较起来，球墨铸铁和可锻铸铁的焊接性和塑韧性均比灰铸铁要好。

铸铁的基体有铁素体和珠光体，还有碳化铁(Fe₃C)。铁素体基体的焊接性最好，珠光体次之，而碳化铁基体(白口铁)最差。

由于铸铁中存在过量的碳，故在焊接的快速冷却过程中，热影响区会形成渗碳体和高碳马氏体。这两种组织均为脆性组织，硬度很高，可导致在冷却或使用中产生裂纹，当然，是否开裂则与铸铁的化学成分、采用的焊接工艺以及随后的热处理有关。

焊接时的局部集中加热在焊接区造成了热应力。为了抵消这些应力，母材应有某些塑性变形以阻止开裂。所以，为了要减小焊接应力，在确定焊接工艺时，应充分考虑如预热和后热、焊接顺序、焊缝熔池的稀释、中间锤击和焊后热处理等一系列因素。

虽然铸铁的焊接性很差，但除了白口铁外，其他所有类型的铸铁都是可焊的。采用镍基焊条和焊丝进行手工电弧焊、药芯焊丝电弧焊、熔化极气体保护焊和钨极气体保护焊都能生产出高质量的焊缝。