教师讲解错误
错误详细描述：
（2014北京）合金是重要的金属材料．（1）下列物品所使用的主要材料属于合金的是________（填字母序号，下同）．（A）青花瓷瓶（B）橡胶充气艇（C）不锈钢锅（2）生铁是常用的合金，生铁属于________（填“纯净物”或“混合物”）．（3）黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画（如图所示），纯铜片上留下明显的划痕，说明________．（4）黄铜渣中约含Zn7％、ZnO31％、Cu50％、CuO5％，其余为杂质．处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如图（杂质不溶于水、不参与反应）：已知：ZnO＋H2SO4＝ZnSO4＋H2O；CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O①Ⅱ中反应的化学方程式为________．②下列说法正确的是________．a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤b．溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4c．溶液A的质量小于溶液Bd．溶液C中溶质的质量分数小于溶液B
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钢铁是使用最多的金属材料。
&& （1）生铁和钢都是铁合金，其中含碳量较高的是_______________。
&（2）人们常用“铜墙铁壁”来形容物体的坚固。但铁在一定条件下也能发生各种反应，如铁丝在氧气中燃烧，反应的化学方程式是_________________________________________。
（3）将m g氧化铜加入稀硫酸中完全溶解后，再加入铁粉充分反应，过滤，得到滤渣A和滤液B。再将滤渣A加入足量稀硫酸中，有气泡冒出，充分反应后，剩余固体物质的质量为12.8 g。
①滤渣的成分是__________，滤液B的成分是_________________。
②原氧化铜的质量为________g。
（1）生铁&& （2）3Fe＋2O2Fe3O4 &&&（3）①Cu、Fe&&
FeSO4、H2O&&
解析：（1）生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%；（2）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；（3）滤渣A中加入稀硫酸有气泡冒出，则滤渣中含有铁，铁粉将硫酸铜溶液中的铜全部置换出来后还有剩余，滤渣A加入稀硫酸反应完全之后剩余的物质全是铜，由铜的质量可求得原氧化铜的质量。
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铸铁主要由和组成的的在这些合金中含碳量超过在时能保留在中的量外文名foundry pig本解释含量较高的，质脆，不能锻压
1把铁矿石冶炼成铁汉书·五行志上 成帝 河平 二年正月 沛郡 铁官铸铁铁不下隆隆如雷声又如鼓音北史·杨津传掘地至泉广作地道潜兵涌出置炉铸铁持以灌贼贼遂相告曰不畏利槊坚城唯畏铁星 清红·舟次丹阳感怀词铸铁竟成千古错读书翻受群儿耻
2用重新熔炼而成的也叫生铁或铣铁
定义用铸造生铁为原料在重熔后直接浇注成铸件是含碳量&2%的铁碳合金
英文名cast iron
含碳量在2%以上的铁碳合金工业用铸铁一般含碳量为2.5%～3.5%碳在铸铁中多以形态存在有时也以形态存在除碳外铸铁中还含有1%～3%的硅以及锰磷硫等还含有镍铬钼铝铜硼钒等元素碳硅是影响铸铁和性能的主要元素铸铁可分为
①含碳量较高2.7%～4.0%碳主要以形态存在呈灰色简称灰铁低℃凝固时收缩量小抗压强度和接近碳素钢减震性好由于片状石墨存在故耐磨性好铸造性能和切削加工较好用于制造汽缸箱体等其牌号以HT后面附两组数字例如HT20-40第一数字表示最低抗拉强度第二组数字表示最低抗弯强度
②碳硅较低碳主要以渗碳体形态存在断口呈银白色凝固时收缩大易产生缩孔裂纹硬度高大不能承受多用作的坯件和制作耐磨损的零部件
③可锻铸铁由白口铸铁后获得石墨呈团絮状分布简称韧铁其组织性能均匀耐磨损有良好的塑性和韧性用于制造形状复杂能承受强动的零件
④将灰口铸铁经球化处理后获得析出的石墨呈球状简称球铁碳全部或大部分以自由状态的球状石墨存在断口成银灰色比普通灰口铸铁有较高强度较好韧性和塑性其牌号以QT后面附两组数字表示例如QT45-5第一组数字表示最低抗拉强度第二组数字表示最低延伸率用于制造内燃机零部件及农机具等
⑤蠕墨铸铁将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得析出的石墨呈蠕虫状与球墨铸铁相近介于灰口铸铁与球墨铸铁之间用于制造汽车的零部件
⑥合金普通铸铁加入适量如硅锰磷镍铬钼铜铝硼钒锡等获得合金元素使铸铁的基体组织发生变化从而具有相应的耐热耐磨耐蚀耐低温或无磁等特性用于制造矿山化工机械和仪器仪表等的零部件分类方法
该铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在其断口呈暗灰色有一定的力学性能和良好的被切削性能
白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金其断口呈白亮色硬而脆不能进行切削加工很少在工业上直接用来制作机械零件由于其具有很高的表面硬度和又称激冷铸铁或
麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁其断口呈灰白相间的麻点状性能不好极少应用
是指不含任何合金元素的铸铁如灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁等
是在普通铸铁内加入一些合金元素用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁如各种耐蚀耐热耐磨的
组织性能分
普通灰铸铁
这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在其断口呈暗灰色有一定的力学性能和良好的被切削性能普遍应用于工业中
这是在灰铸铁基础上采用变质处理而成又称变质铸铁其强度塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多组织也较均匀主要用于制造力学性能要求较高而截面尺寸变化较大的大型
可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经而成比灰铸铁具有较高的韧性又称韧性铸铁它并不可以锻造常用来制造承受冲击载荷的铸件
简称球铁它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂以促进呈结晶而获得的它和钢相比除塑性韧性稍低外其他性能均接近是兼有钢和铸铁优点的优良材料在上应用广泛
特殊性能铸铁
这是一种有某些特性的铸铁根据用途的不同可分为耐热铸铁等大都属于合金铸铁在机械制造上应用较广泛
由于铸件壁厚不均匀在加热冷却及相变过程中会产生效应力和另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力所有这些内应力都必须消除去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h然后炉冷)或空冷球铁)采用这种工艺可消除 铸件内应力的90～95%但铸铁组织不发生变化若温度超过550℃或保温时间过长反而会引起石墨化使铸件强度和硬度降低
1.消除铸件白口的高温石墨化退火
铸件冷却时表层及薄截面处往往产生白口白口组织硬而脆加工性能差易剥落因此必须采用退火或正火的方法消除白口组织退火工艺为加热到550－950℃保温2～5 h随后炉冷到500-550℃再出炉空冷在高温保温期间 游离渗碳体和共晶渗和共析渗碳体也分解发生石墨化过程由于渗碳体提高铸件的有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备正 火分高温正火和低温正火高温正火温度一般不超过950～980℃低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃正火之后一般还需进行回火处理以消除正火时产生的内应力以达到铸件白口的高温石漠化退火
2.球铁的淬火及
为了提高球铁的机械性能一般铸件加热到Afc1以上30～50℃Afc1代表加热时A形成终了温度保温后淬入油中得到为了适当降低淬火后的残余应力一般淬火后应进行回火低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨这种组织耐磨性好 用于要求高耐磨性高强度的零件温度为350-500℃回火后组织为加球状石墨适用于要求耐磨性好具有一定效稳定性和弹性的厚件高温 回火温度为500-60D℃回火后组织为回火索氏作加球状石墨具有韧性和强度结合良好的综合性能因此在生产中广泛应用
3.球铁的等温淬火
球铁经后可以获得高强度同时兼有较好的塑性和多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化不残留F同时也避免A晶粒长大加热温度一般采用Afc1以上30～50℃等温处理温度为0～350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织镁铝球铁等 温淬火后σb=MPaαk=3～3.6J/cm2HRC=47～51但应注意等温淬火后再加一道回火
4.表面淬火
为了提高某些铸件的表面硬度耐磨性及疲劳强度可采用表面淬火灰铸铁及球铁铸件均可进行表面淬火一般采用高中 频感应加热表面淬火和电接触表面淬火
5.化学热处理
对于要求表面耐磨或抗氧化耐腐蚀的铸件可以采用类似于工艺如气体软氯化氯化渗硼渗硫等处理一铸铁的石墨化过程
铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程铸铁组织形成的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程因此了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的
根据Fe-C合金双重状态图铸铁的石墨化过程可分为三个阶段
第一阶段即液相亚共晶结晶阶段包括从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨从共晶成分的液相中结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨
中间阶段即共晶转变亚共析转变之间阶段包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨
第二阶段即共析转变阶段包括共折转变时形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨
二影响铸铁石墨化的因素
铸铁的组织取决于石墨化进行的程度为了获得所需要的组织关键在于控制石墨化进行的程度实践证明铸铁化学成分铸铁结晶的冷却速度及铁水的过热和静置等诸多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织
1.化学成分的影响
铸铁中常见的CSiMnPS中CSi是强烈促进石墨化的元素S是强烈阻碍石墨化的元素实际上各元素对铸铁的石墨化能力的影响极为复杂其影响与各元素本身的含量以及是否与其它元素发生作用有关 如TiZrBCeMg等都阻碍石墨化但若其含量极低(如BCe&0.01%Ti&0.08%)时它们又表现出有促进石墨化的作用
2.冷却速度的影响
一般来说铸件冷却速度趋缓慢就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变充分进行石墨化;反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变最终获得 白口铁尤其是在共析阶段的石墨化由于温度较低冷却速度增大原子扩散困难所以通常情况下共析阶段的石墨化难以充分进行
铸铁的冷却速度是一个综合的因素它与浇注温度传型材料的导热能力以及铸件的壁厚等因素有关而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同
提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度这样既促进了第一阶段的石墨化也促进了第二阶段的石墨化因此提高浇注温度在一定程度上能使石墨粉化 也可增加共析转变
3.铸铁的过热和高温静置的影响
在一定温度范围内提高铁水的过热温度延长高温静置的时间都会导致铸铁中的石墨基体组织的细化使铸铁强度提高进一步提高过热度铸铁的成核能力下降因而使石墨形态变差甚至出现自由渗联体使强度反而下降因而存在一个临界温度临界温度的高低主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速度.一般认为普通灰铸铁的临界温度约在℃左右所以总希望出铁温度高些铸铁含碳量高塑性差组织不均匀焊接性很差在焊接时一般容易出现以下问题
1焊后易产生白口组织
2焊后易出现裂纹
3焊后易产生
因此在生产中铸铁是不作为焊接材料的.一般只用来焊补的铸造缺陷以及局部破坏的铸铁件铸铁的焊补一般采用气焊或
铸件焊补常分为热焊法和法两种铸铁焊接的应用
1 铸造的焊接修复
中国各种铸铁的年产量现约为800万吨有各种铸造缺陷的铸件约占铸铁年产量的10%~15%即通常所说的废品率为10%~15%若这些铸件工报废以1997年铸铁平均价格计算 其损失每年高达10亿元以上采用焊接方法修复这些有缺陷的铸铁件由于焊接成本低不仅可获得巨大的而且有利于及时完成生产任务
2 已损坏的铸铁成品件的焊接修复
由于各种原因铸铁成品件在使用过程中会受到损坏出现裂纹等缺陷使其报废若要更换新的用铸铁成品件都经过各种价格往往较贵特别是一些重型铸铁成品件如的铸铁机座一旦使用不当而出现裂纹就得停止生产若要更换新的锻造设备不仅价格昂贵且从订货运货到安装调试往往需要很长时间所要很长时间处于停产状态这方面的损失是巨大的若能用焊接方法及时修复出现的裂纹
3 零部件的生产
这是指用焊接的方法将铸铁主要是球墨铸铁件与铸铁件各种钢件或焊接起来而生产出零件现今中国在这方面比较落后处于刚起步阶段如中国某厂已用高效离心铸造的大直径球墨铸铁管与一般铸造方法生产的变直径球墨铸铁用焊接方法连接而制成产品制造中铸铁焊接已成为中国下一步发展铸铁焊接技术的方向它往往具有巨大的经济效益
按碳在铸铁中存在的状态及形式的不同可将铸铁分为
白口铸铁碳绝大部分以在状态存在断口亮白色渗碳体硬而脆机械中较少应用
灰铸铁石墨片状存在
可锻铸铁团絮状
球墨铸铁圆球状
蠕墨铸铁蠕虫状
在相同基体组织情况下其中以球墨铸铁的力学性能强度塑性韧性为最高可锻铸铁次之蠕墨铸铁又次之灰铸铁最差但由于灰铸铁成本低廉并具有铸造性可加工性耐磨性及减震性均优良的特点是工业中应用最广泛的一种铸铁
常见灰铸铁化学成分见P100.
灰铸铁及硬度的变化是由于机体组织及石墨大小数量不同的结果
素体为基体的灰铸铁强度硬度最低
纯珠光体为基体的灰铸铁强度硬度较高
改变基体中铁素体及珠光体相对含量可得不同的抗拉强度及硬度的HT石墨呈粗片状的灰铸铁抗拉强度较低石墨呈细片状的灰铸铁其抗拉强度较高
灰铸铁中碳的存在状态及其基体组织决定于铸件冷却速度
P102 4-1 ①铁水以很快速度冷却时第一阶段石墨化过程共析温度以上及第二阶段石墨化过程共析温度下完全被抑止将得到共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体组织即白口铸铁组织[铁碳相图铁水当温度冷却到液相时开始从液相析出γ1147共析温度L→γ+Fe3C共晶渗碳体 温度下降A的饱和固溶碳量随温度下降而降低因而析出二次渗碳体此反应持续到共析温度在共析反应中A转变为珠光体冷却到室温后组织由共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体组成]
②铁水以很慢的速度冷却时由于渗C体是不稳定相而石墨是稳定相第一阶段和第二阶段石墨化过程都进行得很充分最后得纯铁素体的灰铸铁组织
③若石墨化的第一阶段进行很完全第二阶段石墨化过程进行得不完全则得珠光体+铁素体灰铸铁
不同元素对铸铁石墨化及白口化的影响P102灰铸铁焊接性分析
灰铸铁在化学成分上的特点是碳高及SP高这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及冷热裂纹的敏感性在力学性能上的特点是强度低基本无塑性焊接过程具有冷速快及焊件受热不均匀而形成焊接应力较大的特殊性这些因素导致焊接性不良
主要问题两方面一方面是焊接接头易出现白口及淬硬组织
另一方面焊接接头易出现裂纹
(一焊接接头易出现白口及淬硬组织
见P103以含碳为3%含硅2.5%的常用灰铸铁为例分析焊后在焊接接头上组织变化的规律
当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时则在一般电弧焊情况下由于焊缝冷却速度远远大于铸件在砂型中的冷却速度焊缝主要为共晶渗碳体+二次渗碳铁+珠光体即焊缝基本为白口铸铁组织
焊缝为铸铁 ①采用适当的工艺措施来减慢焊逢的冷却速度如增大线能量②调整焊缝化学成分来增强焊缝的石墨化能力
异质焊缝若采用低碳钢进行焊接常用铸铁含碳为3%左右就是采用较小母材在第一层焊缝中所占百分比也将为1/3～1/4其焊缝平均含碳量将为0.7%～1.0%,属于C&0.6%这种高碳钢焊缝在快冷却后将出现很多脆硬的
采用异质时必须要设法防止或减弱母材过渡到焊缝中的碳产生高硬度组织的有害作用思路是改变C的存在状态使焊缝不出现淬硬组织并具有一定的塑性例如使焊缝分别成为奥氏体铁素体及有色金属是一些有效的途径
特点该区被加热到液相线与共晶转变下限温度之间温度范围℃该区处于液固状态一部分铸铁已熔化成为液体其它未熔部分在高温作用下已转变为奥氏体
1冷却速度对半熔化区白口铸铁的影响
V冷很快液态铸铁在共晶转变温度区间转变成莱氏体即共晶渗碳体加奥氏体继续冷却则为C所饱和的奥氏体析出二次渗碳体在共析转变温度区间奥氏体转变为珠光体由于该区冷速很快在共析转变温度区间可出现奥氏体→马氏体的过程并产生少量残余奥氏体
该区见P104 图4-5
其左侧为其中白色条状物为渗碳体黑色点条状物及较大的黑色物为奥氏体转变后形成的珠光体右侧为奥氏体快冷转变成的竹叶状高碳马氏体白色为残余奥氏体还可看到一些未熔化的片状石墨
当半熔化区的以很慢的冷却速度冷却时其共晶转变按稳定相图转变最后其室温组织由石墨+铁素体组织组成
当该区液态铸铁的冷却速度介于以上两种冷却速度之间时随着冷却速度由快到慢或为麻口铸铁或为或为珠光体加
影响半熔化区冷却速度的因素有焊接方法预热温度焊接热输入铸件厚度等因素
例时渣池对灰铸铁先进行预热而且电渣焊体积大焊接速度较慢使焊接热影响区冷却缓慢为防止半熔化区出现白口铸铁焊件预热到650～700℃再进行焊接的过程称热焊这种热焊工艺使焊接熔池与HAZ很缓慢地冷却从而为防止焊接接头白口铸铁及高碳马氏体的产生提供了很好的条件
研究灰铸铁试板焊件热输入相同时随板厚的增加半熔化区冷却速度加快白口淬硬倾向增大
2化学成分对半熔化区白口铸铁的影响
铸铁焊接半熔化区的化学成分对其白口组织的形成同样有重大影响该区的化学成分不仅取决于铸铁本身的化学成分而且焊逢的化学成分对该区也有重大影响这是因为焊逢区与半熔化区紧密相连且同时处于熔融的高温状态为该两区之间进行元素扩散提供了非常有利的条件某元素在两区之间向哪个方向扩散首先决定于该元素在两区之间的含量梯度含量变化元素总是从区域向低含量区域扩散其含量梯度越大越有利于扩散的进行
提高熔池金属中促进石墨化元素CSiNi等的含量对消除或减弱半熔化区白口的形成是有利的
用低碳钢焊条焊铸铁时半熔化区的白口带往往较宽这是因为半熔化区含CSi量高于熔池故半熔化区的CSi反而向熔池扩散使半熔化区CSi有所下降增大了该区形成较宽白口的倾向
该区被加热到共晶转变下限温度与共析转变上限温度之间该区温度范围约为820～1150℃此区无液相出现该区在共析温度区间以上其基体已奥氏体化加热温度较高的部分靠近半熔化区由于石墨片中的碳较多地向周围奥氏体扩散奥氏体中含碳量较高加热较低的部分由于石墨片中的碳较少向周围奥氏体扩散奥氏体中含碳量较低随后冷却时如果冷速较快会从奥氏体中析出一些二次渗碳体其析出量的多少与奥氏体中含碳量成直线关系在共析转变快时奥氏体转变为珠光体类型组织冷却更快时会产生马氏体与残余奥氏体该区硬度比母材有一定提高
熔焊时采用适当工艺使该区缓冷可使A直接析出石墨而避免二次渗碳体析出同时防止马氏体形成
很窄加热温度范围780～820℃由于电弧焊时该区加热速度很快只有母材中的部分原始组织可转变为奥氏体在随后冷却过程中奥氏体转变为珠光体类组织冷却很快时也可能出现一些马氏体
二裂纹是易出现的缺陷
可发生在烛焊缝或热影响区上
1焊缝处冷裂纹
产生部位铸铁型焊缝
当采用异质焊接材料焊接使焊逢成为奥氏体铁素体铜基焊缝时由于具有较好的塑性焊接金属不易出现冷裂纹
启裂温度一般在400℃以下原因一方面是铸铁在400℃以上时有一定塑性另一方面焊缝所承受的拉应力是随其温度下降而增大在400℃以上时焊缝所承受的拉应力较小
产生原因焊接过程中由于工件局部不均匀受热焊缝在冷却过程中会产生很大的拉应力这种拉应力随焊缝温度的下降而增大当焊缝全为灰铸铁时石墨呈片状存在当片状石墨方向与外加应力方向基本垂直且两个片状石墨的尖端又靠得很近在外加应力增加时石墨尖端形成较大的铸铁强度低400℃以下基本无塑性当应力超过此时铸铁的时即发生焊缝裂纹
当焊缝中存在白口铸铁时由于白口铸铁的收缩率比灰铸铁收缩率大加以其中渗碳体性能更脆故焊缝更易出现裂纹
① 与焊缝基体组织有关焊缝中渗碳体越多焊缝中出现裂纹数量越多当焊缝基体全为珠光体与铁素体组成而石墨化过程又进行得较充分时由于石墨化过程伴随有体积膨胀过程可以松弛部分有利于改善焊缝的抗裂性
② 与焊缝石墨形状有关
粗而长的片状石墨容易引起应力集中会减小抗裂性
石墨以细片状存在时可改善抗裂性
石墨以团絮状存在时焊缝具有较好的抗裂性能
③ 与焊补处刚度与焊补体积的大小及焊缝长短有关
焊补处刚度大焊补体积大焊缝越长都将增大促使裂纹产生铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要在实际生产中具有很大的经济意义
一铸铁的焊接性
铸铁的含碳量高脆性大焊接性很差在焊接过程中易产生白口组织和裂纹
白口组织是由于在铸铁补焊时碳硅等促进石墨化元素大量烧损且补焊区冷速快在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的白口铸铁硬而脆很差采用含碳硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金铜高钒钢等非铸铁焊接材料或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出或采用可避免出现白口组织
裂纹通常发生在焊缝和热影响区产生的原因是铸铁的抗拉强度低塑性很差400℃以下基本无塑性而焊接应力较大且接头存在白口组织时由于白口组织的收缩率更大裂纹倾向更加严重甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来防止裂纹的主要措施有采用纯镍或铜镍焊条以增加焊缝金属的塑性加热减应区以减小焊缝上的拉应力采取预热缓冷小电流分散焊等措施减小焊件的温度差
二铸铁补焊方法及工艺
铸铁的补焊方法铸铁补焊采用的参见表3-9补焊方法主要根据对焊后的要求如焊缝的强度颜色致密性焊后是否进行机加工等铸件的结构情况大小壁厚复杂程度刚度等及缺陷情况来选择手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法
表3-9 铸铁的补焊方法
手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条见表3-10补焊要求不高时也可采用J422等普通低碳钢焊条
表3-10常用铸铁焊条
常用铸铁焊条手工电弧焊补焊的方法有
1热焊及半热焊 焊前将焊件预热到一定温度400℃以上采用同质焊条选择大电流连续补焊焊后缓冷其特点是焊接质量好生产率低成本高差
2冷焊 采用非铸铁型焊条焊前不预热焊接时采用小电流分散焊减小焊件应力焊缝的强度颜色与母材不同加工性能较差但焊后变形小劳动条件好成本低
3也可以采用高分子材料冷焊这种修补只需要把被修表面清理干净就可以了手工直接操作
4冷焊材料的使用方法首先要处理好被修表面千万不可以有锈和油否则就会造成胶层脱落进行粗化处理是最好这样可以增加分子间的结合力大大增强修补后的产品使用寿命还要记住要选择铸件本身材料相对应的专用冷焊材料例如铸铁件就要选用劲素成JS902铁制冷焊材料钢铝铜等也要选择它们专用的冷焊材料已达到最好的修补效果进口焊条牌号
主要用途及特点
熔敷金属化学成分%)
及力学性能
GMT-422CuCrNi
耐候钢专用焊条用于09CrP09CuPRe 09CuCrNi等耐候钢焊接具有良好的耐大气腐蚀性能
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥27J(0℃
可焊接较重要的低碳钢结构
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥47J(0℃
用于低碳钢薄板结构的立向下焊专用焊条
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥27J(-30℃
用于重要的低碳钢和低合金钢的结构焊接如09Mn2等可交直流两用
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥47J(-30℃
用于重要的低碳钢和低合金钢的结构焊接如09Mn2等仅限用直流施焊
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥47J(-30℃
钛钙型药皮的碳钢焊条可交直流两用主要用于16Mn等低合金钢结构的焊接
σb≥490MPa
σs≥410MPa
AKV≥27J(0℃
焊接16Mn等相应强度的低合金钢结构
σb≥490MPa
σs≥410MPa
AKV≥27J(0℃
用于碳钢和低合金钢结构的立向下焊接
σb≥490MPa
σs≥410MPa
AKV≥27J(-30℃
用于中碳和低合金重要结构的焊接可交直流两用
σb≥490MPa
σs≥410MPa
AKV≥47J(-30℃
熔敷效率≥130%用于中碳和低合金重要结构的焊接
σb≥490MPa
σs≥410MPa
AKV≥47J(-30℃
进口焊条牌号
主要用途及特点
熔敷金属化学成分%)
及力学性能
以微碳纯铁为焊芯的纯铁焊条有抗高温氢氮氨腐蚀能力抗裂性能良好直流反接可作要求抗裂而不要求等强度的焊接或过渡层
Mn+Si≤1.0
GMT-350/GMT-357
以微碳纯铁为焊芯的纯铁焊条具有抗高温氢氮氨腐蚀能力抗裂性能良好直流反接专用于微碳纯铁氨合成塔内件的焊接也可作要求抗裂而不要求等强度的焊接或过渡层
Mn 0.20/0.50
Si 0.20/0.50
σb≥340MPa
AKV≥80J(常温
焊接低碳钢结构焊接工艺性能优良尤其适宜薄板小件间断焊和表面光洁的盖面焊
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥75J(常温
适用于薄板立向下焊及间断焊
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥70J(0℃
GMT-421Fel6
适用于低碳结构和要求表面光洁的平焊平角焊的盖面焊熔敷效率达160%
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥60J(常温
熔敷效率160%的重力焊条化学成分力学性能与J421Fe16一样
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥60J(常温
焊接较重要的低碳钢结构和强度等级相当的低合金钢结构
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥47J(-20℃
适用于较重要的低碳钢结构的焊接可提高熔敷效率化学成分力学性能同J422
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥47J(-20℃
GMT-422Fe16
用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级相当的低合金钢结构的焊接熔敷效率达160%
σb≥420MPa
σs≥330MPa
AKV≥47J(-20℃
GMT-422CrCu
耐候钢专用焊条用于12MnCrCu等耐候钢焊接具有良好的耐大气腐蚀性能
σb≥420MPa
σs≥340MPa
AKV≥47J(-20℃
进口焊条牌号
主要用途及特点
熔敷金属化学成分%)
及力学性能
用于0Cr131Cr13不锈钢结构焊接也可用于耐磨耐蚀堆焊
0Cr131Cr13不锈钢结构焊接也可用于耐磨耐蚀堆焊可全位置焊接
用于超低碳Cr19Ni10不锈钢结构焊接如00Cr19Ni100Cr19Ni11Ti等
用于超低碳00Cr18Ni12Mo2不锈钢结构焊接如尿素合成纤维等设备的不锈钢结构
用于超低碳00Cr23Ni13不锈钢及异种钢的焊接
用于工作温度低于300℃的低碳Cr19Ni90Cr19Ni11Ti的不锈钢结构的焊接
用于工作温度低于300℃的低碳Cr19Ni90Cr19Ni11Ti的不锈钢结构焊接可全位置焊接
用于一般耐磨蚀性不高的0Cr19Ni9型不锈钢焊接
用于重要耐腐蚀含钛稳定的0Cr19Ni11Ti不锈钢的焊接
用于重要耐腐蚀含钛稳定的0Cr19Ni11Ti不锈钢的焊接可全位置焊接
进口焊条牌号
主要用途及特点
熔敷金属化学成分%)
及力学性能
用于纯氧化性酸介质的0Cr18Ni12Mo2不锈钢结构或作异种钢的焊接
纯氧化性酸介质的0Cr18Ni12Mo2不锈钢结构或作异种钢的焊接
用于重要的0Cr18Ni12Mo00Cr17Ni14M02等不锈钢的焊接
用于一般耐热耐腐蚀的0Cr19Ni10及0Cr18Ni12Mo不锈钢结构的焊接
0Cr24Ni13类型不锈钢异种钢高铬钢高锰钢的焊接
用于0Cr24Ni13类型不锈钢异种钢高铬钢高锰钢的焊接可全位置焊接
用于0Cr24Ni13Mo2类型不锈钢异种钢复合钢的焊接
用于高温条件下工作的0Cr26Ni21耐热不锈钢及铬钢0Cr5MoCr9MoCr13Cr28等异种钢的焊接
在高温条件下工作的0Cr26Ni21耐热不锈钢及铬钢0Cr5MoCr9MoCr13Cr28等异种钢的焊接可全位置焊接
用于在高温条件下工作的0Cr26Ni21耐热不锈钢及铬钢0Cr5MoCr9MoCr13Cr28等异种钢的焊接抗裂耐蚀耐热方面优于A402A407
冷裂纹形成示意图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大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又较高难于通过其塑性变形来松弛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方法是对焊补件进行550~700℃的整体预热其次是采用异质焊缝的焊接材料热裂纹产生原因当采用镍基焊接材料如Z308Z408Z508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SP高形成较多的低熔点共晶物Ni-Ni3S2(熔点664℃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CS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增强脱硫脱磷的能力减小熔合比降低焊接应力等冲天炉结构图1冲天炉构造
冲天炉的基本构造示如图1炉身风箱及烟道等用焊成炉身内部通常砌以耐火砖层以便抵御焦碳燃烧产生的高温作用为了储存铁液多数冲天炉都配有前炉
2冲天炉熔炼原理
在熔炼过程中炉身的下部装满焦碳称为底焦在底焦的上面交替装有一批批的铁料生铁废钢回铁合金等焦碳及石灰石萤石等通过鼓风使底焦强烈燃烧产生的高温炉气沿炉身高度方向上升使其上面一层铁料熔化
3冲天炉熔炼的优缺点及其应用
冲天炉是最普遍应用的铸铁熔炼设备它用焦炭作焦炭燃烧产生的热量直接用来熔化炉料和提高铁液温度在能量消耗方面比电孤炉和其它熔炉节省而且设备比较简单大小工厂皆可采用但冲天炉也存在一定的缺点主要是由于铁液直接与焦炭接触故在熔炼过程中会发生铁液增碳和增硫的过程
采用了冲天炉一电孤炉双联熔炼法或冲天炉一双联熔炼法以充分利用冲天炉熔化效率较高电孤炉和感应电炉对铁液过热能力强及化学成分控制容易的优点感应电炉1感应构造及工作原理
感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉炉子的构造分为有芯式图2和无芯式两种在无芯式感应电炉中内的铁料在交变的作用下产生感应电流并因此产生热量而将其自身熔化和使铁液过程热在有芯式感应电炉中需要加入用其它熔炉如冲天炉熔化的铁液在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液但在过热铁液的电能消耗方面则以有芯感应电炉更为节省
2感应电炉熔炼的优缺点及其应用
与冲天炉熔炼相比感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象而且熔炼过程可以造渣覆盖铁液在一定程度上能防止铁液中硅锰及合金元素的氧化并减少铁液从炉气中吸收气体从而使铁液比较纯净这种熔炼方法的缺点是电能耗费大
感应电炉适用于熔炼高质量灰铸铁合金铸铁球墨铸铁及蠕墨铸铁等无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料而且开炉及停炉比较方便适合于间断性生产条件有芯感应电炉开炉及停炉不便适合于连续性生产这种炉子熔化固体炉料的热效率低而对过热铁液的热效率高故适于与冲天炉配合使用如今这两种形式的感应电炉在铸铁生产上都得到应用电弧炉1电弧炉构造及工作原理
电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料铁液之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的生产上普遍使用的是三相电弧炉其炉体部分的构造示于图3在电弧炉熔炼过程中当铁料熔清后进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行电弧炉依照炉渣和炉衬的性质而分为酸性和碱性两种碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力
2弧炉熔炼的优缺点及其应用
电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的能力强而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件电弧炉的缺点是耗电能多从熔化的角度看不如冲天炉经济故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差在间歇式熔炼条件下炉衬寿命短导致熔炼成本高故多采用与冲天炉相配合Wc=2.5%~3.6%
1灰铸铁的组织
1铁素体灰铸铁石墨化过程充分进行
2铁素体珠光体灰铸铁第一二阶段石墨化过程充分进行第三阶段石墨化过程部分进行
3珠光体灰珠铁第一二阶段石墨化过程充分进行第三阶段石墨化过程完全没有进行
2灰铸铁的性能
1灰铸铁的性能主要取决于基体的性能和石墨的数量形状大小分布状况其中以细晶粒的珠光体基体和细片状石墨组成的灰铸铁的性能最优应用范围最广
2灰铸铁的抗拉强度和塑性大大低于具有相同基体的钢但石墨片对灰铸铁的抗压强度影响不大所以灰铸铁广泛用作承受压载荷的零件如机座轴承座等
3灰铸铁具有良好的铸造性能切削加工性能而且石墨的存在可以起到减磨减震作用
变质处理孕育处理孕育铸铁
1变质处理浇注前向铁液中加入变质剂促进晶粒细化
常用变质剂为含硅75%的硅铁加入量一般为铁液重量的0.4%左右
2性能孕育铸铁的强度有很大提高并且塑性韧性也有所提高灰铸铁的热处理仅能改变其基体组织改变不了石墨形态因此热处理不能明显改变灰铸铁的力学性能并且灰铸铁的低塑性又使快速冷却的热处理方法难以实施所以灰铸铁的热处理受大一定的局限性其热处理主要用于消除应力和改善切削加工性能等
1消除内应力退火时效处理低温退火将铸件置于100~200℃的炉中缓慢升温至500~600℃保温4~8h缓冷
2改善切削性能的退火高温退火降低硬度将铸件加热至850~900℃保温2~5h缓冷至400~500℃出炉空冷
3表面淬火提高硬度和耐磨性1共六个牌号HT100HT150HT200HT250HT300HT350
例如见图所示
1化学成分Wc=2.4%~2.8%
2制造方法可锻铸铁是一定成分的白口铸铁经长时间石墨化退火而得到的具有团絮状结果的石墨的铸铁
3石墨化退火工艺900~1000℃保温15 h后随炉缓慢冷却至650℃以下出炉空冷可得到F基体的可锻铸铁Wc=2.4%~2.8%可锻铸铁是一定成分的白口铸铁经长时间石墨化退火而得到的具有团絮状石墨的铸铁900~1000℃保温15 h后随炉缓冷至650℃以下出炉空冷可得到F基体的可锻铸铁1铁素体可锻铸铁黑心可锻铸铁较高的塑性和韧性
2珠光体可锻铸铁较高强度和耐磨性团絮状石墨大大减轻了石墨对基体金属的割裂作用及应力集中现象所以可锻铸铁的强度比灰铸铁高塑性韧性也有很大提高但由于退火周期长工艺复杂成本高只适 用于大批量生产薄壁零件见图所示
可锻铸铁组织示意图如图所示
与灰铸铁相比主要特点是高C高Si低S基体+球状石墨基体有FPF+PB下四种
球墨铸铁组织示意图如图所示对铁液进行球化处理和孕育处理而得到球状石墨对基体的割裂作用影响最小因而具有很高的强度良好的韧性塑性和切削加工性如图所示1退火目的是为了获得铁素体基体组织和 消除铸造应力
2正火目的是为了获得P或P+F基体细化组织提高强度和耐磨性
3调质为了得到良好的综合力学性能
4等温淬火为了获得B下基体的球墨铸铁合金铸铁的分类
耐磨铸铁与抗磨铸铁
国内铸铁市场多数地区价格仍将以稳中上行为主
上周国内铸铁市场除了个别地区价格先涨后稳以外大多数地区保持着稳定的局面成交一般铁矿石价格的小幅回落使得个别企业铸铁价格有下调的愿望但由于焦炭价格居高不下导致多数地区企业在高成本的压力下依旧维持现状甚至出现小幅上调的状态
据了解原材料铁矿石价格虽有下调但由于考虑到焦炭市场价格居高所以大多企业低价出货意愿较低据悉武安地区铸造生铁Z18主流价格3250元左右球墨铸铁Q10主流价格3200元左右上海地区铸造生铁Z18主流价格3400元左右翼城地区铸造生铁Z18主流价格3180元左右球墨铸铁Q10主流价格3020元左右与前一周价格相比同比增长30-50元因此预计本周国内铸铁价格仍将以稳中上行为主铸铁件性脆且铸造过程中易产生气孔在长期的震动和冲击下易造成应力集中导致壳体开裂由于铸铁的焊接性较差加上液压设备的密封性要求较高传统的焊补工艺根本无法实现修复而现场一般没有此类设备的备品备件购买更换需要大量的停机时间此类问题现在多采用高分子复合材料进行修复高分子金属修复材料优良的机械性能及良好的粘接力耐压性使得该问题得以有效解决修复过程根据现场情况建议企业先用电焊把裂纹上下连接焊接几个点用于加强壳体结构力找到裂纹的终点位置在终点处打4.2mm止裂孔防止裂纹的进一步延伸用磨光机沿裂纹打磨干净向两边扩展75px打磨用无水乙醇清洗干净后调和高分子金属修复材料配合加强带对裂纹进行修复治理
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