铸钢件焊接铸钢件的工程性能

1、铸钢件焊接铸钢件的工程性能耐磨性铸钢的耐磨性与类似成分和形态的锻钢相似。耐腐蚀性能铸钢的耐腐蚀性能与相当成分的锻钢相似。已公布的各种状态下的锻造碳钢和低合金钢的耐腐蚀性能数据都可用于铸钢。耐热性能当温度高于480-540C时，碳钢和低合金钢氧化迅速，形成的氧化皮不能保护氧化皮下面的金属不进一步氧化。如果这些钢长期被直于这样的高温下，它们就会被逐渐变成氧化物。为了有效抗击高温下的氧化现象，必须使用高合金钢。可机加工性对铸钢件进行广泛的车削和钻削试验表明，只要强度、硬度和显微组织相当， 不同熔炼工艺生产的钢，其可机加工性没什么重大的区别，而且锻钢和铸钢间的可机加工性 也没什么重大区别。砂型铸件表面

2、或表皮常常迅速磨损切削刀具，这可能是因为摩擦材料粘 附在铸件上造成的。所以，第一次切削时，进刀应足够深，以便能切到表皮以下，或者是切削速度可以降低至母材金属推荐切削速度的50%。显微组织对铸钢可机加工性有相当大的影响。通过正火、调质或退火，有时可使铸钢件可机加工性提高100%。焊接性能铸钢件的焊接性能与同样成分的锻钢相似，焊接铸钢件考虑的因素与锻钢件相同。 使用小焊条焊接大断面时会产生剧烈的淬火效应，这种效应会在紧邻焊缝的金属母材金属 （在热影响区）上形成马氏体。这种效应甚至在低碳钢上也会发生，它会使热影响区的延展性减少。最大含碳量为0.2,含锰量为0.5的铸钢，这种效应通常要小一些。但是，很

3、重要的 一点是所有碳钢（含碳量在0.20%以上）和空冷淬硬钢，在用标准推荐温度焊接之前，必须预热，保持适当的层间温度，然后，焊接以后进行热处理，以使其产生足够的延展性。为了防止碳钢和低合金钢产生裂纹，焊珠的硬度不应超过HV350，焊接后只产生压应力的那些地方除外。对于限制条件比较苛刻的那些形状而言，这一数值可能还不够低。所有铸件，在焊接后，基本上都进行消除应力的处理，甚至在把铸钢件焊接到锻钢上这样的复合制作工艺也是如此。工业界对易焊铸钢件规定的成分方面的最大限制是0.35碳,0.70锰,0.30铬,0.25钼（最大） 加钨，按照铸钢行业广泛使用的消除应力处理的情况，不理想元素的总量为1.00%

4、.碳含量 每比规定的最大含量少0.01%时,多数技术规范都允许锰含量比规定的最大含锰量可增加0.04%,最后可增加至 1.00%（ASTM A27, A216, A217, A352, A487, A643 以及A757。有关焊缝质量的控制规范是ASTME164和E390。许多焊缝之所以发生破断，其原因并不在焊缝本身，而在紧邻焊缝的区域。在焊缝形成时， 这一区域瞬时被加热至熔化温度。距焊缝距离越远，温度越低。这种加热引起材料结构方面 的变化，同时使邻近焊缝熔敷金属的区域变得硬而脆，因而使这一部分的韧性下降，在冷却 过程中和冷却以后常常发生开裂现象。除碳以外的某些其它合金元素，如镍、钼和铬，同样

5、 也会使母材产生空气硬化。正是因为这些原因，所采用的合金元素数量必须有一定的限制， 除非采取一些特殊措施，如使用材料预热到150-315C。对焊接铸件进行焊后热处理，或 者在650-675C的温度使焊接铸件加热一定时间，可以消除热影响区的硬度。这样的处理 亦可消除焊接件里的应力。采用电弧焊焊接铸钢件时，一般最好使用优质厚药皮焊条(AWS E7018型)，粒状焊剂或CO2保护气氛。这些焊药里很少或根本没有可燃材料。矿物药皮常常用来使氢吸收控制在最低水平上，因而可以限制焊道下的裂纹。焊道数量及焊接条件的选择与锻钢的焊接实践类似。铸件焊缝可以采用Y或x射线法进行射线探伤，以便确定焊接部分的均匀性程度

6、。最通常的缺陷是未焊透、夹渣和气泡。在探测表面裂纹和近表面裂纹方面，磁粉探伤已是非常有用的方法。就机械性能而言，将铸钢与锻钢联结起来的焊缝，同将锻钢与锻钢联结起来的焊缝相比，是 一样的。通过焊缝加工制成的多数拉伸试样将在焊缝外面，在热影响区发生断裂。这并不意 味着焊缝比铸件的基本金属强度更高一些。为了防止在热影响区产生脆性，需要有严加控制 的焊接技术和消除应力处理。相关标签：铸钢件焊接看你是什么材质的铸钢件，如果是GS20Mn5，和A3板对接，我们用的是J507，E5015使用JM-56 (ER50-6)就可以了重型铸钢件的焊接修复赵颖陕西省西安市9 9号信箱9室( 7 1 0 0 6 1 )

7、摘要研究了 铸铜件(粉碎头)产生裂纹、夹砂、气孔等缺陷的原因并提出修复方案，进行了最佳 工艺参数选择.试验结果表明：补焊后的焊缝和母材具有同等性能.关键词重型铸钢 件，裂纹，修复铸钢件在生产过程中由于各种原因，往往会出现裂纹、夹砂、气孔等 缺陷，给铸件造成致命的破坏而报废。采用补焊的方法往往可以使之得到修复，并且 能达到产品的各项性能要求。粉碎头是本厂为美国ATLAS公司生产的产品，其材 质美国牌号为：ASTMA148，9060级，国内与之相近牌号为ZG27C rNiMnMo。本文在研究了粉碎头的化学成分机械性能及缺陷产生原因的基础上， 采用“小铁研”抗裂试验，为该类钢的补焊提供了依据。1试验

8、材料和试验方法1. 1试 验材料基本材料为2 0 mm厚的ZG27CrNiMnMo板，其机械性能（调质） 为 o_b = 6 2 1MPa,o _s=4 14MPa，v=4 0%,0_s = 2 0%1. 2 试验方法试板尺寸如图1所示。采用手工焊，焊条E6015-H焊接工艺规范参数 为：焊接电流160A，焊接电源直流反接，焊接速度：打底焊v = 12.5cm/ min，其余各层v = 14.1cm/min，焊接顺序见图1。2接头性能试验及 结果焊后经6 0 0，Cx5h退火处理，试样加工成p 10 mm圆棒，做机械性 能试验， 结果为：o_b = 6 3 9MPa，o_s=44 5MPaw=

9、5 0%，0_5 = 18%， 面弯10 0 无裂纹，焊缝硬度HB184189，母材硬度HB193195。 钻孔取样化学分析结果：0. 135%C，1. 14%Mm0. 38%Si，0. 4% Ni，0.009%S，0.2 0%P其余Cr。金相组织分析结果为：焊缝：块状 铁素体十奥氏体分解产物；热影响区：块状铁素体十回火索氏体十少量针状铁素体； 母材：铁素体十回火索氏体：宏观检查结果：焊接及热影响区未发现裂纹、未熔合、 夹渣、气孔等缺陷。3讨论分析由于本厂第一批粉碎头采用了日317焊条焊接，该 焊条成分中含有铭，导致焊缝变硬（含有碳化铭），有一部分粉碎头焊后局部产生了裂 纹，质量达不到外商要求

10、，外商在进行返修后，将返修费用从货款中扣回使本厂蒙受 了巨大损失。第二批粉碎头由笔者负责补焊工艺工作，对该钢种可焊性进行了分析，并 预先计算了焊接工艺参数，规定了严格的操作程序。3. 1可焊性分析根据国际焊接 学会（IIW）推荐的碳当量计算公式计算出ZG27CrNiMnM o的碳当量为： C_cq（下限）=0.519%，C_eq（上限）=0.815%，取其平均值 为C_eq（平均）=0.6 6 7 %。由此可知该钢属于高淬硬倾向的钢种，而粉碎 头最小壁厚大于40mm，属于大厚板三维应力状态，焊后拘束应力很大。因此，Z G27CrNiMnMo可焊性很差，在补焊过程中必须采取焊前预热，焊后消除应

11、力的措施。3. 2焊接材料的选择铸钢件补焊区及热影响区的组织及性能在很大程度上 取决于焊接材料。为了保证焊缝的力学性能与母材匹配，焊缝成分力求与母材相近， 但为了防止焊缝有较大的热裂倾向，焊缝含碳量应比母材稍低一些。参阅有关资料后， 决定采用手工电弧焊工艺方法，选用p4mmE6015-H高韧超低氢焊条。该焊 条熔敷金属的化学成分和机械性能为：0 . 1%C0.8%Mn，0.8%Si，0.6%1.2%Ni，0.10%0.40%Mo，V0. 035%s，620MPa，o_0.2500MP a，6_5 17%。扩散氢 在熔敷金属中易产生白点，形成裂纹源，采用超低氢焊条，严格控制了熔敷金属中的 扩散氢

12、含量（1.5mL/100g）避免了白点产生。3.3焊接工艺参数的确定（1） t_8/5和预热温度丁_0的确定据有关文献介绍，低合金高强钢不产生裂纹 的冷却时间t_8/5下限值为7 s。考虑到实际预热温度的偏差、焊件厚度、导热 能力、拘束度以及在焊接过程中防止出现裂纹等因素，应将t8/s提高至21s。 另据文献介绍，板厚在4 06 0 mm时，预热温度下限值为2 0 0 C，而据重型 行业标准中推荐的公式：T0=C_eqx 100 x360 （C）计算，得T 0 = 2 4 0.1 2 。考虑到将工件由炉内吊至施焊现场有一段时间，这段时间内有 温降。因此，取T_ 0 = 2 5 0，C（2 ）焊

13、接电流、电压、焊速的确定根据前西德钢 铁学会1979年公布的钢铁材料技术指导文件进行计算，假设埋弧焊热效翘=1, 则在三维传导条件下，有：式中t_ 8 / 58 0 05 0 0 C的冷却时间，sn 焊接方法中相对于埋弧焊的相对热效率E线能量，J/cmT_0施焊时的预 热温度，CF_3一一焊缝形状系数相对热效率为：埋弧焊n=1.0，碱性焊条手工 焊n=0.8，钛型焊条手工焊q=0.9，co_2气保护焊n=0.85。焊缝形 状系数F_3的取值见下表。本产品取n= 0.8，F_3 = 0.9，T_0 = 25 0C，t_8/5 = 21，代入（1）式后得，E=2 4 5 3 8 J/cm。众所周

14、知：对于 4mm 焊条，U=2 83 2V，取 U=28v；I = 140170A， 取I = 150A ；代入（2）式，则焊接速度v = 14.1cm/min。所以ZG 27CrNiMnM o的焊接工艺参数为:U=2832V，I = 140170A， v = 1 4.1cm/min4补焊工艺方案4.1焊前准备（1）焊前通过磨削或 机械加工等方法将缺陷清除，若采用碳弧气刨或气割清除，则铸件预热2 5 0 C左右， 补焊区应修磨平整，并彻底清除坡口及其周围2 0 mm以内的粘砂、油、水、锈等脏 物。（2）为防止裂纹扩展，可在裂纹两端钻直径不小于10 mm的孔后再开坡口，坡 口形式为U形或圆形，见

15、图2（a = 1015，R = 68 mm）。（3 ）整体预 热至2 5 0 C，并在距补焊区75100mm处进行测温。（4 ）禁止在空气对流的 场所进行补焊，环境温度不低于10C（5）焊条用4mmE6015-H用前经3 8 0 Cx2h烘焙，或按焊条说明书烘焙，焊条烘焙后放在100150C恒温箱 中保温，随用随取。5补焊5.1由有经验的焊工进行操作，尽可能在水平位置施焊， 防止未焊透及弧坑裂纹产生。补焊连续进行，不得不中断时，应采取保温措施。5. 2 焊接电流：平焊时14 017 0A，立焊及仰焊时130160A，焊接电源直 流反接。5.3补焊时，焊条不应摆动过大，缺陷较大时应分段、交错焊接

16、，采用短 弧、窄焊道、多层焊，焊完各层的每道焊缝后，应用风铲（圆平头）或榔头进行锤击 以减少焊接应力。5.4补焊过程中若发现裂纹等缺陷，应彻底清除后方可继续补焊。 5.5同一部位的补焊次数不能多于三次，调质处理后的补焊次数不应多于两次，超 过上述规定，须经有关部门认可方可进行补焊。5.6焊后将焊缝打磨平整。8焊后热 处理及检验粉碎头焊后应进行消除应力热处理，热处理工艺曲线见图3。焊后对焊缝 进行宏观检查，不得有裂纹、未焊透、未熔合等缺陷，否则应返修，直至合格。首批 样件按ASMESE-7 0 9和ASTM第三章NB 2 5 7 7逐件进行磁粉探伤，不 允许线状和圆状显示，其值不大于0.7 6

17、2 mm（ 0. 0 3 0 in）,深度不大于6. 3 5mm（0.25in）。超声波探伤按A.I.OA100Rev。进行，结果 均合格。7结论（1）采用计算确定的焊接工艺规范参数补焊，所焊、的产品质量均 合格。（2）用E6015H补焊ZG27CrNiMnMo可使焊缝性能与母材相 同，而用R3 17焊条则不行。参考文献|1周顺深.低合金耐热钢.上海人民出版 社，1 9 7 6. 2张文钺.金属熔焊原理及工艺（上）.机械工业出版社，1 9 8 0. 3 周振丰.金属熔焊原理及工艺（下）.机械工业出版社，1981.4曾乐.焊接工程 学.新时代出版社，1 9 8 6. 5焊接材料产品样本.机械工业

18、出版社，1 9 8 7. 6 铃木春义.焊接金属学.机械工业出版社，1 9 8 2. 7焊工手册.机械工业出版社，9 7 5.8中部焊接振兴会.现场焊接技术，河北人民出版社，1 9 8 2 .重型铸 钢件的焊接修复赵颖重型铸钢件，裂纹，修复研究了铸铜件（粉碎头）产生裂纹、 夹砂、气孔等缺陷的原因并提出修复方案，进行了最佳工艺参数选择.试验结果表明： 补焊后的焊缝和母材具有同等性能. 1周顺深.低合金耐热钢.上海人民出版社，1 9 7 6. 2张文钺.金属熔焊原理及工艺（上）.机械工业出版社，1 9 8 0.3周振丰.金 属熔 焊原理及工艺（下）.机械工业出版社，19 8 1.4曾乐.焊接工程学.新时代 出版社，1 9 8 6.