鑄鐵焊補(bǔ)時(shí)可能產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋兩種類型的裂紋。
(1)冷裂紋。冷裂紋可能出現(xiàn)在焊縫或熱影響區(qū)上,并且發(fā)生在400℃以下。
當(dāng)焊縫為鑄鐵型時(shí),易于出現(xiàn)焊縫冷裂紋。裂紋發(fā)生時(shí)常伴隨著可聽見的較響的脆性斷裂聲音,焊縫較長(zhǎng)時(shí)或焊補(bǔ)剛性較大的缺陷時(shí),常發(fā)生這種裂紋。其產(chǎn)生的原因是:焊接過(guò)程中由于焊件局部不均勻受熱,焊縫在冷卻過(guò)程中受到很大的拉應(yīng)力,由于鑄鐵強(qiáng)度低,400℃以下基本無(wú)塑性,當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)此時(shí)鑄鐵的抗拉強(qiáng)度時(shí),即發(fā)生焊縫冷裂紋。當(dāng)焊縫中存在白口鑄鐵時(shí),由于白口鑄鐵的收縮率(2.3%)比灰鑄鐵的收縮率(1.26%)大,故焊縫更易出現(xiàn)冷裂紋,特別是當(dāng)焊縫強(qiáng)大大于母材時(shí),冷卻過(guò)程中母材牽制不住焊縫的收縮,結(jié)果在結(jié)合處母材被撕裂,這種現(xiàn)象稱為“剝離”。
當(dāng)焊接接頭剛性大、焊補(bǔ)層數(shù)多,焊補(bǔ)金屬體積大,使焊接接頭處于高應(yīng)力狀態(tài)時(shí),如焊縫金屬的屈服點(diǎn)又較高,難于通過(guò)其塑性變形來(lái)松弛焊接接頭的高應(yīng)力,則焊接裂紋易于在熱影響區(qū)的白口區(qū)或馬氏體區(qū)產(chǎn)生,形成熱影響區(qū)冷裂紋。
防止冷裂紋最有效的方法是對(duì)焊補(bǔ)件進(jìn)行550~700℃的整體預(yù)熱,其次是采用異質(zhì)焊縫的焊接材料。
(2)熱裂紋。當(dāng)采用鎳基焊接材料(如Z308、Z408、Z508焊條)及一般常用的低碳鋼焊條焊補(bǔ)鑄鐵時(shí),焊縫金屬對(duì)熱裂紋較敏感。產(chǎn)生的原因是:采用鎳基材料焊補(bǔ)鑄鐵時(shí),由于鑄鐵含S、P高,形成較多的低熔點(diǎn)共晶物,Ni-Ni3S2(熔點(diǎn)664℃)、Ni-Ni3P(熔點(diǎn)880℃);采用低碳鋼焊條焊補(bǔ)鑄鐵時(shí),第一、二層焊縫會(huì)從鑄鐵溶入較多的C、S及P,因此使第一、二層焊縫的熱裂程度增加。
防止產(chǎn)生熱裂紋的方法是調(diào)整焊縫的化學(xué)成分,加入稀土元素,增強(qiáng)脫硫、脫磷的能力,減小熔合比,降低焊接應(yīng)力等。