铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施(2021)

探讨铸造铁热裂缺陷的生成原因及对策铸造铁热裂缺陷的生成原因及对策铸造铁热裂缺陷是一种常见的铸造缺陷，其在铸造过程中可能会导致铁件的破碎甚至失效。

了解铸造铁热裂缺陷的生成原因，并采取相应的对策，对于优化铁铸件的质量和性能具有重要意义。

本文将探讨铸造铁热裂缺陷的生成原因及对策。

一、铸造铁热裂缺陷的生成原因1. 温度梯度引起的热应力在铸造过程中，由于冷却速率的不均匀性，铸件内部会形成温度梯度。

这种温度梯度会导致热应力的产生，当热应力超过铸件材料的强度极限时，就会引发铁热裂缺陷。

2. 化学成分不均匀性铸件的化学成分不均匀也是导致铁热裂缺陷的原因之一。

在铁铸件中，如果一侧的组分与另一侧不同，就会产生不均匀的热应力分布，造成铁热裂。

3. 晶粒结构的变化铁铸件在冷却过程中会发生相变或凝固过程，晶粒结构的不规则变化也会导致铁热裂缺陷的形成。

例如，当晶粒的排列不连续或出现晶粒堆积时，容易形成热裂。

二、对策1. 控制冷却速率为了降低铸造铁热裂缺陷的风险，可以通过控制冷却速率来减少温度梯度。

可以采用快速冷却，或者在铸造过程中采取适当的降温措施，如喷水冷却等。

2. 优化化学成分铸件化学成分不均匀会导致铁热裂缺陷的发生，因此必须对原材料进行严格的化学成分检测和控制。

确保铸造过程中铁铸件的化学成分均匀，可以减少热应力的不均匀分布。

3. 控制晶粒结构通过优化铸造工艺和控制冷却速率，可以实现更均匀的晶粒结构。

采用合适的铸造过程参数，例如浇注温度和浇注速度等，可以避免晶粒结构的变化，减少铁热裂缺陷的风险。

4. 热处理适当的热处理可以有效地解决铸造铁热裂缺陷问题。

通过热处理，可以改善晶粒结构和组织性能，减少内部应力的积累，提高铸件的抗热裂能力。

5. 检测和控制在铸造铁热裂缺陷的预防和控制过程中，必须进行严格的检测和控制。

采用先进的无损检测技术，如超声波检测、X射线检测等，可以及时发现潜在的铁热裂缺陷，并采取相应的措施进行修复或调整。

铸件裂纹产生的原因
铸件裂纹产生的原因可能有多种。

以下是一些可能的原因：
1. 铸件内部缺陷：铸件在制造过程中可能受到内部缺陷的影响，如气孔、夹渣、夹杂物等。

这些缺陷可能会导致应力集中，从而引发裂纹的产生。

2. 温度应力：铸件在铸造过程中会经历冷却和固化阶段。

如果冷却速度不均匀或温度变化过快，会导致铸件内部产生温度应力。

这种应力可能会达到材料的承载极限，从而引起裂纹的形成。

3. 压力应力：铸件在铸造过程中可能会受到外部压力的作用，如浇注、冷却或加工过程中的应力。

如果这些应力超过了铸件材料的承载能力，裂纹可能会出现。

4. 铸造设计不合理：铸件的设计可能存在结构不合理或壁厚不均匀等问题。

这些设计缺陷可能会导致应力集中，从而促使裂纹的产生。

5. 不当的冷却措施：铸件在铸造过程中的冷却速度和方式可能会影响裂纹的形成。

如果冷却过程不合理，可能导致内部温度分布不均匀，进而引发裂纹。

请注意，这些仅是一些可能的原因，具体情况需要进一步分析和实验才能得出准确结论。

编号：SM-ZD-60461铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制：____________________审核：____________________批准：____________________本文档下载后可任意修改铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。

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铸铁焊补时可能产生冷裂纹和热裂纹两种类型的裂纹。

(1)冷裂纹。

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脆性断裂声音，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，如焊缝金属的屈服点又较高，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。

铸钢与钢材焊接出现裂纹的原因
铸钢与钢材焊接出现裂纹的原因有以下几点：
1. 温度应力：铸钢和钢材在焊接过程中会因为温度的变化而发生体积收缩或膨胀，这会导致内部温度应力的产生，如果应力超过了材料的承受能力，就会引起裂纹的形成。

2. 合金元素：铸钢和钢材中的合金元素对焊接性能有一定的影响。

某些合金元素具有较高的焊接敏感性，容易出现裂纹。

例如，硫、磷、锰等元素都会降低钢的焊接性能，增加裂纹的形成风险。

3. 内部缺陷：铸钢和钢材本身存在内部缺陷，如气孔、夹杂物等，这些缺陷在焊接过程中容易成为裂纹的起始点。

4. 焊接参数选择不当：焊接参数的选择不合理也是导致裂纹形成的原因之一。

例如，焊接时的焊接速度过快，焊接温度过高或过低，都可能导致焊接接头发生裂纹。

5. 焊接残余应力：焊接完成后，由于焊缝区域受到加热和冷却的影响，会产生残余应力。

如果这些应力超过了材料的承受能力，就会引起裂纹的形成。

为了避免铸钢和钢材焊接出现裂纹，需要控制焊接过程中的温度、合金元素含量，确保焊接参数的合理选择，并进行后续的热处理等措施来纠正残余应力。

铸铁补焊时防止裂纹的铸铁是一种常用的工程材料，具有优异的韧性和耐腐蚀性。

然而，在进行铸铁补焊的过程中，往往会出现裂纹的情况，给修复工作带来了困难。

为了保证补焊效果和工件的使用寿命，我们需要采取一些措施来防止裂纹的产生。

首先，在进行铸铁补焊前，需要对工件进行仔细的检查。

检查的重点主要包括裂纹、凹坑和松动等方面。

如果工件表面存在裂纹，则需要进行修复处理或者更换新的工件。

此外，凹坑和松动部位也需要进行修复，以保证补焊的质量。

其次，在进行补焊之前，要先预热工件。

预热的目的是在补焊过程中降低温度差，减少热应力的产生，从而有效地防止裂纹的形成。

预热温度一般根据铸铁的材质和厚度来确定，需要根据具体情况进行合理调整。

补焊时，选择合适的焊条也非常关键。

一般来说，对于铸铁的补焊，应选用具有一定韧性且能适应铸铁热膨胀系数的焊条。

此外，焊接电流、焊接速度等参数也需要进行合理的设置，以确保焊缝的质量。

在补焊过程中，要控制好焊接热量。

过高或过低的焊接热量都会对铸铁的组织结构产生不良影响，导致裂纹的产生。

因此，需要根据工件的材质和形状合理控制焊接热量，尽量避免过热或过冷的情况发生。

最后，在补焊完成后，及时进行冷却处理。

冷却的过程也要注意控制，不要过快或过慢。

过快的冷却速度容易引起残余应力的产生，从而导致裂纹的形成。

而过慢的冷却速度则容易导致焊缝组织的不均匀，影响补焊质量和工件的使用寿命。

综上所述，铸铁补焊时要注意多个方面来防止裂纹的产生。

从检查工件到预热、焊接参数的选择，再到焊接热量和冷却处理的控制，每个环节都至关重要。

只有综合考虑并合理操作，才能确保补焊质量的同时避免裂纹的形成。

冷焊中铸铁断裂的通病及其预防材料为灰口铸铁的冲床，压力机，气缸，变速箱等结构件，断裂和机床导轨的磨损是常见的。

对此，采用焊接工艺修复是最为经济迅速和有效的办法。

灰口铸铁的特点是，组织疏松，含碳量高，性脆，杂质多，偏析情况严重，所以客焊性差。

往往因焊接不当，会发生各种缺陷，最常见的有裂纹、剥离、白口和气孔四种。

一、防止裂纹的措施焊接铸铁件是最容易产生裂纹，因此认为它的可焊性差。

实际上，分析设备损坏的情况，它们的断裂部位往往是机件的最大受力点，或者是应力集中区，或者是金相偏析严重的区域，既设备结构的薄弱点。

因此，对焊接工艺带来的难度比较高。

1、清污在熔接区域里清除垃圾、油脂、水分之类的各类杂质，否则将产生气孔、夹渣和裂纹。

焊接坡口处，可用四氯化碳清洗，在焊接完成前，不能接触任何杂质。

2、均温均温是焊接全过程中的重要一环。

在焊接坡口两侧约300mm范围内，可用氧乙炔火焰将工件加热至100～150℃。

这样，除能达到均温的目的外，还有烧去坡口内的有机物质和蒸发金属内部水分的作用。

焊接过程中应注意，不使焊接面温度超过120℃；并只有保持均温，才能排除因涨缩所引起的裂纹、剥离和白口。

3、定向施焊定向施焊是消除应力、防止裂纹的重要措施。

定哪一个焊缝走向，应视工件断裂的具体部位而定。

就规律而言，是“从内到外”、“从强到弱”。

定向后的焊缝走向始终不能改变。

4、规则性的施焊、通常对冷焊工艺采用不规则的施焊法，即左、右、上、下的分散焊法，它只能达到“均温”而不能使应力分散，不规则施焊的结果，使焊缝产生错综复杂的应力；既有相向应力，又有背向应力。

5、短、窄、厚、小的焊接工艺是否采取分段焊缝，可视被焊机件裂口的长度而确定，如断口长度长达数米，可在同一方向分为多段起点，以创造“均温”条件。

焊程宜短不宜长，焊一次最长不超过35mm，以使它热量不会集中。

6、熔敷通常认为，铸铁焊接也象碳钢焊接一样，穿透越深强度越高，这实际是错误的。

铸铁焊后为什么会开裂？
铸铁焊接性较差，特别是在电弧焊时，如果焊条选择不当，或者没有釆取一些特殊措施，则在焊接过程中产生白口和裂纹。

白口是在补焊铸铁时，往往会在熔合处生成一层白口组织，严重会整个断面全部白口，产生原因是由于焊缝冷却速度快，另一方面是焊条选择不当，焊条中石墨化元素含量不足。

裂纹是焊接铸铁是极易产生的裂纹，分热应力裂纹和热裂纹，以热应力裂纹最常见。

产生原因是由于铸铁的塑性接近为零，抗拉强度
低，焊接时如果焊缝强度高于母材，则冷却时母材往往牵制不住焊缝收缩，使结合处母村被撕裂。

此外，当结合处产生白口组织时，因白口组织硬而脆，冷却收缩率比铸铁大得多，更促使焊缝金属冷却时易开裂。

手弧焊铸铁分冷焊、热焊、手工电渣焊。

冷焊时焊前不预热，焊前应彻底去除母材油污，裂纹两端打上止裂孔，坡口形状要便于焊补及减少焊件的溶化量。

釆用钢心或铸铁芯以外焊条时，小直径焊条尽量用小焊接电流，以减少内应力和热影响区的宽度。

采用短段焊、断续焊、分散焊时，每焊15mm左右后要用小锤敲打焊缝，待冷却到60℃时，再焊下一道，以减小焊接应力。

热焊指焊接前将焊件全部或局部加热到600℃～700℃，焊后保温缓冷。

热焊吋，焊条选用EZCQ，釆用大电流连续焊，焊接电流为焊条直径的50倍。

手工电渣焊实质上是利用石墨电极和焊剂在缺陷处产生电渣过程，将铁屑加入渣池中，依靠渣池热量将母材和铁屑熔化而焊合在一起。

手工电渣焊由于电渣热源温度低，所以加热和冷却都较慢，因而有效
避免白口，减小焊接应力。

焊前需要预热，不然底部会造成未熔合。

铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施铸铁是一种常见的材料，具有耐热、耐磨、耐腐蚀等特性，在工业设备的制造和修理中被广泛应用。

焊接是常见的修补方式之一，但在铸铁焊接过程中，有时会产生裂纹，影响焊接质量和工件的使用寿命。

本文将介绍铸铁焊补时产生裂纹的原因及预防措施。

产生裂纹的原因焊接过程中的温度应力铸铁焊接时会产生温度应力，可能导致产生裂纹。

这是由于焊缝区域的温度迅速升高，造成铸铁的不同部位热膨胀系数不同，产生了内应力。

当内应力超过铸铁的破坏强度时，就会形成裂纹。

因此，焊接时应尽量控制温度升高的速度，减少内应力的产生。

铸铁的低延展性铸铁是一种脆性材料，延展性较差，焊接时极易产生裂纹。

因此，在铸铁焊接前需进行预热操作，以提高铸铁的可变形性和塑性。

同时还要注意选择合适的焊接材料和焊接方法，以降低铸铁的热影响区和热处理应力，减少裂纹的产生。

铸铁的化学成分铸铁的化学成分直接影响其强度和延展性。

当铸铁中含有过多的硫和磷等元素时，焊接过程中易产生气孔、裂纹等缺陷。

因此，在铸铁焊接前应对铸铁材料进行化学成分分析，选择合适的焊接方式和焊接材料，以减少缺陷产生的风险。

预防裂纹的措施选择合适的焊接材料和焊接方法为防止铸铁焊接产生裂纹，需要选择合适的焊接材料和焊接方法。

选择焊接材料时应考虑其热膨胀系数和化学成分，与铸铁匹配。

常用的焊接方法有氧乙炔焊、手电焊、气体保护焊等。

在选择焊接方法时，应根据情况选择预热、焊接和冷却的速度，以控制内应力的产生。

预热操作预热是减少焊接过程中产生内应力的重要措施之一。

预热时需将铸铁温度升高到一定程度，以提高铸铁的延展性和可变形性。

预热温度应该根据铸铁的不同情况进行调整，一般为150-300度。

预热操作可以使用火炬、炉子、电热等多种方式实施。

控制焊接过程中的温度在焊接过程中，应尽量控制温度的升高速度，以避免产生内应力。

可以通过加速冷却、降低焊接电流、加强气体保护等方式控制焊接过程中的温度。

同时还要注意避免焊接温度过低，否则焊接质量会受到影响。

在所有的铸造缺陷中，对产品质量影响最大的是铸造裂纹，按照其特征可将其分为热裂纹和冷裂纹，它们是不允许存在的缺陷。

（1）热裂纹热裂纹是铸件在凝固末期或凝固结束后不久，铸件尚处于强度和塑性都很低的高温阶段，形成温度在1250~1450℃，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。

热裂纹的主要特征有：•在晶界萌生并沿晶界扩展，形状粗细不均匀、曲折不规则；•通常呈龟裂的网状；•裂纹的表面呈氧化色，无金属光泽，铸钢件裂纹表面呈近似黑色；•裂纹末端圆钝，两侧有明显的氧化和脱碳，有时有明显的疏松、夹杂、孔洞等缺陷。

按照热裂纹在铸件中的形成位置，又可将其分为外裂纹和内裂纹。

•在铸件表面可以看到的热裂纹为外裂纹，外裂纹常产生在铸件的拐角或局部凝固缓慢、容易产生应力集中的位置，其特征是：表面宽，心部窄，呈撕裂状，有时断口会贯穿整个铸件断面。

•内裂纹一般发生在铸件内部最后凝固的部位，其特征是：形状不规则，裂纹面常伴有树枝晶。

通常情况下，内裂纹不会延伸到铸件表面，内裂纹的一个典型例子是冒口切除后根部所显露的裂纹。

热裂纹的形成原因可归纳为：1.浇铸冷却过程中收缩应力过大；2.铸件在铸型中收缩受阻；3.铸件冷却不均匀；4.铸件结构设计不合理，存在几何尺寸突变；5.有害杂质在晶界富集；6.铸件表面与涂料之间产生了相互作用。

（2）冷裂纹冷裂纹是铸件凝固结束后继续冷却到室温的过程中，因铸件局部受到的拉应力大于铸件本体的破断强度而引起的开裂。

冷裂纹的主要特征有：1.总是发生在承受拉应力的部位，特别是铸件形状、尺寸发生变化的应力集中部位；2.裂纹宽度均匀、细长，呈直线或折线状，穿晶扩展；3.裂纹面比较洁净、平整、细腻，有金属光泽或呈轻度氧化色；4.裂纹末端尖锐，裂纹两侧基本无氧化和脱碳，显微组织与基体的基本相同。

冷裂纹产生的原因，可归纳为：1.铸件结构系统设计不合理，铸件壁厚不均匀会导致铸造应力，有时会产生冷裂纹，刚性结构的铸件，由于其结构的阻碍，温度降低导致的收缩应力容易使铸件产生冷裂纹，薄壁大芯、壁薄均匀的铸件非常容易产生冷裂纹；2.浇冒口系统设计不合理，对于壁厚不均匀的铸件，如果内浇口设置在铸件的厚壁部分时，将使铸件厚壁部分的冷却速度更加缓慢，导致或加剧铸件各部分冷却速度的差别，增大了铸造热应力，容易使铸件产生冷裂纹，浇冒口位置设计不当时，也会直接阻碍铸件收缩，使铸件容易产生冷裂纹；3.型砂或型芯的强度太高，高温退让性差，或舂砂过紧，使铸件收缩受到阻碍，产生很大的拉应力，导致铸件产生冷裂纹；4.钢的化学成分不合格，有害元素磷含量过高，使钢的冷脆性增加，容易产生冷裂纹5.铸件开箱过早，落砂温度过高，或者在清砂时受到碰撞、挤压等都会引起铸件的开裂。

焊接裂纹的形成机理与预防措施1、产生焊接冷裂纹的原因焊接冷裂纹在焊后较低的温度下形成。

由于这种裂纹形成与氢有关，且有延迟开裂的特点，因此又称之为焊接氢致裂纹或者延迟裂纹。

产生焊接冷裂纹的三个必要条件：〔1〕氢。

氢的主要来源是焊材中的水分和焊接区域中的油污、铁锈、水以及大气中的水汽等。

这些水、铁锈或者有机物经焊接电弧的高温热作用分解成氢原子而进入焊接熔池中。

在焊接过程中氢除向大气中扩散外，余下的在焊缝中呈过饱和状态，即在焊缝中存在着扩散氢。

根据氢脆理论，这种扩散氢将向应变集中区〔如微裂纹或者缺口尖端附近〕扩散，当该区的氢浓度到达某一临界值时，裂纹便继续扩展。

〔2〕应力。

依据目前国及国际的施工水平，在球罐的组装过程中总会存在或者多或者少的强力组对，所以在组装完成后便存在着应力，这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能彻底消除。

再加之球罐焊接是一个局部加热过程，在焊接过程中产生应力与应变的循环，因此球罐焊接后必然存在剩余应力。

〔3〕组织。

焊接热影响区组织中过硬的马氏体含量越多越容易产生冷裂纹。

3、防止产生焊接冷裂纹的措施〔1〕尽量选用对冷裂纹不敏感的材料选用在质量好的母材。

即选用碳当量低的优质钢材，特别是防止母材大型夹渣。

所以在球壳板创造前必须对板材进展严格的超声波检查，对有严重夹层等缺陷的钢材不得使用。

〔2〕尽量减少氢的来源。

第一，球罐的焊接选用低氢型焊条，必要时要采用超低氢型的焊条；第二，焊条使用前一定要按产品使用说明发展烘干，并贮存在100～150℃的恒温箱中，在使用时放入保温筒并随用随取，在保温筒存放时间不得超过4h，否那末要按原烘干温度重新烘干，重复烘干不得超过两次；第三，要彻底去除焊接坡口外表及坡口两侧20mm围的油污、水分，、铁锈及其他杂物；第四，不在雨雪天及空气相对湿度大于90%时施焊；第五，采取有效的防风措施，以防止吹弧，使焊接熔池得到有效的隔离保护。

〔3〕选用适当的焊前预热温度和预热围。