白口铸铁的焊接

七、白口铸铁的焊接

白口铸铁分为普通白口铸铁和合金白口铸铁。具有良好的耐磨性且价格便宜等优点。工业上多采用冷硬铸铁。它在化学成分上，碳硅当量较低，制造工艺上采取激冷措施，使铸件表层形成硬而耐磨的白口铸铁，而内部多为具有一定强度及韧性的球墨铸铁，如轧辊等。白口铸铁常常在制造及使用过程中由于局部缺陷造成整体报废，因此，对白口铸铁补焊是非常必要的。

1．白口铸铁补焊特点

①极易产生裂纹及剥离。白口铸铁主要以连续渗碳体为基体，其伸长率为零，冲击韧度(10mm×10mm无缺口冲击试样)仅为2～3J/cm²，线收缩率为1.6%～2.3%，约接近灰铸铁的2倍。而电弧焊接工艺本身的特点是热源温度高而集中，焊接过程中填充金属迅速熔化与结晶冷却，整个焊接接头受热不均造成极大的温度梯度，而产生很大的焊接内应力，特别对厚大的白口铸铁件，焊缝、熔合区的冷却速度很快，易形成大量的网状渗碳体，塑性变形能力低，加之拘束度很大，极易形成裂纹。对异质焊缝，裂纹易产生在熔合区上。在常规的条件下，焊补白口铸铁时裂纹是难以避免的。焊接接头出现裂纹，不仅破坏致密性，承载能力下降，而且情况严重时在焊接过程中或焊后使用不久使整个焊缝剥离。这是白口铸铁焊补失败的最主要表现。

②补焊白口铸铁时对耐磨性的要求较高，要求工作层焊缝硬度及其耐磨性不低于母材白口铸铁件。因此，补焊区域的工作层要求具有与母材相接近的硬度及耐磨性，如果焊补处耐磨性较差，会造成过早的磨损。

③由于白口铸铁价格较低，因此，只有厚大件的修复才有经济意义，对于厚大的白口铸铁件(如轧辊)，若采用电弧热焊或气焊，劳动条件差，且由于高温加热会使母材性能改变，如果加热速度控制不当还容易产生热裂纹，一般多采用冷焊。白口铸铁硬脆，焊接性能差，要求所用的焊条与白口铸铁有良好的溶合性，线膨胀系数及耐磨性与白口铸铁相匹配。在满足耐磨的前提下，应有较高的塑性变形能力。特别要有利于解决熔合区网状渗碳体的出现。另外，焊条电弧焊时，焊后锤击是减小焊接应力的有效措施。但是，锤击应在焊缝温度较高时进行，否则会引起裂纹，导致焊补失败。由此可见，采用已有的铸铁焊条、不锈钢焊条及堆焊焊条都不能全面满足白口铸铁焊补的要求。

2．白口铸铁焊接工艺

适用于焊补白口铸铁的有两种焊条，BT－1和BT－2。

BT－1的焊缝组织是奥氏体+球状石墨，该焊条与白口铸铁熔合良好，焊缝线膨胀系数与白口铸铁相近，可减小收缩应力。焊缝塑性好，焊接时可以充分地锤击以消除内应力，用于熔敷焊缝底层。

BT－2的焊条与铸铁熔合良好，冲击韧度和撕裂功较高，硬度HRC45～52，用于焊补白口铸铁工作层。

白口铸铁焊补，熔合区仍然是焊接接头最薄弱的环节。特别是当出现网状渗碳体，抗裂性更低。通过向BT－1、BT－2焊条中加入适量的变质剂，经过冶金变质处理，使熔合区的网状渗碳体团球化，大大强化了熔合区。白口铸铁焊补工艺如下。

①焊接前对缺陷处进行清理，一般周边与底边成100°角，采用BT－1焊条焊补底层，用BT－2焊条补焊工作层。

②焊前将缺陷划分为40mm×40mm的若干个孤立块，整个焊补过程分别先采用BT－1，后用BT－2焊条分块跳跃堆焊，各孤立块之间以及孤立块与周边白口铸铁之间一直保留7～9mm间隙，每块焊到要求尺寸后，再将孤立块之间的间隙焊满，最后，整个焊缝与周边母材保持一定的间隙。

③焊补底部时，为了保证焊缝与母材充分熔合，使焊缝与母材形成曲折熔合面，焊接电流要相应地大些，通常为正常焊接电流的1.5倍。对于厚大工件的焊补、大电流焊补时，熔化量较大，焊缝的收缩量也大，焊后必须用锤击的方式消除应力，锤击力为传统的铸铁冷焊工艺的10～15倍。当焊缝金属冷却到250℃左右时，重锤击6～10次，随着堆焊高度的增加，锤击的次数和锤击力应相应地减小。

④焊缝与周边母材的最后焊合是焊补成功的关键。以前的整个焊补过程中，应注意确保焊缝与周边的间隙，以减少焊接过程中热应力作用于周边母材，导致裂纹产生，最后用大电流分段并分散焊满边缘间隙。周边焊补中，电弧始终要指向焊缝一侧，用熔池的过热金属熔化白口铸铁母材，尽量减少边缘熔化量和热影响区的过热。其次是周边间隙焊补后，锤击要准确地打在焊缝一侧，切忌锤击在熔合区外的白口铸铁一侧，以防锤裂母材。整个焊补面一般应高于周围母材表面1～2mm，然后用手动砂轮磨平，再经机械加工后使用。以上工艺已成功应用于白口铸铁轧辊缺陷的焊补。