2、冷却速度 渗碳体的成分（碳含量）更接近于液 态铸铁，与 G 相比，结构亦更近于 A ，在快冷时
易得到渗碳体；而G是一种更稳定的相，在缓冷
时易得到G。
7.0
wC + 1/3wSi %
6.0
F灰
P+F灰
5.0
P灰
4.0 白 口 麻 口 20 40 60
铸件壁厚 mm 冷却速度
四、铸铁焊接性分析 问题： 白口及淬硬组织
温度区间，可出现A→M的过程，并产生少量残余A。
当V冷很小时，其共晶转变按稳定相图转变，最后其室温组织由石墨+F 组织组成。
当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，或为珠光体铸铁，或为珠光体加铁素体铸铁。 影响冷却速度的因素：焊接方法、预热温度、焊接热输入、铸件厚度等。
灰口铸铁 麻口铸铁 亚共晶白口 共晶白口 过共晶白口
不进行
不进行
不进行
三、影响石墨化的因素
1、化学成分 • wC↑有利于石墨形核； • Si可削弱铁原子间的结合力，并使共晶温度提高、共
晶点左移，故有利于石墨形核；
• 生产中，通过调整(wC+1/3wSi)来控制铸铁的组织； 除C、Si外，P、Al、Cu、Ni、Co也为石墨化元素； S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素为白口化元素。
第一阶段石 墨化
A N
H
J
B
L
L+
E’ 2.08 1154℃ E C C’ 4.26 A+G 738℃ F+G L+G
第二 阶段 D石墨 化 F
G
S’ 0.68
P S
Q
K
第三阶段石 墨化
各类铸铁经不同程度石墨化后得到的组织
铸铁类型 第一阶段 充分进行 充分进行 充分进行 部分进行 石墨化程度 第二阶段 充分进行 充分进行 充分进行 部分进行 第三阶段 充分进行 部分进行 不进行 不进行 F+G F+P+G P+G L’d+P+G+Fe3C L’d+P+Fe3C L ’d L’d+Fe3C 显微组织
热裂纹
冷裂纹
1、白口及淬硬组织 白口组织是指灰口铸铁组织中出现了渗碳体或莱氏体组 织。整个焊接接头分为六个区域
A、焊缝区
当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时，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。
增大线能量，白口组织难以消除，若采用低碳钢焊条，因母材的熔 入，使焊缝相当于高碳钢，在焊接快冷的条件下，得到脆硬的M。 防止措施： 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；②调整 焊缝化学成分来增强焊缝的石墨化能力。 异质焊缝：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；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。
由于石墨存在形式不同，因而对基体的性能影响有很大差异。在相同 基体组织的情况下，铸铁的强度： 球墨铸铁>可锻铸铁>蠕墨铸铁>灰口铸铁
二、铸铁的石墨化
铸铁组织中析出碳原子形成石墨的过程称石墨化 过程。
石墨化过程的三个阶段
为了便于比较，习惯上把两个相图画在一起。 此种合二为一的相图称铁－碳双重相图
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应力集中。铸铁强
度低，400℃以下基本无塑性。当应力超过此时铸铁的强度极限时，即发生焊
B、半熔化区
该区被加热到液相线与共晶转变下限温度之间，温度范围1150～
1250℃，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 Fe3C+A）。继续冷却则从C所饱和的A析出二次Fe3C。在共析转变温度区间， A转变为P。这就是该区形成白口的过程。由于该区冷速很快，在共析转变
§5
一、铸铁的分类
铸铁的焊接
铸铁通常按石墨化程度或石墨形态两种方法进行分类。
按 石 墨 化 程 度 分
灰口铸铁
第一阶段石墨化充分进行，C主要以G形 式存在，断口呈灰暗色，应用广。 石墨化过程完全被抑制， C 主要以渗碳 体存在，断口呈银白色，性能脆硬，主 要做炼钢原料。
白口铸铁
灰铸铁 按 石 墨 形 态 分
碳量较高；加热较低的部分，由于石墨片中的碳较少向周围A扩散，A中含
碳量较低，随后冷却时，如果冷速较快，会从A中析出一些二次Fe3C ，其 析出量的多少与A中含碳量成直线关系。在共析转变快时，A转变为P类型组 织。冷却更快时，会产生M与残余A。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G而避免二次Fe3C 析出，同时防止M形成。
石墨呈片状，生产工艺简单，价格低，应 用最广。
可锻铸铁 石墨呈团絮状，生产周期长，成本高。
石墨呈球状，生产工艺比可锻铸铁简单，力学性 能好，应用较广。它是在铁液中加入稀士金属、 镁合金及硅铁等球化剂处理后使石墨球化而成。
球墨铸铁
蠕墨铸铁 石墨呈蠕虫状，是一种新型铸铁，有大的
应用前景。
铸铁的性能主要取决于石墨的形状、大小、数量及分布特点
D、重结晶区
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A。在随后冷却过程中，A转
变为P，冷却很快时也可能出现一些M，最终重的多。 （1）冷裂纹 可发生在焊缝或热影响区上
A、焊缝处冷裂纹
产生部位：铸铁型焊缝 启裂温度：一般在400℃以下。
②化学成分对半熔化区白口铸铁的影响
提高熔池金属中促进石墨化元素（C、Si、Ni等）的含量对消除或减 弱半熔化区白口的形成有利。
C、奥氏体区
该区被加热到固相线与共析转变上限温度之间，温度约为820～1150℃，
无液相。在共析温度区间以上，其基体已A化，组织为A+G。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A扩散，A中含