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Bi 元素对球铁力学性能影响不大；加Sb 元素可显著增加球铁强度和硬度。但当Bi 、Sb 元素加入量分别达到0.01%和0.02%以上时，二者对石墨形态的有害作用体现出来，在球铁显微组织中出现了变异 石墨，球化率和石墨球数均下降。其中，稀土元素含量合适的范围是1.5Bi 和1.8Sb 。
（2）在总结了部分大断面球铁铸件的实际生产结果后发现，Bi 元素适用于以铁素体基体为主的高 韧性球铁，经过微调，可很好地用于QT400-18LT 铸件的生产，一般Bi 元素加入量为0.008%~0.010%，
稀土元素控制范围为1.4~1.9Bi，可取得最佳效果；
对于以珠光体基体为主的高强度球铁，Sb 元素加入量为0.01%~0.02%，稀土元素控制范围为1.5~2.5Sb ，可保证球化率在80%以上。若复合加入0.3%~0.5%的Cu 元素，则珠光体可稳定地达到90%以上。
参
考文献
[1]许峰，赵红，范希营.微量铋锑对大断面球墨铸铁的影响[J].铸造,1998(12).
[2]
许峰，赵红，张博.微量铋和锑在大断面球墨铸铁中的冶金行为[J].现代铸铁,1999(3).
The Influence of Trace Elements Bi and Sb on S.G.Iron with Large Section
CAO WeiKang
（CSR Qishuyan Locomotive Co.Ltd.,Changzhou 213011,Jiangsu China ）
Abstract :The effect of trace elements Bi and Sb on production iron with large section has been
summarized with proposal that for an optimal comprehensive performance of two types iron,0.008%~0.010%Bi should be added into that with ferrous base and the ratio of Re residual/Bi be controlled within 1.4~1.9while
0.01%~0.02%Sb should be added into that with pearlite base and the ratio of Re residual/Sb be controlled within
1.2~
2.5.
Keywords :S.G.Iron with large section ；Bi ；Sb
磨机是继破碎机之后对矿石或其他物料继续粉碎，旨在获得不同工艺所需要的更细颗粒产品的
设备[1]。磨机产品在工作中承受较大的冲击和交变应
力，若铸造工厂生产的端盖、壳体等产品在缺陷返修过程中本体、焊缝及热影响区硬度差异较大会造成
铸件开裂倾向，引发质量事故。因此，实际生产的铸件在返修过程中需要控制铸件本体、焊缝区硬度值
及硬度差异。
铸造用低碳钢材质ASTM A2770-40
雷永红，曹鹏，张俊勇
（宁夏共享铸钢有限公司，宁夏银川750021）
摘要：通过低碳钢材质ASTM A2770-40焊缝热影响区硬度控制的焊接工艺实践，使该区硬度差控制在40HB 以内，达到提高机械性能、优化铸件质量的目的。该工艺广泛应用在同材质铸件上，有效控制焊缝热影响区硬度差值，满足顾客需求。
关键词：低碳钢；焊接工艺；硬度控制
中图分类号：TG246鸦文献标识码：A ；文章编号：1006-9658（2013）06-0026-03DOI ：10.3969/j.issn.1006—9658.2013.06.008收稿日期：2013-08-16稿件编号：1308-320
作者简介：雷永红（1982-），女，助理工程师，主要从事铸钢焊接工艺
及铸件生产工艺编制、
过程控制等方面的工作26
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ASTM A2770-40材质是目前磨机产品的主要
材质之一，属于低碳钢材质；此类材质质量热处理后铸件本体硬度值控制在140~175HB ，按照原定的
焊接工艺参数焊接后焊缝热影响区硬度值目前控制在200~240HB 之间。而顾客对此材质硬度控制明确要求本体、焊肉、热影响区差值小于40HB ，如何控制
三区硬度差值成为关键。目前根据铸件化学成分和性能要求，铸件本体硬度已符合顾客要求，
重点是通过焊接过程控制焊缝及热影响区硬度差异，本文重点介绍ASTM A2770-40材质焊接热影响区硬度控制方法。1
母材性能
ASTM A2770-40材质化学成分及机械性能具
体要求见表1，其中焊肉、本体及热影响区硬度差异小于40HB 。
2焊接方法及焊接材料的选用2.1
焊接方法
由于焊条电弧焊设备简单，
操作灵活方便，适应性强，不受场地和焊接位置限制，在焊条能达到的地方一般都能施焊。对于AST
M A2770-40材质，考虑到影响因素主要采用焊条电弧焊焊接。2.2
焊接材料
根据母材的化学成分、机械性能、焊缝区硬度差及磨机在矿山机械行业中的实际使用情况，焊接材料选用AWS 5.5E7015-G 等级具有高强度和韧性的J507RH 焊条。这种焊条电弧稳定，无偏弧现象，飞溅小，适宜此类材质的焊接返修。3
补焊工艺
3.1焊前坡口清理
3.11
焊接前应认真清理坡口及周边50mm 范围区
域，不得有水、锈、氧化皮、油污等，如发现异物及时清理、打磨。
3.12缺陷内部修磨光亮且需经磁粉检测合格，
保证缺陷内部圆弧过渡无凹坑等影响焊接质量。
3.2
预热
随着含碳量的增加焊接性能逐渐变差，因为含碳量较高的钢从焊接高温快速冷却下容易被淬硬。低碳钢被淬硬主要是由于马氏体组织形成而引起。马氏体是碳在α-Fe 中过饱和的固溶体，它的硬度即与钢中含碳量有关，又与形成的马氏体数量有关。马氏体的数量受冷却速度影响，非常快的冷却速度可以产生100%的马氏体，从而可达到最高硬度[2]。因此，为了减缓熔池的冷却凝固速度，达到降低硬度
的目的，可以采取提高待焊缺陷部位的预热温度来实施。
针对ASTM A2770-40材质，经过多次试验发现预热温度控制在170~200℃范围内，采用天然气缓慢加热，并且控制升温速度缓慢上升，避免升温过快导致预热温差过大而产生裂纹缺陷；同时要求待焊接缺陷部位周边70mm 范围内达到规定的预热温度后方可施焊。焊接前采用红外测温仪进行测温，确保预热温度符合工艺要求，如低于工艺要求温度需立即停止焊接进行加热。3.3
焊条保温
由于采用超低氢系的碱性焊条焊接，而这类焊
条焊接工艺性能较差，对油、锈和水分很敏感，因此焊前需在350~400℃下烘干1h 。为了更好地防潮，
必须用密封保温的保温桶盛装烘干好的焊条，不得使焊条裸露在外；焊条在常温下放置超过4h 应重新烘干。3.4
焊接热输入控制
焊接热影响区的硬度与焊接热循环有密切关系，而焊接热输入是影响焊接熔池行为和焊接热循环的关键因素。因此，我们在施焊的过程中应优先考虑控制焊接热输入以此来控制焊接区硬度。通过试验证明，针对此类材质焊接热输入控制在17~23
kJ/cm ，焊缝及热影响区的硬度有明显降低。另外，为了避免焊缝在高温停留时间过长，因此焊接过程中
的层间温度控制也很重要，要求层间温度<300℃。针
对ASTM A2770-40材质，具体焊接工艺参数见表2。
表1
ASTM A2770-40力学性能
化学成分C/%Si/%Mn/%P/%S/%
Cr/%V/%Cu/%Ni/%标准
≤0.25≤0.8≤1.2≤0.05≤0.06-
-
-
-
机械性能抗拉强度
R m/MPa 屈服强度R p0.2/MPa 标准
≥485
≥275
≥22
≥30
本体130~175
延伸率δ/%
断面收缩
率A /%硬度HB 表2ASTM A2770-40材质焊接工艺参数
焊接方法
焊接材料
焊条直径/mm 电流种类与极性
焊接电流/A
电弧电压/V 焊接速度/cm ·min -1热输入/kj ·cm -1
SMAW J507RH ø5.0直流反接175~24020~30
10~25
17~23
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图2焊后热处理工艺
时间/h
610-640℃
≤80℃/h
球墨铸铁铸造≤80℃/h 空冷
3.5
焊接过程中的注意事项
（1）焊接打底层时，尽量采用小电流焊接；
（2）焊接过程中采用多层多道焊接，
焊接摆动宽度<40mm ，每层焊缝厚度保证3~5mm ；
（3）尽量保持短电弧焊接，避免因弧长过长产生缺陷；
（4）盖面层焊接时采用焊道自回火技术，
保证盖面层层数不少于3层，具体操作方式见图1所示；（5）焊接完成后进行充分后热，
后热温度250℃/2h ；后热结束后使用石棉布等覆盖焊缝，
确保温度缓慢下降。
4焊后热处理
焊接完成后，焊接接头不可避免会出现淬硬组
织，所以需要通过焊后热处理来改善焊接接头的金
相组织，以此来提高接头的塑性、韧性，降低焊接接头硬度。焊后热处理温度通常要求低于铸件的回火温度，因此焊后热处理工艺温度控制在610~640℃，按铸件壁厚计算保温时间最大8h ，保温结束后随炉冷却。具体焊后热处理工艺如图2所示。焊后热处
理后检测焊接接头机械性能，拉伸指标均能满足顾客要求。5
结论
通过采取以上控制措施，焊接接头打磨后经理
化室硬度检测后显示：焊缝热影响区、焊肉和母材间的硬度差异控制在40HB 以下。焊缝硬度检测结果见表3。
由此可见，通过采取相应措施可以有效控制ASTM A2770-40材质焊接三区硬度值，满足顾客
要求。
参
考文献
[1]瞿铁.大型球磨机的研制与开发[J].中国矿山工程,2004,32（1）:31-34.
[2]
陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社,2002:986.
图1焊道自回火操作图示
打底层
填充层
盖面层3层333mm
表3
焊缝硬度检测结果
序号
焊肉HB 热影响区HB
母材HB 差值HB 1172179155242166186158283168198162364156194160385
175
206
164
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The Control of Hardness Difference Value of the Zone Influenced by Welding Heat
in ASTM A2770-40Mild Steel for Casting
LEI YongHong ，CAO Peng ，ZHANG JunYong
（Kocel Steel Casting Co.Ltd.，Yinchuan 750021,NingXia China ）
Abstract ：Test and practice in welding technology for control of hardness of the zone influenced by heat from
welding line in low carbon ASTM A2770-40mild steel has enabled the hardness difference value to be less than 40HB hence better mechanics property obtained and casting quality optimized.Such technology has had extensive use in castings with similar material to meet the requirements for customers.
Keywords ：Low carbon steel;Welding technology;Hardness control
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