球墨铸铁是上世纪五十年代发展起来的一种金属结构材料。下面介绍一下有关球墨铸铁焊接的知识。

和普通铸铁一样，球墨铸铁的焊接是很困难的。从上世纪中期开始，焊接技术虽然有所进展，但球墨铸铁的焊接仍然没有得到很好的解决。球墨铸铁的焊接之所以因难，是因为熔敷金属急速冷却，焊缝会析出碳化物、马氏体等，焊接区冷却时，因收缩、析出马氏体而产生剧烈变形。此外，焊缝析出的碳化物缺乏塑性变形能，因此产生龟裂的频率很高。

虽然铸铁焊接有许多困难，但还是有一些方法的，例如可采用气焊、弧焊以及TIG焊等。只不过不论用哪种方法，仍然会有一些问题存在。例如气焊，需要焊工的技术高度熟练。电弧焊时，在焊接区会产生硬化、裂纹等，焊接强度可靠性差，且熔敷金属是与基体金属不同的异种金属，因此有可能引起所谓的微电池腐蚀。因此，上述的方法，与其说是工业焊接法，不如说是铸件修补法。

作为一种工业爆接法，不论是球铸铁，还是普通铸铁，都要求焊接强度必须与基体金属相同或更高。化学组成，显微组织从防蚀角度来看，要求与基体金属相同。而从工业现代化角度来说，则要求工效高、对焊工的技术依赖性要低，此外还必须省力，可实现自动化。在球墨铸铁刚发展起来的时候，气焊、弧焊以及TIG焊都是不能满足上述要求的。球墨铸铁拥有能与铸钢相匹敌的高韧性，还有普通铸铁所具有的吸振性、耐蚀性，它的用途应该进一步扩大，然而因为焊接法的局限性，影响了球墨铸铁的发展。

为满足球墨铸铁焊接要求，日本某铁工提出了一种新的球墨铁焊接法。按照此法，球墨铸铁焊接时，焊接区及其附近的****冷却速度，将按照低于该铸铁组成所决定的连续冷却变态曲线上临界冷却速度，来确定该钢材的温度。先用等离子焊接进行初层焊接，然后在等离子焊接区的冷却阶段，用焊接材料进行第二次焊接。焊接材料做成填充焊剂金属丝，制造方法是在铁基合金管内按照重量填充硅、钙及镁、稳弧剂，分别以单体或化合物粉末材料配制成焊剂，填充率为10~40。简单来说，此方法可归纳如下三点：焊接过程中，焊接区的冷却速度要低于所定值；在满足第一点的同时，用等离子焊进行初层焊接；用熔敷金属为球墨铸铁的复合焊丝进行第二层焊接。

球墨铸铁焊接为什么要控制冷却速度？铸铁类的物理化学性质，一般是受到石墨、碳化物组织及基体组织的影响。此组织主要通过炭、硅含量及冷却速度决定结晶状态。与普通铸铁相同，球墨铸铁也强烈地受化学成分、冷却速度影响。按铸铁定性连续冷却曲线，球墨铸铁基体组织在铸型内冷却，冷却速度缓慢时，析出珠光体及铁素体。通过正火处理，析出珠光体密实的索氏体。通过水冷处理，因冷却速度显著增快而析出马氏体。球墨铸铁焊接时，焊接区及其附近的冷却速度显著增大时，析出碳化物及马氏体，因此会在焊接区产生裂纹。而裂纹的产生多半是由于马氏体的析出引起膨胀，所以马氏体析出量减少时，就会控制裂纹的发生。

在冷却速度是100%的马氏体析出的临界冷却曲线以下，冷却速度低时，析出奥氏体。此外，关于此冷却速度，曾有专业人员进行过种种实验，对贝氏体的析出及裂纹的关系进行了研究，得出的结果表明：只要不超过上述临界速度（即在贝氏体析出的冷却速度）不会产生裂纹。对于不同成分的球墨铸铁，当焊接热量输入固定，改变熔敷金属及其附近的冷却速度就可以进行焊接实验。结果表明，高于100%马氏体析出的临界冷却速度时，产生裂纹的频率很高，而在低于临界冷却速度时，完全没有裂纹。因此，为防止焊缝裂纹，需要控制冷却速度。