昆明理工大学冶金与能源工程学院的院士

国家计委和科技部日前共同发布了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指

南(2001年度)》，确定了当前应优先发展的十个产业的141个高技术产业

化重点领域新型金属材料产业优先发展的领域如下：

1、稀土材料及其应用

稀土是信息产业、绿色能源和环境保护等产业的重要支撑材料我国稀土储量

、产量和出口量均占世界首位

已形成较齐全的工业体系

近期产业化的重点是：高性能稀土永磁材料及制品、稀土催化材料、稀土贮氢

材料、稀土发光材料、超大磁致伸缩材料、高温超导材料、稀土硫化物涂料及颜料

的规模生产；加快发展高纯稀土氧化物和高纯稀土单质分离提取工业化生产技术和

装备；加快稀土在钢铁冶金、有色金属、玻璃、特种陶瓷、石油化工及农业等方面

的应用

2、复合金属材料制备工艺及其成套设备

由于异质金属复合材料的性能功能化和较低的成本及应用范围广泛，提高了传

统金属材料的发展潜力

近期产业化的重点是：建设铝-不锈钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢带液-固相

复合工艺生产线

表面复合精饰技术制

备薄覆层(0.008-0.1mm)金属复合板带生产线；开发颗粒增强铝基复

合材料规模化生产技术、半固态成形技术、连续包敷复合高速钢材料及制品，并实

现产业化

3、高性能密封材料及制品

密封件是保证机械装备高效、长期、安全和稳定运行的重要基础件

其技术水

平、质量及性能直接影响配套主机产品质量和运行可靠性我国密封材料及制品经

过十多年的发展和技术引进，形成了一定的生产能力和规模

一般产品能满足各类

主机的配套要求，但高压、高速、精密、耐高温低温和耐腐蚀的密封件与国际水平

有较大差距

近期产业化的重点是：轿车及中高档轻型车动力传动、减振、制动系统用密封

材料及制品规模化生产示范基地建设；重大成套设备中高压、液压、气动系统用密

封件；电力设备中高温、高压机械密封；石化工业中高速透平压缩机非接触气膜密

封；金属磁流体动密封

4、纳米材料和特种粉末及其制品

纳米材料因其纳米效应而具有特殊的性能和广泛的用途

是目前科技发展重要

热点之一近年来

我国在纳米材料的研究开发和应用方面取得了很大进展

形成

了一批拥有自主知识产权的技术并开始产业化

近期产业化的重点是：以纳米粉体材料、纳米膜材料、纳米催化材料和纳米晶

金属材料为重点

实现低成本、环境友好以及质量稳定的规模化生产；加快纳米材

料规模化应用于信息、通信、医疗和环保等新兴产业以及能源、交通、化工、建材

、纺织和轻工等基础产业，改进性能，提高效率

促进技术进步；加快发展粉末冶

金摩擦材料、高温合金粉末以及高纯超细陶瓷粉体材料

链接：

二十一世纪将是材料-电子一体化的世纪作为新型功能材料家庭中的重要成员,形状记忆合金在工程机械和日常生活中得到了广泛的应用由形状记忆合金构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的各类记忆合金驱动器,在轻型机器人及小型化系统中具有独特的技术优势本文详细阐明了形状记忆合金的晶体学、热力学特性,概述了该材料的几种典型应用实例在此基础上,综述了这一功能材料的应用优势

固体废物处理与处置技术论文篇二

浅谈固体废物处理处置现状

摘要：分析了目前固体废物的产生量和处理处置现状，结合实际情况，对我国固体废物的处理处置产业的发展提出了相应的对策与建议。

关键词：生活垃圾危险废物工业固体废物处理处置

收稿日期：20130521

作者简介：杜艳丽(1980—)，女，河南长垣人，助理工程师，主要从事环境工程方面的研究工作。中图分类号：F293 文献标识码：A

文章编号：16749944(2013)07022602

1 引言

固体废物是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的，丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。

2 固体废物对环境的危害

固体废弃物如果处理不当，其中的有毒有害物质可以通过环境介质大气、土壤、地表等进入生态系统，破坏生态环境，导致不可逆的生态变化。其危害主要包括以下几个方面。

(1)对土壤的污染。固体废物的堆存，破坏地表植被，改变土地利用类型，引起水土流失。更为严重的是固体废物及其渗滤液中所含的有害物质会改变土壤的性质和结构，对微生物的活动产生影响，还可能通过食物链影响人体健康。

(2)对水体的污染。固体废物对水体的污染有两种途径：一是向地表水体中直接倾倒废物，导致水体的直接污染二是在堆放过程中，产生的渗滤液流入江河、湖泊或渗入地下而导致水体受到污染。

(3)对大气的污染。露天堆放或者填埋处理后的废物，释放出有害气体、产生毒气或者恶臭，造成区域性空气污染在废物运输及处理过程中释放出有害的气体和粉尘污染大气。

3 固体废物的处理处置现状

固体废物处理处置中最受关注的是生活垃圾、危险废物、电子废物和一般工业废物。随着我国经济的快速发展，急剧增加的固体废物超过了生态系统的承载力，而且其任意堆放和不合理的处置使自然生态系统遭受破坏问题日益突出，严重制约了我国经济的发展和人们生活质量的提高。

3.1 生活垃圾处理情况

随着我国经济持续稳定发展不断加快，我国生活垃圾的产生量呈逐年增加趋势。到2011年为止，生活垃圾处理厂(场)2039座，填埋设计容量达35.9亿m3，堆肥设计处理能力达到2.1万t/d，焚烧设计处理能力达到2.2万t/d，运行费用为59.1亿元。全年共处理生活垃圾63.6亿t。另外在生活垃圾清扫、收运方面，全国城市共有9万余台市容环卫专用车辆及设备。

此外，2010年全国1633个县城(人口约1.4亿)产生生活垃圾6317万t，进行无害化处理的数量为173251万t，无害化处理率仅为274%其中直接进行卫生填埋处置为887%，进行焚烧处理为668%，进行堆肥处理为213%。全国19410个镇(人口约139亿人)、13735个乡和721个乡镇级特殊区域(人口约0361亿人)以及2798万个自然村(人口约7688亿人)的生活垃圾管理和处理处置还没有建立基本的管理体系。

3.2 危险废物处理情况

根据环境统计年报，2011年全国工业危险废物产生量34312万t，综合利用量17731万t，贮存量8235万t，处置量9165万t，倾倒丢弃量001万t，全国工业危险废物综合利用处置率为765%。危险废物集中处理(置)厂(场)644座，医疗废物集中处理(置)厂(场)260座，危险废物设计处置能力达到353万t/d。

我国危险废弃物集中处置能力的区域分布极不平衡，在东部沿海经济发达地区集中处置能力较高，而在其他地区则相对偏低。特别是在有色金属采矿选矿和冶炼较为发达的西南地区，其集中处置能力无法满足生产需求。

33 一般工业废物处理情况

2011年，全国一般工业固体废物产生量323亿t，综合利用量195亿t，贮存量60亿t，处置量70亿t，倾倒丢弃量433万t，全国一般工业固体废物综合利用率为599%。工业固体废物倾倒丢弃量超过20万t的省份有云南、新疆、山西、贵州和重庆，这5个省份的工业固体废物排放量占全国工业固体废物倾倒丢弃量的784%。一般工业固体废物倾倒丢弃量超过50万t的行业依次为煤炭开采和洗选业、有色金属矿采选业、黑色金属矿采选业，这3个行业一般工业固体废物倾倒丢弃量占统计工业行业固体废物倾倒丢弃总量的710%。

一般工业废物的主要去向是综合利用，如我国2011年水泥产量为2085亿t，而水泥熟料生产量为1307亿t，其差值778亿t主要为工业固体废物用作水泥的混合材，仅水泥混合材一项所利用的一般工业废物量就占其产生总量的241%，综合利用总量的399%。如果路基材料、水泥骨料等建筑材料生产所利用的固体废物，建筑材料工业所利用的一般工业废物可以占到其产生总量的40%以上。由此可以看出，一般工业废物的综合利用水平也依赖于其他相关行业的发展。

3.4 电子废物处理情况

目前，我国已成为家用电器生产和消费大国。据统计，我国电视机的社会保有量已经达到35亿台，冰箱、洗衣机也分别达到13和17亿台。随着电子产品更新速率越来越快，这使得电子废弃物的数量翻倍增长。据有关资料，今后我国每年将至少有500万台电视机，400万台冰箱，500万台洗衣机要报废，每年还会有500万台电脑。如何将电子废弃物进行资源化回收处理，已经成为当前影响我国经济、社会和环境可持续发展以及再生资源回收再利用面临的一个新课题。

4 固体废物处理处置产业发展的建议

目前我国固体废物污染防治虽也制定了一些法规、条例与标准，但是由于缺少相应的细则，依法管理有一定难度，应尽快完善相关的法律法规和标准。

4.1 开展固体废物基础数据调查和预测工作 在我国固体废物基础调查和研究方面，加大国家投入，尤其是战略性和前瞻性问题。，加强基础调研工作，对固体废物产生源统计，建立起一套从国家到地方的长效与统一管理机制，为国家环境管理提供决策依据。

4.2 加快关键技术研发

针对固体废物产生量大、种类多、成分复杂、性质差异很大的特点，需要研究开发不同的处理与利用技术。由于固体废物种类很多，现阶段不可能一一进行研究，应首要研究那些利用价值较高、产生量大、对环境影响程度深的固体废物，以危险废物安全处置为重点，加强固体废物污染防治技术。

4.3 加强宣传，提高公众的环保意识

改进消费观念，提高公众的环保意识和环保理念，是有效利用城市固体废物的决定因素。加强对公众的宣传力度，为城市固体废物的减少及回收利用做出努力，可以从细微处着手。例如降低一次性商品的使用，选购无害的绿色包装商品，建立可操作性较强的垃圾分类及回收体系等。

4.4 加快完善相关法律法规，加强政府的引导和扶持

进一步完善我国固体废物处理处置的相关法律法规和标准。固体废物处理处置的技术研发费用较大，很多经营都是微利甚至不盈利的，因此，政府的引导和扶持作用很重要。对于城市固体废物循环利用，政府直接管理手段主要有融资帮助、环保专项基金支持、鼓励固体废物回收企业投资等，同时强调以经济激励手段作补充。

4.5 加强多层次合作交流

建立固体废物系统技术咨询服务体系，开展信息咨询、培训宣传、技术推广等发挥各类各级环保社团组织特别是环境科学学会和环保产业协会等在学术交流等方面的作用充分利用国际合作渠道，借鉴学习其他国家在固体废物管理方面的先进经验和技术，开发适合我国固体废物管理和固体废物处理处置技术的评估原则和标准、评估方法、评估程序等。

5 结语

固体废物的处理处置不能仅靠单一技术手段来解决问题，而是需要多种技术有机组合进行综合治理，包括前端分类收集等手段。同时，固体废物处理处置也绝不是单纯的技术问题，而是需要全社会多方面参与的综合社会管理问题。固体废物处理处置的目的也不是单纯“销纳”废物，而是涉及可持续性发展的资源保护及再生，今后固体废物处理处置技术的发展方向将会充分体现这个原则。

参考文献：

[1] 白术波，王彦伟.固体废物的处理与利用[J].广东化工，2011，38(2)：141～142.

[2] 姜 鑫，边增光.关于我国固体废物处理利用发展现状分析[J].商场现代化，2010(6)：70.

[3] 王 琪.我国固体废物处理处置产业发展现状及趋势[J].环境保护，2012(15)：23～26.

[4] 刘志刚，胡好莉.我国固体废物管理对策初探[J].黑龙江环境通报，2008，32(1)：45～47.

看了“固体废物处理与处置技术论文”的人还看：

1. 北方农村固废处置问题的分析论文

2. 环境污染科技论文

3. 浅谈企业环保意识论文

4. 化工安全管理论文

5. 节能减排科技论文

英文名：cast iron

含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为：①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件

.按断口颜色分 (1)灰铸铁 这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中

(2)白口铸铁 白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁

(3)麻口铸铁 麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用

2.按化学成分分 (1)普通铸铁 是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等

(2)合金铸铁 是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁

3.按生产方法和组织性能分 (1)普通灰铸铁 参见“灰铸铁”

(2)孕育铸铁 这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件

(3)可锻铸铁 可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件

(4)球墨铸铁 简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛

(5)特殊性能铸铁 这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛

铸铁-热处理工艺

1.消除应力退火

由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h，然后炉冷(灰口铁)或空冷(球铁)。采用这种工艺可消除 铸件内应力的90～95%，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。

2.消除铸件白口的高温石墨化退火

铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火(或正火)的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到550－950℃保温2～5 h，随后炉冷到500-550℃再出炉空冷。在高温保温期间 ，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。

铸铁雕塑

3.球铁的正火

球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正 火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950～980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。

4.球铁的淬火及回火

为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1以上30～50℃(Afc1代表加热时A形成终了温度)，保温后淬入油中，得到马氏体组织。为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织耐磨性好 ，用于要求高耐磨性，高强度的零件。中温回火温度为350-500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨，适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚件。相关人才较多集中在钢铁英才网。高温 回火温度为500-60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的综合性能，因此在生产中广泛应用。

5.球铁的多温淬火

球铁经等温淬火后可以获得高强度，同时兼有较好的塑性和韧性。多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F，同时也避免A晶粒长大。加热温度一般采用Afc1以上30～50℃，等温处理温度为0～350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织。稀土镁铝球铁等 温淬火后σb=1200～1400MPa，αk=3～3.6J／cm2，HRC＝47～51。但应注意等温淬火后再加一道回火工序。

6.表面淬火

为了提高某些铸件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，可采用表面淬火。灰铸铁及球铁铸件均可进行表面淬火。一般采用高(中) 频感应加热表面淬火和电接触表面淬火。

7.化学热处理

对于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸件，可以采用类似于钢的化学热处理工艺，如气体软氯化、氯化、渗硼、渗硫等处理。

[编辑本段]铸铁的焊接性

铸铁含碳量高，塑性差，组织不均匀，焊接性很差，在焊接时，一般容易出现以下问题：

1、焊后易产生白口组织

2、焊后易出现裂纹

3、焊后易产生气孔

因此,在生产中,铸铁是不作为焊接材料的.一般只用来焊补铸铁件的铸造缺陷以及局部破坏的铸铁件。铸铁的焊补一般采用气焊或焊条电弧焊。

铸件焊补常分为热焊法和冷焊法两种。

铸铁的焊接

第一节 铸铁的种类及性能

一、铸铁焊接的应用

1、 铸造缺陷的焊接修复

我国各种铸铁的年产量现约为800万吨，有各种铸造缺陷的铸件约占铸铁年产量的10%~15%，即通常所说的废品率为10%~15%，若这些铸件工报废，以1997年铸铁平均价格计算 ，其损失每年高达10亿元以上。采用焊接方法修复这些有缺陷的铸铁件，由于焊接成本低，不仅可获得巨大的经济效益，而且有利于及时完成生产任务。

2、 已损坏的铸铁成品件的焊接修复。

由于各种原因，铸铁成品件在使用过程中会受到损坏，出现裂纹等缺陷，使其报废。若要更换新的，用铸铁成品件都经过各种机械加工，价格往往较贵。特别是一些重型铸铁成品件，如锻造设备的铸铁机座一旦使用不当而出现裂纹，就得停止生产，若要更换新的锻造设备，不仅价格昂贵，且从订货、运货到安装调试往往需要很长时间，所要很长时间处于停产状态。这方面的损失是巨大的。若能用焊接方法及时修复出现的裂纹。

3、 零部件的生产

这是指用焊接的方法将铸铁（主要是球墨铸铁）件与铸铁件、各种钢件或有色金属焊接起来而生产出零件。我国目前在这方面比较落后，处于刚起步阶段。如我国山东某厂已用高效离心铸造的大直径球墨铸铁管与一般铸造方法生产的变直径球墨铸铁法兰用焊接方法连接而制成产品。制造中铸铁焊接已成为我国下一步发展铸铁焊接技术的方向。它往往具有巨大的经济效益。

二、铸铁分类

按碳在铸铁中存在的状态及形式的不同，可将铸铁分为：

白口铸铁：碳绝大部分以在铁素体状态存在，断口亮白色，铁素体硬而脆，机制较少应用。

碳以石墨形式存在

灰铸铁：石墨片状存在

可锻铸铁：团絮状

球墨铸铁：圆球状

蠕墨铸铁：蠕虫状

在相同基体组织情况下，其中以球墨铸铁的力学性能（强度、塑性、韧性）为最高，可锻铸铁次之，蠕墨铸铁又次之，灰铸铁最差。但由于灰铸铁成本低廉，并具有铸造性、可加工性、耐磨性及减震性均优良的特点，是工业中应用最广泛的一种铸铁。

常见灰铸铁化学成分：见P100.

灰铸铁抗拉强度及硬度的变化是由于机体组织及石墨大小、数量不同的结果。

纯铁素体为基体的灰铸铁：强度、硬度最低

纯珠光体为基体的灰铸铁：强度、硬度较高

改变基体中铁素体及珠光体相对含量，可得不同的抗拉强度及硬度的HT，石墨呈粗片状的灰铸铁，抗拉强度较低，石墨呈细片状的灰铸铁其抗拉强度较高。

灰铸铁中碳的存在状态及其基体组织决定于铸件冷却速度

P102 4-1 ①铁水以很快速度冷却时，第一阶段石墨化过程（共析温度以上）及第二阶段石墨化过程（共析温度下）完全被抑止将得到共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体组织，即白口铸铁组织。[铁碳相图：铁水当温度冷却到液相时，开始从液相析出（γ）。1147共析温度。L→γ+Fe3C（共晶渗碳体） 温度下降，A的饱和固溶碳量随温度下降而降低，因而析出二次渗碳体，此反应持续到共析温度。在共析反应中，A转变为珠光体。冷却到室温后，组织由共晶渗碳体+二次渗碳体+珠光体组成]。

②铁水以很慢的速度冷却时由于渗C体是不稳定相，而石墨是稳定相。第一阶段和第二阶段石墨化过程都进行得很充分，最后得纯铁素体的灰铸铁组织。

③若石墨化的第一阶段进行很完全，第二阶段石墨化过程进行得不完全，则得珠光体+铁素体、灰铸铁。

不同元素对铸铁石墨化及白口化的影响。P102

第二节 铸铁焊接性分析

一、灰铸铁焊接性分析

灰铸铁在化学成分上的特点是碳高及S、P杂质高，这就增大了焊接接头对冷却速度变化的敏感性及冷热裂纹的敏感性。在力学性能上的特点是强度低，基本无塑性。焊接过程具有冷速快及焊件受热不均匀而形成焊接应力较大的特殊性。这些因素导致焊接性不良。

主要问题两方面：一方面是焊接接头易出现白口及淬硬组织。

另一方面焊接接头易出现裂纹。

(一)焊接接头易出现白口及淬硬组织

见P103，以含碳为3%，含硅2.5%的常用灰铸铁为例，分析电弧焊焊后在焊接接头上组织变化的规律。

1.焊缝区

当焊缝成分与灰铸铁铸件成分相同时，则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。

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。如：增大线能量。②调整焊缝化学成分来增强焊缝的石墨化能力。

异质焊缝：若采用低碳钢焊条进行焊接，常用铸铁含碳为3%左右，就是采用较小焊接电流，母材在第一层焊缝中所占百分比也将为1／3～1／4，其焊缝平均含碳量将为0.7%～1.0%,属于高碳钢（C＞0.6%）。这种高碳钢焊缝在快冷却后将出现很多脆硬的马氏体。

采用异质金属材料焊接时，必须要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。思路是：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。

2.半熔化区

特点：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℃。该区处于液固状态，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，即共晶渗碳体加奥氏体。继续冷却则为C所饱和的奥氏体析出二次渗碳体。在共析转变温度区间，奥氏体转变为珠光体。由于该区冷速很快，在共析转变温度区间，可出现奥氏体→马氏体的过程，并产生少量残余奥氏体。

该区金相组织见P104 图4-5

其左侧为亚共晶白口铸铁，其中白色条状物为渗碳体，黑色点、条状物及较大的黑色物为奥氏体转变后形成的珠光体。右侧为奥氏体快冷转变成的竹叶状高碳马氏体，白色为残余奥氏体。还可看到一些未熔化的片状石墨。

当半熔化区的液态金属以很慢的冷却速度冷却时，其共晶转变按稳定相图转变。最后其室温组织由石墨+铁素体组织组成。

当该区液态铸铁的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。

影响半熔化区冷却速度的因素有：焊接方法、预热温度、焊接热输入、铸件厚度等因素。

例：电渣焊时，渣池对灰铸铁焊接热影响区先进行预热，而且电渣焊熔池体积大，焊接速度较慢，使焊接热影响区冷却缓慢，为防止半熔化区出现白口铸铁焊件预热到650～700℃再进行焊接的过程称热焊。这种热焊工艺使焊接熔池与HAZ很缓慢地冷却，从而为防止焊接接头白口铸铁及高碳马氏体的产生提供了很好的条件。

研究灰铸铁试板焊件、热输入相同时，随板厚的增加，半熔化区冷却速度加快。白口淬硬倾向增大。

2）化学成分对半熔化区白口铸铁的影响

铸铁焊接半熔化区的化学成分对其白口组织的形成同样有重大影响。该区的化学成分不仅取决于铸铁本身的化学成分，而且焊逢的化学成分对该区也有重大影响。这是因为焊逢区与半熔化区紧密相连，且同时处于熔融的高温状态，为该两区之间进行元素扩散提供了非常有利的条件。某元素在两区之间向哪个方向扩散首先决定于该元素在两区之间的含量梯度（含量变化）。元素总是从高含量区域向低含量区域扩散，其含量梯度越大，越有利于扩散的进行。

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是有利的。

用低碳钢焊条焊铸铁时，半熔化区的白口带往往较宽。这是因为半熔化区含C、Si量高于熔池，故半熔化区的C、Si反而向熔池扩散，使半熔化区C、Si有所下降，增大了该区形成较宽白口的倾向。

3.奥氏体区

该区被加热到共晶转变下限温度与共析转变上限温度之间。该区温度范围约为820～1150℃，此区无液相出现该区在共析温度区间以上，其基体已奥氏体化，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奥氏体扩散，奥氏体中含碳量较高；加热较低的部分，由于石墨片中的碳较少向周围奥氏体扩散，奥氏体中含碳量较低，随后冷却时，如果冷速较快，会从奥氏体中析出一些二次渗碳体，其析出量的多少与奥氏体中含碳量成直线关系。在共析转变快时，奥氏体转变为珠光体类型组织。冷却更快时，会产生马氏体，与残余奥氏体。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直接析出石墨而避免二次渗碳体析出，同时防止马氏体形成。

4.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奥氏体。在随后冷却过程中，奥氏体转变为珠光体类组织。冷却很快时也可能出现一些马氏体。

（二）裂纹是易出现的缺陷

1. 冷裂纹 可发生在烛焊缝或热影响区上，

1）焊缝处冷裂纹

产生部位：铸铁型焊缝

当采用异质焊接材料焊接，使焊逢成为奥氏体、铁素体，铜基焊缝时，由于焊缝金属具有较好的塑性，焊接金属不易出现冷裂纹。

启裂温度：一般在400℃以下。原因：一方面是铸铁在400℃以上时有一定塑性；另一方面焊缝所承受的拉应力是随其温度下降而增大。在400℃以上时焊缝所承受的拉应力较小。

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，即发生焊缝裂纹。

当焊缝中存在白口铸铁时，由于白口铸铁的收缩率比灰铸铁收缩率大，加以其中渗碳体性能更脆，故焊缝更易出现裂纹。

影响因素：

① 与焊缝基体组织有关，焊缝中渗碳体越多，焊缝中出现裂纹数量越多。当焊缝基体全为珠光体与铁素体组成，而石墨化过程又进行得较充分时，由于石墨化过程伴随有体积膨胀过程，可以松弛部分焊接应力，有利于改善焊缝的抗裂性。

② 与焊缝石墨形状有关

粗而长的片状石墨容易引起应力集中，会减小抗裂性。

石墨以细片状存在时，可改善抗裂性。

石墨以团絮状存在时，焊缝具有较好的抗裂性能。

③ 与焊补处刚度与焊补体积的大小及焊缝长短有关

焊补处刚度大，焊补体积大，焊缝越长都将增大应力状态，促使裂纹产生。

本文引用地址：http://www.weldr.net/simple/skill/html/content_1346.htm

[编辑本段]铸铁的补焊

铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏。铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段，在实际生产中具有很大的经济意义。

（一）铸铁的焊接性

铸铁的含碳量高，脆性大，焊接性很差，在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。

白口组织是由于在铸铁补焊时，碳、硅等促进石墨化元素大量烧损，且补焊区冷速快，在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆，切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料，或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出，或采用钎焊，可避免出现白口组织，。

裂纹通常发生在焊缝和热影响区，产生的原因是铸铁的抗拉强度低，塑性很差（400℃以下基本无塑性），而焊接应力较大，且接头存在白口组织时，由于白口组织的收缩率更大，裂纹倾向更加严重，甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的主要措施有：采用纯镍或铜镍焊条、焊丝，以增加焊缝金属的塑性；加热减应区以减小焊缝上的拉应力；采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差。

（二）铸铁补焊方法及工艺

铸铁补焊采用的焊接方法参见表3-9。补焊方法主要根据对焊后的要求（如焊缝的强度、颜色、致密性，焊后是否进行机加工等）、铸件的结构情况（大小、壁厚、复杂程度、刚度等）及缺陷情况来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法。

表3-9 铸铁的补焊方法

手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条牌号见表3-10。补焊要求不高时，也可采用J422等普通低碳钢焊条。

表3-10常用铸铁焊条

手工电弧焊补焊的方法有：

（1）热焊及半热焊 焊前将焊件预热到一定温度（400℃以上），采用同质焊条，选择大电流连续补焊，焊后缓冷。其特点是焊接质量好，生产率低，成本高，劳动条件差。

（2）冷焊 采用非铸铁型焊条，焊前不预热，焊接时采用小电流、分散焊，减小焊件应力。焊缝的强度、颜色与母材不同，加工性能较差，但焊后变形小，劳动条件好，成本低。