大型铸钢件的焊接过程及气割裂纹缺陷的成因

大型铸钢件是一类常用的机械铸件，铸钢件刚性不错、性能稳定，自然使用寿命也长。大型铸钢件就是将钢熔炼之后浇入的铸型后冷却凝固后形成的部件，铸钢件又分为普通碳钢、低合金钢、高合金钢等。 

铸钢件尺寸精度比普通的锻件和焊接件的成形尺寸要准确很多，铸钢件的铸造法的原材料很多,几乎是可以熔化成液态的合金材料都可以用于铸钢件的铸造。对于一些塑性较差的合金材料，铸造也是惟一可行的成形加工工艺，铸钢件的尺寸精度准确，可以减少加工余量，还可以节约加工工时和金属材料。铸钢件的加工成本不算高、经济性能不错，对能源和材料消耗少，可以节约了生产成本。 

大型铸钢件的焊接过程会有很多的问题： 

1、铸钢铸造件焊接不到一起与哪些因素有关。元素的作用跟它在钢中的存在形态或形式密切相关，是形成了化合物还是进入固溶体当中，作用是不一样的，所以谈作用肯定要说明其存在形式。不同的钢，经过不同的热处理，使得合金元素的存在形式发生变化，这时候元素的作用也会发生变化，要想把合金元素用的很活，还是很难的，泛泛的说某种元素有某种作用恐怕不尽对，环境变了它的作用也变了，甚至产生坏的影响。 

2、与铸钢件的焊接裂纹的产生有关的因素。铸钢件是低碳、中碳、高碳；还是补焊、堆焊；壁厚均匀度；以及焊接电流等因素都会对焊接裂纹产生影响。 

大型铸钢件经过切割的断面，将燃点冷却之后，速度超过冷奥氏体转变成马氏体的小的冷却速度直至全部转化为马氏体，就会发生膨胀，产品含碳量较不错时，会因为气割碳从气割断面的中心部位向外围扩散，则外围会发生膨胀。气割结束之后，空冷下来时发生过冷奥氏体转变为马氏体的相变膨胀，就会产生相变应力从残留应力，这种残余应力分布是气割断面的外围圆周部分为周向拉应力，中心部位是周向压应力。如果周向拉应力超过了合金材料的抗拉强度，则会产生径向裂纹而形成气割裂纹，中心部分为周向压应力，就不会产生径向裂纹。 

大型铸钢件产生气割裂纹缺陷的主要成因是：

气割是利用氧气与乙炔混合气体燃烧的火焰，将切割处加热到相应温度，再用割枪割嘴氧孔中喷出的氧使切割处发生剧烈的燃烧，燃烧后产生的氧化铁液体就会被氧气流吹掉，会不断的形成割缝，直至完成切割过程。 

大型铸钢件的优点之一是设计的灵活性，设计人员对铸件的形状和尺寸有大的设计选择自由，特别是形状复杂和中空断面的零件，大型铸钢件可采用组芯这一特别的工艺来制造。其成形和形状改变却容易，从图样到成品的转化速度很不慢，有利于不慢报价响应和交货期的缩短。形状和质量的优良化设计、小的应力集中系数以及整体结构性不错等特点，都体现大型铸钢件设计的灵活性和工艺优点：

1、大型铸钢件冶金制造适应性和可变性不错，可以选择不同的化学成分和组织控制，适应于各种不同工程的要求；可以通过不同的热处理工艺在大的范围内选择力学性能和使用性能，并有良好的焊接性能和加工性能。

2、大型铸钢件的重量可在很大的范围内变动。重量小者可以是仅几十克的熔模铸件，而大型铸钢件的重量可达数吨、数十吨乃至数百吨。

3、铸钢材料的各向同性和大型铸钢件整体结构性不错，因而提升了工程性。再加上减轻重量的设计和交货期短等优点，在价格和经济性方面具有竞争优点。

但是，它也有一些缺点：

1、组织不致密。液态金属的结晶以树枝生长方式进行，树枝间的液态金属然后凝固，但树枝间很难由金属液体全部填满，造成铸件普遍存在不致密性。此外，注入模中的液态金属在冷却中及凝固中如体积收缩而未获足够的补充，也可形成疏松甚至缩孔。铸铁件中的石墨往往以大尺寸的片状、球状或其他形状出现，也可看成是一种不致密组织。

2、表面粗糙。表面一般来说比较粗糙，不能与机加工表面相比，形状也较复杂。

3、组织不均匀。液态金属注入铸模后与模壁起先接触的一层液态金属因温度下降较不慢，因此很不慢凝固成为较细晶粒。随着与模壁距离的增加，模壁影响逐渐减弱，晶体沿与模壁相垂直的方向生长成彼此平行的柱状晶体。在铸件的中心部位，散热已无明显的方向性，且可自由地朝各个方向生长直至彼此接触，故形成等轴晶区。由此可见，铸件内的组织是不均匀的，一般说来，晶粒比较粗大。