由于铸造工艺的复杂性,铸件成形过程中不可避免地产生各种铸造缺陷,对缺陷铸件实施焊接修复具有显著的经济效益和社会效益。铸铁中的碳、硅及硫、磷等杂质元素含量高、强度低、脆性大,焊接性较差,白口和裂纹是铸铁焊接面临的两大难题。微合金化铸铁同质焊材采用铸铁焊芯外涂碱性强石墨化药皮制备,可有效降低焊接区的白口和裂纹倾向。然而,现用铸铁同质焊条药皮造渣温度偏高、熔渣碱度和表面张力偏大,焊缝成形性欠佳,焊缝表面粗糙、存在麻点与凹坑,并伴随有轻微的表面气孔倾向。为了适应铸铁焊接的发展趋势,实现高质量、高效率焊接,本文在兼顾其他相关焊接工艺性能的条件下,通过分析药皮关键组分对熔渣性能的作用规律,运用正交试验方法对现用药皮配方进行优化,在评定焊条焊接工艺性能的基础上,研究了药皮组分对焊接区组织和性能的影响。研究结果表明:大理石与碳酸钡含量是影响药皮熔点的主要因素,增加大理石会使药皮熔点升高,而增加碳酸钡可降低药皮熔点;对熔渣碱度与表面张力影响最大的依然为大理石含量,随着大理石的增加,熔渣碱度与表面张力均趋于增大。以药皮熔点、熔渣碱度和表面张力为试验指标,通过正交试验获得了两组药皮配方分别为(wt%):大理石22、萤石13、白泥6、碳酸钡16,金红石10,余量为长石、泥石墨、磷石墨、硅铁和铝粉(其配比为3:8:12:8:2);大理石22、萤石15、白泥4、碳酸钡18,金红石8,余量配比固定不变。对应的两种焊条的电弧稳定性、脱渣性及飞溅性均有明显改进,但因前种药皮组分中萤石偏低,焊条除氢能力下降,焊缝有氢气孔产生;后种药皮组分中适当增加了萤石含量,形成焊缝表面光滑均匀,几何形状较规整,无气孔、渣坑、裂纹等缺陷,综合焊接工艺性能最优。最优药皮配方中大理石含量的降低和金红石的添加以及C、Si向焊缝金属的过渡率升高,使得焊缝金属石墨化能力增强,焊缝中铁素体含量增多,焊接区硬度降低。在预热温度为300℃、焊接电流为210A的条件下对HT250试件施焊,所得焊接区无白口产生。焊缝和熔合区组织均为铁素体加珠光体,热影响区未发生固态相变,基体组织仍为珠光体加少量铁素体。熔合区硬度分布最高,为HB212,焊缝硬度较低,为HB193,熔合区硬度与母材硬度相差较小,具有良好的机械加工性能。