湿砂型铸铁件的表面缺陷

1、 湿型铸铁件的表面缺陷于震宗 龚出群序论比起其它铸造方法而言，湿砂型铸造固有的缺点是砂型强度、硬度低，含水分多，发气量大，型砂的韧性不高，流动性有限，造型起模时容易掉砂，浇铸时又易被冲蚀和与金属液起反应，因而最易产生铸件缺陷。湿砂型铸铁最容易形成的铸件表面缺陷主要为粘砂、夹砂、砂孔和渣孔、气孔、胀砂等多种。轻微的缺陷可以通过修补、打磨和机械加工后仍然可用，而明显的和严重的表面缺陷则只能作为废品重新回炉熔炼。国外技术先进的湿砂型铸造工厂废品率只有1%3%左右。而我国当前有很多铸造工厂的技术水平不高，原材料品质不善，缺乏有效的生产过程检测控制，造成铸件废品率居高不下。我国铸造行业总的来说废品率一般

2、都在616之间，有的甚至到20以上。其中由于型砂引起的废品率大约占一半。因此有必要研究铸件缺陷的生成原因和防止措施。铸造工厂的技术人员经常感到对铸件的缺陷“捉摸不定”，“神出鬼没”。很多情况下不知缺陷是怎么来的，后来又不知缺陷是怎样自已跑掉的。其主要原因为缺陷是个复杂的多因素系统工程。一种缺陷的形成因素有多种，而且通常是多种因素同时起作用形成的。这些因素都控制在安全限度之内就不会产生缺陷。即使其中某一种因素稍微超出安全限度，也不一定会出现缺陷。但是，如果多种因素超出限度，或者又有某一因素严重超出限度，缺陷的生成就会经常化，废品连续不断。要想消除缺陷，虽然在具体条件下，某一特定因素可能是属于主要

3、因素之一，也要尽一切可能使每一影响因素全处于安全范围内。否则仍然不能彻底消除铸件缺陷。这与日本等国在铸造行业推行TQC（Total Quality Control全面品质管理）时采用魚骨图的做法是类似的。以一家铸铁工厂的铸件表面出现机械粘砂查找原因所用鱼骨图为例。列举出所有影响因素后，通过分析忽略一些不可改变的因素（如铸件壁厚、粗芯砂混入）。又通过检测排除一些不重要的因素，突出几种关键性因素，用方框显示。然后即可有针对性地采取措施重点解决这些影响因素。砂型型砂原砂有效煤粉量低强度低粒粗SiO2低紧实力不足煤粉品质差发气量低透气性高硬度差流动性差铸铁件机械粘砂粗芯砂混入表面耐磨性差静压头高铸件壁

4、厚、外形尺寸大缺少经验技能差浇注冲击力高知识不足浇注温度高铸件人员教育不足图1 某厂铸铁件机械粘砂原因分析鱼骨图各铸造工厂的生产条件不同，不可能推荐出某一缺陷的标准鱼骨图，必须由工厂中从事品质保证人员会同相关技术人员和操作工人自行绘制。本文以下将选择粘砂、夹砂、砂孔和渣孔、胀砂和缩孔、气孔等最常见的湿型砂铸铁件表面缺陷分别进行讨论。重点分析湿型砂本身的品质对形成铸件缺陷的作用，也会涉及砂芯、涂料以及铸铁件材质等对铸件表面缺陷的影响。1 粘砂缺陷金属砂粒 铸铁件表面出现牢固粘附砂粒的现象就是粘砂缺陷。通常可将粘砂缺陷分为机械粘砂、化学粘砂、爆炸粘砂和热粘砂。在湿砂型铸铁件中化学粘砂极为罕见。有些

5、铸造工厂也会偶然出现爆炸粘砂和热粘砂现象。以下将讨论机械粘砂和化学粘砂的区别，并详细说明影响机械粘砂的各种因素和防治措施。然后也介绍爆炸粘砂和热粘砂的形成原因。图2 金相显微镜下机械粘砂1.1 机械粘砂和化学粘砂砂型铸件表面的机械粘砂是铁液直接钻入砂型砂粒间孔隙，靠金属的包围和钩连作用与砂粒连结在一起，没有发生化学反应。化学粘砂的产生原因是高温铁液被氧化而生成氧化物，主要产物是氧化亚铁FeO，其熔点为1370。FeO与型砂的SiO2起化学反应生成硅酸亚铁（即铁橄榄石FeO·SiO2），化学反应如下： SiO2 + 2FeO 2FeO·SiO2砂粒 硅酸亚铁 金属 硅酸亚铁的

6、熔点极低，仅有1220，因此流动性很好，即使铸件表面已有凝固壳，新生成的硅酸亚铁仍呈液态，易于渗透入砂型孔隙中。凝结后的硅酸亚铁对铸件和型砂都有极强的粘结性，能够将型砂牢固粘附在铸件表面上而成个化学粘砂。图3 化学粘砂示意图 用湿型砂生产铸铁件一般只形成机械粘砂，而不会形成化学粘砂。这是因为铁液中含有多量碳，不会产生大量氧化铁等金属氧化物。砂型中又含有相当多的煤粉，浇注时产生的还原性气氛能防止金属氧化物。原砂的SiO2含量较低也不是湿型铸铁件形成化学粘砂的必然条件。研究结果表明，使用SiO2含量只有82%左右的黄河风积砂，用湿型生产铸铁件并未发现有化学粘砂。凭肉眼区别两种粘砂是比较困难的，通常

7、可用以下方法区分：显微观查：从粘砂层上敲取一小块，用液体树脂固定并磨制成试样，用金相显微镜观察。如果是机械粘砂，可以清楚看到单个砂粒夹在金属之中。渗入的金属与砂粒间有明显的分界线，不存在任何化学反应产物。渗入的金属金相组识与铸件本体的金相组织一致（见图2）。如果是化学粘砂，则可以看见在粘砂层中有新生相将铸件和砂粒粘连（见图3）。 电测：机械粘砂中连结物是金属，具有良好的导电能力。将万用电表的旋钮开到电阻测定档，用一个电极接触铸件，另一电极接触粘砂部位。如果电阻接近为零，表明粘砂是金属包裹砂粒形成的机械粘砂。如果显示有巨大电阻，表明粘砂部位已经形成不导电的硅酸亚铁，属于化学粘砂。化学鉴别：用扁铲

8、凿下一小块粘砂块，浸入盛有浓盐酸的试管中。如果缓慢发生气泡，一夜之后液体颜色由无色透明变为棕红色。反应终了时粘砂块消失，试管底部留下少数单个砂粒，铁质部分已被盐酸溶解成为氯化铁，说明是机械粘砂。化学反应式为： 2Fe + 6HCl 2FeCl3 +3H2 如果是化学粘砂，则气泡产生很少，酸液也没有明显的变化。最后的残留物是多孔性团絮状物质。1.1.1 各种因素对机械粘砂的影响 实际生产经验表明，湿型铸件的重量一般不超过一、二百千克，壁厚大多不超过50mm，型砂中水分引起激冷效应使铸件外壳较快冷却和凝固，对型砂的加热作用并不过分严重。虽然铸铁用原砂中除了含有石英（熔点1715）以外，还含有相当数

9、量熔点较低的长石（熔点11701550）、云母（熔点11501400）及其它矿物质，但同时铸铁湿型砂中含有的煤粉抑制了氧化铁的生成，因而不致引起化学反应。 以下将分别讨论铸件产生机械粘砂的各种影响因素：1.1.1.1 砂型紧实程度图4 松软砂型引起机械粘砂 手工造型和震压造型的紧实程度如果较低，则砂型表面的砂粒比较疏松，砂型型腔的坑凹处和拐角处局部也都更容易出现疏松。如金属液钻入砂粒之间孔隙不深，将使铸件表面显得粗糙；钻入较深和包裹砂粒则形成机械粘砂。造型工人可以采取手指塞紧、用冲锤的尖头冲紧砂型局部。高生产率的高密度造型是否有局部疏松，则取决于型砂流动性如何，因而很多工厂尽量降低型砂紧实率来

10、提高型砂的流动性。在加砂和压实过程中采用微震是十分有效的。此外，也取决于对紧实砂型的液压或气压设定高低。图4为一灰铁汽车铸件出现机械粘砂，使用进口静压造型机，一箱两件。但液压系统的压力调节不适当，砂箱的压实比压较低；而且两件之间和与砂箱的吃砂量仅有25mm左右。砂型平面硬度只有5060，边缘侧面硬度不足40。1.1.1.2 型砂的粒度和透气性图5 松软和高透气性引起粘砂 湿型的砂粒粗细一方面要保证浇注后排气通畅，另一方面湿型砂的透气能力又不可太高，以免金属液容易渗透入砂粒之间孔隙中。手工造型生产小件的砂型上扎有较多排气孔，而且往往采用面砂，砂粒可以细些，透气率3060大约已然合适。机器造型湿型

11、单一砂的型砂粒度大致在70/140目，透气率大多在6090的范围内。高密度砂型比较密实，则要求型砂有较高透气能力。粒度大多在50/140或140/50目，透气率较多集中在100140。图5为一铸钢弯板，型砂透气性1070，再加以角落处砂型松软造成粘砂。很多工厂的砂芯用原砂粒度比型砂粒度粗，例如汽车发动机缸体砂芯用原砂粒度为50/100目，长期生产会有大量芯砂混入型砂而使型砂粒度变粗。有些工厂的型砂透气率高达160以上，甚至达到200左右。除非在砂型表面喷涂料，否则铸件表面变得粗糙，甚至可能有局部机械粘砂。美国有一工厂在混制湿型砂时加入主要分布啊100、140目两筛上的细粒新砂5来纠正型砂变粗现

12、象，使型砂粒度维持在50/140的四筛分布。1.1.1.3 铁液压力 铁液压力越高，机械粘砂就越严重。因此，高大铸件的下箱底部比较容易形成机械粘砂。1.1.1.4 浇注温度和铸件壁厚 铁液温度高，流动性好，就容易渗入砂粒之间孔隙而产生机械粘砂。但从避免铸件产生气孔、冷隔等缺陷考虑，浇注温度不可任意降低。生产复杂薄壁铸件时尤需较高浇注温度。1.1.1.5 砂型涂料 生产重量较大的湿型铸件，可以向砂型的型腔喷刷醇基涂料，点燃后即可下芯与合型。一般上型可以不喷涂料，因为所受金属液压头比下型小。喷涂料的另一优点是提高了砂型表面耐冲刷能力。但是湿型用涂料的配方不同于砂芯用涂料，其強度不可太高，必须与砂型

13、强度匹配，否则可能使涂层开裂翘皮，并使铸件产生夹砂缺陷。对内腔要求不高的一般铸铁的湿砂型中如果有树脂芯或油砂芯，为了防止金属液钻入砂芯，可以在硬化后的砂芯表面局部容易渗透金属液处，涂抹用机油或其他粘结剂加石墨粉、石英粉或其它耐火粉料调制的涂料膏，凉干后即可下芯。当生产内腔清洁度和光洁度要求很高的铸铁件（如内燃机缸盖、机体、液压系统阀件等）时，砂芯采取整体浸或浇涂料而后表面烘干。手工生产铸铁件时，常用软毛刷将土石墨粉细心涂刷在湿砂型和砂芯表面上。也有的喷石墨与水混合液，晾干后即可浇注。石墨粉可以填塞孔隙，又不被铁液润湿，铁液难以钻入砂粒之间。美国Caterpillar铸造工厂用高压造型大量生产工

14、程机械大型发动机汽缸体，其克服机械粘砂的措施是靠对上、下砂型全面自动喷水基涂料。然后用大火焰喷枪自动喷烤，使涂层和砂型表层干燥。这种表面烘干的型砂所用膨润土、煤粉等材料的品种和加入量，以及型砂性能控制均不同于普通湿型砂。1.1.1.6 型砂的煤粉量湿型铸铁件防止粘砂和改善表面光洁程度最主要的型砂加入物是煤粉。但是市售煤粉良莠不齐。一般生产中等大小铸铁件型砂中有效煤粉量可能在3.57.0%，主要取决于煤粉品质和对铸态表面的要求不同。为了排除煤粉品质的影响，可以只用1g型砂在900的发气量代表有效煤粉含量。例如普通机器造型的型砂发气量可以在2026mL/g之间，高宻度造型的型砂发气可以是1622m

15、L/g范围内。国外常用测定灼减量方法估计型砂中煤粉含量是否足够多。例如有些工厂要求型砂灼减量在3.05.0%。在实际生产中可以观看铸件的外表形貌就可以查觉出型砂所含有效煤粉量是否合适。如果铸件表面毛糙，而型砂的透气率和砂型紧实程度都无不妥之处，可能有效煤粉不足或者煤粉品质不良。如果铸件表面有明显的蓝色，但较为粗糙，可能有效煤粉量已够，而型砂透气性偏高，或砂型紧实程度不够。 目前我国有多种煤粉代用品商品供应。其中淀粉材料的抗粘砂效果与优质煤粉基本相当。但只适合用来生产灰铁铸件，如用于生产球铁件有可能产生皮下气孔缺陷，因为不能产生足够还原性气氛。还有些“煤粉代用品”商品，其真实的具体配方不详，使用

16、效果也有很大差异。用户应当靠浇注试验来判断其实际抗粘砂效果。可用同样的原砂（不可用旧砂，以免干扰试验结果）和膨润土、水，再分别加入不同抗粘砂材料用小混砂机混制型砂。应设法保持型砂透气率、紧实率接近，造型硬度相同，浇注温度相同。比较铸件表面光洁程度，然后即可做出选用决定。 国外生产抗粘砂商品主要有两类：增效煤粉（高效煤粉）：在煤粉中加入2040高软化点石油沥青，使其光亮碳含量提高到1220，抗粘砂能力大为提高。现在我国也有几家公司供应增效煤粉。混合附加物：是优质膨润土与优质煤粉的混合物，也可再根据需要加入淀粉、木粉等材料。大型铸造工厂一条生产线中的产品特征接近，膨润土与煤粉的比例不需经常改变。采

17、用混合附加物易于控制管理，设备简化。配方由供需双方的工程师根据铸件生产条件共同制定。用散装罐车运送到车间，气力输送进材料罐。用户混砂时只加一种附加物即可。 单一砂混砂时煤粉的补加量首先取决于煤粉本身的品质优劣如何，同时也受砂/铁比、铸件厚度、浇注温度、冷却时间、清理方法、对铸件表面光洁度具体要求等等因素的影响。德国有些工厂表示煤粉补加量的单位为每100kg铁水和每1光亮碳形成物（即有效煤粉）的煤粉补加量kg。例如Mettmann铸造工厂统计生产中光亮碳形成物（煤粉）补加量在0.140.27kg / 1%光亮碳形成物 / 100kg铁。德国南方化学公司的实例中砂/铁比为10:1，浇注每吨铁的EC

18、OSIL煤粉消耗量18kg / t Fe。即浇注每吨铁水用10吨型砂，型砂中补加18kg ECOSIL煤粉，折合混砂时煤粉补加量为0.18，如果按照我国大多数工厂砂/铁比6:1左右，则ECOSIL煤粉混砂加入量应为0.30。根据铸造手册“造型材料”（第2版103104页）介绍，我国东风汽车公司、一汽铸造有限公司、中国一拖集团公司、上海汽车发动机公司和南京泰克西铸铁有限公司的高密度造型线湿型单一砂配方14种，混砂时煤粉加入量最高者34，最低者0.30.5。另外一汽、泰克西、上海发动机厂的震击造型单一砂4种。混砂煤粉加入量最高者35，最低者11.25。上述我国工厂中大多数的煤粉补加量高的原因在于这

19、些工厂所用煤粉品质低。笔者由近几年我国个别工厂使用优质煤粉和增效煤粉的经验表明，一般湿型铸铁件单一砂的混砂煤粉补加量在0.150.3之间，个别厚大件为0.5。抚顺某厂的气冲线砂铁比平均为11:1，同一车间内的挤压线砂铁比平均为7.5:1，两条线共用砂处理系统混砂的增效煤粉加入量仅为0.080.12。由此可见，即使优质和增效煤粉价格稍高（不到普通煤粉的两倍），但消耗量仅为普通煤粉的几分之一。使用后不仅生产成本大幅度下降，还节省了贮存和运输费用。而且型砂中含泥量、含水量、大幅度下降，韧性、透气率、起模性得到提高。不但铸件表面光洁，而且气孔、砂孔等缺陷必然明显减少。1.2 爆炸粘砂 在机械化铸造工厂

20、的浇注流水线上，经常看到浇注后，几乎每一节小车的台面与砂箱之间都会发生爆炸，这并不会引起铸件缺陷。但是有时偶尔还可以看到另一种在型腔内部发生引起铸件表面粘砂的爆炸，称为爆炸粘砂。与通常机械粘砂出现在浇注位置的下表面和热节处不同，爆炸粘砂大多发生在铸件浇注位置的上表面。爆炸产生原因是开始浇注时砂型的水分蒸发凝聚在温度较低的型腔上表面，当金属液面上升与型腔上表面接触时水分骤然蒸发而发生爆炸，产生的巨大气体压力迫使金属液钻入砂型表面而成粘砂。有时爆炸相当猛烈，金属液甚至从冒口喷出直冲房顶。型砂含水量和紧实率高、含煤粉量高、砂型硬度高、通气条件不良和浇注速度过快时较易发生爆炸粘砂。高密度造型的铸件可能

21、会出现这种爆炸粘砂缺陷。1.3 热粘砂 热粘砂是比较少见的粘砂。有以下几种现象：铸铁件湿型砂用原砂的SiO2含量较低，例如是黄河风积砂和一些工厂当地河砂或山砂的SiO2含量只有80左右，原砂本身的烧结温度较低。浇注厚大件时，铸件表面被一厚层砂包裹。如果型砂中含有充分的煤粉，烧结砂层容易脱落和被清理掉，不出现机械粘砂。河北省有一家用挤压造型机生产灰铸铁汽车件工厂，平日铸件落砂后大部分表面都能显露出来，经过短时间抛丸清理后铸件表面相当清洁。但是有一次突然发现铸件落砂后表面被一层砂子包裹。铸件抛丸清理后能够较容易地露出表面，表明铁液并未钻入砂型中，不属于机械粘砂。所出现的异常现象属于“热粘砂”缺陷。

22、产生原因不会是原砂二氧化硅降低，因为该厂一直使用品质稳定的内蒙砂。铁液浇注温度也未过高。怀疑是膨润土公司处理活化膨润土时加入碳酸钠配料量过高引起的。碳酸钠本身是冶金用熔剂，能够降低硅砂和膨润土的烧结点和熔点而引起热粘砂。广东有一家冰箱压缩机铸造工厂，电炉熔炼高温浇注，挤压造型。型砂用原砂为广东当地硅砂，SiO2含量高而粒形不佳，落砂后的铸件外表完整地包裹一厚层砂，看不到铸件，经抛丸机清理后才露出表面光洁的铸件本身。估计该厂的湿型砂含煤粉不足，靠近铸件界面处可能有轻微机械粘砂，其外面的型砂中砂粒和人工活化膨润土又有一定程度烧结而呈现部分热粘砂。2 铸件砂孔、渣孔缺陷 砂孔和渣孔通常统称为“砂眼”

23、，它是铸件上出现最频繁的表面缺陷。只有当孔眼较大，凭眼睛观察孔眼中夹杂物的色泽才有可能分辨出来是砂子还是渣子。虽然能够用扫描电子显微镜和能谱分析装置进行判断，绝大多数工厂无此检验条件。以下将分别讨论砂孔和渣孔的来源和防止措施如下。2.1 砂孔 砂孔的形成原因主要是由于造型的工艺和操作，以及型砂品质不良造成的（见图6）。2.1.1芯头与芯座间隙图6 砂孔湿型铸造可以利用砂型的微弱变形能力，不必过多加大上砂型的砂芯座宽度，即可在合型时将砂芯头准确插入上型腔的芯座中。但有的铸造工厂中使用的合型定位销精度较差，或者仅为使用手工画泥号定位办法，如果预留间隙不够大的，就会碰坏上型芯座使碎砂掉入型腔中。对于

24、完全机械化流水线，造型下芯后，用自动合型机扣箱，间隙应当等于造型和合型设备精度偏差之和。有些铸件侧面凹凸不平，为了生产方便和降低生产成本尽量避免使用砂芯，而采用随形弯曲的分型面来形成铸件侧面不平的轮廓，就应考虑靠近铸件界面处形成弯曲不平分型面砂台的侧面斜度。假设机器的合型精度为0.5mm，不平分型面的砂台侧面斜度45°，模板设计时上型和下型没有预留的间隙，合型时该处利用型砂微弱的塑性可以稍许退让，预计不至于被挤坏。假如不平分型面的倾斜角接近8090°，即使模板余留间隙为0.5mm也不能保证分型面的砂型不被挤坏。遇此情况，较好的解决方案是加大倾斜分型面的间隙。间隙的水平方向宽

25、度应当大于机器的合型精度加上模板的尺寸偏差。浇注和落砂后再铲磨掉铸件的披缝。另外，砂型与模样接触处的夹角不可小于90º，避免砂型形成尖锐棱角。这是因为湿砂型的强度与树脂砂型相比小得多，在合型时湿砂型的尖棱角容易碰撞掉落，也很容易被浇入的金属液冲刷掉落而形成砂孔缺陷。2.1.2脱模剂的作用 湿型砂造型在模板上喷涂脱模剂就是用来消除湿型砂对模样或模板的附着力。手工造型时多半使用滑石粉为脱模剂，机器造型多用煤油或轻柴油或其它专用商品脱模剂喷涂模板。但是，不管使用何种脱模剂，都要尽量少用，而且分布均匀，避免低凹处局部堆积，以致脱模剂破坏砂型强度，诱发砂孔缺陷。另外，如果机器的起模机构不平稳，

26、或模具状态不良，也会使砂型产生裂纹。合型时受压就会有型砂脱落到型腔中，浇注时随金属液漂浮离开原来位置。如果从铸件上看到有“多肉”处，表明该处有一块砂子掉落，就应仔细查找砂孔究竟在铸件的何处。2.1.3 手工挖掘浇注系统 手工开挖出来的浇道表面粗糙和坑凹不平。虽然经过抹刀修补和压平，砂子与砂型并未结合牢固。受金属液冲刷就会被带走，成为铸件表面砂孔。应当采用浇注系统模样造型。2.1.4 型砂品质湿砂型的强度和韧性比之树脂砂型和水玻璃砂型相差极大，这是湿型砂容易产生砂孔的最根源。2.1.4.1 湿型砂的强度 型砂的湿态强度不足，受高速流入金属液冲刷时，由内浇口直冲正对面砂型或砂芯，就会冲蚀成坑。凸台

27、和棱角也有可能被冲碎混入金属液中。冲下的砂子将随金属流而去成为砂孔。有时砂孔不易发现，但由浇注系统和铸件上可以看到有多余的“肉”，该处的砂就成为砂孔中的砂子。为了防止浇口冲刷，应当将内浇口尽量设计成分散的或向铸件展开的喇叭形。也还要保证砂型有足够强度。各种造型方法不同，要求的型砂湿压强度也有区别。手工小件的型砂湿压强度至少应为6085kPa；震压机器造型的动作较猛，湿压强度应为80100kPa；气动微震造型大多在100140kPa；高密度造型（包括挤压、射压、静压、高压等）最好在140180kPa。有些湿型在合型以前需要敞开砂型一段时间，应当注意型砂的风干强度。尤其是手工造型生产较大铸件时，需

28、要较长时间修理砂型、开挖浇道，或者等待下芯，以致型腔表面风干脱水而削弱表面强度。浇注时表面砂粒极易被金属液冲刷脱落而形成砂孔缺陷。由于湿砂型所含膨润土数量有限，形成的强度不高。含水量降低将大大损害砂型表面强度。因此，造型后应尽快合型。提高型砂耐风干能力的办法可以是加入a淀粉或糊精0.51.0左右。手工造面积较大的湿砂型时，修型后用喷雾器向被风干砂型表面均匀喷少量水后合型，也是防止砂孔的有效措施。 2.1.4.2 湿型砂的韧性 型砂不可太脆，应当具有一定的韧性。否则在起模、下芯、合型和运搬时砂型的棱角和吊砂受到冲击和震动容易碰碎或掉落而产生砂孔缺陷。但型砂韧性也不应太高，以免其流动性下降而影响砂

29、型的紧实程度。工厂最常用破碎指数来测定湿型砂的韧性。我国几家铸造工厂的型砂破碎指数大多在7090之间。2.1.4.3 优质膨润土和充分混砂 假定型砂的干湿程度（紧实率）处于最适宜状态，型砂的含泥量（包括有效膨润土、有效煤粉和无效的灰分）并未超额。则湿型砂的强度和韧性主要取决于：所用膨润土的品质和数量：我国膨润土矿藏非常丰富，但膨润土的品质不一。用原砂与5膨润土加水，控制紧实率45±2，混制待试型砂，检测型砂标准试样湿态抗压强度为判断膨润土湿态粘结力的最直接方法。优质膨润土的湿压强度可达90110kPa，顶级膨润土可达110145kPa。低档膨润土大约在5070kPa。一般对铸件表面要

30、求不很严格的小件手工铸造工厂，可以选用中等级别的膨润土。但是大量成批生产铸造厂和机械化铸造工厂，尤其应当注意所购入膨润土的品质。选用优质膨润土混砂的铸铁工厂单一砂加入量一般不超过混砂量的0.9。混砂是否充分：国内很多工厂混砂时间严重不足。原因是设计砂处理工部时采用的技术指标陈旧，是按照过去低密度造型、低强度型砂制定的。我国碾轮混砂机生产工厂规定每批型砂的混砂周期（包括加料和卸料时间在内）只有2.602.70 min。与日本丰田汽车公司上乡工厂的碾轮混砂机混砂周期6 min相比，差别甚巨。周期时间短就无法使膨润土的粘结力充分展开，混砂机的效率没有得到充分发挥。后果是型砂强度不足，韧性偏低，铸件砂

31、孔缺陷多。如果旧砂中混有溃散的树脂砂芯，混碾时间不足的型砂显得发散和发脆，就更容易形成砂孔缺陷。2.2 渣孔 按金属液中渣滓形成时间的先后，有两种不同的渣滓。2.2.1 熔炼、处理的渣滓 熔炼会产生炉渣，铁液的孕育、球化处理过程又会在浇包中生成渣子，这些渣子等杂质不可避免漂浮在浇包金属液面上，有可能与金属液一同流入型腔内而形成渣孔缺陷（见图7）。图7 渣孔 去除这些杂质的有效办法是在浇包的表面撒集渣剂，使杂质与半熔的集渣剂黏着在一起，即可用铁棍挑出或截阻。应用良好的集渣剂主要组成物是珍珠岩或火山灰。各地矿产的珍珠岩品种不同，主要区别在于熔点和粘度不同。因此有的原料供应工厂还对采得珍珠岩矿石进行

32、专门配制和加工，以使其适合不同金属液的出炉除渣处理温度。我国有些南方工厂习惯用稻草灰当作集渣剂。稻草灰对金属液有保温作用，但对飘浮的炉渣只有轻微激冷作用，集渣效果不良。北方有些小厂习惯在包中的金属液表面撒干砂当作集渣剂，虽然对漂浮的炉渣起一定的激冷作用，使渣子开始呈现凝结。但干砂完全不熔融，对炉渣的集渣作用极小。因而浇注时草灰、砂子和渣子都容易随金属液流入型腔中而成夹杂性缺陷且往往与气孔相伴隨。除了使用集渣剂以外，还可在浇注系统中放入过滤网或过滤片，也可在横浇道设置集渣包，都能够更有效地防止渣和砂进入型腔中。2.2.2黑渣和石墨漂浮图8 球墨铸铁件黑渣缺陷 金属液在浇包内去除或挡住渣滓后，进行

33、浇注直到充型过程中形成的渣滓。球墨铸铁形成的黑渣最为典型（见图8）。当铁液液面降温过程中，开始形成液态氧化渣膜，随着温度降低，渣膜量逐渐增加。继而产生固体渣。浇注进入型腔中固体渣漂浮在上型的上表面，成为黑渣缺陷。黑渣的化学成分主要由多种氧化物组成，例如有MgO、FeO、Al2O3、SiO2和稀土氧化物，其它还有Mg2SiO4以及MgS和稀土硫化物。为了防止球墨铸铁的黑渣缺陷，应当控制原铁液的含硫量，在浇包液面上撒集渣剂来避免铁液氧化，提高浇注温度不低于1350，浇注系统的设计应使铁液尽快和平稳流入型腔。球化处理完毕渣扒净后在浇包液面上撒冰晶石粉（Na3AlF6）。黑渣严重时，型腔表面上或面砂中

34、可以放冰晶石粉。因为冰晶石在1000以上成为溶液能溶解Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Mn3O4等各种氧化物，成为除渣熔剂；其沸点为1011，分解出气体AlF3能保护铁液表面不被氧化。但冰晶石有毒，须慎用。图9 石墨漂浮缺陷 you有时铸铁件上表面机械加工后出现成片的黑色斑痕。仔细观察或用放大镜检查可以看到在铁的基体上遍布着细小的黑色斑点和短条纹（见图9）。金相显微镜下为粗大石墨，检测其机械性能都较低。这种缺陷属于“石墨漂浮”，俗语称为“黑斑”或“苍蝇脚”。主要出现在铸件较厚大断面上，和铸铁的碳当量过高、浇注温度过高时。防止石墨漂浮的措施是加强炉料的选择和配比，适当增加炉料的废钢量，严

35、格控制铸铁的碳当量。3 铸件夹砂缺陷无涂料的湿砂型和有涂料的湿砂型都有可能形成夹砂缺陷，以下将分别讨论。3.1 无涂料湿型夹砂缺陷图11 夹砂缺陷之二3.1.1 湿型夹砂缺陷的形成原因 图10 夹砂缺陷之一 常见的夹砂缺陷（俗称结疤、起痂子、起沟、起溜子、呲砂等）有如下几种形状特征和生成原因：块状：与通常的机械粘砂和化学粘砂不同之处是块状物并未与铸件本体完全连接，两者之间被一薄层型砂层相隔开。用扁铲撬凿即可将块状物铲下来。块状物的背面有树枝状脉纹，这是金属液流入结疤块的通路（见图10）。夹砂的生成原因是原砂中石英受热相变膨胀，同时型砂的热湿强度较低造成的。湿型砂的型腔表面受到浇入金属液的烘烤，

36、表层型砂中的石英颗粒在573发生相变而剧烈膨胀，与此同时型砂表层的水分向内迁移形成高湿度、低热湿强度的凝聚层。由于型砂的热湿剪强度不够阻止膨胀砂层的横向滑移，热湿拉强度液不够阻止砂层的拱出，因而金属液就有可能由拱起砂层的裂口钻入里面而形成块状夹砂。图12 湿型夹砂的生成机理沟槽状：如果铁液没有钻进拱起的砂层，就会使铸件表面形成沟槽状夹砂（如图11）。图12为以上两种夹砂缺陷的形成机理示意图。块状和沟槽状夹砂大多发生在型腔上表面。当砂型上表面受热烘烤时，砂型表面层能够自由拱起。而在砂型下表面有金属液整体覆盖压紧，砂层就不会拱起形成夹砂缺陷。图13 靠近内浇道两侧的鼠尾缺陷细条纹状：又称为鼠尾，在

37、砂型的下表面有金属液流过而不能立即覆盖时，可能在液流的两侧出现型砂膨胀滑移，向外翘起露出尖锐的砂条，浇注后砂条的缝隙处呈现出细条毛刺状金属和浅沟，或者仅可看到条状纹路。图13为一圆盘铸件，由底面看到内浇道进入处有两条鼠尾，形成原理见图14。生产汽缸体类侧面为平面的铸件时，每到金属液升高到缸筒平板位置，金属液面暂时停顿不升高，不能立即覆盖砂型的垂直表面，也会出现轻微薄条状毛刺。虽然同样属于夹砂，但经过抛丸清理即可脱落，并不影响铸件品质。图14 鼠尾生成机理3.1.2 湿型夹砂缺陷防止措施 夹砂缺陷的主要防止措施如下：原砂：我国东北、华北和部分华东湿型铸铁工厂使用原砂SiO2含量不高，大致在829

38、2范围內，热膨胀应力不高。湿型铸钢生产使用福建等地原砂的SiO2含量可能高达9697%，只要用好活化膨润土，也不需要担心产生夹砂缺陷。膨润土和热湿强度：天然钠基膨润土和人工活化膨润土都具有较高的热湿态粘结力，能够防止湿型铸件生成夹砂缺陷。我国拥有大量钙土矿源，各膨润土公司都有人工活化土供应。因而铸造工厂选用了优质活化膨润土，使一般铸件的型砂热湿拉强度在1.5kPa，高压造型生产汽缸体2.5kPa，铸件就不会出现夹砂缺陷。型砂附加物：铸铁湿型砂加入煤粉不仅是抗粘砂灵验配方，而且生产经验表明，对减轻夹砂缺陷也大有补益。这与煤粉受热产生胶质体，提高了型砂的热塑性有关。在湿型砂中另外加入木粉、淀粉等材

39、料遇热体积缩小，为原砂的膨胀留有余地。这对于所用原砂SiO2含量较高时，可以避免出现夹砂缺陷。膨胀槽：上世纪50年代中期，第一汽车厂建厂时由国外引进的离合器壳体、变速箱壳体等铸件的模板可以看到铸件易产生夹砂缺陷的部位有网格状尖角凸棱。为的是造型时在砂型表面形成网格切槽，可以吸收型砂遇热表面的膨胀。由于一汽的内蒙原砂含SiO2不高，而且不久以后掌握了膨润土活化技术，砂型切槽已不再需要。有的手工造型工厂中，工人用抹刀将易产生夹砂的大平面砂型表面切出网格状浅槽也是为了同样的目的。但是只要使用活化膨潤土，这种切槽的措施都已不需要。3.2 涂层开裂结疤缺陷图15 涂层开裂结疤块状结疤喷涂水基或醇基涂料的

40、湿型铸件也偶然发现有涂料层结疤缺陷。原因是铸型表面上的涂料层受到烘干或点燃加热和浇入金属液的高温加热使涂层开裂，以致金属液由涂层裂缝钻入。结疤的形状与前段所述的块状夹砂类似。经常被误认为粘砂缺陷，区别的办法是结疤块容易用扁铲撬凿脱落，而且可以看到砂块与铸件本体之间有一层较光滑的涂料膜隔开。图15为一个带筋铸件的涂料结疤。由于砂型（或砂芯）在筋条与平板之间的夹角处的紧实程度差，砂粒孔隙较大。而该处涂层受双面加热而开裂，致使金属液钻入涂料层下面的砂粒中。为了防止涂料层产生结疤缺陷，涂料应当能够承受激热开裂检验，以保证涂料层不开裂。一般而言，要避免涂料层开裂应当注意：铸铁件用黑涂料的石墨粉应当是土石

41、墨粉和鳞片石墨粉配合使用。完全用土石墨粉成本低，但易开裂。目前有的工厂为了降低涂料的生产成本，在粉料中掺加多量价廉材料如石英粉或铝矾土粉，使涂层的热膨胀性显著增大，浇注时容易开裂而产生结疤缺陷。粉料不可过细，粉料颗粒大小最好是由粗到细均匀分布或是双峰分布。这样的涂料才能够保持较高的粉/液比，流动性高，而且涂层不易开裂。湿砂型用涂料的粘结剂加入量宁可偏少，希望涂料干燥硬化后强度稍低一些，以便与湿砂型基体的强度相匹配，受热时不致翘皮。悬浮剂也不可过多，否则涂层受激热时易收缩开裂，严重时点燃烘干就可能已经裂开。涂料粘度不可过高，否则不易渗透进入砂粒孔隙，涂层与砂层之间缺少机械勾连。涂料最好能渗入砂层

42、3mm或更多些，否则受浇注热作用后最易开裂翘皮。湿砂型上喷涂料最好是整个型腔面全部喷涂料，如果只是局部小范围喷涂料需当心在涂层边缘处有可能翘皮。4 胀砂与收缩缺陷 铸件出现外形和尺寸超出了图纸的要求和模样的形状，称为胀砂缺陷。铸件内部出现孔洞、疏松，或外表出现凹坑，称为收缩缺陷。前者主要由于砂型的型壁移动形成的。后者主要由于金属液收缩形成的。但是，有些铸件的胀砂与收缩联系在一起，胀砂会造成更加严重的收缩缺陷。因此，将两种缺陷一并讨论。4.1 毛刺（Finning,） 图16 砂型松软引起胀砂 又称为飞翅，树脂砂形成的铸件毛刺又可称为脉纹（Veining），在铸件表面形成条状（或网状）突起的尖锐

43、金属片。形成原因是砂型或砂芯受浇入金属液压力作用或热作用而开裂被金属液钻入。与分型面和砂芯界面常见的飞边毛刺形状类似，但形成原因不同。常见的毛刺有以下几种：4.1.1湿砂型的胀砂引起的毛刺 主要有两种，一个是金属液的静态压力和动态压力可能会引起砂型扩大和铸件胀砂。另一个是由于铸铁件石墨析出的膨胀力，将随后讨论。图17 湿型硬度计外观图1 压头 2底面3锁紧装置 4刻度盘 5调节圈 6指针 如果湿砂型松软，又加上遇到金属液的热作用引起水分迁移，水分凝聚层强度和刚度更加降低。受金属液压力作用，型壁就会退让移动而引起铸件胀砂（见图16）。刚度的含义是物体受力作用时抵制变形的性能。在常温下影响湿砂型刚

44、度的主要因素有二：型砂的强度和砂型的紧实程度。因此，要使砂型具有足够刚度，必须混制出高湿态强度（主要是湿压强度）的型砂，还要充分地紧实砂型。不仅注意型腔平面和立面，而且注意型腔底面和角落的紧实程度。在生产中，通常测定局部的硬度代表砂型的刚度。测定砂型硬度最简单方法是用手指按砂型。根据按出坑的深浅和手指感觉阻力如何判断砂型的软或硬。美国铸造学会规定砂型硬度计有A型、B型和C型三种（见图17）。表面盘大小如计时停表。表的测定杆末端为测头，杆的上端的齿杆带动齿轮和表针旋转。使用时将测头按向砂型，根据砂型软硬不同，测杆克服弹簧力向上移动一段距离。齿杆带动齿轮和表针旋转不同角度，表示出砂型硬度不同。A型

45、测头为直径5.08mm的半圆球形，适合测定普通湿砂型硬度。B型测头直径增大为12.7mm，适于测定各种粗细粒砂型硬度。C型测头改为75°锥形，目的是测定高密度砂型硬度。我国铸造工厂曾经仿制的砂型硬度计为A型，测头直径改为5.00mm。现仪表工厂也生产有B型硬度计供应。以下列表举例分别大致说明手工造型、震压造型（压实比压约0.150.4MPa）、气动微振造型（压实比压约0.40.6MPa）和高密度造型（压实比压0.7MPa）所达到的工艺参数和数值。通常使用的工艺参数为型砂试样抗压强度、砂型平均紧实密度和砂型硬度。砂型硬度是指平面部分的硬度而言。侧面硬度较低，凹陷部位砂型硬度更低。硬度较

46、低的砂型或砂型部位不仅容易胀砂，而且有可能出现粘砂缺陷。型砂试样抗压强度kPa砂型紧实密度g/cm3砂型硬度度手工造型50751.21.35070震压机器造型751001.31.47080气动微振造型901401.41.58090高密度造型1401801.51.68595图18 胀砂条状毛刺 有时可以看到铸造工厂为了增多铸件生产量，在模板上尽量多摆放模样，以致模板四周和模样之间的吃砂量不够多。由于靠近砂箱壁和模样间的型砂紧实困难，使该处的砂型难以达到必要的刚度。浇注金属液时受到静压力和动压力使型腔胀大，而且型腔常出现裂纹。铸件会出現明显的胀砂和条状毛刺。例如某纺织机械厂用脱箱砂型铸造一排长约1

47、80mm，直径25mm的灰铁圆棒。为了提高生产率，两侧吃砂量只有20mm左右。浇注出最外侧圆棒表面的出现多条轴向长条毛刺（图18）。尺寸较高的模样对型砂流动阻力更大，更需较宽吃砂量。缺少砂箱保持的脱箱造型，更需足够大的吃砂量和局部紧实，否则铸件的靠近外边缘部位也会胀砂。4.1.2 型砂烧结收缩引起毛刺图22 树脂砂芯引起铸件毛刺图20 铸件内尖角毛刺图19 网络状毛刺 有些湿型砂铸件上出现网状毛刺（如图19），毛刺的产生原因不是由于胀砂引起的，而是由于型砂中细粉材料过多，或防膨胀加入物如煤粉、淀粉、纤维素过多，浇注时砂型受热收缩开裂，裂纹成网状，浇入的金属液钻入裂纹缝隙中，冷却后成成为毛刺。山

48、东烟台一家新开办的手工造型生产出口平底煎锅的小工厂，铸件表面也有网状毛刺。原因是混砂使用了附近金矿排出的废砂作为原砂。估计废砂的矿物成分主要是长石而不是石英。钾长石、钠长石和钙长石的熔点分别只有11701200，1100和11601250，远低于铁液的浇注温度。浇注铁液后砂型表面砂粒烧结、收缩和开裂，铸件上出现网状毛刺。经打磨掉毛刺后，铸件仍然用于出口销售。4.1.3 砂芯膨胀引起毛刺图21 石英砂受热膨胀曲线 砂芯形成的毛刺缺陷又常称为脉纹，常发生在铸件内圆角或尖角处和热节处，成尖锐条状或网状分布。外露的毛刺在清理时能够铲去或磨掉，但对发动机汽缸盖等复杂铸件的冷却水道和进排气道中的毛刺不易清

49、除而导致报废（见图20）。砂芯毛刺的产生原因是浇注时砂芯表面受热使石英砂粒膨胀，尤其是573前石英-相变引起急剧膨胀。由于此时树脂等粘结剂软化使砂芯表面的砂粒呈少许可塑性，能够吸收膨胀应力使砂粒重新排列而不产生明显变形。但表面层的石英砂在膨胀峰值后开始收缩（如图21），表面的黏结剂受热分解、燃烧而变脆。与此同时，内层砂粒接近或达到体积剧烈膨胀的相变温度。砂芯表层受内层膨胀应力的影响就可能裂开，被铁液钻入而成毛刺。常用的砂芯如酚醛脲脘树脂冷芯盒和自硬砂芯最易形成毛刺。高温强度较高的酚醛树脂壳芯和植物油砂芯也会形成毛刺，但较脲脘树脂轻些。水玻璃砂芯、合脂油砂型和酚醛酯硬化砂芯高温时出现短时热塑性阶

50、段不易出现毛刺缺陷。酚醛脲烷树脂砂芯的黏结机中脲烷组分偏多、浇注温度高、铸件厚度大时更易出现极严重的毛刺缺陷（见图22）。防治措施是全部采用或部分掺入低膨胀砂，降低膨胀峰值；例如将硅砂全部或部分更换用低热膨胀率锆英砂、铬铁矿砂、棕刚玉砂或人工制造的人工慕来石（硅酸铝）砂，也可换用含SiO2仅有8082的黄河沉积砂。砂中加附加物，减小膨胀峰后的收缩，或者在收缩阶段出现小的二次膨胀峰，例如在芯砂中加入13的Fe2O3，还可使界面的砂粒表面软化而不易开裂。但尽量少加Fe2O3，以免砂芯强度降低。也有人提出可以在砂芯表面涂敷含有氧化铁涂料。涂料中再加入少量碲可促使界面铁液激冷和降低流动性。4.2 收缩

51、缺陷 铁液在铸造过程中，从开始浇注到落砂冷却，体积一直在收缩。发生的收缩可以分为三个阶段：液态收缩：从浇注温度降温至液相线温度的体积缩减。凝固收缩：从液相线温度降温到固相线温度的体积缩减，即凝固时期体收缩。固态收缩：固态体收缩表现为线性尺寸的缩减，而测定线性尺寸变化比测定固体体积变化方便，故实际上常用固态的线收缩大小来表征固态收缩的特点。在制作模样时预先将尺寸放大或直接用“缩尺”制作模样来防止铸件轮廓缩小。 除了金属液结晶凝固和冷却过程中出现体积收缩以外，湿型砂受到高温金属液静压力和动压力产生型壁移动（又称为胀砂），将加重收缩缺陷倾向。而灰铁铸件和球墨铸铁件由于有石墨析出，使收缩更加复杂化。4

52、.2.1 收缩缺陷的形成 不同材质铸件的收缩特征不同，因而所形成的收缩缺陷也不全相同。为了防止铸造合金由于收缩性产生缩孔、缩松和缩陷等缺陷，有必要了解不同灰铸铁和球墨铸铁的结晶凝固过程。4.2.2.1 灰铁铸件图23 亚共晶灰铸铁的凝固进程 在浇入铁液后，灰铁铸件的凝固过程中除了与无石墨析出铸件同样会出现型壁退让和胀砂以外，还要添加石墨析出的影响。在灰铸铁件中使用最多的是亚共晶灰铸铁。图23为亚共晶灰铸铁的凝固方式。铁液降温到液相线温度以下，达到某个过冷度时，从砂型的型壁处开始析出初生奥氏体树枝晶，随着枝晶生长直至相互搭接成网络，横贯整个型腔的熔体中。当熔体温度降低到略低于共晶平衡温度时，奥氏

53、体枝晶间的熔体含碳量已变得过饱和。熔体中存在石墨的非均质晶核很快形成和生长成为片状分枝。临近石墨片的熔体发生贫碳，促使奥氏体在石墨片之间析出。石墨在生长过程中不断发生分枝，奥氏体就不断在石墨片之间析出，形成大致接近球形的结晶前沿。每个石墨晶核为中心所形成的石墨奥氏体两相的共晶晶粒称为共晶团。分布在枝晶网络间的共晶成分液相，在共晶转变温度范围内，共晶团从外向内生长和增多。树枝晶各枝晶也变多变粗，直至枝晶间液相全部转变为固相，凝固告终。图24 共晶灰铸铁的凝固进程 亚共晶灰铸铁凝固过程中由于温度降低和金属液向奥氏体转变而产生收缩。随之析出的石墨引起体积膨胀，石墨每析出1（质量分数），就会使铸铁体积

54、膨胀2（圆整值）。表现出来的膨胀量是与收缩量相抵的净结果。研究结果表明，过热度150的灰口铸铁在砂型中液态体收缩2.42.72，凝固体收缩3，二者合计总收缩量5.45.7。石墨化膨胀总量不足以抵消液态和凝固体收缩。尤其是铸型受热胀大，金属液、动静压力以及石墨析出的共晶膨胀压力使砂型胀大，使得铸件更易产生收缩缺陷。如果铸型有足够高的刚度（如高密度造型方法），膨胀的结果是使最后残余的共晶液体挤入不致密的热节或挤入冒口。对于砂型硬度和砂型强度不高的中、低密度造型方法（包括气动微震造型、震压造型，尤其是手工造型）。铁液除了需要补充液态收缩和凝固收缩以外，石墨膨胀增大了的型腔容积也需要靠铁液填充。除了利

55、用冒口补缩以外，也要靠浇注系统补充铁液。假如无冒口可利用，而且浇注系统已经封闭，铁液的补充只能靠铸件上部尚未凝固的热节部位供给。使热节内部仍为液态的铁液部分地被抽走而成为缩孔。如果內部枝晶网络得不到补缩，则在铸件內部形成封闭式缩松。假如已结成有一定塑性的薄壳，则收缩使铸件外观形成缩坑（或称缩陷），以致顶部铸件的加工余量不足，加工后出现黑皮。因此，为了防止铸件尺寸超差、超重和缩孔、缩松、缩陷缺陷，提高湿砂型的刚度是必要的。即湿砂型应具有较高强度和较低的塑性。 图24为共晶成分灰铸铁的凝固进程的早期和晚期，没有析出初生奥氏体树枝晶。在型壁处共晶团由于热量迅速传出，形成固体外壳和凝固前沿。壳内铁液内

56、部也可能有晶粒形核、长大，逐渐进行液固相转变，直至全部凝固。同样也会形成缩孔、缩松。（图中1灰铸铁共晶转变时的共晶团；2片状共晶石墨；3共晶Fe.）。4.2.2.2 球墨铸铁件 图25 共晶成分球墨铸铁凝固早期和晚期 球墨铸铁一般接近共晶成分，初晶石墨球从液体中析出。长大到一定尺寸后，石墨球包上贫碳的奧氏体壳，长大速度很慢或不再长大，要借助降温产生新晶核，所以共晶转变需要较大温度区间才能完成。当灰铁件开始凝固形成薄的硬壳时，同样尺寸的球铁铸件表面尚未形成完整外壳，仍残存相当数量的液相，同时中心已开始出现固相。几乎整个断面是液、固两相同时并存。由此球铁铸件断面上存在相当宽的液固共存的同时凝固区。

57、固相与液相混合体如糊粥，即粥状凝固（见图25，图中4-球墨铸铁共晶转变时的共晶团 5球状共晶石墨 6共晶Fe外壳）。凝固温度范围较宽，凝固时间长，比灰铁约长一倍，共晶转变需较大的温度区间才能完成。石墨膨胀产生的膨胀力一部分作用在晶间液体上，推动四周液体金属移动，可以起充填补缩作用，还通过铁液传递给铸件外壳。这层外壳一方面承受铁液的压力，另一方面还承受石墨化膨胀力。球铁薄软的表壳以及刚度不大的湿砂型都抵挡不住这两种压力而变形，铸件随型壁向外移动而胀大，体积有所增大。共晶团相互接触后铁液很难流入这些晶间微小空隙，从而形成大量显微缩松。 研究工作表明，球墨铸铁的凝固过程中收缩大于膨胀，石墨化膨胀不足以抵消收缩，必须进行补缩。减少和防止球墨铸铁缩孔缩松的有效措施，除了确保充分石墨化和提高铸型刚度以外，也还需要利用浇注系统和冒口的液态补缩来弥补收缩与膨胀的差额。大量生产用湿型即使高密度造型只能减少而无法完全避免型壁扩大。型砂受热膨胀也使型腔扩大。用湿型砂生产球墨铸铁件应当提高砂型紧实程度外，还要靠增加外冷铁来加速铸件硬壳的形成，以弥补湿型刚度的不足和防止外形胀大。冷铁还