灰铸铁件缺陷分析与解决方案

灰铸铁件缺陷分析与解决方案砂芯和砂型的刚性砂型浇注后，由于铁液的静压力或凝固而引起的膨胀力，常导致型壁移动和砂芯溃散，这就会使铸件产生内部缩孔和表面缩陷。因此为使铸件尺寸稳定，要最大限度地使铸型紧实。

为了节约造型材料，造芯时广泛采用了空心砂芯，它比实体芯轻，故热容量小，凝固速度慢，这会导致砂型扩张或砂芯溃散。此外，铁液可能通过芯头或砂芯上的裂纹而渗入其中空部分，这也会使铸件产生缺陷。

为了提高空心砂芯的刚性，可用湿型砂或水玻璃砂充填；也可将壳芯作成两半，其内部设置加强筋，造芯后粘合可得到坚硬的砂芯。

二、正确选择浇注温度

1.浇注温度过低时可能形成的缺陷

（1）硫化锰气孔此种气孔位于铸件表皮以下且多在上面，常在加工后显露出来，气孔直径约2~6mm。有时孔中含有少量熔渣，金相研究表明，此缺陷是由MnS偏析与熔渣混合而成，原因是浇注温度低，同时铁液中含Mn和S量高。

（2）液体夹渣加工后铸件表皮之下会发现一个个单体的小孔，孔的直径一般为1~3mm。个别情况下只有1~2个小孔。金相研究表明，这些小孔与少量的液体夹渣一起出现，但该处未发现S的偏析。

（3）砂芯气体引起的气孔气孔和多空性气孔常因砂芯排气不良而引起。因为造芯时砂芯多在芯盒中硬化，这就常使砂芯排气孔数量不够。为了形成排气孔，可在型芯硬化后补充钻孔。

浇注温度过低最常见的原因是浇注前，铁液在敞口的浇包中长时间运输和停留而散热。用带有绝热材料的浇包盖，可以显著地减少热损失。

2.浇注温度过高

浇注温度过高会引起砂型涨大，特别是具有复杂砂芯的铸件，当浇注温度≥1420℃时废品增多，浇注温度为1460℃时废品达50％。在生产中，利用感应电炉熔炼能较好地控制铁液温度。

三、晶核的形成

（1）孕育的影响

孕育处理有时也会增加铸造缺陷，因为强烈孕育而急剧生核的铸铁件，形成碳化物的倾向增大了。所以建议孕育处理时孕育剂的用量能防止白口就可以了，健全铸件中的晶核比有缩孔的铸件要少的多。

（2）硫的作用

由于大多数废钢中含S量低，故电炉熔化废钢时，只能获得含S量低（≤0．05％）的铸铁。此种铸铁对许多孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰退的很快，所以用废钢在电炉中熔化时，常常在铸件中产生白口。

（3）铁液的保温和过热温度

近年来，人们倾向于用电炉熔化并保温铁液，但提高过热温度和增加保温时间会减少晶核的形成，故有产生白口的危险。考虑到经济和材料性能方面的原因，长时间保温时其温度应尽可能低些。

四、因砂芯引起的铸件尺寸误差砂芯受热时首先是膨胀，然后产生塑性变形，这种在高温下所引起的变化与所用的型砂以及粘结剂的分解有关。

（1）硬化温度和硬化时间的影响树脂砂的最初膨胀和热塑性同硬化温度和时间有关。硬化时间长的砂芯，其一次和二次膨胀就大，可能带来变形问题；而硬化时间短时，砂芯膨胀小且分解快。

（2）砂芯涂料的影响大部分砂芯表面要刷涂料，经试验发现，耐火涂料渗入砂芯表面的深度对砂芯变形有很大影响，当涂上含有表面活性剂的涂料时、因渗透深度大而防止了二次膨胀。

灰铸铁缺陷产生的原因分析

影响灰铸铁力学性能的主要因素：冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等。

1.关于冷却速度的影响

影响铸件冷却速度的因素较多：铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。

2.关于铁液过热处理的影响提高铁液过热温度可以：①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量，②细化石墨，并使枝晶石墨的形成，③消除铸铁的“遗传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性，⑤有利于铸件的补缩。同样，铁液保温也有铁液过热的类似作用。

3.关于铁液孕育处理的影响

孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织，以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性；对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的圆整性。

4.关于炉料特性的影响

实际生产中往往发现改变金属炉料（例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况