21.球铁铸件缩孔缩松

球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止

张文和，丁俊，聂富荣

（南京铸峰国际贸易有限公司，南京210002）

摘要：球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀能力，因而铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松。球墨铸铁凝固时，在枝晶和共晶团间的最后凝固区域，收缩的体积得不到完全补充，留下的空洞形成宏观及微观缩松。La 有助于消除缩松倾向。分析缩孔缩松形成原因并提出相应的防止办法，有

助于减少由此产生的废品损失。

关键词：球墨铸铁、收缩、缩孔、缩松

1 前言

1.1缺陷形成原因

球墨铸铁生产技术日臻完善，多年技术服务的实践表明，生产中出现的铸造缺陷，完全

可以用成熟的经验予以消除。据介绍：工业发达国家的铸造废品率可以控制在 1%以下[1]，

国内先进水平也在2%左右，提高企业铸造技术水平，对减少废品十分重要。

球墨铸铁的缩孔、缩松缺陷是由于铁液的液态和凝固收缩引起的，缺陷分类见表1。

表1球墨铸铁缩孔缩松显微缩松的特征和部位

固时形成一个坚实的封闭外壳，铸件全封闭外壳的体积收缩可以减小壳体内的缩孔容积。糊

状凝固的特点是金属凝固时晶粒在金属液内部整个容积内形核、生长，固相与液相混合存在

有如粥糊。大多数球墨铸铁是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀的能力，铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松缺陷。铸型冷却能力强，有利于铸件的容积凝固转变成逐层凝固，使铸件的分散缩松转变成集中缩孔。然而，批量生产中湿砂型铸造很难被金属型或干砂型取代。

球墨铸铁凝固有以下三个特点，决定球墨铸铁是糊状凝固方式：

①球化和孕育处理显著增加异质核心，核心存在于整个熔体，有利于全截面同时结晶。

②石墨球在奥氏体壳包围下生长，生长速度慢，延缓铸件表层形成坚实外壳；而片状石墨

的端部始终与铁液接触，生长速度快，凝固时间短，促使灰铁铸件快速形成坚实外壳。

③球墨铸铁比灰铸铁导热率小20%-30%，散热慢，外壳生长速度降低[3]。

糊状凝固是容积凝固方式，收缩容积量是衡量，冒口也是容积凝固，因此缩松很难用冒

口的方法去除。

资料介绍：有学者通过测量铸铁的收缩、膨胀和冷却曲线研究凝固形貌与缩孔的关系。球墨铸铁共晶凝固前期，由于析出奥氏体发生显著收缩；共晶后期，石墨球急剧长大产生膨胀。人们期望膨胀的体积能够抵消收缩。但是大多数膨润土湿砂型的型壁退让，使膨胀补缩不能实现。因此在铸造工艺上，应采用冒口对球铁铸件的热节共晶凝固前期进行液态补缩。

而后期的共晶膨胀则通过冒口颈的凝固，根据铸型型壁硬度，可以适当的使铸件致密。显微缩松发生在铸铁最后凝固（Last to Freeze）区域，简称LTF 区域。分散在奥氏体枝晶或晶粒间的金属液体，收缩后留下微小孔洞，肉眼难于辨认。

表 2 缩松的种类、出现部位与产生原因

①一次收缩（primary contraction）：浇入铸件的液态金属温度降低必然产生液态收缩。

②体积膨胀(volume expansion)：铁液凝固阶段析出奥氏体和石墨，计算表明每析出ω（C）：1%，铸铁体积增大0.89%-0.95%，实际铸铁体积增大2%。石墨化只是膨胀原因之一。

③二次收缩(secondary contraction)：凝固后期奥氏体枝晶与共晶团之间铁液的凝固收缩。

二次收缩铁液的石墨化膨胀可以抵消显微缩松。

④固态收缩(solid contraction)：铸件凝固后整体收缩。固态收缩不产生缩孔、缩松[4]。

1.2 La球化剂、孕育剂的补缩作用

球墨铸铁凝固时的石墨形态、石墨球数量和大小、碳化物的数量等可以通过加入新型球

化剂和孕育剂得到改善。铁液中生成碳化物的部分，缺少碳原子的析出，没有石墨膨胀，铁

液凝固时体收缩值大。通常用单位面积内石墨球数来评定球铁的冶金质量，冶金质量好的铸铁，在同样冷却速度下，液态收缩、体积膨胀和二次收缩都小，形成缩孔、缩松和铸件涨大

变形的倾向小。采用含有金属La 的球化剂和孕育剂，在球墨铸铁凝固时，2-3 倍的增加石

墨球数，大幅增加铁素体量，明显降低白口倾向，有效消除铸件热节部位缩松。因此，对那

些采取各种铸造工艺手段，依然出现缩孔缩松的球铁铸件，采用La 孕育剂和球化剂，减小

缩孔缩松的形成，是非常有意义的。本文2.3 节将着重阐述。

2.球墨铸铁铸件缩孔、缩松的防止

2.1提高冶金质量

球墨铸铁铸件缩孔、缩松的成因比较复杂，影响铸铁一次收缩、体积膨胀和二次收缩的

主要因素是冶金质量和冷却速度[4]，以及球化剂和孕育剂的原因。球墨铸铁冶金质量取决

于原铁液化学成分、铁液纯净度和过热温度等三项冶金指标。球化处理和孕育效果与冶金质

量关系很大，采用La 球化剂、La 孕育剂，二次孕育或型内孕育，对提高单位面积球数最为有效。La 孕育剂通常也被一些工厂用作消除缩松的添加材料。球墨铸铁凝固品质应从奥氏

体枝晶、石墨球数、共晶晶粒和最后凝固区域这几个方面评价。其中，石墨球数是衡量球墨

铸铁凝固品质的重要参数。石墨球数可明显改变金属基体组织，石墨球数增多，球间距变小，缩短碳原子扩散距离，加速奥氏体→铁素体+石墨的转化；石墨球数增多，力学性能明显改善，LTF 区面积缩小，减少碳化物、变态石墨、缩松缺陷。实际上，石墨球数增多，使共晶晶粒数量多、直径小，显著减小LTF 空间体积；石墨球数增多，石墨球径明显减小，力学性能显著提高[3]。

2.1.1铁液主要化学成分

（1）碳当量：球墨铸铁由于受镁和稀土的影响共晶点右移，ω（CE）=4.45%-4.5%之间。

生产中ω（CE）=4.6%-4.8%，铁液的流动性最好，有利于铸件成形和补缩。

图 1 表明碳当量与球铁缩孔体积的关系。碳当量在 4.20%时缩孔体积最大，随着碳当量继续增加，缩孔体积开始减小，到碳当量4.8%时缩孔体积最小[1]。

图 2 表明碳当量与球铁缩松的关系。图中碳当量在 4.8%时缩松倾向最小。应该说明的是：图2 采用试样尺寸：Ф90mm×140mm，用缩松范围最低部位至试样底部距离表示缩松

严重程度，距离越大，缩松倾向越小。为此，碳当量控制在4.7%-4.8%，效果最好[1]。

（2）碳和硅：由于石墨密度为 2.2g/㎝3，铸铁的密度为 7g/㎝3，同等重量石墨所占体积是

铁液的 3.18 倍。球墨铸铁在不出现石墨漂浮的情况下，提高含碳量可以减小缩孔体积，减

少缩松面积，并使铸件致密。一般以ω（C ）：3.7%-3.9%为好。但是，球墨铸铁含碳量高， 为保证球化所需的残余镁量要相应增多，才能保证球化。

硅是促进石墨化元素，促进碳原子向石墨球积聚。增加硅量，可以减小铸件缩孔、缩松 倾向。因此中小壁厚的铸件，为防止缩孔、缩松，ω（Si ）：2.5%-2.8% 比较合适。 （3）锰：锰是碳化物促进元素，铁液中生成渗碳体的部分，缺少碳原子的析出，没有石墨 膨胀，铁液凝固时体收缩值大。生产中采用添加铜来增加珠光体，ω（Mn ）≤0.3%为好。

（4）磷：含磷量高，铸件容易出现缩松。磷共晶的体积分数大约是含磷量的 20 倍，为确保 缀按磷共晶小于 1%，球墨铸铁的含磷量应小于 0.05%。为保证-20℃球墨铸铁的韧性应遵循

Si+6P ≤3%，这样算来，如果ω（Si ）=2.7%，则应ω（P ）≤0.05%。 2.1.2 合金元素的影响

（1） 铜、镍：铜和镍促进共晶阶段石墨化，铜的石墨化作用相当于 Si 的 1/3，镍相当于

Si 的 1/5。铜对球墨铸铁基体的影响是共晶转变阶段，促进石墨化，减少和消除游离渗碳体

的形成。铜对铸件缩孔、缩松不产生影响。镍也是石墨化元素，有降低白口倾向的能力，对 铸件缩孔、缩松不产生影响。

（2）铬、钼、钨、钒、铌：铬、钼、钨是中等强度的碳化物形成元素，形成（FeCr ）3C 、 （FeW ）6C 等复合碳化物，凡是促进渗碳体形成的元素都会增加缩孔、缩松倾向。

钒、铌是强碳化物形成元素，当含ω（V ）≥0.03%时会出现游离渗碳体，通过强化孕 育和提高含硅量即使ω（V ）≥0.03%，也可以不出现游离渗碳体。 2.1.3 La 球化剂、孕育剂

球化剂和孕育剂的加入可以影响球墨铸铁凝固时的收缩倾向，而收缩倾向又是与石墨球 数和白口数量密切相关。人们发现，使用不同的稀土元素对球墨铸铁凝固后的金相组织有重

要影响。资料介绍[6]：金属镧镁硅铁球化剂包内处理生产球墨铸铁时，可以显著的改善甚

至消除铸件白口和缩松倾向。表 3 是该资料作者采用专门评定热节部位缩松面积的十字型杆

棒在十字交点中心为中心的 12×12mm 2面积内进行缩松评价的结果。笔者认为，表 3 最后 一列应视为特殊情况。有兴趣的读者完全可以自行验证结果，对消除工厂铸件缩松大有裨益 [6]。

表 3 球墨铸铁十字形试样的相对缩松率[6]

表 4 是球墨铸铁的缩孔和缩松体积与灰铸铁白口铸铁的对比数据。表 3 与表 4 试样不同，

研究的对象分别是面积和体积。但还是可以对不同材质的收缩倾向进行大致的比较。

表 4 球墨铸铁的缩孔和缩松体积与灰铸铁、白口铸铁和碳钢的对比[2]

球分布的特点是出现大量非常小的石墨球和少量较大的石墨球。这些小石墨球，通常在二次

（结晶）时在最后凝固区域出现。这些最后析出和生长的石墨球，产生石墨膨胀，抵消最后

凝固区域的收缩。这就是当冒口停止作用时，石墨化膨胀抵消收缩，防止产生缩松的原因。

2.2铸造工艺的影响

以上我们考虑了球墨铸铁碳硅量低，残留镁、残留稀土过量，碳化物促进元素V、Zr、

Nb、Cr、Mo、W、Mn、B 等，增加收缩倾向，产生缩孔缩松的熔炼因素。球墨铸铁铸件的

缩孔缩松缺陷还可以通过合理的铸型工艺，设计符合铸件凝固原则或补缩方法的浇注系统，

设计满足铸件液态收缩的冒口等方法，予以解决。

2.2.1缩孔与缩松的种类

缩孔、缩松缺陷可以通过表5、表 6 给出的思路，参考相应的技术著述予以解决。表5、

表6 没有列出的最重要的防止方法是提高冶金质量。

表5 常见球墨铸铁缩孔的种类、部位、原因及防止办法[5]

铸件的冒口有补充液态收缩和出气的用途。通用冒口适用于顺序凝固条件，①冒口应

设置在铸件热节上部和侧部，后于铸件凝固；铸件低部位热节，可用冷铁造成有利补缩的条

件；②冒口中有足够的铁液补充铸件的液态和凝固收缩，并能补充铸件型壁迁移引起体积

扩大部分的铁液。③冒口颈不能过长，扩张角向着冒口，并保证迟于铸件凝固。④避免冒

口与铸件热节重迭使缩孔留在铸件内。

冒口补缩距离为冒口作用区与末端区之和，是确定冒口数量的依据。球墨铸铁具有糊状

凝固特性，采用通用冒口，工艺出品率低，补缩效果较差[4]。

2.2.3压力冒口

压力冒口适用于模数小于0.48cm 的球铁件。压力冒口的原理是铸件液态收缩结束，冒

口颈凝固，在铸型内体积膨胀的铁液流向缩孔缩松之处，避免缩孔缩松缺陷。压力冒口有效

体积是铸件最高部位以上的体积，有效体积应大于铸件体积的3%-6%。见表7。

从浇注温度冷却到共晶温度的体收缩值ε液，可用式（1）表示[4]。

ε液 = （90 + 30×4.6）（Tp – 1150）×10-6 （1） 式中：Tp ——铸件浇注温度（Pouring Temperature ）

表 7 球墨铸铁浇注温度与共晶温度不同差值的液态收缩率及 Mn/Ms 比值 浇道是实质上的冒口，内浇道起冒口颈作用。

不难按照高于铸件最高点水平面以上部分有效体积计算出冒口的尺寸。压力冒口是暗

冒口，顶部应做出向下的砂尖，借助大气压力的作用。冒口颈的模数 Mn 的计算方法如式（2） [4]：

Mn = Ms×[（浇注温度—1150℃）/（浇注温度—1150℃+ L/C ） 式中：Ms ——铸件的关键模数（Siginificant Modulus ）

L ——铸铁的熔化热（或结晶潜热），L = 209 J/g ；

C ——铁液比热容，c = 0.835 J/g.℃；

（2） 由于式中 L 和 C 是常数，L/C = 250.3℃，经计算 Mn/Ms 的比值列于表 7[4]。 2.2.4 控制压力冒口

控制压力冒口适用于球墨铸铁湿型铸造 Mc =0.48-2.5cm 的铸件。控制压力冒口首先必

须满足铸件液态收缩。与压力冒口不同是：共晶膨胀初期保持冒口颈畅通，让铸件内部的铁 液在膨胀压力下回流至冒口，缓解铸型的压力。控制压力冒口的作用：①铸型因向冒口回流

部分铁液，避免涨大变形；②尚存部分内压力，克服缩孔缩松。

控制压力冒口的控制办法有三种：①适时冻结冒口颈；②暗冒口的溶积控制铸型铁液回

流量；③冒口颈冻结与冒口容积的双重控制。

冒口应设在靠近铸件厚大部位，以暗冒口为宜。以铸件的关键模数（Ms ），参照图 4 中 Mr 与 Ms 的关系曲线，选取冒口的模数（Mr ）。

冒口颈的模数Mn 按式（3）确定[4]。冒口颈应为短颈，截面可选用圆形、椭圆形。

Mn = 0.67Mr （3）

控制压力冒口的补缩距离与传统意义不同，应考虑铸件凝固部位向冒口回填铁液，如果铸件内输送距离短，向冒口回填铁液量不足，则铸件释放压力小，铸件内膨胀压力过高，将

导致型壁迁移，铸件涨大变形后，内部缩松难以消除。因此复杂铸件应按照铁液输送距离和

模数考虑设置多个冒口[4]。

2.2.5无冒口

无冒口一般用于平均模数大于 2.5cm的厚大铸件，当冶金质量非常好时，模数小于 2.5cm

的铸件也可以应用。采用无冒口工艺要求遵循：

①铁液的冶金质量高，铸型刚度大，采用低温浇注。浇注温度低，减少液态收缩，铁液

进入铸型后体积立即膨胀，避免收缩缺陷产生的可能性。尽管以后的共晶膨胀率小，但因模数大可以得到很高的膨胀内压，在坚固的铸型内克服二次收缩的缺陷。

②浇注温度控制在1300-1350℃之间，采用扁平内浇口，快速分散进入铁液，促进快速

凝固，快速建立压力。刚度大的铸型上下箱要用螺栓和卡箍机械锁紧。

③铸型设置间距0.5 米直径φ20 的明出气孔，均匀分布；

④生产中无冒口工艺一般要求采用干型，可以设置一个暗冒口，质量不超过铸件总质量的2%，通常称为安全冒口。当铸件呈现轻微液态收缩时，暗冒口可以补充铸件收缩。在以后的膨胀期间这个冒口将会被回填满，因此仍属于无冒口补缩范畴[4]。

3 结束语

铸件的废品率关系到能源和资源的巨大损耗。人们常说：目标确定以后，细节决定成败。球墨铸铁缩孔、缩松缺陷往往是一些细节问题没有被重视，从而困扰着很多铸造企业，如何减少由此带来的损失，是摆在每个现场工程技术人员前面的课题。铸造生产需要对各方面问题去较真（包括缩孔、缩松），那样距离铸造强国的目标就不远了。

参考文献：

[1]吴德海，钱立，胡家骢.灰铸铁球墨铸铁及其熔炼[M].北京：中国水利水电出版社，2006：

123-126，161-163

[2]张伯明，陆文华等.铸造手册第一卷[M].北京：机械工业出版社，2006：60-61；297-413

[3]周继扬.铸铁彩色金相学学[M].北京：机械工业出版社，2002：109-141

[4]李魁盛，侯福生.铸造工艺学[M]中国水利水电出版社，2006：193-231

[5]陈国桢，肖可则，姜不居。铸件缺陷和对策手册[M]北京：机械工业出版社2004：133-173

[6]T.斯卡兰德.La、Ce 对球铁球化率、白口和所送倾向的影响.[J]现代铸铁，2006（6）：

12-18

作者简介：张文和（1946-），男，南京人，工程师，主要从事孕育剂、球化剂、蠕化剂的销售和技术支持。E-mail：wenhezhang@https://www.wendangku.net/doc/8810623434.html,

压铸件的缩孔缩松问题解决方案-12页文档资料

压铸件的缩孔缩松问题解决方案 1.压铸件缩孔缩松现象存在的原因 压铸件缩孔缩松现象产生的原因只有一个,那就是由于金属熔体充型后,由液相转变成固相时必然存在的相变收缩.由于压铸件的凝固特点是从外向内冷却,当铸件壁厚较大时, 内部必然产生缩孔缩松问题. 所以,就压铸件来说,特别是就厚大的压铸件来说,存在缩孔缩松问题是必然的,是不可以解决的. 2.解决压铸件缩孔缩松缺陷的唯一途径 压铸件缩孔缩松问题,不能从压铸工艺本身得到彻底解决,要彻底解决这个问题,只能超越该工艺,或者说是从 系统外寻求解决的办法. 这个办法又是什么呢? 从工艺原理上说,解决铸件缩孔缩松缺陷,只能按照通过补缩的工艺思想进行.铸件凝固过程的相变收缩,是一种自然的物理的现象,我们不能逆这种自然现象的规律,而只能遵循它的规律,解决这个问题. 3.补缩的两种途径 对铸件的补缩,有两种途径,一是自然的补缩,一是 强制的补缩. 要实现自然的补缩,我们的铸造工艺系统中,就要有能实现“顺序凝固”的工艺措施.很多人直觉地以为,采用低

压铸造方法就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,但事实并不是这 么回事.运用低压铸造工艺,并不等于就能解决铸件的缩孔 缩松缺陷,如果低压铸造工艺系统没有设有补缩的工艺措施,那么,这种低压铸造手段生产出来的毛坯,也是可能百分之 一百存在缩孔缩松缺陷的. 由于压铸工艺本身的特点,要设立自然的“顺序凝固”的工艺措施是比较困难的,也是比较复杂的.最根本的原因 还可能是, ”顺序凝固”的工艺措施,总要求铸件有比较长的凝固时间,这一点,与压铸工艺本身有点矛盾. 强制凝固补缩的最大特点是凝固时间短,一般只及”顺序凝固”的四分之一或更短,所以,在压铸工艺系统的基础上,增设强制的补缩工艺措施,是与压铸工艺特点相适应的,能很好解决压铸件的缩孔缩松问题. 4.强制补缩的两种程度:挤压补缩和锻压补缩 实现铸件的强制补缩可以达到有两种程度.一种是 基本的可以消除铸件缩孔缩松缺陷的程度,一种是能使毛坯 内部达到破碎晶粒或锻态组织的程度.如果要用不同的词来 表述这两种不同程度话,那么,前者我们可以用“挤压补缩” 来表达,后者,我们可以用“锻压补缩”来表达. 要充分注意的一个认识,分清的一个概念是,补缩都 是一种直接的手段,它不能间接完成.工艺上,我们可以有一个工艺参数来表达,这就是”补缩压强”.

液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因

液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因 影响铸件收缩的因素: 化学成分与合金类别：如铸钢的收缩最大，灰铸铁最小。 浇注温度：合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。 铸件结构和铸型工艺条件：铸件的收缩并非自由收缩，而是受阻收缩。1）铸件中各部分冷却速度不同，收缩先后不一致，相互制约产生阻力；2）铸型等对铸件收缩产生的机械阻力。 铸件在冷却和凝固过程中，若液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，往往在铸件最后凝固的地方出现孔洞。容积大而且比较集中的孔洞—缩孔；细小而且分散的孔洞—缩松。 产生原因：液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值 缩孔和缩松存在：铸件有效承载面积减小，引起应力集中，力学性能下降，还降低气密性和物理性能。 缩孔的形成：在铸件上部或最后凝固的部位； 其外形特征是：近于倒圆锥形。 缩松的形成:由于结晶温度范围较宽，树枝晶发达，流动性低、液态和凝固收缩所形成的细小、分散孔洞得不到液态金属补充而造成。 纯金属和共晶成分的合金，易形成集中缩 如何防止缩孔和缩松: 防止措施①合理选用铸造合金②按照定向凝固原则进行凝固采用各种措施保证铸件结构上各部分按照远离冒口的部分先凝固然后是靠近冒口部分最后是冒口本身的凝固③合理选择浇注系统和浇注位置④合理地应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。附缩孔补救措施焊补。挖去缺陷区金属用与基体金属相同或相容的焊条焊补缺陷区焊后修平进行焊后热处理。 举例: Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸锭有很强的柱状晶生长趋势,在轴线附近区域形成分散的缩松;加入0.8%B(原子分数)后,铸锭的组织得到细化,并削弱了柱状晶生长趋势,收缩缺陷分布集中以大缩孔方式存在,显微缩松的密度和尺寸均降低.添加0.1%C(原子分数)后,铸锭的组织和缩孔缩松与Ti-47Al-2Cr-2Nb比均无明显变化. 热应力：铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。为铸造残留应力 减少或消除应力的方法: 减少铸件各部位的温差，尽量形成同时凝固。 改善铸型和型芯的退让性，以减少收缩的机械阻力。 在性能满足的前提下，选择弹性模量E小和收缩系数小的合金。 消除应力方法：1）人工失效：去应力退火 2）自然失效 3）振动时效 铸件内应力的预防措施铸件产生铸造内应力的主要原因是合金的固态收缩。为了减小铸造内应力在铸造工艺上可采取同时凝固原则。所谓同时凝固原则就是采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量小使各部分同时凝固。此外还可以采取去应力退火或自然时效等方法将残余应力消除。

铸钢件缩孔和缩松的形成与预防

F 铸造 oundry 热加工 热处理/锻压/铸造2011年第15期 69 铸钢件缩孔和缩松的形成与预防 宁夏天地奔牛实业集团有限公司 （石嘴山753001） 王福京 缩孔和缩松从本质上来说，是因为型内的金属产生收缩而引起的，但是不同种类的金属，其形成缩孔和缩松的机理有所不同。 1.产生机理 从铸钢件角度来分析，钢液注满型腔后，由于型壁的传热作用，型内钢液形成自型壁表面至铸件壁厚中心温度逐渐升高的温度梯度。随着型壁传热作用不断地进行，型内钢液温度不断降低。当与型壁表面接触的钢液温度降至凝固温度时，铸件的表面就开始凝固，并形成一层固体状态的硬壳。如果这时浇注系统已经凝固，那么硬壳内处于液体状态的钢液就与外界隔绝。 当型内钢液温度进一步降低时，硬壳内的钢液一方面因温度降低而产生液态收缩，另一方面由于硬壳的传热作用，使与硬壳接触的钢液不断结晶凝固，从而出现凝固收缩。这两种收缩的出现，将使硬壳内钢液液面下降。 与此同时，处于固体状态的硬壳，也因温度的降低而产生固态收缩，对于铸钢件来说，由于液态收缩和凝固收缩的总和是大于固态收缩的，因此在重力作用下，硬壳内钢液液面将下降，并且与上部硬壳脱离接触。 随着型内钢液温度不断地降低和硬壳内钢液不断地凝固，硬壳越来越厚，而钢液越来越少。当铸件内最后的钢液凝固后，铸件上部的硬壳下面就会出现一个孔洞，这个孔洞即为缩孔。 虽然凝固后的铸件自高温状态冷却至室温时，还将产生固态收缩，从而使整个铸件和其内部缩孔的体积稍有减小，但并不会改变缩孔体积与铸件体积的比值。由于凝固层厚度的增加和钢液的减少是不断进行的，因而从理论上来说，缩孔的形状是漏斗状的。并且因残存的钢液凝固时不能得到补缩， 所以在产生缩孔的同时，往往也伴随着缩松的出现。用肉眼能直接观察到的缩孔为宏观缩孔，而借助于放大镜或将断面腐蚀以后才能发现的缩孔为微观缩孔。 一般情况下，宏观缩孔可以用补焊的手段来解决，而微观缩孔就无法处理了，一般都是成片出现的微小孔洞。 铸件在凝固后期，其最后凝固部分的残留钢液中，由于温度梯度小，这些残留钢液是按同时凝固的方式进行凝固的，凝固开始时，在整个钢液内出现许多细小的晶粒。随着温度降低和晶粒的长大，以及新的晶粒的产生，若早期结晶的晶粒之间留有液体，这些液体即可能被固态晶粒所包围而与液体分离或近似分离，最后凝固的部分出现许多被固态晶粒隔离而孤立的少量钢液；或者出现许多虽未被固态晶粒完全隔离，但与外界钢液的连接通道很小的钢液，由于此时钢液的粘度很大，外界钢液很难经过细小的通道给予补充，因此这些虽未被固态晶粒完全隔离的钢液也几乎处于孤立状态。当这些完全或不完全孤立的钢液进一步冷却、凝固收缩时，由于得不到钢液补充，便会在这些地方形成分散而微小的细孔即为缩松。 2.防止措施 以上分析阐述了缩孔、缩松的产生原因。只有把缩孔、缩松的产生原因弄清楚了，才能够有针对性地预防缩孔、缩松的产生，生产实践中，可以从以下几个方面采取措施。 （1）铸件结构 铸件壁厚应尽可能均匀；铸件 筋壁的连接不能太集中，应采用交叉或分散布置，以免形成太大的热节，从而引起该处型壁传热条件恶化；铸件的内角不能太小，在不影响铸件使用性能的情况下，宜采用90°以上的内角，从而改善内角

球墨铸铁常见缺陷的分析与对策

球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策 一、常见的缺陷及分析 球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策 (1) 球铁是近40年来我国发展起来的重要铸造金属材料。由于球状石墨造成的应力集中小，对基体的割裂作用也较小，故球铁的抗拉强度，塑性和韧性均高于其他铸铁。与相应组织的钢相比，塑性低于钢，疲劳强度接近一般中碳钢，屈强比可达0 7～0 8，几乎是一般碳钢的2倍，而成本比钢低，因此其应用日趋广泛。当然，球铁也不是十全十美的，它除了会产生一般的铸造缺陷外，还会产生一些特有的缺陷，如缩松、夹渣、皮下气孔、球化不良及衰退等。这些缺陷影响铸件性能，使铸件废品率增高。为了防止这些缺陷的发生，有必要对其进行分析，总结出各种影响因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的产生，提高铸件的力学性能及生产效益。本文将讨论球铁件的主要常见缺陷:缩孔、缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。 1 缩孔缩松 1.1影响因素 (1)碳当量：提高碳量，增大了石墨化膨胀，可减少缩孔缩松。此外，提高碳当量还可提高球铁的流动性，有利于补缩。生产优质铸件的经验公式为Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳当量时，不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷。 (2)磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩大，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。一般工厂控制含磷量小于0 08%。 (3)稀土和镁：稀土残余量过高会恶化石墨形状，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素，阻碍石墨化。由此可见，残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向，使石墨膨胀减小，故当它们的含量较高时，亦会增加缩孔、缩松倾向。 (4)壁厚：当铸件表面形成硬壳以后，内部的金属液温度越高，液态收缩就越大，则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加，其相对值也增加。另外，若壁厚变化太突然，孤立的厚断面得不到补缩，使产生缩孔缩松倾向增大。 (5)温度：浇注温度高，有利于补缩，但太高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利，所以应根据具体情况合理选择浇注温度，一般以1300～1350℃为宜。 (6)砂型的紧实度：若砂型的紧实度太低或不均匀，以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下，产生型腔扩大的现象，致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松。 (7)浇冒口及冷铁：若浇注系统、冒口和冷铁设置不当，不能保证金属液顺序凝固；另外，冒口的数量、大小以及与铸件的连接当否，将影响冒口的补缩效果。 1.2 防止措施 (1)控制铁液成分：保持较高的碳当量(>3 9%)；尽量降低磷含量(<0 08%)；降低残留镁量(<0 07%)；采用稀土镁合金来处理，稀土氧化物残余量控制在0 02%～0 04%。 (2)工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液，冒口的尺寸和数量要适当，力求做到顺序凝固。 (3)必要时采用冷铁与补贴来改变铸件的温度分布，以利于顺序凝固。 (4)浇注温度应在1300～1350℃，一包铁液的浇注时间不应超过25ｍｉｎ，以免产生球化衰退。 (5)提高砂型的紧实度，一般不低于90；撞砂均匀，含水率不宜过高，保证铸型有足够的刚度。 2 夹渣 2 .1 影响因素 (1)硅：硅的氧化物也是夹渣的主要组成部分，因此尽可能降低含硅量。 (2)硫：铁液中的硫化物是球铁件形成夹渣缺陷的主要原因之一。

缩松原因分析

铸件缺陷分析 1 多肉类铸件缺陷 多肉类缺陷主要有飞翅(飞边,披峰),毛刺,抬型(抬箱)等. 飞翅与毛刺区别:飞翅主要产生的分型面等活动块结合处,通常垂直于铸件表面.又称飞边或披峰.毛刺指铸件表面形状不规则刺状突起.常出现在型,芯开裂处. 飞翅与毛刺的形成原因:飞翅形成主要是压射前机器的锁模力调整不佳导致分型面等活动块的配合不严;模具及滑块损坏,闭锁组件失效.毛刺形成主要是紧实度不均匀,浇注温度过高等致使开裂产生. 飞翅与毛刺的防止方法:飞翅是检查合模力或增压情况,调整压射增压机构,使压射增压峰值降低;检查模具滑块损坏程度并修整.毛刺的防止方法是浇注温度不宜过高,加大起模斜度等. 飞翅与毛刺的补救措施:轻微的用滚筒或喷丸清理,较厚的用铲,磨,冲切等方法去除. 抬型与飞翅区别:抬型是铸件在分型面部位高度增大,并伴有厚大飞翅;单纯飞翅厚度较薄,铸件分型面部位高度不增加. 2 孔洞类铸件缺陷 孔洞类缺陷主要有:气孔,针孔,缩孔,缩松和疏松. 针孔属于气孔的一种.气孔主要是指出现在铸件内部或表层,截面呈圆形,椭圆形,腰圆形,梨形或针头状,孤立存在或成群分布的孔洞.

气孔形成原因:炉料潮湿,锈蚀,油污,气候潮湿;浇注系统不合理;压室充满度不够;排气不畅;模具型腔位置太深;涂料成分不当或过多;金属液除渣不良等. 气孔的防止方法:坩锅等要充分预热和烘干;直浇道的喷嘴截面 积应尽可能比内浇口截面积大;提高压室充满度;深腔处开设排 气塞;重熔料的加入比例要适当;加强除渣,除气;充型速度不宜 过高,浇注位置与浇注系统的设置应保证金属液平稳在充满型腔;适当提高浇注温度和铸型温度,合理设置排气塞和溢流槽等. 气孔的补救措施:超出验收标准时报废;单独大气孔焊补;成群小气孔可用浸渗处理方法填补,质量要求高的可采用热等静压处理法消除气孔. 缩松属于缩孔的一种,指细小的分散缩孔. 缩孔与气孔及缩松,疏松的区别:缩孔形状不规则,表面粗糙,产 生在铸件热节和最后凝固部位,常伴有粗大树枝晶;气孔形状规则,表面光滑,分布在铸件表面或遍布整个铸件或某个局部,断口不呈海绵状;缩松与疏松断口呈海绵状,常产生在铸件厚大部位,不遍布整个铸件,缩松与疏松无严格分界,只是程度差别. 缩孔,缩松,疏松产生的原因:凝固时间过长;浇注温度不当,过高易产生缩孔,过低易产生缩松和疏松;凝固温度间隔过宽,易产生缩松和疏松;合金杂质过多;浇注系统设置不当;铸件结构不合理,壁厚变化突然;内浇道问题;合金杂质过多;模温问题. 缩孔,缩松,疏松的防止方法:改进铸型工艺设计;改进铸件结构

球墨铸铁的凝固特性和铸件冒口的设置

球墨铸铁的凝固特性和铸件冒口的设置 中国铸造协会李传栻 一般说来，球墨铸铁件产生缩孔、缩松的倾向比灰铸铁件大得多，防止收缩缺陷往往是工艺设计中十分棘手的问题。在这方面，从实际生产中总结出来的经验很不一致，各有自己的见解：有人认为应该遵循顺序凝固的原则，在最后凝固的部位放置大冒口，以补充铸件在凝固过程中产生的体积收缩；有人认为球墨铸铁件只需要采用小冒口，有时不用冒口也能生产出健全的铸件。 要在确保铸件质量的条件下最大限度地提高工艺出品率，仅仅依靠控制铸铁的化学成分是不够的，必须在了解球墨铸铁凝固特性的基础上，切实控制铸铁熔炼、球化处理、孕育处理和浇注作业的全过程，而且要有效地控制铸型的刚度。 一、球墨铸铁的凝固特性 实际生产中采用的球墨铸铁，大多数都接近共晶成分。厚壁铸件采用亚共晶成分，薄壁铸件采用过共晶成分，但偏离共晶成分都不远。 共晶成分、过共晶成分的球墨铸铁，共晶凝固时都是先自液相中析出小石墨球。即使是亚共晶成分的球墨铸铁，由于球化处理和孕育处理后铁液的过冷度增大，也会在远高于平衡共晶转变温度的温度下先析出小石墨球。第一批小石墨球在1300℃甚至更高的温度下就已形成。 在此后的凝固过程中，随着温度的降低，首批小石墨球有的长大，有的再次溶入铁液，同时也会有新的石墨球析出。石墨球的析出和长大是在一个很宽的温度范围内进行的。 石墨球长大时，其周围的铁液中碳含量降低，就会在石墨球的周围形成包围石墨球的奥氏体外壳。奥氏体外壳形成的时间与铸件在铸型中的冷却速率有关：冷却速率高，铁液中的碳来不及扩散均匀，形成奥氏体外壳就较早；冷却速率低，有利于铁液中的碳扩散均匀，奥氏体外壳的形成就较晚。 奥氏体外壳形成以前，石墨球直接与碳含量高的铁液直接接触，铁液中的碳易于向石墨球扩散，使石墨球长大。奥氏体外壳形成后，铁液中的碳向石墨球的扩散受阻，石墨球的长大速度急剧下降。由于自铁液中析出石墨时释放的结晶潜热多，约3600 J/g，自铁液中析出奥氏体时释放的结晶潜热少，约200 J/g，在石墨球周围形成奥氏体外壳、石墨球的长大受阻，就会使结晶潜热的释放显著减缓。在这种条件下，共晶凝固的进行要靠进一步降低温度以产生新的晶核。因此，球墨铸铁的共晶转变要在颇大的温度范围内完成，其凝固的温度范围是灰铸铁的二倍或更多一些，具有典型的糊状凝固特性。 简略说来，球墨铸铁的凝固特性主要有以下几方面。 1、凝固温度范围宽 从铁－碳合金的平衡图看来，在共晶成分附近，凝固的温度范围并不宽。实际上，铁液经球化处理和孕育处理后，其凝固过程偏离平衡条件很远，在共晶转变温度（1150℃）以上150℃左右，即开始析出石墨球，共晶转变终了的温度又可能比平衡共晶转变温度低50℃左右。 凝固温度范围这样宽的合金，以糊状凝固方式凝固，很难使铸件实现顺序凝固。因此，按铸钢件的冒口设计原则，使铸件实现顺序凝固，在最后凝固的热节部位设置大冒口的工艺方案不是很合适的。 由于在很高的温度下即有石墨球析出，并发生共晶转变，液－固两相共存的时间很长，铁液凝固过程中同时发生液态收缩和凝固收缩。因此，要像铸钢件那样，通过浇注系统和冒口比较充分地补充液态收缩也是不太可能的。

缩松与缩孔相关知识

铸件缩孔、缩松产生的原因 1、铸件结构方面的原因 由于铸件断面过厚，造成补缩不良形成缩孔。铸件壁厚不均匀，在壁厚部分热节处产生缩孔或缩松。 由于铸孔直径太小形成铸孔的砂芯被高温金属液加热后，长期处于高温状态，降低了铸孔表面金属的凝固速度，同时，砂芯为气体或大气压提供了通道，导致了孔壁产生缩孔和缩松。 铸件的凹角圆角半径太小，使尖角处型砂传热能力降低，凹角处凝固速度下降，同时由于尖角处型砂受热作用强，发气压力大，析出的气体可向未凝固的金属液渗入，导致铸件产生气缩孔。 2、熔炼方面的原因 液体金属的含气量太高，导致在铸件冷却过程中以气泡形式析出，阻止邻近的液体金属向该处流动进行补缩，产生缩孔或缩松。 当灰铸铁碳当量太低时，将使铁水凝固时共晶石墨析出量减少，降低了石墨化膨胀的作用，使凝固收缩增加，同时也降低铁水的流动性。认而降低铁水的自补缩能力，使铸件容易产生缩孔或缩松。 当铁水含磷量或含硫量偏高时，磷是扩大凝固温度范围的元素，同时形成大量的低熔点磷共晶，凝固时减少了补缩能力。硫是阻碍石墨化的元素，硫还能降低铁水的流动性。同时，铁水氧化严重，也降低液体金属的流动性，使铸件产生缩孔或缩松。 孕育铸铁或球墨铸铁在浇注前用硅铁等孕育剂进行孕育处理时，如果孕育不良，将导致铁水凝固时析出大量的渗碳体，从而使凝固收缩增加，产生缩孔或缩松。 3、工艺设计的原因 （1）浇注系统设计不合理浇注系统设计与铸件的凝固原则相矛盾时，可能会导致铸件产生缩孔或缩松。主要表现为浇注位置不合适，不利于顺序凝固，内浇口的位置及尺寸不正确。对于灰铸铁和球墨铸铁，如果将内浇口开在铸件厚壁处，同时内浇口尺寸较厚，浇注后，内浇口则长时间处于液体状态。在铁水凝固发生石墨化膨胀的作用下，铁水会经内浇口倒流回直浇道，从而使铸件产生缩孔和缩松。 （2）冒口设计不合理冒口位置、数量、尺寸及冒口颈尺寸未能促进铸件顺序凝固，都可能导致铸件产生缩孔和缩松。如果在暗冒口顶部未放置出气冒口，或冷铁使用不当，也会导致铸件产生缩孔和缩松。 （3）型砂、芯砂方面的原因型砂（芯砂）的耐火度及高温强度太低，热变形量太大。当在金属液的静压力或石墨化膨胀力的作用下，型壁或芯壁会产生移动。使铸件实际需要的补缩量增加或在膨胀部位出现新的热节，导致铸件产生缩孔和缩松。这种现象对大中型铸件是很敏感的。另外，如果型砂中水分含量太高，将使型壁表面的干燥层厚度减少和水分凝聚区的水分增加，范围扩大，从而使型壁的移动能力增加，导致缩孔及缩松的产生。 （4）浇注方面的原因浇注温度太高，使液态金属的液态收缩量增加；太低时，又会降低冒口的补缩能力，特别是采用底注式浇注系统时更明显，铸件往

如何解决压铸件及其他铸造件的缩孔缩松问题

压铸件及其它铸造件存在缩孔缩松问题是一个普遍的现象，有没有彻底解决这个问题的方法？答案应该是有的，但它会是什么呢？ 1、压铸件缩孔缩松现象存在的原因 压铸件缩孔缩松现象产生的原因只有一个，那就是由于金属熔体充型后，由液相转变成固相时必然存在的相变收缩。由于压铸件的凝固特点是从外向内冷却，当铸件壁厚较大时，内部必然产生缩孔缩松问题。 所以，就压铸件来说，特别是就厚大的压铸件来说，存在缩孔缩松问题是必然的，是不可以解决的。 2、解决压铸件缩孔缩松缺陷的唯一途径 压铸件缩孔缩松问题，不能从压铸工艺本身得到彻底解决，要彻底解决这个问题，只能超越该工艺，或者说是从系统外寻求解决的办法。 这个办法又是什么呢？ 从工艺原理上说，解决铸件缩孔缩松缺陷，只能按照通过补缩的工艺思想进行。铸件凝固过程的相变收缩，是一种自然的物理的现象，我们不能逆这种自然现象的规律，而只能遵循它的规律，解决这个问题。 3、补缩的两种途径 对铸件的补缩，有两种途径，一是自然的补缩，一是强制的补缩。

要实现自然的补缩，我们的铸造工艺系统中，就要有能实现“顺序凝固”的工艺措施。很多人直觉地以为，采用低压铸造方法就能解决铸件的缩孔缩松缺陷，但事实并不是这么回事。运用低压铸造工艺，并不等于就能解决铸件的缩孔缩松缺陷，如果低压铸造工艺系统没有设有补缩的工艺措施，那么，这种低压铸造手段生产出来的毛坯，也是可能百分之一百存在缩孔缩松缺陷的。 由于压铸工艺本身的特点，要设立自然的”顺序凝固”的工艺措施是比较困难的，也是比较复杂的。最根本的原因还可能是，”顺序凝固”的工艺措施，总要求铸件有比较长的凝固时间，这一点，与压铸工艺本身有点矛盾。 强制凝固补缩的最大特点是凝固时间短，一般只及”顺序凝固”的四分之一或更短，所以，在压铸工艺系统的基础上，增设强制的补缩工艺措施，是与压铸工艺特点相适应的，能很好解决压铸件的缩孔缩松问题。 4、强制补缩的两种程度:挤压补缩和锻压补缩 实现铸件的强制补缩可以达到有两种程度。一种是基本的可以消除铸件缩孔缩松缺陷的程度，一种是能使毛坯内部达到破碎晶粒或锻态组织的程度。如果要用不同的词来表述这两种不同程度话，那么，前者我们可以用”挤压补缩”来表达，后者，我们可以用”锻压补缩”来表达。 要充分注意的一个认识，分清的一个概念是，补缩都是一种直接的手段，它不能间接完成。工艺上，我们可以有一个工艺参数来表达，这就是”补缩压强”。

球墨铸铁缩孔(精)

球墨铸铁缩孔、缩松问题探讨（3.对“均衡凝固技术”几个基本问题的讨论） 3.对“均衡凝固技术”几个基本问题的讨论 本文开头就提到，目前球铁件缩孔、缩松研究的焦点问题是：如何正确认识石墨化膨胀？如何利用石墨化膨胀进行补缩？以及如何处理外部补缩和自补缩的关系？对这几个焦点问题，近年来在国内流行的“均衡凝固技术”[28] 提出了一些看法，引起了各种不同的评论。可能是由于实践经历和看问题角度的差别，笔者的认识和看法可能与之有所不同，谨在这里对其中几个基本问题进行讨论，希望通过不同观点的交流有助于加深对球铁缩孔、缩松问题的认识，特别希望有助于正确认识和利用石墨化膨胀进行补缩。 3.1 球铁件是否可能实现“均衡凝固”？有利还是有弊？ 3.1.1收缩－膨胀叠加图存在的问题 均衡凝固技术[28]给“均衡凝固”所作的定义是：“铸铁铁水冷却时要产生体积收缩，凝固时析出石墨产生体积膨胀。均衡凝固就是利用膨胀和收缩动态叠加的自补缩和浇冒口系统的外部补缩，采用工艺措施，使单位时间的收缩与膨胀、收缩与补缩按比例进行的一种工艺原则” [28] 。因此均衡凝固也称为“Proportional solidification”，即“按比例凝固”。提出这种工艺原则的根据，也就是“均衡凝固技术”的基础，是收缩－膨胀叠加图(图31)，该技术的一系列论断均以此图为依据。但此图并非实验测试所得,与实际情况并不相符: 该理论认为一切铸铁件凝固过程的体积变化都可以用收缩曲线ABC与膨胀曲线ADC的叠加的结果（图31中曲线A/BD/C ）表示，都是先收缩后膨胀。图中A 点是充型开始，C 点是凝固终点，P点表示收缩与膨胀均等，称为“均衡点”，表示铸件只在P点之前需要外部补缩，P点之后不再需要补缩。他们还认为薄小件是“集中收缩、骤然膨胀”，均衡点P后移；厚大件是“收缩分散，石墨化膨胀相对提前”，均衡点前移。然而实际测量结果恰恰相反：上文图1是C E Bates 等人采用φ 12.7×7.01 mm的薄小试样测试的结果，冷却过程的体积变化（亦即缩－胀叠加结果，）是先胀后缩→缩了又胀→胀了又缩[1] ，与图2的厚大件相比，均衡点不但没有后移，反而是膨胀提前（均衡点前移）。图2是B P Winter 等人用φ91×229mm试样测试的结果[2]，试样属厚大件，且用干型浇注，刚度高，冷速慢，按他们的说法，应该有利于均衡点前移[28]，而实际结果是“持续

铸造件缩孔缩松问题的终极方法

解决压铸件及其它铸造件缩孔缩松问题的终极方法压铸件存在缩孔缩松问题是一个普遍的现象,有没有彻底解决这个问题的方法?答案应该是有的,但它会是什么呢? 1.件缩孔缩松现象存在的原因 压铸件缩孔缩松现象产生的原因只有一个,那就是由于金属熔体充型后,由液相转变成固相时必然存在的相变收缩.由于压铸件的凝固特点是从外向内冷却,当铸件壁厚较大时,内部必然产生缩孔缩松问题.所以,就压铸件来说,特别是就厚大的压铸件来说,存在缩孔缩松问题是必然的,是不可以解决的. 2.决压铸件缩孔缩松缺陷的唯一途径 压铸件缩孔缩松问题,不能从压铸工艺本身得到彻底解决,要彻底解决这个问题,只能超越该工艺,或者说是从系统外寻求解决的办法.这个办法又是什么呢?从工艺原理上说,解决铸件缩孔缩松缺陷,只能按照通过补缩的工艺思想进行.铸件凝固过程的相变收缩,是一种自然的物理的现象,我们不能逆这种自然现象的规律,而只能遵循它的规律,解决这个问题. 3.缩的两种途径 对铸件的补缩,有两种途径,一是自然的补缩,一是强制的补缩. 要实现自然的补缩,我们的铸造工艺系统中,就要有能实现”顺序凝固”的工艺措施.很多人直觉地以为,采用低压铸造方法就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,但事实并不是这么回事.运用低压铸造工艺,并不等于就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,如果低压铸造工艺系统没有设有补缩的工艺措施,那么,这种低压铸造手段生产出来的毛坯,也是可能百分之一百存在缩孔缩松缺陷的. 由于压铸工艺本身的特点,要设立自然的”顺序凝固”的工艺措施是比较困难的,也是比较复杂的.最根本的原因还可能是,”顺序凝固”的工艺措施,总要求铸件有比较长的凝固时间,这一点,与压铸工艺本身有点矛盾.

球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策(1)

缩孔缩松 影响因素 (1)碳当量：提高碳量，增大了石墨化膨胀，可减少缩孔缩松。此外，提高碳当量还可提高球铁的流动性，有利于补缩。生产优质铸件的经验公式为Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳当量时，不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷。 (2)磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩大，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。一般工厂控制含磷量小于0 08%。 (3)稀土和镁：稀土残余量过高会恶化石墨形状，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素，阻碍石墨化。由此可见，残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向，使石墨膨胀减小，故当它们的含量较高时，亦会增加缩孔、缩松倾向。 (4)壁厚：当铸件表面形成硬壳以后，内部的金属液温度越高，液态收缩就越大，则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加，其相对值也增加。另外，若壁厚变化太突然，孤立的厚断面得不到补缩，使产生缩孔缩松倾向增大。 (5)温度：浇注温度高，有利于补缩，但太高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利，所以应根据具体情况合理选择浇注温度，一般以1300～1350℃为宜。 (6)砂型的紧实度：若砂型的紧实度太低或不均匀，以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下，产生型腔扩大的现象，致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松。移砂缩松 (7)浇冒口及冷铁：若浇注系统、冒口和冷铁设置不当，不能保证金属液顺序凝固；另外，冒口的数量、大小以及与铸件的连接当否，将影响冒口的补缩效果。 缩松缩孔防止措施 (1)控制铁液成分：保持较高的碳当量(>3 9%)；尽量降低磷含量(<0 08%)；降低残留镁量(<0 07%)；采用稀土镁合金来处理，稀土氧化物残余量控制在0 02%～0 04%。 (2)工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液，冒口的尺寸和数量要适当，力求做到顺序凝固。 (3)必要时采用冷铁与补贴来改变铸件的温度分布，以利于顺序凝固。

球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止

球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止 摘要：球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀能力，因而铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松。球墨铸铁凝固时，在枝晶和共晶团间的最后凝固区域，收缩的体积得不到完全补充，留下的空洞形成宏观及微观缩松。La 有助于消除缩松倾向。分析缩孔缩松形成原因并提出相应的防止办法，有 助于减少由此产生的废品损失。 关键词：球墨铸铁、收缩、缩孔、缩松 1 前言 1.1缺陷形成原因 球墨铸铁生产技术日臻完善，多年技术服务的实践表明，生产中出现的铸造缺陷，完全 可以用成熟的经验予以消除。据介绍：工业发达国家的铸造废品率可以控制在1%以下[1]， 国内先进水平也在2%左右，提高企业铸造技术水平，对减少废品十分重要。 球墨铸铁的缩孔、缩松缺陷是由于铁液的液态和凝固收缩引起的，缺陷分类见表1。 众所周知，灰铸铁是逐层凝固方式，球墨铸铁是糊状凝固方式。逐层凝固可以使铸件凝固时形成一个坚实的封闭外壳，铸件全封闭外壳的体积收缩可以减小壳体内的缩孔容积。糊 状凝固的特点是金属凝固时晶粒在金属液内部整个容积内形核、生长，固相与液相混合存在 有如粥糊。大多数球墨铸铁是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀的能力，铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松缺陷。铸型冷却能力强，有利于铸件的容积凝固转变成逐层凝固，使铸件的分散缩松转变成集中缩孔。然而，批量生产中湿砂型铸造很难被金属型或干砂型取代。 球墨铸铁凝固有以下三个特点，决定球墨铸铁是糊状凝固方式： ①球化和孕育处理显著增加异质核心，核心存在于整个熔体，有利于全截面同时结晶。 ②石墨球在奥氏体壳包围下生长，生长速度慢，延缓铸件表层形成坚实外壳；而片状石墨 的端部始终与铁液接触，生长速度快，凝固时间短，促使灰铁铸件快速形成坚实外壳。 ③球墨铸铁比灰铸铁导热率小 20%-30%，散热慢，外壳生长速度降低[3]。 糊状凝固是容积凝固方式，收缩容积量是衡量，冒口也是容积凝固，因此缩松很难用冒 口的方法去除。 资料介绍：有学者通过测量铸铁的收缩、膨胀和冷却曲线研究凝固形貌与缩孔的关系。球墨铸铁共晶凝固前期，由于析出奥氏体发生显著收缩；共晶后期，石墨球急剧长大产生膨胀。人们期望膨胀的体积能够抵消收缩。但是大多数膨润土湿砂型的型壁退让，使膨胀补缩不能实现。因此在铸造工艺上，应采用冒口对球铁铸件的热节共晶凝固前期进行液态补缩。 而后期的共晶膨胀则通过冒口颈的凝固，根据铸型型壁硬度，可以适当的使铸件致密。显微缩松发生在铸铁最后凝固（Last to Freeze）区域，简称LTF 区域。分散在奥氏体枝晶或晶粒间的金属液体，收缩后留下微小孔洞，肉眼难于辨认。 表 2 缩松的种类、出现部位与产生原因

材料成形复习题第5章

1、形状复杂、体积也较大的毛坯常用铸造方法。 2、铸造时由于充型能力不足，易产生的铸造缺陷是和。 3、液态合金的能力，称为流动性。 4、合金的流动性越好，则充型能力。 5、铸造合金的流动性与成分有关，共晶成分合金的流动性。 6.合金的结晶范围愈，其流动性愈好 7、同种合金，结晶温度范围宽的金属，其流动性。 8、为防止由于铸造合金充型能力不良而造成冷隔或浇不足等缺陷，生产中采用最方便而有效的方法是。 9、金属的浇注温度越高，流动性越好，收缩。 10、合金的收缩分为、和三个阶段。 11、合金的液态、凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。 13、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩松的倾向。 14、同种合金，凝固温度范围越大，铸件产生缩孔的倾向。 15、定向（顺序）凝固、冒口补缩，增大了铸件的倾向。 16、为充分发挥冒口的补缩作用，减少缩孔，铸件常采用凝固方式。 17、为防止铸件产生缩孔，便于按放冒口，铸件应采用凝固原则。 18、控制铸件凝固的原则有二个，即原则和原则。 20、按铸造应力产生的原因不同，应力可分为应力和应力。 21、铸件厚壁处产生热应力是应力。铸件薄壁处产生热应力是应力。 23、铸件内部的压应力易使铸件产生变形。 24、铸件内部的拉应力易使铸件产生变形。 25、为防止铸件产生热应力，铸件应采用凝固原则。 26、机床床身由于热应力影响，其变形方向为向凸。 27、防止铸件变形的措施除设计时使壁厚均匀外，还有。 28、为防止铸件热裂，应控铸钢、铸铁中含量。 29、为防止铸件冷裂，应控铸钢、铸铁中含量。 30、灰铸铁的石墨形态是。 31、灰铸铁和球铁孕育处理时，常加入孕育剂是。 32、常见的铸造合金中，普通灰铸铁的收缩较。 33、可锻铸铁的石墨形态是。 34、球墨铸铁的石墨形态是。 38、常见的铸造合金中，铸钢的收缩较。 41、手工砂型铸造适用于小批量铸件的生产。 43、铸造时铸件的重要工作面或主要加工面应。 44、形状复杂、体积也较大的毛坯常用铸造方法。 1、形状复杂，尤其是内腔特别复杂的毛坯最适合的生产方式是（）。 A. 锻造 B.铸造 C. 冲压 D.型材 2.合金的化学成份对流动性的影响主要取决于合金的（） A. 凝固点 B.凝固温度区间 C. 熔点 D.过热温度 3.下列因素中，能提高液态合金充型能力的是（）。 A.采用金属型 B.采用凝固温度范围宽的合金 C.增加充型压力 D.降低浇注温度 4.下列因素中不影响合金的充型能力的因素是（） A. 造型方法 B.浇注温度 C. 合金的化学成分 D.铸件结构

铸造件缩孔缩松问题的终极方法

解决压铸件及其它铸造件缩孔缩松问题的终极方法 压铸件存在缩孔缩松问题是一个普遍的现象,有没有彻底解决这个问题的方法?答案应该是有的,但它会是什么呢? 1.件缩孔缩松现象存在的原因 压铸件缩孔缩松现象产生的原因只有一个,那就是由于金属熔体充型后,由液相转变成固相时必然存在的相变收缩.由于压铸件的凝固特点是从外向内冷却,当铸件壁厚较大时, 内部必然产生缩孔缩松问题. 所以,就压铸件来说,特别是就厚大的压铸件来说,存在缩孔缩松问题是必然的,是不可以解决的. 2.决压铸件缩孔缩松缺陷的唯一途径 压铸件缩孔缩松问题,不能从压铸工艺本身得到彻底解决,要彻底解决这个问题,只能超越该工艺,或者说是从系统外寻求解决的办法. 这个办法又是什么呢? 从工艺原理上说,解决铸件缩孔缩松缺陷,只能按照通过补缩的工艺思想进行.铸件凝固过程的相变收缩,是一种自然的物理的现象,我们不能逆这种自然现象的规律,而只能遵循它的规律,解决这个问题. 3.缩的两种途径 对铸件的补缩,有两种途径,一是自然的补缩,一是强制的补缩. 要实现自然的补缩,我们的铸造工艺系统中,就要有能实现”顺序凝固”的工艺措施.很多人直觉地以为,采用低压铸造方法就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,但事实并不是这么回事.运用低压铸造工艺,并不等于就能解决铸件的缩孔缩松缺陷,如果低压铸造工艺系统没有设有补缩的工艺措施,那么,这种低压铸造手段生产出来的毛坯,也是可能百分之一百存在缩孔缩松缺陷的. 由于压铸工艺本身的特点,要设立自然的”顺序凝固”的工艺措施是比较困难的,也是比较复杂的.最根本的原因还可能是, ”顺序凝固”的工艺措施,总要求铸件有比较长的凝固时间,这一点,与压铸工艺本身有点矛盾. 强制凝固补缩的最大特点是凝固时间短,一般只及”顺序凝固”的四分之一或更短,所以,在压铸工艺系统的基础上,增设强制的补缩工艺措施,是与压铸工艺特点相适应的,能很好解决压铸件的缩孔缩松问题. 4.补缩的两种程度:挤压补缩和锻压补缩 实现铸件的强制补缩可以达到有两种程度.一种是基本的可以消除铸件缩孔缩松缺陷的程度,一种是能使毛坯内部达到破碎晶粒或锻态组织的程度.如果要用不同的词来表述这两种不同程度话,那么,前者我们可以用”挤压补缩”来表达,后者,我们可以用”锻压补缩”来表达. 要充分注意的一个认识,分清的一个概念是,补缩都是一种直接的手段,它不能间接完成.工艺上,我们可以有一个工艺参数来表达,这就是”补缩压强”.物理原理上,压强这个概念有两种情况可出现,一种是在液体场合,即”帕斯卡定律”的场合,为分清楚,我们定义它为”液态压强”,而另一种出现在固态场合,我们定义它为”固态压强”.要注意的是,这两种不同状态下出现的压强概念的适用条件.我们如果混淆了,就会出现大问 题. “液态压强”,它只适用于液体系统,它的压强方向是可以传递的,可以转弯的,但在固相系统完全不适用. 压铸件的补缩,是在半固态与固态之间出现的,它的压强值,是有方向的,是一种矢量压强,它的方向与施加的补缩力方向相同. 所以,那种以为通过提高压铸机压射缸的压力,通过提高压射充型比压来解决压铸件的缩孔缩松,以为这个压射比压可以传递到铸件凝固阶段的全过程,实现铸件补缩思想,是完全错误的.

球墨铸铁件皮下气孔缺陷的特征和形成原因

球墨铸铁件皮下气孔缺陷的特征和形成原因 球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其是通过球化和孕育处理得到的球状石墨，综合性能仅次于钢，在后期的铸造生产中球墨铸铁的应用非常广泛。然而不管是哪种材质的铸件，其在生产过程中也都避免不了各种铸造缺陷的产生，球墨铸铁件在生产中也存在着诸如球化不良和球化衰退、缩孔和缩松、皮下气孔等缺陷，下面就皮下气孔缺陷分享下相关经验。 球墨铸铁件的生产过程中，在热处理、抛丸清理后或机加工时常会发现一些直径大约为0。5-3mm，形状为球形、椭圆状或针孔状内壁光滑的孔洞，这些孔洞一般在铸件表皮下2-3mm分布，这就是所谓的皮下气孔。 皮下气孔的形成是由于含镁铁液表面的张力大，容易形成氧化膜，这对阻碍析出气体和入侵气体的排出有一定影响，这些气体滞留于皮下就会形成气孔。另外，球墨铸铁糊状凝固特点使气体通道较早被堵塞，也会促进皮下气孔缺陷的形成。 皮下气孔缺陷的存在可对球墨铸铁件质量形成不同程度的影响，在生产中，企业要尽量的控制该缺陷的产生，以提升球墨铸铁件质量。 球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其是通过球化和孕育处理得到的球状石墨，综合性能仅次于钢，在后期的铸造生产中球墨铸铁的应用非常广泛。然而不管是哪种材质的铸件，其在生产过程中也都避免不了各种铸造缺陷的产生，球墨铸铁件在生产中也存在着诸如球化不良和球化衰退、缩孔和缩松、皮下气孔等缺陷，下面就皮下气孔缺陷分享下相关经验。 球墨铸铁件的生产过程中，在热处理、抛丸清理后或机加工时常会发现一些直径大约为0。5-3mm，形状为球形、椭圆状或针孔状内壁光滑的孔洞，这些孔洞一般在铸件表皮下2-3mm分布，这就是所谓的皮下气孔。

铸造缩孔及缩松的形成

铸造缩孔及缩松的形成 在金属的铸造过程中，易产生缩孔和缩松，缩孔和缩松如何识别？缩孔和缩松如何区别？哪些铸造合金容易产生缩松？铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松 一铸件的凝固 1凝固方式: 铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区:1—固相区2—凝固区3—液相区 对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式 逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化. 中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间 2影响铸件凝固方式的因素 合金的结晶温度范围 范围小:凝固区窄,愈倾向于逐层凝固,如:砂型铸造,低碳钢逐层凝固,高碳钢糊状凝固2)铸件的温度梯度 合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩 液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因. 1收缩的几个阶段 液态收缩:从金属液浇入铸型到开始凝固之前.液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2)凝固收缩:从凝固开始到凝固完毕.同一类 合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如:35钢,体积收缩率3.0%,45钢4.3%3)固态收缩:凝固以后到常温.固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示. 2影响收缩的因素1)化学成分:铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少.如:灰口铁C,Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2)浇注温度:温度↑液态收缩↑3)铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性. 3缩孔形成 在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔.纯金属,共晶成分易产生缩孔.*产生缩孔的基本原因:铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远

铸铁件常见缺陷的防止方法

铸铁件常见铸造缺陷的防止方法 来源：《现代铸铁》 铸铁件经常会发生各种不同的铸造缺陷，如何防止这些缺陷发生，一直是铸件生产厂关注的问题。本文介绍了笔者在这方面的一些认识和实践经验。 1 气孔 特征：铸件中的气孔是指在铸件内部，表面或接近表面处存在的大小不等的光滑孔洞。孔壁往往还带有氧化色泽，由于气体的来源和形成原因不同，气孔的表现形式也各不相同，有侵入性气孔，析出性气孔，皮下气孔等。 1.1 侵入性气孔 这种气孔的数量较少，尺寸较大，多产生在铸件外表面某些部位，呈梨形或圆球形。主要是由于铸型或砂芯产生的气体侵入金属液的未能逸出而造成。 防止措施： （1）减少发气量：控制型砂或芯砂中发气物质的含量，湿型砂的含水量不能过高，造型与修模时脱模剂和水用量不宜过多。砂芯要保证烘干，烘干后的砂芯不宜存放太长时间，隔天使用的砂芯在使用前要回炉烘干，以防砂芯吸潮，不使用受潮、生锈的冷铁和芯撑等。 （2）改善型砂的透气性，选择合适的型空紧实度，合理安排出气眼位置以利排气，确保砂芯通气孔道畅通。 （3）适当提高浇注温度，开排气孔和排气冒口等，以利于侵入金属液的气体上浮排出。 1.2 析出性气孔 这种气孔多而分散，一般位于铸件表面往往同批浇注的铸件大部分都发现有。这种气孔主要是由于在熔炼过程中，金属液吸收的气体在凝固前未能全部析出，便在铸件中形成许多分散的小气孔。 防止措施： （1）采用洁净干燥的炉料，限制含气量较多的炉料使用。 （2）确保“三干”：即出铁槽、出铁口、过桥要彻底烘干。

（3）浇包要烘干，使用前最好用铁液烫过，包中有铁液，一定要在铁液表面放覆盖剂。 （4）各种添加剂（球化剂、孕育剂、覆盖剂）一不定期要保持干燥，湿度高的时候，要烘干后才能使用。 1.3 皮下气孔 这种气孔主要出现在铸件的表层皮下2～3mm处，直径为1～3mm左右。而且数量较多，铸件经热处理或粗加工去除外皮后，就会清晰地显露出来。 防止措施； （1）适当提高浇注温度，严格控制各种添加剂的加入量，尽可能缩短浇注时间。 （2）孕育剂的加入量最好控制在（质量分数）0.4%～0.6%，同时要严格控制孕育剂中A1的质量分数,w(Al)偏高容易和型腔表面的水分发生反应：2Al＋3H2O＝Al2O3＋3H2↑，一般情况下孕育剂含Al量不宜超过1.5%。 （3）防止铁液氧化，适当补加接力焦，严格控制进风量。 （4）在保证球化的前提下，尽量减少球化剂的加入量。 （5）浇注时在铁液表面覆盖冰晶石粉，防止铁液氧化。 （6）尽量降低型砂水分。 （7）提高浇注速度。 2 砂眼、渣孔 特征：缺陷处内部或表面充塞着型（芯）砂的小孔，称为砂眼。若缺陷形状呈不规则，内部是渣或夹杂物，则称为渣孔。 砂眼防止措施： （1）提高型（芯）砂的强度及砂型紧实度，减少砂芯的毛刺和砂型的锐角，防止冲砂。 （2）合型前要吹干净型腔和砂芯表面的浮砂，合型后要尽快浇注。使用冷芯砂时，尽可能分散进铁液，避免冲刷造成砂眼。