球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策

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二.夹渣
(4)浇注温度：浇注温度太低时，金属液内的金属氧化物等 因金属液的粘度太高，不易上浮至表面而残留在金属液内； 温度太高时，金属液表面的熔渣变得太稀薄，不易自液体 表面去除，往往随金属液流入型内。而实际生产中，浇注 温度太低是引起夹渣的主要原因之一。此外，浇注温度的 选取还应考虑碳、硅含量的关系。 (5)浇注系统:浇注系统设计应合理,具有挡渣功能,使金属液 能平稳地充填铸型,力求避免飞溅及紊流。 (6)型砂：若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料，它们可与 金属液中的氧化物合成熔渣，导致夹渣产生；砂型的紧实 度不均匀，紧实度低的型壁表面容易被金属液侵蚀和形成 低熔点的化合物，导致铸件产生夹渣。
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三.石墨漂浮
3.2防止措施 (1)控制铁液成分：严格控制碳当量，不得大于4.6%；铁液 的含碳量不得大于4.0%，可用废钢来调整铁液的含碳量； 采用低硅(<1.2%)生铁；改进孕育处理，增强孕育效果，这 样可降低孕育硅铁量。 (2)控制稀土的加入量：在保证球化的前提下，加入量要少。 (3)改进铸件的结构，使壁厚尽量均匀，且小于60ｍｍ； 若壁厚相差很大、热节很大，可在厚壁或者热节处加放冷 铁；若是热节或厚壁位臵在铸件顶部，可在此处加冒口。
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四.皮下气孔
(4)镁：过高的镁将会加剧铁液的吸氢倾向，大量的镁气泡 和氧化物进入型腔，增加气泡的外来核心；此外镁蒸汽直 接与砂型中的水分作用，产生ＭｇＯ烟气及氢气，也会产 生皮下气孔。试验表明，残镁量大于0.05%后便易出现皮 下气孔，残镁越高越严重。因此在保证球化基础上，尽量 降低残留镁量。 (5)铝：铁液中的铝是铸件产生氢气孔的主要原因。据报道, 当湿型铸造球墨铸铁的残留铝量为 0.03%～0.05%时，将 产生皮下气孔。研究认为，铁液与铸型中的水反应生成Ｆ ｅＯ与Ｈ2，由于铝的脱氧作用，又生成Ａｌ2Ｏ3，其即 为气泡生成的核心而又能吸附一定的气体，增加了球铁产 生皮下气孔的倾向。但是在减少渣中的ＦｅＯ成分时，镁 的存在使得铝显得多余，故铝的敏感含量是有一定范围的。
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三.石墨漂浮
石墨漂浮定义：球墨铸铁件纵断 面上密集的石墨黑斑，与正常的 银白色断面组织之间有清晰的分 界线。通常发生在铸件顶部、铸 件死角处及位于砂芯下面的铸件 部位。金相组织特征为石墨球破 裂、畸变，并含有大量富镁氧化 物和硫化物。铸件力学性能降低。
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一.缩孔缩松
(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。
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三.石墨漂浮
(4)严格控制温度：通常要求在1380～1450℃进行球化处 理，1360～1400℃进行浇注。同时，尽量缩短铁液出炉 到浇注之间的滞留时间。 (5)必要情况下，可以加入钼等反石墨化元素，提高碳在铁 液中的溶解度，从而减少石墨析出。
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(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。
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一.缩孔缩松
(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。
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一.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%。
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四.皮下气孔
气孔定义：气孔是出现在铸件内 部或表层，截面呈圆形、椭圆型 孤立存在或成群分布的孔洞。大 气孔常孤立存在，小气孔常成群 或分散分布。暴露在铸件表面的 气孔称为表面气孔；位于铸件表 皮下的腰圆形分散性气孔称为皮 下气孔。气孔壁一般较光滑，气 孔按形成原因分为卷入气孔，侵 入气孔，反应气孔，和析出气孔。
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三.石墨漂浮
(4)球化温度与孕育温度：为了提高镁及稀土元素的吸收率， 国内试验研究表明，球化处理时最适当的铁液温度是 1380～1450℃。在此温度区间，随着温度升高，镁和稀 土的吸收率增加。 (5)浇注温度：一般情况下,浇注温度越高，出现石墨漂浮 的倾向越大，这是因为铸件长时间处于液态有利于石墨的 析出。研究发现,若缩短凝固时间，随着浇注温度升高，石 墨漂浮倾向降低。 (6)滞留时间：孕育处理后至浇注完毕之间的停留时间太长， 为石墨的析出提供了条件，一般这段时间应控制在10ｍｉ ｎ以内。
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二.夹渣
2.2 防止措施 (1)控制铁液成分：尽量降低铁液中的含硫量(<0.06%)，适 量加入稀土合金(0.1%～0.2%)以净化铁液，尽可能降低含 硅量和残镁量。 (2)熔炼工艺：要尽量提高金属液的出炉温度，适宜的镇静， 以利于非金属夹杂物的上浮、聚集。扒干净铁液表面的渣 子，铁液表面应放覆盖剂(珍珠岩、草木灰等)，防止铁液 氧化。选择合适的浇注温度，最好不低于1350℃。 (3)浇注系统要使铁液流动平稳，应设有集渣包和挡渣装臵 (如滤渣网等)，避免直浇道冲砂。 (4)铸型紧实度应均匀，强度足够；合箱时应吹净铸型中的 砂子。
球墨铸铁件常见缺陷 的分析与对策
前 言
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。
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一.缩孔缩松
缩孔定义：铸件在凝固过程中因补缩不良而在热节或最后凝 固部位形成的宏观孔洞。缩孔形状不规则，孔壁粗糙，常伴 有粗大树枝晶、夹杂物等。缩孔上方或附近的铸件表面有时 会有凹缩，缩孔按分布特征可分为集中缩孔（小分散的缩 孔，缩松的宏观断口形貌呈海绵 状，有时要借助放大镜才能发现
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一.缩孔缩松
(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。
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四.皮下气孔
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二.夹渣
夹渣定义：铸件表面或内部引起 的非金属夹杂物。形状不规则， 通常位于铸件上表面，砂芯下面 的铸件表面，或铸件死角处。夹 渣经常与气孔或缩孔共生，伴有 气孔或的夹渣称为渣气孔或渣缩 孔，
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二.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。硫化物的熔点比铁液熔点低，在铁液凝固过程中， 硫化物将从铁液中析出，增大了铁液的粘度，使铁液中的 熔渣或金属氧化物等不易上浮。因而铁液中硫含量太高时， 铸件易产生夹渣。球墨铸铁原铁液含硫量应控制在0.06% 以下，当它在0.09%～0.135%时，铸铁夹渣缺陷会急剧增 加。 (3)稀土和镁：近年来研究认为夹渣主要是由于镁、稀土等 元素氧化而致，因此残余镁和稀土不应太高。
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三.石墨漂浮
3. 1 影响因素 (1)碳当量：碳当量过高，以致铁液在高温时就析出大量石 墨。由于石墨的密度比铁液小，在镁蒸汽的带动下，使石 墨漂浮到铸件上部。碳当量越高，石墨漂浮现象越严重。 应当指出，碳当量太高是产生石墨漂浮的主要原因，但不 是唯一原因，铸件大小、壁厚也是影响石墨漂浮的重要因 素。 (2)硅：在碳当量不变的条件下，适当降低含硅量，有助于 降低产生石墨漂浮的倾向。 (3)稀土：稀土含量过少时，碳在铁液中的溶解度会降低， 铁液将析出大量石墨，加重石墨漂浮。
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四.皮下气孔
4. 1影响因素 (1)碳当量：适当增加含硅量有助于皮下气孔的减少。同时， 在硅量保持不变的情况下，随着含碳量的增加，球铁中皮 下气孔的个数呈现出单峰曲线，且峰值点总保持在共晶点 左右，因此，最好将碳硅含量选择得高一些，以使球铁的 碳当量稍大于共晶点。 (2)硫：硫高会引起皮下气孔等缺陷，这是因为产生Ｈ2Ｓ 气体而形成。当含硫量超过0.094%时就会产生皮下气孔， 含硫量越高，情况越严重。 (3)稀土:铁液中加入稀土元素能脱氧、脱硫，提高铁液表 面张力，因此有利于防止产生皮下气孔。但稀土含量太高， 会增加铁液中氧化物的含量，使气泡外来核心增加，皮下 气孔率增加。残余稀土量应控制在0.043%以下