1、球墨鑄鐵金相組織缺陷原因及防止方法概述摘要：比較了球墨鑄鐵與灰鑄鐵、碳鋼的優缺點，介紹了顯微縮松，夾渣，石墨漂浮，開花 石墨球化，球化衰退，如球墨鑄鐵顯微組織缺陷的特點，分析了化學成分、澆注 溫度、鑄造 工藝設計、砂型的緊性，組織基因的大小等因素,鑄件壁厚對這些缺陷的形成有影響，并提 出了相應的預防措施。最后，指出球墨鑄鐵的顯微結構決定了鑄件的屬性，可以采取根據各 種金相組織缺陷形成的原因從而采用相應的措施，以提高鑄件的質量，提高企業的市場競爭 力和經濟效益。關鍵詞：球墨鑄鐵；金相組織；缺陷；防止措施前言與灰鑄鐵不同的是，石墨鑄鐵中的石墨是球形的，在基質上分解效率較低，使其不耐 拉伸、可塑性和

2、靈活性，一切都高于灰色鑄鐵；與碳鋼相比，它的可塑 性較低，疲勞與普通 中等碳鋼相比，兒乎是普通碳鋼的兩倍，山于其生產成本低 于鋼。此外，在球墨鑄鐵生產 中，除了鑄造缺陷外，還會出現一些獨特的組織缺 陷，如明顯的微孔和夾渣、石墨浮花、石 墨球化不良和球化衰退、口口和反白口、片狀石墨和破碎石墨、磷共品等。這些組織缺陷各 有特點，且相互關聯，嚴重影響鑄件的性能。2顯微縮松2.1特征球墨鑄鐵中的縮松是鑄件硬化時出現的缺陷，而山于無鐵液的補充從而出現了缺陷。除了肉眼可見的松樹宏觀縮松外，除了出現在金屬顯微鏡下外，還存在 明顯的邊界；一般情 況下，間隙呈金剛石角狀（嚴格地說，微孔不屬于金相缺陷范 疇）。收

3、縮降低了鑄件的力學 性能，影響了加工鑄件的表面質量。2.1.1澆注溫度鑄件澆注溫度高，有利于補縮；但澆注溫度過高會增加液態收縮量，不利于消除縮 孔、縮松。2.1.2砂型緊實度砂巖厚度太低或不均勻，在金屬或石墨膨脹的靜態莊力下，這種類型的型壁 可能會變 形使型腔擴大，不能很好地利用石墨化膨脹進行自補縮，容易導致鑄件產生縮松。2.1.3鑄造工藝設計澆注系統、冒口、冷卻器設計不當，不能保證液態金屬的連續凝固；此外，冒口的數量 和尺寸，以及與鑄件的正確連接，都會影響冒口的進給效果，使鑄件收 縮疏松。2.2防止措施2.2.1根據具體情況合理選擇澆注溫度常規鑄造,澆注溫度應該1350-1400C： 一包鐵

4、水澆注時間不應超過20分鐘，最好在 15分鐘以內澆注完成，以免造成衰退。2.2.2緊實度增加砂型的緊實度，舂砂需均勻，且含水量不宜過高，以保證鑄型有足夠的剛度。2.2.3優化工藝設計匚藝設訃應保證鑄件在凝固過程中可以不斷地從冒口補充高溫金屬液，冒口的尺寸和 數量要適當，以實現順序凝固。必要時，可采用冷鐵和補鐵的方法改變 鑄件的溫度分布，以 促進連續凝固。3夾渣3.1特征夾渣是鑄造廠的一個常見缺陷，通常是在鑄件上部，很容易形成黑色的非金屬斑點， 大大減弱鑄件的力學性能。3.2形成原因3.2.1化學成分（1）S鐵中的硫化物是造成缺陷的主要原因之一，熔點比鐵熔點高，在凝結 過程 中，硫化物會從鐵中釋

5、放出來，增加鐵的粘度，使金屬氧化鐵更難熔化，這 使得鐵中的氧化 鐵含量過高，很容易產生渣。（2）硫化物和硫化Mg和RE的實踐表明，沉積的刃一個主要原因是Mg、RE和 碳等 元素，而不是產生碎屑，使鐵水渣或金屬氧化物難以向上漂浮困難，形成夾 渣。3.2.2澆注溫度當金屬液體中氧化金屬的溫度過低時，金屬液體中的氧化物會停留在表面，因為金屬 液體的粘度太高，易殘留在金屬液體中；此外，澆注溫度越低，鐵表面 產生的氧化物越多， 形成的氧化物殘留物就越多。因此，冷卻是造成夾渣的主要 原因之一。323砂型質量型砂表面覆蓋著多余的的碎石或涂料，可與金屬液中的氧化物合成熔渣，從而產生夾 渣；砂型的緊實度不均勻，

6、緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物， 導致鑄件產生夾渣。3.3防止措施3.3.1控制熔煉工藝金屬流體的出爐溫度越高，有利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液 表面的渣 子，在鐵液表面放置覆蓋劑（珍珠巖等），以防止鐵液氧化。盡量選擇 較高的澆注溫度，防 止產生氧化渣（一般不低于1350 C）o332設計合理的澆注系統澆道應設有集渣包和擋渣裝置（如濾渣網等），使鐵液平穩地充填鑄型，避 免直澆道沖 砂，鐵液飛濺及紊流。333制作質量良好的鑄型砂型的密實度應均勻，并具有足夠的強度。合盒時請將模具內的砂粒清理干 凈。4石墨漂浮及開花狀石墨4.1特征漂浮石墨和開花石墨是球墨鑄鐵的一個

7、明顯缺陷。石墨漂浮在鑄造的上表面，使鑄件斷 口上部出現一層黑色區域（正常區域為銀灰色）。石墨漂浮區大多為開 花狀石墨或聚集的大 直徑石墨，石墨直徑的大集合通常發生在2.25毫米厚的鑄件 上，這是大型厚壁球墨鑄鐵件 的一種常見缺陷。在石墨漂浮的稠密區域，可見的 球狀石墨形式受損，與MgS-起”開 花。它與MgO結合，開花石墨可能存在于熱鑄件節點等地方，其微小特征是金屬基質破 裂的石墨球。石墨漂浮和開花，降 低了鑄造效率，影響了加工質量。4.2形成原因4.2.1化學成分CE太高，超過了共晶成分的含量，導致析出大量的共晶石墨。石墨密度高于 鐵液的， 在Mg的影響下，石墨漂浮在鑄件的頂部。CE越高，石

8、墨的浮力就越大。此外，早期碳化 物的穩定含量降低了鐵中的C洛解度，鐵能釋放大量石墨并增強 碳化物的浮力。4.2.2球化處理溫度與澆注溫度球化處理溫度低，降低沉積物生長速度；澆注溫度越高，石墨的流動趨勢就 越高。43改進鑄件的結構及工藝條件如果壁厚大不相同，應盡可能均勻地加厚，熱結很大，可將冷鋼添加到壁厚 或熱結中以 增加冷卻；如果熱點或厚壁位于鑄件頂部，則可設置冷鐵(冷鐵可制成斜面并用鐵釘固定)。 如果它們在加工表面，可以增加加工余量來去除它們。5球化不良與球化衰退5.1特征宏觀特征為銀灰色斷口內嵌黑芝麻點，微觀特征為聚集或分散的蠕墨和球狀 石墨(少團 簇絮凝石墨)。球化不良嚴重降低了鑄件的力

9、學性能，是影響鑄件性能的決定性因素。大量 蠕墨在早期鑄件中稱為球化不良，同包鐵液后期澆注的鑄件 中出現大量蠕蟲狀石墨的是球化 衰退。5.2形成原因5.2.1鑄件壁厚鑄件壁太厚，容易產生球化不良及衰退缺陷，主要是因為鐵在鑄造過程中長 期處于液 態，Mg蒸汽產生上浮，導致w(Mg)量下降；當產生大量石墨時釋放出的晶體電位會使奧氏 體殼熔化，導致石墨外泄并變形，形成非球形石墨。5.2.2球化處理溫度球化溫度過高，球化劑反應劇烈，鎂、稀土易燃燒。球化處理溫度過低，球化劑 易粘包，球 化劑反應不充分，吸收率低，均可使w (Mg), w(RE)低導致球化不良。5.2.3鐵液停留時間過長經過球化接種處理后，

10、鐵液停留時間越長，鎂、稀土氧化蒸發越多，殘留越 少，容易導 致球化不良。5.3防止措施5.3.1提高凝固速度冷鐵的合理使用可以用冷鐵添加到鑄件厚壁，以提高凝結速度，減少凝結時間，防止球 體退化。53.2控制處理溫度球化處理溫度不宜過高，以防止對球體造成嚴重損害；為了避免在高溫下氧 化，球化必 須覆蓋金屬板(3毫米厚)在多次移除礦渣后，含鐵的灰泥會覆蓋表面。53.3控制鐵液停留時間鐵液球化、孕育處理結束后應及時澆注，以防止球化衰退，停留時間不得超 過20mine53.4加強孕育處理采取包內、澆口杯孕育，因為隨流孕育可以顯著提高球形效應，防止衰退。6結束語球墨鑄鐵的金相組織決定了鑄件的質量，并與不

11、同的金相組織缺陷產生的原 因相匹 配。可以提高鑄件質量，提高企業的競爭力和經濟效益。參考文獻：王澤華，徐飛龍，張欣，邵佳，汪米琪.關于球墨鑄鐵球化率評定方法的初 步探 折 P-鑄造，2017, 66(04):348-354. 馮偉標，李濤.球墨鑄鐵金相定量分析方法探討町.現代鑄鐵，2015,35(06):35-40 -祁曉玲.基于數字圖像處理技術的球鐵金相分析口.機械工程與自動化，2016(05):135-136+143 -4鄭勝峰，田世英，劉石亮，周淑華.定量金相分析技術在球墨鑄鐵金相檢驗 中的 應用J 理化檢驗(物理分冊)，2009, 45(07):406-409.朱錢兵，張覃軼.球墨鑄鐵中球化率和石墨大小的數字評定J.金屬加工(熱加 工)，2014(17):89-91.6裘