球墨铸铁件产生缺陷的原因有哪些?

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球墨铸铁件产生缺陷的原因不单是球化处理问题，那么还有什么问题？

在球墨铸铁件生产中，常见的铸件缺陷除有灰铸铁件的一般缺陷外，还有球化不良、球化衰退、夹渣、缩松、石墨漂浮、皮下气孔等。通常，产生这些缺陷的原因不单是球化处理问题，有时还有造型制芯、熔炼浇注、配砂质量、落砂清理等许多生产工序的问题，因此必须具体分析。以便采取相应的合理措施加以解决。

（1）球化不良

特征:

在铸件或试棒断面上分布有明显可见的小黑点，愈往中心愈密。金相组织中.有聚集分布的厚片状石墨

原因分析:

1.原铁液硫含量过高

2.铁液氧化

3.残余球化剂量不足

4反球化元素的干扰

防止方法:

1.尽量选用低硫的焦炭和新生铁。若原铁液含硫量过高，应采用炉内、炉外脱硫或相应提高球化剂的加入量。交界铁液一定要分离干净，灰铸铁的铁掖不应混入球墨铸铁中。球化处理时，防止炉渣出到浇包中

2.操作中严防铁液氧化

3.熔制配比适当、成分稳定的中间合金，并采用合适的处理温度，注意球化处理操作。防止铁液与合金作用过分激烈或“结死”在包底

4镁球墨铸铁中。加人少量的稀土，可中和反球化元素的干扰

（2）球化衰退

特征:

球墨铸铁铁液，停留一定时间后，球化效果会消失

原因分析:

铁液的残余镁量和残余稀土量随着时间的延长会逐渐减少，过了一定时间后。球化剂残余量已减少到不足以保证铸件球化时，就造成球化衰退

镁量和稀土量逐渐减少的原因是：

1. 在铁液表面的MgS、CeS与空气中氧作用，发生下列反应：

2MgS+O2=2MgO气↑+2S

2CeS+ O2=2CeO气+2S

烟状的MgO和CeO在空气中逸损，S返回铁液与Mg、Ce作用又生成MgS、CeS，这样循环，Mg、Ce不断损失

2.镁在铁液中溶解度极小，大部分镁以微小的气泡悬浮在铁液中。当有搅拌、回包、浇注、机械振动等情况时，镁气泡会集聚上浮，并穿出铁液表面。遇空气燃浇而损失

3.镁、稀土与氧有极大的亲和力。铁液表面的镁和稀土要逐渐氧化、镁还有蒸发损失等

防止方法:

1.经球化处理的铁液应有足够的球化剂残余量

2.降低原铁液硫含量，并防止铁液氧化

3.球化处理后应扒净渣子

4.缩短铁液经球化处理后的停留时间

5.在铁液表面加覆盖熔剂，如石墨粉、木炭粉、冰晶石粉等

（3）夹渣（黑渣）

特征:

在铸件断面上呈现暗黑色，没有光泽，主要由琉化镁、硫化锰、氧化镁、二氧化硅、氧化铁、氢化镁等所组成，是一种非金属夹杂物，可用硫印、氧印等方法显示出来。一般分布在铸件浇注位置的上表面，砂芯的下表面和铸件的死角处

原因分析:

1.铁液硫含分高

2.铁液残余镁量过高

3.铁液表面生成氧化膜，浇注温度低

5扒渣或挡渣不净

6.浇注时铁液不平稳

防止方法:

1.降低原铁液硫含量；在保证铁液球化的前提下降低铁液的残余镁量

2.提高浇注温度。若澳注沮度超过1300℃时，夹渣缺陷基本上能消除

3.加入适最的稀土，以保证一定的残余稀土量(一般为ωRE0.02%~0.04%，大件控制在下限，小件控制在上限)

4.扒渣前，在铁液表面加冰晶石粉，能使渣子流动性提高，便于将渣子扒除；扒渣后，在铁液表面加冰晶石粉，可保护铁液表面不再被氧化。但吸潮后的冰晶石粉遇高温铁液时会析出HF气体，朝激咽喉，恶化了劳动条件。为此，在一般情况下，尽量不要使用冰晶石粉。使用时，最好经过200~250℃的烘烤

5.浇注系统应保证铁液平称注人型腔

6.适当增加加工余量

（4）缩松

特征:

在铸件内部有许多分散小缩孔，其表面粗糙，水压试脸时渗水

原因分析:

一般认为是由于球经铸铁凝固特性所决定的。其形响因素有:

1.碳、硅含且低；磷含量较高

2.残余镁量偏高

3.工艺设计不合理

4.浇注温度过低，影响冒口的补缩效果

5.铸型紧实度低

防止方法:

1.适当提高铁液碳、硅含量(以不产生石墨漂浮为度)；尽量降低磷含量。铁液球化处理后，应进行充分孕育，保证石墨充分析出。提高自身补缩能力

2.在保证球化的前提下，适当减少残余镁量。保证适当的稀上残余量(一般为ωRE0.02%~0.04%)

3.合理布置浇、冒口和冷铁，适当提高浇注温度，从而提高冒口的补缩能力

4 提高铸型紧实度，防止铸件外形胀大，有利于铁液石墨化膨胀时，得到自身补缩

5.改进铸件结构.减少铸件壁厚的不均匀度

（5）石墨漂浮

特征:

一般产生在铸件冷却位置的上表面，砂芯的下表面和铸件的死角处，厚大铸件易出现这种块陷。在断口上表面往往呈现均匀的一层密集的黑斑。石墨漂浮区的金相组织是球状石里或开花石墨聚集，严重时石墨完全爆裂

原因分析:

铁液碳当量超过共晶点，初生的球状石墨在高温液态中析出，由于密度的差别和镁蒸气泡上浮时的带动，使部分石墨球上浮至铸件上表面集聚，随后在共晶转变时迅速长大，形成石墨漂浮。因此，碳当量愈高、铸件愈厚大、铁液残余镁量愈低、浇注温度愈高等，愈容易产生石墨漂浮

防止方法:

1.严格控制铁液的碳当，当壁厚大于70mm的铸件，其碳当量必须小于4.55%，当壁厚小30mm，碳当量必须小于4.70%，其余按这个范围适当调整

2.在璧厚处设置冷铁，加快冷却速度。减少石墨漂浮

3.对于大断面铸件可加入少量钼铁或铬铁等强烈阻止石墨化的元素，以减少石墨漂浮

4.对于壁厚相差悬殊的铸件，可采用放大加工余或大冒口的办法，让石墨漂浮，在加工时被切除

（6）皮下气孔

特征:

经常出现在铸件上表面的表皮层下0.5~2mm处，形成直径在1~3mm左右的孔洞，热处理或抛丸清理后，可以清晰地发现这种缺陷

原因分析:

1.残余镁量过高，原铁液硫含量高

2.浇注温度过低

3.浇注时，铁液不平稳

4.型砂水分过多

5.硅铁和稀土一般在低温时要吸收氢气，而当它们被加入铁液时，在高温下，会放出氢气进人铁液

6.从铁液中逸出的镁蒸气和铁液表面的硫化镁与铸型中水蒸气发生下列反应

Mg+H20→ MgO +2[H]

MgS+H2O→MgO+H2S

生成的氢、氧化锐和硫化氢气体有可能通过铸件表面挤入铸件中

防止方法:

1.在保证球化的前提下，适当减少残余镁量，并尽量降低原铁液硫含量

2.提高浇注温度，小件一般要求在1280℃以上；浇注前应扒净渣子

3.浇注系统应保证铁液平稳注入型腔

4.严格控制型砂水分(一般控制在ωH2O4.5~5.5%)

5.炉料尽量干净、无锈。中间合金和孕育用硅铁最好预热供烤，减少稀土和硅铁带入的气体量

6.在铸型表面喷涂锭子油等碳质材料，使铁液与铸型界面上造成还原性气氛、在铁液表面或铸型表面撒上少量冰晶石粉或氟硅酸钠等都能减少或消除皮下气孔

（7）碎块状石墨

特征:

显微组织为少量大石墨球周围共晶团边界处均匀分布碎块状石墨和铁素体。石墨球也生长连接成分枝石墨，其宏观断面为界限分明的暗灰色斑点，主要产生于大断面铸件热节部位或冒口颈下

原因分析:

主要是铸件冷却缓慢共晶凝固时间过长而引起的成分偏析和孕育衰退或Ce及其他活性元素过多

防止方法:

l.应选用纯净炉料并根据干扰元索含量严格限制稀土(特别是Ce)的含量(质量分数)，一般应限制有效的轻稀土残留量≤0.006%，重稀土残留量≤0.018%

2.控制较低的碳当量(特别是Si＜2.5%~2.6%可减少此缺陷)

3.在铁液中添加微量ωSb（0.002%~0.007%）可减少或消除碎块状石墨

4.采用钇基重稀土镁球化剂时可加入ωSb0.01%或ωBi0.01%，可减少此缺陷，但对冲击性能有不良影响

5.采用钡硅铁长效孕育剂或瞬时、型内孕育工艺也有一定效果

6.加快冷却，例如采用带冷却管并通入冷却剂不断导出热量的铸造工艺是防止此缺陷的有力措施

（8）反白口

特征:

出现于铸件热节中心。宏观断面为界限清晰的白亮块，与该都位外观轮廓呈相似性，但

有时界限不清，常伴随缩松。金相观察为过冷密集细针状渗碳体，常邻接显微缩松。反白口多出现于小件，厚大铸件刚表现于热节中心珠光体量增加或呈网状渗碳体

原因分析:

最后凝固的热节中心偏析富集镁、稀土、锰、铬等白口化元素，石最化元素硅因反偏析而贫乏，增大该区残余铁液过冷度；同时由于孕育不足或孕育衰退不利于石墨形核；薄壁小件热节比大件冷却速度快，因此在偏析过冷和孕育不足的热节中心形成细针状渗碳体和缩松。铁液中含Cr 、Te或稀土残留量过高易出现此缺陷

防止方法:

1.在保证球化条件下尽量减少残留镁和稀土量。必要时使用低稀土球化剂

2.防止炉料内混入铬等强烈白口化元素

3.强化孕育，如采用后期孕育工艺或用钡硅铁长效孕育剂

4.适当提高小铸件浇注温度

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球墨铸铁件产生缺陷的原因不单是球化处理问题，那么还有什么问题？

在球墨铸铁件生产中，常见的铸件缺陷除有灰铸铁件的一般缺陷外，还有球化不良、球化衰退、夹渣、缩松、石墨漂浮、皮下气孔等。通常，产生这些缺陷的原因不单是球化处理问题，有时还有造型制芯、熔炼浇注、配砂质量、落砂清理等许多生产工序的问题，因此必须具体分析。以便采取相应的合理措施加以解决。

（1）球化不良

特征:

在铸件或试棒断面上分布有明显可见的小黑点，愈往中心愈密。金相组织中.有聚集分布的厚片状石墨

原因分析:

1.原铁液硫含量过高

2.铁液氧化

3.残余球化剂量不足

4反球化元素的干扰

防止方法:

1.尽量选用低硫的焦炭和新生铁。若原铁液含硫量过高，应采用炉内、炉外脱硫或相应提高球化剂的加入量。交界铁液一定要分离干净，灰铸铁的铁掖不应混入球墨铸铁中。球化处理时，防止炉渣出到浇包中

2.操作中严防铁液氧化

3.熔制配比适当、成分稳定的中间合金，并采用合适的处理温度，注意球化处理操作。防止铁液与合金作用过分激烈或“结死”在包底

4镁球墨铸铁中。加人少量的稀土，可中和反球化元素的干扰

（2）球化衰退

特征:

球墨铸铁铁液，停留一定时间后，球化效果会消失

原因分析:

铁液的残余镁量和残余稀土量随着时间的延长会逐渐减少，过了一定时间后。球化剂残余量已减少到不足以保证铸件球化时，就造成球化衰退

镁量和稀土量逐渐减少的原因是：

1. 在铁液表面的MgS、CeS与空气中氧作用，发生下列反应：

2MgS+O2=2MgO气↑+2S

2CeS+ O2=2CeO气+2S

烟状的MgO和CeO在空气中逸损，S返回铁液与Mg、Ce作用又生成MgS、CeS，这样循环，Mg、Ce不断损失

2.镁在铁液中溶解度极小，大部分镁以微小的气泡悬浮在铁液中。当有搅拌、回包、浇注、机械振动等情况时，镁气泡会集聚上浮，并穿出铁液表面。遇空气燃浇而损失

3.镁、稀土与氧有极大的亲和力。铁液表面的镁和稀土要逐渐氧化、镁还有蒸发损失等

防止方法:

1.经球化处理的铁液应有足够的球化剂残余量

2.降低原铁液硫含量，并防止铁液氧化

3.球化处理后应扒净渣子

4.缩短铁液经球化处理后的停留时间

5.在铁液表面加覆盖熔剂，如石墨粉、木炭粉、冰晶石粉等

（3）夹渣（黑渣）

特征:

在铸件断面上呈现暗黑色，没有光泽，主要由琉化镁、硫化锰、氧化镁、二氧化硅、氧化铁、氢化镁等所组成，是一种非金属夹杂物，可用硫印、氧印等方法显示出来。一般分布在铸件浇注位置的上表面，砂芯的下表面和铸件的死角处

原因分析:

1.铁液硫含分高

2.铁液残余镁量过高

3.铁液表面生成氧化膜，浇注温度低

5扒渣或挡渣不净

6.浇注时铁液不平稳

防止方法:

1.降低原铁液硫含量；在保证铁液球化的前提下降低铁液的残余镁量

2.提高浇注温度。若澳注沮度超过1300℃时，夹渣缺陷基本上能消除

3.加入适最的稀土，以保证一定的残余稀土量(一般为ωRE0.02%~0.04%，大件控制在下限，小件控制在上限)

4.扒渣前，在铁液表面加冰晶石粉，能使渣子流动性提高，便于将渣子扒除；扒渣后，在铁液表面加冰晶石粉，可保护铁液表面不再被氧化。但吸潮后的冰晶石粉遇高温铁液时会析出HF气体，朝激咽喉，恶化了劳动条件。为此，在一般情况下，尽量不要使用冰晶石粉。使用时，最好经过200~250℃的烘烤

5.浇注系统应保证铁液平称注人型腔

6.适当增加加工余量

（4）缩松

特征:

在铸件内部有许多分散小缩孔，其表面粗糙，水压试脸时渗水

原因分析:

一般认为是由于球经铸铁凝固特性所决定的。其形响因素有:

1.碳、硅含且低；磷含量较高

2.残余镁量偏高

3.工艺设计不合理

4.浇注温度过低，影响冒口的补缩效果

5.铸型紧实度低

防止方法:

1.适当提高铁液碳、硅含量(以不产生石墨漂浮为度)；尽量降低磷含量。铁液球化处理后，应进行充分孕育，保证石墨充分析出。提高自身补缩能力

2.在保证球化的前提下，适当减少残余镁量。保证适当的稀上残余量(一般为ωRE0.02%~0.04%)

3.合理布置浇、冒口和冷铁，适当提高浇注温度，从而提高冒口的补缩能力

4 提高铸型紧实度，防止铸件外形胀大，有利于铁液石墨化膨胀时，得到自身补缩

5.改进铸件结构.减少铸件壁厚的不均匀度

（5）石墨漂浮

特征:

一般产生在铸件冷却位置的上表面，砂芯的下表面和铸件的死角处，厚大铸件易出现这种块陷。在断口上表面往往呈现均匀的一层密集的黑斑。石墨漂浮区的金相组织是球状石里或开花石墨聚集，严重时石墨完全爆裂

原因分析:

铁液碳当量超过共晶点，初生的球状石墨在高温液态中析出，由于密度的差别和镁蒸气泡上浮时的带动，使部分石墨球上浮至铸件上表面集聚，随后在共晶转变时迅速长大，形成石墨漂浮。因此，碳当量愈高、铸件愈厚大、铁液残余镁量愈低、浇注温度愈高等，愈容易产生石墨漂浮

防止方法:

1.严格控制铁液的碳当，当壁厚大于70mm的铸件，其碳当量必须小于4.55%，当壁厚小30mm，碳当量必须小于4.70%，其余按这个范围适当调整

2.在璧厚处设置冷铁，加快冷却速度。减少石墨漂浮

3.对于大断面铸件可加入少量钼铁或铬铁等强烈阻止石墨化的元素，以减少石墨漂浮

4.对于壁厚相差悬殊的铸件，可采用放大加工余或大冒口的办法，让石墨漂浮，在加工时被切除

（6）皮下气孔

特征:

经常出现在铸件上表面的表皮层下0.5~2mm处，形成直径在1~3mm左右的孔洞，热处理或抛丸清理后，可以清晰地发现这种缺陷

原因分析:

1.残余镁量过高，原铁液硫含量高

2.浇注温度过低

3.浇注时，铁液不平稳

4.型砂水分过多

5.硅铁和稀土一般在低温时要吸收氢气，而当它们被加入铁液时，在高温下，会放出氢气进人铁液

6.从铁液中逸出的镁蒸气和铁液表面的硫化镁与铸型中水蒸气发生下列反应

Mg+H20→ MgO +2[H]

MgS+H2O→MgO+H2S

生成的氢、氧化锐和硫化氢气体有可能通过铸件表面挤入铸件中

防止方法:

1.在保证球化的前提下，适当减少残余镁量，并尽量降低原铁液硫含量

2.提高浇注温度，小件一般要求在1280℃以上；浇注前应扒净渣子

3.浇注系统应保证铁液平稳注入型腔

4.严格控制型砂水分(一般控制在ωH2O4.5~5.5%)

5.炉料尽量干净、无锈。中间合金和孕育用硅铁最好预热供烤，减少稀土和硅铁带入的气体量

6.在铸型表面喷涂锭子油等碳质材料，使铁液与铸型界面上造成还原性气氛、在铁液表面或铸型表面撒上少量冰晶石粉或氟硅酸钠等都能减少或消除皮下气孔

（7）碎块状石墨

特征:

显微组织为少量大石墨球周围共晶团边界处均匀分布碎块状石墨和铁素体。石墨球也生长连接成分枝石墨，其宏观断面为界限分明的暗灰色斑点，主要产生于大断面铸件热节部位或冒口颈下

原因分析:

主要是铸件冷却缓慢共晶凝固时间过长而引起的成分偏析和孕育衰退或Ce及其他活性元素过多

防止方法:

l.应选用纯净炉料并根据干扰元索含量严格限制稀土(特别是Ce)的含量(质量分数)，一般应限制有效的轻稀土残留量≤0.006%，重稀土残留量≤0.018%

2.控制较低的碳当量(特别是Si＜2.5%~2.6%可减少此缺陷)

3.在铁液中添加微量ωSb（0.002%~0.007%）可减少或消除碎块状石墨

4.采用钇基重稀土镁球化剂时可加入ωSb0.01%或ωBi0.01%，可减少此缺陷，但对冲击性能有不良影响

5.采用钡硅铁长效孕育剂或瞬时、型内孕育工艺也有一定效果

6.加快冷却，例如采用带冷却管并通入冷却剂不断导出热量的铸造工艺是防止此缺陷的有力措施

（8）反白口

特征:

出现于铸件热节中心。宏观断面为界限清晰的白亮块，与该都位外观轮廓呈相似性，但

有时界限不清，常伴随缩松。金相观察为过冷密集细针状渗碳体，常邻接显微缩松。反白口多出现于小件，厚大铸件刚表现于热节中心珠光体量增加或呈网状渗碳体

原因分析:

最后凝固的热节中心偏析富集镁、稀土、锰、铬等白口化元素，石最化元素硅因反偏析而贫乏，增大该区残余铁液过冷度；同时由于孕育不足或孕育衰退不利于石墨形核；薄壁小件热节比大件冷却速度快，因此在偏析过冷和孕育不足的热节中心形成细针状渗碳体和缩松。铁液中含Cr 、Te或稀土残留量过高易出现此缺陷

防止方法:

1.在保证球化条件下尽量减少残留镁和稀土量。必要时使用低稀土球化剂

2.防止炉料内混入铬等强烈白口化元素

3.强化孕育，如采用后期孕育工艺或用钡硅铁长效孕育剂

4.适当提高小铸件浇注温度