整体过硬缺陷

第九章　成分、组织及性能不合格类缺陷

成分、组织及性能不合格类缺陷主要包括物理力学性能不合格、化学成分不合格、金相组织不合格三大类，缺陷的种类很多，包括菜花头、白边过厚、断晶、反白口、过烧、巨晶、亮皮、反偏析、正偏析、球化不良、石墨粗大、石墨漂浮、表面脱碳等。

第一节　成分、组织及性能不合格类缺陷的形成机理及防治理论

这里先对成分、组织及性能不合格类缺陷中几种重要的缺陷做详细介绍。

一、整体过硬缺陷

整体过硬是指整个铸件硬度过高。

铸件整体过硬这一缺陷，与热传导及金属成分有关，还与两者的匹配适当与否有关，即：就冷却速度而言，是因为金属成分不当所致；就金属成分而言，则是因为冷却速度过快所致。这两种因素中，如果只有一种符合工艺规范，则另一种就是产生缺陷的原因所在。

整体过硬缺陷可能形成的原因有以下几个方面。

1. 砂型

因砂型的性能不良而造成铸件整体过硬缺陷是不常见的，但若型砂太湿也能造成这种缺陷。有时，整体过硬看上去好像是型砂引起的，但实际上却是由于型砂中混入外来物质，或激冷涂料（如碲）使用不当，或混入相当数量的碎铁，使铸件的冷却速度发生显著变化。

一般来说，紧实度高的砂型中的铸件，其冷却速度比在透气性好或者舂砂软的粗粒砂型中要快，但差别不大。如果化学成分和其他一些因素已使铸件接近出现整体过硬，那么，型砂性能不良便成为产生整体过硬缺陷的又一决定性的因素。

2. 制芯

一般常用的砂芯冷膏刷得过多，或是砂芯中的铁棍或芯骨太粗（如铸管所用的芯骨），如果芯骨外的砂层太薄，可能引起导出热量过多，会使铸件受激冷而导致整体过硬。

3. 造型

不论哪一种激冷工艺，如果使用不当，均能导致铸件产生整体过硬。激冷涂料用量过多和激冷涂料用错，就是这类的例子。

金属型或压铸型的温度，特别是在开始浇注还没有达到操作温度以前，铸型的温度对是否产生整体过硬是一个很重要的因素。

金属型上涂刷一些绝热材料，这种基本工序不应忽略。

4. 金属成分

造成铸件整体过硬，通常是由于不正确的熔炼方法或不当的工艺规范所致。每一种铸造金属的熔炼要求都不相同。某些金属，例如灰口铸铁，对冷却速度和铸件截面尺寸的变化特别敏感，因为石墨化程度对铸件的硬度有影响。

（1）钢。铸钢件产生整体过硬，其原因多半是由于稳定碳化物合金和高硅铁合金的加入量太大。

（2）灰口铸铁与球墨铸铁。碳当量不正确是使灰口铸铁与球墨铸铁产生整体过硬最常见的原因，其次是加入的合金成分不符。薄壁铸件如未进行孕育处理，会使数量达不到工艺规范上的要求。

（3）可锻铸铁。合金成分不符是产生整体过硬的原因之一。在可锻铸铁中（以及需要热处理的球墨铸铁），含有一些妨碍石墨析出的有害合金元素，其中最常见的合金元素便是铬。

（4）铝合金。有很多合金元素会使铝铸件产生整体过硬，其中以铁和锰最为突出。

（5）镁合金。镁铸件之所以产生整体过硬，通常都是因为硅和铝加入量过多。但大多数合金元素超过工艺规范上的规定，也会使镁铸件产生整体过硬。

（6）黄铜与青铜。黄铜与青铜的成分不准确，可能是由于炉料配错，或由于料库中炉料混杂而错用了产生其他成分铸件的原料。

5.熔化

铸件之所以产生整体过硬缺陷，绝大部分是由于化学成分不准确所致。所以，因熔化不当而使化学成分不符时，就会产生不适宜的整体过硬。显然，化学成分不符，与炉料的称量或某几种元素的烧损超量有关。有时，前一炉熔化的合金污染了下一炉熔化的合金，是成分不符的主要原因。

假定加料工艺是正确的，而且炉衬液没有对金属液产生污染，那么，一般造成这种缺陷的根源是氧化物的熔化过程。这可能与熔化速度、熔渣覆盖情况或炉气失去控制有关。

多数金属根据其过热度的高低，能使设计直接产生整体过硬，或是由于过热，影响了气体的溶解度，也会产生整体过硬。

加料时用错铁合金，如把铬铁当做硅铁使用，这纯属工作中的疏忽大意。加强熔化炉的管理，即可避免这类错误。

6.浇注

金属液氧化（含气体高），非常容易引起铸件产生整体过硬。因此，应避免使用潮湿的、脏的和受合金污染的浇包、出铁槽和流槽。某些金属即因浇注温度过低而产生整体过硬，在铸件截面较薄处尤其如此。这样，薄截面冷却速度的快慢也就成为产生整体过硬的一个因素。

7.其他因素

某些金属浇注后的冷却速度要求十分严格。落砂过早是铸件在空气中淬冷，会改变黑色和有色金属的晶粒大小，或改变黑色金属中珠光体的稳定性。

多数情况下，还规定对铸件进行热处理。热处理中如发生错误，会直接产生整体过硬。如热处理炉的哪个炉门应该先开这样的小问题上稍有差错，也可能引起整体过硬。

在水冷金属型中，常见的错误是铸件在型中停放的时间太短，也能造成整体过硬。

无意中将热铸件淬入水中，这纯属工作疏忽。再如，某些铸件夏天在红热状态下可在敞开的窗前落砂，而冬天却不能这样做。

二、局部过硬缺陷

硬点、硬区和激冷点都是铸件上局部范围硬度过高的缺陷，这类缺陷较整体过硬为多。因为在同一铸件上，截面薄厚不同，硬度也不同。因此，这类缺陷总是发生在截面相差较大的铸件上。此外，还有铸件截面过薄或冷却速度过快等其他原因。

某些金属对截面变化的敏感性比较高，因此，对截面变化敏感性高的金属尤其容易产生这类缺陷。灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁的硬度与其基本组织和石墨状况都有关系，所以都是对截面变化敏感的材料。根据同样理由，热处理工艺与铸件的截面尺寸有关。

铸件的化学成分不正确、金属中含有气体、热传导快和铸件截面过薄，是造成硬点、硬区和激冷点的主要原因。

造成硬点缺陷可能在以下几个方面。

1. 模样

（1）模样或芯盒磨损引起铸件截面减薄，铸件截面太薄或意外减薄都会造成局部过硬，而模样和芯盒磨损也会导致这类缺陷。为了使铸件的薄截面达到规定的硬度，应对模样进行预防性保护并使其留有余量，以避免模样尺寸因磨损减薄而不符合标准。

（2）模样变形使上型腔截面变薄。模样翘曲、弯曲或呈弓形都能造成上型截面变薄，而使铸件在该薄截面处冷却过快。

（3）模具未对准。常遇到的问题是上下半模未对准，造成铸件的一处或数处截面减薄。砂芯（芯盒）和芯头（模样上的）没有对准，会使铸件的截面厚度超出工艺文件上所规定的该铸件的最薄截面尺寸。

2. 砂箱及其准备

（1）箱带距型腔过近，使铸件局部受激冷。如果砂箱或箱带距型腔过近，则在铸件凝固时，直接对金属产生激冷效果。对有箱造型的一些零件，很少设计为用砂箱，有时就会发生上述情况。此外，由于工作上的疏忽，有适宜的砂箱未用，而使用了并不适宜的砂箱；有时，为了减少用砂量，在过少的砂箱中勉强造型而造成缺陷。表面上看来是节约，结果在铸件却造成局部过硬缺陷，因小而失大。

（2）砂箱的定位销及销套磨损，会造成错箱引起铸件截面减薄，在薄截面上产生硬块。消除这种缺陷的唯一办法是加强工艺装备的管理和维护保养。

（3）砂箱刚度小或发生扭曲，会使砂型下垂，因而造成铸件截面减薄、冷却加快。

（4）造型底板刚度小或翘曲不平，套箱单薄且内壁黏附脏物，这些都会使铸件尺寸发生变化，足以生成硬区或激冷点。

3. 浇冒口系统

在很多情况下，通过合理布置浇口，可以解决铸件薄截面过硬的问题。例如，将内浇口设置在薄截面处或在其近旁，这有助于减缓冷却、避免产生过硬缺陷。有时，只要把横浇道挪近薄截面，就可以使铸件各部分硬度均匀。还应避免使金属液流入位于死角的薄截面，或使低温金属液流入冷却迅速的薄截面。

例如，将铸件的薄截面竖着置放在上箱，就是一种可能产生过硬缺陷的工艺。这样就迫使较冷的金属液往上流入薄截面。这种把冷金属液、薄截面、且远离内浇口三项不利因素集中在一起，就会产生不可补救的硬点。在特殊情况下，倘若铸件的结构或模样在砂箱中的布局一定要把薄截面放在上箱，那么可以从薄截面处溢出少量金属液，以此加热该处的型砂，解决过硬的问题。

4. 型砂

（1）型砂中有小湿团（小泥团或淀粉团），有局部激冷的作用，因而能在铸件上形成硬点。干粉状黏结剂，如黏土和淀粉等，在其未与砂粒混匀之前切不可将液体直接加入粉状黏结剂。

混砂是控制型砂水分的重要环节。混砂机超载使用，或在括板、辗轮和底板已经磨损而未调整好前仍继续使用，混砂效果最不好。混砂机要经常进行维护保养，这与型砂的各项性能关系很大，而对水分的均匀分布尤为重要。

（2）型砂中混入外来杂质，就像冷铁一样能引起硬点。当这种严重缺陷频频出现时，常常是因为型砂中混入和偶尔掉入各种各样的残渣碎片的缘故。

5. 制芯

由于砂芯中常夹带外来杂质，如铁丝、铁棍、涂料等，所以砂芯比砂型更易引起硬点。在芯砂方面可能出现的一切不良现象，如产生小湿团、淀粉块、黏结剂集中、发气物混合不良（如沥青）以及舂砂软硬不匀，所有这些当然都会反映到砂芯上来。此外，因涂料或黏结剂过湿过多或传热过快也会导致铸件局部过硬。由于芯砂的比例增加会使砂芯的致密程度增高，而紧实度越高，导热性也越好。抹了涂膏的砂芯，其导热能力一般高于未抹涂膏的砂芯。

砂芯上某些部分的激冷涂膏或涂料刷得过多，使铸件产生局部过硬，其作用和有一段芯骨、铁棒、铁丝等暴露或部分暴露在砂芯外一样。能使金属产生局部激冷的任何类型的外来物质，都会给铸件造成硬点。

除外来杂质直接引起硬点、硬区外，砂芯本身也能使铸件截面减薄，而出现过硬缺陷。例如，芯头磨掉过多或砂芯扭曲。

6. 造型

由于造型也包括下芯，所以因下芯疏忽而造成铸件截面减薄，应分属于造型的范畴。造型工若将骨架、铁棍、固砂木片、砂钩和箱带距型腔过近，会导致铸件局部激冷。型钉插得过多或插在截面薄的砂块上，也会产生过硬缺陷。涂料刷得太厚或未烘干，不仅会使铸件出现白口，而且会使铸件截面变薄。

在不需要冷铁的地方放置了冷铁，或者在需要冷铁的地方放置了形状和尺寸不符的冷铁，都是操作上的疏忽大意。

7. 金属成分

因为多数金属对截面变化都是敏感的，所以，在铸件薄截面处容易产生过硬。此外，有些金属元素会提高铸造金属的截面敏感性。例如，就一定的碳当量而言，含碳量低的铸铁，其截面敏感性也比含碳量高的铸铁要大得多。

化学元素硫，易于在铸件薄截面处引起点状白口，而对厚截面铸件基本不产生影响；铬元素，尤其当铸铁件的含磷量高时，便会在薄截面处产生许多硬点。

不少金属都具有类似的特性，特别是化学成分不符合要求的金属容易产生铸造缺陷。例如，各种铝金属对氧化铝、铁、硅都很敏感。镁金属对非金属材料，如氮气、尿素和类似的物质敏感。

装料疏忽，对出现硬点和白口也是有关系的。

8. 熔化

操作上的任何疏忽，都会导致化学成分不正确，最严重的情况甚至会有不符合要求的金属成分在熔炼时析出。

（1）炉温太低，会引起合金元素分布不良。

（2）炉温太高和熔化过速，会引起金属氧化。

（3）金属液吸气。由于炉衬（包括冲天炉）、出铁槽、浇包等潮湿，会使金属吸气过多而形成许多硬点，应当注意。

（4）金属中的气体，虽未列入一般例行的化学分析项目中，但也要控制其含量。

（5）冲天炉炉底砂子太潮、坩埚和熔化操作工具不干净以及熔化工段管理不善所造成的类似情况，都是导致铸件产生缺陷的因素。

（6）金属的出炉温度过低。浇包内处理，如灰口铸铁和球墨铸铁的石墨化孕育处理，是控制铸铁硬度的一个环节，若操作不当或铁水温度低便会产生问题。

（7）孕育处理。这方面的主要错误孕育剂选用不当（选错）：不该用孕育剂时用了孕育剂；该用时却没有用以及错用孕育剂。

9. 浇注及其他因素

因浇包烘烤不良而导致金属液温度太低和金属液中含有气体，其影响与熔化一节的影响相同。

许多硬点的问题是由其他的一些原因引起的，包括：a.铸件截面尺寸出现异常减薄；b.冷却速度骤然改变；c.铸件在热处理和焊接后冷却过速等。

除落砂温度过高有明显的过硬倾向外，还有许多情况亦可引起过硬。如将热铸件投入水中，或将其放在冷铁或铸造车间其他常用的一些物体上。

还可能由于磨削或打磨过猛、割炬或切割砂轮片使用不当，造成铸件局部过热而引起淬硬。

热处理工艺规范可能不正确，也可能没有严格的执行热处理工艺（如保温时间不够）。

铸件在金属型或压铸型中滞留的时间太长是属于特殊情况。同样，焊补的铸件由于没有回火、冷却太快或焊补条（焊条）的成分不符，均可能出现硬点。

焊补后若搬运不慎，就像在正常落砂后无意中冷却过快一样（如铸件掉在水中等），也会出现硬点。

三、石墨漂浮及其他宏观偏析缺陷

漂浮石墨是熔融铁水中分离出来的游离石墨。在球墨铸铁等黑色合金中，只要其成分中有一种或几种元素接近或超过合金的最大溶解度，就会产生类似的宏观偏析。

这种缺陷受金属成分和冷却速度的影响。因此，凡影响冷却速度的各种因素，确定金属成分时都是非常重要的。平衡相图所指出的最大溶解度和共晶成分是在冷却十分缓慢的条件下获得的。较快的冷却速度，能使易于形成偏析的成分避免偏析。例如，碳当量4.3%是灰铸铁在极缓慢冷却速度下的理论上的共晶点。在实际生产中，诸如活塞环铸件，其冷却速度非常快，所以，即使碳当量高达4.5%也不会出现过共晶组织。而同样成分的厚截面铸件，便很容易出现漂浮石墨。不论什么原因导致铸件缓慢冷却（如靠近内浇口或横浇道），均易于出现共晶点偏移的现象。

造成石墨漂浮及其他宏观偏析缺陷的因素有以下方面。

1. 铸件和模样设计

（1）铸件截面厚薄悬殊。若金属成分系按冷却较快的截面选定的，则在厚截面处，由于冷却缓慢而产生偏析。例如，对于铸铁件，可能就不得不在下述两种情况中选择其一：一种是薄截面会形成白口不能切削；一种是薄壁虽然恰当，而厚壁处有出现石墨漂浮危险。遇到这类设计时，铸造工作者就不得不在对薄、厚截面分别都是正确的成分中，选取一个折中成分。

（2）砂型或砂芯中部分区域过热，将促使铸件产生局部偏析。如有一些设计，在合理的厚截面中存在着一个小砂芯，就会出现这种问题。这时，小砂芯把热量汇集起来，致使铸件的有效截面大于原来设计的截面。和设计中所标明的相比，可能就不得不以较厚的截面为依据来选择成分。如果所选择的成分不允许如此缓慢的冷却，则对于铸铁件就会出现石墨漂浮。

2. 砂箱及其准备

砂箱旋转不稳（不平衡）。众所周知，这会在离心铸造中使那些接近形成偏析的合金成分发生偏析。正常离心力的间断，其作用就像改变冷却速度一样，从而把那些有偏析倾向的组分分离出来。这种情况常见于碳当量高的砂型离心铸铁管。在生产这种管子时，漂浮石墨和各种硫化锰夹杂物会被旋离出来。

3. 浇冒口系统

（1）浇冒口布局不当，促使局部区域出现热汇，会使某些截面出现通常只有在厚得多的截面处才出现的那种缓慢冷却。例如，在靠近相当薄的截面处设置大冒口，就会使该薄截面处的冷却速度，相当于较厚截面数倍之的冷却速度。所以，如果其成分是按照截面快速冷却而选定的，那就会出现粗大偏析。

（2）内浇口或冒口与铸件相连处出现局部热节，会使冷却速度降低到在铸件连接内浇口及冒口颈的部位出现粗大偏析。

（3）金属液湍流，会打乱某截面所要求的正常冷却速度。金属液湍流会使某些组分出现沉淀或产生偏析，而如果是层流状态，则这些组分级会溶解在溶液中或处于悬浮状态。

（4）发热造型材料使用不当，会造成局部过热或与采用指定成分所预期的冷却速度不符。

4. 型砂

由于在型砂中采用了绝热材料，使热传导变得异常缓慢，从而改变了铸件某一截面原来的冷却速度。如果铸件选用的化学成分变动范围很窄，砂型舂得过分松软或者型砂中木屑加得过多，就足以引起偏析。在大多数情况下，选择金属成分时已考虑到足够的安全系数，足以使冷却速度的这些微小变化的影响不甚显著，但是还不足以抵消配砂中的巨大变化。

5. 制芯

（1）油砂芯未烘透，具有放热反应，会使砂芯过热，因而实质上改变了铸件与砂芯相邻接部位的冷却速度。

（2）气膜起了绝热作用，例如在树脂壳芯中，这种气膜就可能改变金属截面和芯砂间的热传导系数，其结果是使冷却减缓，致使原定的金属成分变得有形成偏析的危险。所以，当制芯有重大改变，而所选择的金属成分对于出现宏观偏析又处于一触即发状态，要求在冶金方面对成分进行调整和改变。

6. 造型

（1）掺入绝热材料，如掺入石棉粉或珍珠岩砂都会造成局部缓冷。

（2）发热造型材料使用不当，将会改变邻接热源（发热材料）的铸件截面的冷却速度。必须看到，发热造型材料放出的热量对于铸件截面冷却速度产生的影响，就像是设置了冒口一样。

7. 金属成分

（1）灰口铸铁与可锻铸铁。从冷却角度来看，灰口铸铁与可锻铁的碳当量也许偏高，这两种铸铁的确切共晶点很少恰好在碳当量为4.3%处。对薄壁铸件，铸造工作者不得不选用超过4.3%的碳当量，以免材料过硬。结果，较厚截面处可能受到不良影响，因为，这样的碳当量对于较厚截面来说就太高了。

金属中磷含量过高也会出现上述后果，因为，虽然磷在计算碳当量时往往不标示出，但是它对共晶的形成却有影响。有时，磷的作用与相同数量的硅相等。

在碳当量高的铸铁中，如果稳定碳化物的元素不够，就会有游离碳偏析出来。

石墨化元素用量过多，除了对碳当量有明显影响外，对漂浮石墨的形成也有直接影响。某些在浇包中添加的石墨化元素，当将其加到接近共晶成分的铁水中，即使对薄截面铸件来说，也会产生明显的合金效应。

（2）球墨铸铁。除上面各节中讨论的各种因素外，无论是加镁处理或是二次孕育处理时，孕育剂加入量过多，均能成为产生石墨漂浮缺陷的额外因素。这两种情况对石墨形成均有影响，而对接近共晶成分的球墨铸铁，则更容易出现上述两种过量处理。

球化处理时，金属液中含硫量过高，会有硫化锰和其他偏析物从金属液中析出。

铝和钛合在一起的含量超过0.1%时，会形成三元共晶碳化物的偏析物。

（3）钢。除一些特殊的合金钢，如高硫或高铅钢（易切削钢）会出现偏析外，钢一般不会出现宏观偏析。特殊用途的高铜钢，如果含铜量避过其溶解极限（约0.6%）时，也会出现偏析。

（4）铝。铝中的铜或其他合金元素加入量超过其溶解极限时，会出现宏观偏析。

8. 熔化工艺

（1）灰口铸铁和球墨铸铁。在冲天炉中熔化的灰口铸铁和球墨铸铁，由于熔化时操作不当，无意中改变了铸铁的成分而产生偏析。焦炭和风量的比例不当会造成增碳而使碳当量不适当的提高，若原始成分已接近或超过共晶成分，则将直接产生偏离共晶点效应。

熔化温度太高，会在开始熔化时就造成增碳过多，从而因石墨漂浮而不合要求。出铁间隔太长，使金属液和焦炭接触时间过长，致使增碳超过预期的程度。间断操作（停风等）会造成过量增碳，形成预料不到的高碳当量。

加料或秤料疏忽，会造成化学成分不均匀。成分不匀的铁水，在原定的冷却速度下，也可能会出现碳当量过高的问题。

（2）可锻铸铁。熔化温度过高、熔化速度太快或还原性炉气中熔化，会形成碳当量过高或有可能直接引起晶核效应，而使漂浮石墨聚集在一起。

（3）铝。过热温度太高，会引起晶粒长大，诱发或出现偏析。因备料疏忽而掺入各种杂质超过其溶解度极限时，也会产生各种偏析物。

（4）镁。备料疏忽可能掺入各种不适当的和引起偏析的杂质。

（6）黄铜和青铜：铅青铜搅拌不充分，会有铅析出，是个棘手的问题，因为铅难溶解于铜，很容易析出。浇包不干净或带有渣壳引起污染，则会因为成分发生了变化或因为那些杂质仅仅一部分被金属液重新吸收，都会导致各种偏析物的产生。

在对回炉料分类时，操作疏忽，使熔化的合金化学成分不符合要求。生产几种成分的黄铜和青铜铸件的车间，对回炉料进行认真的分类是非常重要的。用错铸锭或用错回炉料，确实常有发生，这因为许多有色金属炉料类似，容易混淆。

9. 浇注

（1）浇注温度低于饱和溶解温度。当几种合金化元素的饱和溶解温度有很大差别时，即使原来的熔融金属已经充分混匀并合金化了，但在浇注前将金属液降温冷却，也会使一些组分从熔液中析出，而出现偏析。

（2）浇注温度过高，对铅青铜来讲，在凝固过程中可能会有铅析出。这些合金必须尽可能在接近凝固点时进行浇注，而且要在即将浇注之前进行搅拌。

四、反白口缺陷

反白口又称反向麻口（对可锻铸铁而言）。反白口是指灰口铸铁、球墨铸铁或可锻铸铁的断面颜色，内部为白口或呈现白色，而外部为麻口或灰口。这种情况常见于截面薄的铸件。

导致反白口缺陷的因素有以下方面。

1. 造型

造型时，砂型水分或游离水分过多的各种不正常的因素，均会使金属吸氢而产生反白口。但是，反白口的位置距金属液实际搅动的部位可能还有一段距离。

2. 金属成分

金属成分对于反白口的影响，在碳当量高的铸铁中比碳当量低的铸铁中更为突出。下述因素对于碳当量高的或碳当量低的铸铁都有产生反白口的危险。

（1）铸铁中含有有色金属元素，如碲、铬和其他一些强烈的稳定碳化物的元素。

（2）铁水中的硫锰比例失调。硫是一种强烈的稳定碳化物的元素，它能加速产生反白口结构。

3. 熔化浇注工艺

熔化（在某种程度上，也包括浇注）是防止产生反白口的主要环节。众所周知，金属液中若溶解有氢气，就具备了产生反白口的条件。换言之，在熔化或浇注时遇到水汽，就容易出现白口缺陷。产生白口缺陷的常见因素如下。

（1）熔化时炉气中含有氢气，这是由于冲天炉的底焦高度太低，或由于冲天炉、电炉或火焰炉的炉衬未烘干所致。

（2）炉料中有受污染的材料，如各种有色金属压铸件。

（3）金属液翻腾，通常是由于溜槽和出铁槽潮湿，或冲天炉的炉底不干燥。

（3）鼓入熔炉的空气中含水分过高，尤其是在熔化浇注活塞环用的过共晶铸铁时，一定要把空气中的水分除掉。

（4）孕育处理不当。在上述熔化条件下孕育处理不当。

金属液经孕育处理后，在包中停放时间太长，能引起孕育剂的作用消失。如果浇包嘴、浇口杯或滤网芯片中含水，则金属液中将再度吸收氢气。

五、晶粒粗大缺陷

晶粒粗大，是指铸件经过机械加工或进行端口检验时，显示出晶粒组织过分粗大，而不适合应用的那种情况。这种晶粒粗大的组织，可能是遍于铸件全部，也可能发生于铸件的局部。

这里所指的晶粒粗大缺陷，从本质上来说，是一种冶金缺陷，所以防止产生这类缺陷的重要方面是：铸件和模样的设计、浇冒口系统、金属成分和熔化。

1. 铸件和模样的设计

（1）铸件截面差异过大。应该避免铸件截面差异过大，否则就会因为较厚的截面冷却缓慢而造成该处晶粒粗大。这种设计方式，多用于例如灰口铁等对截面变化十分敏感的金属。当铸件的截面差异较大时，则需要该种金属成分在较薄截面处具有足够好的切削性能。所以，对于冷却速度比较慢的较厚截面来说，这种金属成分就不适用了。

防止产生这类缺陷的有效方法，是要求对铸件进行重新设计，以避免产生截面尺寸上的过分悬殊。就铸造本身而言，则可以通过采用冷铁、控制浇注温度或通过选择合适的浇注系统，来尽可能减少这类问题的发生，减少这类缺陷的严重程度。采用冷铁，可以加快铸件较厚截面的冷却速度。浇注温度过高，会使这类问题更为严重，因而予以避免。通过调节修正浇注系统设计，使得较冷的金属熔液位于铸件截面较厚的部位。应该在铸件的厚截面处，设计最有效的冒口，尽可能减少冒口的尺寸。

通常应尽可能在较厚的截面中设置型芯，除非这种设计也妨碍设置适宜的芯头。假如随后的机械加工工序允许的话，则可以采用螺旋冷铁，以使组织致密。

（2）过热的截面。在某种情况下，铸件截面并不太厚，但因某一狭窄的凹陷部位或型芯在铸件中形成过热，其后果和厚大截面的后果一样。例如，在铸件较深部位的一个柱状处，可能需要设置型芯，而这样就会促成冷却缓慢。在不能对设计进行修改的情况下，除非可以降低金属液温度或者重新设置浇口，最好的解决办法，是在型芯或铸型截面处设置冷铁。

（3）设计铸件时加工余量留得过多，这种情况很普遍。这样不仅增加了切削加工费用，而且还把较致密的铸件表层切削掉了，暴露出中心冷却较慢的部分。这种设计要灵活改变。

如果不允许更改设计，那么唯一的改正方法，就是像通常的那样采用冷铁，控制温度以及调整浇注系统。

此外，各工段要加强沟通，共同研究解决缺陷的方法和对策。

2. 模样

（1）厚截面设芯不当。型芯设计不适合，可能造成晶粒粗大。例如，因为模样安装不当，没有做出足够芯头，以致不能采用能减薄铸件截面的型芯。

（2）型芯支撑不当。假如因为型芯支撑不正确或者采用其他会引起偏芯的技术，而造成铸件截面的变化，也可能和模样有关。造成能引起热汇和冷却缓慢的砂型凹陷部位，可能是模样设计和模样装配方面的问题引起的，而不是因为铸件设计不当所致。

3. 浇冒口系统

（1）未能实现顺序凝固。浇注系统未能很好实现顺序凝固，常常是造成晶粒粗大的原因。对于截面变化急剧的铸件，必须充分注意内浇口的数量和位置。为了进行补缩，在冒口设计不当时，例如冒口颈过长、冒口垫设计不当或者冒口尺寸太大，都会在较厚的截面处造成过热。

（2）易于造成过热的浇冒口分布。同样，为了对厚截面进行补缩，常会导致在局部区域造成过热。例如，因为侧冒口会造成厚截面的过热并使其减缓冷却速度，所以有时不便于在实际操作中使用。需要通过良好的冒口设计，来尽可能减小冒口的尺寸，但是在必要时，虽然铸件截面尺寸不太适合，但还是需要采用这种侧冒口。

（3）在内浇口或冒口与铸件邻接处造成局部热节。内浇口或冒口颈部较短，对于补缩是有利的，但是这却会使得横浇口或冒口太靠近铸件，减缓了该部位的冷却速度。而延长颈部，又会给补缩带来问题，所以最好的措施，是采用最有效的冒口设计，而又尽可能减小冒口尺寸。此外，在不使横浇道和冒口过于接近易于形成粗大晶粒的关键金属截面的情况下，恰当地设置横浇道或冒口以实现补缩，通常也是可以做到的。

（4）内浇口数量不足。内浇口数量太少，不仅易于造成冲砂，同时还会造成局部热节和粗大晶粒组织。这种情况普遍存在于所有的铸造金属中，即使浇注温度相当低的铝合金也会出现这种情况。在某些情况下，因为浇口数量太少，会导致产生缩松缺陷，这种缩松缺陷可能会掩盖了由于同样原因而造成的晶粒粗大的缺陷。实际上，当晶粒粗大缺陷严重恶化时，就变成了一种缩松或疏松缺陷，因而对这两种缺陷的防治措施，常常是相同的。

4. 型砂

只有当型砂使得型壁所产生的位移足以导致增加临界截面（易于形成粗大晶粒的截面）的截面尺寸时，型砂才是造成局部过硬缺陷的一个因素。由于在厚截面处的型壁移动可能最大，所以这种缺陷还是有可能发生的。在这种情况下，所造成的晶粒粗大缺陷和胀砂有关。

5. 制芯

型芯未烘透。应当避免采用未烘透的油砂芯或者空气硬化的油砂芯，因为这种型芯可能会在设置型芯的部位产生放热反应，并且造成热量过分的集中。这种情况或出现于大型铸件，或采用具有放热性能黏结剂的厚大型芯。就某种意义来说，这种型芯起着一种高效率绝热体的作用，并且把金属熔液的冷却速度减缓到了产生缺陷的临界程度。

6. 造型

（1）缺乏能促使加快冷却速度的通气孔。就较厚的铸件截面来说，铸件的冷却速度，还与通过型砂散出热量的速度有关。排气充分会有助于水气迅速泄出，从而产生了一种制冷的效果。

（2）因疏忽而未设置冷钉或冷铁。这种忽略，通常是因粗心所致。

7. 金属成分

从本质来说，晶粒粗大和金属成分与冷却速度的配合有关，因此这种选择配合是非常关键的。如果冷却速度难以调节的话，那么粗晶组织则必定是起因于金属成分不当，或者是因为金属规格不正确，或者是因为无意之中造成金属成分不合格。

（1）灰口铸铁和可锻铸铁。碳当量计算公式为：CE=C+1/3Si，碳含量过高，则表明晶粒粗大可能是因为碳过量或硅过量，或者碳硅过量所致。和硅相比，碳的效应相当其三倍，所以碳的微量变化，要比硅的同量变化危险的多。碳硅的这种作用，既影响到可锻铸铁，也影响到灰口铸铁。对可锻铸铁而言，晶粒粗大既不表现为黑色（像内部缩松时情况），也不表现出初生石墨的麻口。而呈现为一般的晶粒粗大的形式，这是由于含碳或含硅量过高，或两者均过高。

实际应用时磷可能会过高，有时把碳当量写为CE=C+1/3（Si+P），表明磷的确影响晶粒的粗大程度。此外，当磷含量超过0.10%时，会加重缩孔缺陷。这样，在冷却较缓慢的截面部位，就会加重晶粒粗大缺陷的程度。

晶粒粗大可能是由于碳化物稳定剂用量不足所致。因为细化晶粒的合金元素，通常会降低碳当量值。要想增加铸铁的致密度和强度，而同时又要保持足够的减震和机械加工性能时，添加细化合金元素无疑是正确的。

另一个原因也可能是变质剂用量过多。尽管晶粒粗大与碳当量有关，某些合金，却使在相同的碳含量的情况下生成更多的石墨。这些合金在薄壁灰口铸铁件中，为保持其机械加工性能，尤为宝贵。然而，在截面较厚的同一类铸件中，其后果是造成晶粒粗大。

（2）钢。因为在铸钢的熔化和脱氧操作中，加入了一些会延缓晶粒长大的元素，因此和锻钢制品相比，铸钢不太容易形成晶粒长大。铸钢件凡因成分而引起晶粒粗大者，都可以通过退火或正火处理，而得到细化。

（3）铝合金。诸如铁等杂质，会使晶粒粗大脆性增加。这类缺陷，多数是因为熔化操作不当所致。

也可能是缺乏晶粒细化剂，例如，硼和钛。在许多铝合金中，特别是那些要求过热的铝合金，加入适量的细化晶粒合金元素是必要的。

（4）镁合金。成分组成不当，包括含有各种各样的污染合金元素。如同铝合金一样，对大多数镁合金来说，都要经过晶粒细化的工序。

（5）黄铜和青铜。这些合金中晶粒粗大的缺陷，常被微气孔、气孔或渣孔所掩盖。原先估计因成分变化会造成晶粒粗大，但通常总是先出现显微缩孔，或者是出现细小弥散的微气孔。

8. 熔化

任何造成不正确成分（包括气体成分）的熔化操作对于粗晶组织的影响，都与其造成的成分变化的程度成正比。因此，对于不同的铸造金属，必须采用不同的熔化工艺。

（1）冲天炉熔化灰口铸铁。鼓风量和焦炭不平衡，会造成过量增碳。例如，底焦高度过高和降低鼓风量会产生同样的影响。当炉衬熔蚀后，增碳会更加严重，因为直径大的冲天炉，为了保持同样的含碳量，则要求增加鼓风量。在开始熔化时，熔化温度过高会造成过量增碳。在过高的温度下熔化，会增加碳量。鼓热风熔炼时，就会遇到这样的情况。

出铁水的间隔过长可能引起增碳；铁水停留在炉缸中的时间过长，也会导致增碳。希望得到低碳铸铁的铸造厂，一般都采用较浅的炉缸，并且缩短出铁的间隔，做到经常（或连续）出铁。

间断熔化会造成过量增碳，这会导致产生粗晶组织。因停风而使得熔化间断，几乎无一例外地都会导致碳和硅含量的波动。停风之后，通常需要15min才能重新获得原来规定的化学成分。还有，炉料尺寸的变化，会导致化学成分的变化，特别是增碳百分比的变化。

加料或称重粗心，会导致化学成分不均衡，也是最常见的原因。有时是因为加料工人的粗心大意，有时是因为秤量或其他检测装置维修不当所致。

（2）可锻铸铁。减少疏松状针孔和晶粒粗大的最佳办法，就是精炼除气，在炉内造成湍流翻滚，避免形成分层。炉料称重或配料中的任何差错，都会导致化学成分的变化。炉内鼓风量没有保证，会影响对金属液最终化学成分的控制。熔化过热，也会造成增碳。

（3）黄铜和青铜。因采用脏污的坩埚，在坩埚的底部或侧壁处，留有上一炉熔化时所残余的凝壳或金属薄层，都会造成对下一次熔化的污染。在分离回炉料时粗心大意，也会造成对合金的污染。

在炉料中加入错误的铸锭或者使用来源不明的废料，都会形成缺陷。应该在铸锭上采用染色标记或其他标记方法，避免使用辨别不清的废料。应该防止向金属炉料内掺入会产生气体的原材料。例如，湿的、有油污或其他脏污的材料，还应该防止粗心大意地向熔融金属中添料。

（4）铝。造成铝合金晶粒粗大的常见原因之一，是因为熔化温度控制不当而使得铝液过热。然而，如果能让过热的铝液慢慢地冷却下来，使其降到比较低的浇注温度，常常还可以浇注出合格的铸件来。

在油炉或煤气炉中，燃烧气体的性能是很重要的。假如火焰是还原性的（空气量不足），则所存在的未燃烧的碳氢化合物，就成了会溶于铝液中的氢的来源。燃烧气体应该是中性的，或者稍稍带有氧化性性质。

在配料中的任何粗心大意或者炉料污染，都会给后面的铸造带来缺陷。

9. 浇注工艺

对所有金属来说，造成这类缺陷的通病，是浇注温度过高。这可能是熔化温度过高所带来的问题，但是铝合金熔液缓慢冷却，采用正确的浇注温度，还是可以对熔化温度过高进行补救的。

10. 其他因素

（1）冷却速度过慢，不适合某种金属成分。造型材料，可能起着绝热体的作用。型砂紧实度低于正常时，就可能出现这种情况。有时从高紧实度的黏结剂，例如耐火黏土，变为采用低紧实度的黏结剂，例如钙基膨润土，就会引起铸件冷却速度的明显变化。

当需要采用而没有采用冷铁时，会因为导致产生晶粒粗大而造成废品。而有时，浇注和落砂之间的时间间隔，是至关紧要的。对某些铸件来说。要求在浇注后迅速落砂，空冷，以保持其适当的组织。对于某些截面变化较大的铸件，则只需要暴露较厚的截面。

落砂后，将灼热的铸件堆放在一起，会使有些铸件冷却过于缓慢，堆放热铸件，其作用就和在坑式加热炉处理铸件一样。

（2）热处理不当。热处理不当，会造成某些金属的晶粒长大。没有进行适当的晶粒细化处理，也会造成类似的问题。

（3）机械加工不当。不恰当的机械加工，会使得实际上致密的铸件，看起来像是具有晶粒粗大缺陷的样子。所谓机械加工不当，即是指例如刀具磨得不恰当，刀具过钝，切削速度或进刀量有误，或不适当地进行粗加工。

六、增碳缺陷

消失模铸造工艺最本质的特征是在金属浇注成型过程中，留在铸型内的模样汽化分解，并与金属液发生置换。浇注过程中，泡沫塑料模样的热分解特性及其热分解产物和铸件的增碳直接相关，就其产生原因和过程来看，是有多种形式的。

充型过程中，在钢液前沿与固态模样之间的间隙内，大量氢气的产生，说明有大量固相碳的生成，气体产物可在真空作用下透过涂料层而排出铸型，剩下的固相碳吸附于涂层壁，这是造成铸件表面增碳的主要原因之一。其次，蒸汽相苯乙烯、苯等在真空作用下的排出过程中冷凝于涂层及周围型砂中，吸附于涂层界面的液态产物，在钢液凝固、冷却过程中继续受热分解，这是造成铸件表面增碳的另一主要原因，并且该过程可能不亚于充型过程中的铸件表面增碳。

浇注过程中，钢液前沿和模样之间的动态间隙内存在很大的温度梯度（从室温到1550℃左右），间隙内热量从金属液前沿转移到模样分解，主要靠热辐射完成。靠近钢液前沿处温度最高，接近钢液温度，该处碳的生成量大，所以充型过程该处钢液液面增碳所需动力学热力学条件都很充分，此时，容易形成铸钢体积增碳。

防止增碳缺陷的措施有：

（1）尽量选用合适模样材料。采用EPMMA或STMMA共聚物模样材料，对解决铸钢件增碳缺陷具有积极意义。

（2）提高涂料的透气性。在保证不产生粘砂等缺陷条件下，应尽可能提高涂料的透气性，常采用减少涂层厚度、增大耐火材料的粒度等，可有效减少增碳缺陷。

（3）选用低密度的材料和空心的模样结构。这两项措施的实质是减少铸型中模样材料的用量。低密度的模样不仅发气量少，而且还可相应地减少铸型中泡沫塑料高温分解产物的析出量，降低碳的浓度。这对改善铸件质量和防止渗碳都是有益的。

（4）提高浇注时的真空度。涂料的透气性与浇注时真空度密切相关，在保证不出现粘砂等缺陷的条件下，应尽可能提高浇注时的砂型真空度。采用这种方法对防止铸钢件的渗碳是极其有效的，这已为大量的生产实践所证明。

（5）选择合理的工艺参数。提高型砂的透气性，加强铸型的排气能力，选择适宜的浇注系统和最佳的浇注速度，以控制间隙和加速泡沫塑料的汽化，使其尽量少分解成液相或固相产物，同时又可缩短高温分解产物与铸件在凝固过程中的接触和反应时间，由此可有效地减少铸钢件的渗碳。

除以上措施外，有人还采用自熄性（含有阻燃剂的）模样材料及采用暗冒口工艺、向模样材料内加入防渗碳的添加剂和在模样表面涂覆防渗碳的涂料等方法来减少增碳缺陷。

七、成分、组织及性能不合格类缺陷的防治措施总结

各种主要的成分、组织及性能不合格类缺陷的名称、定义和特征、鉴别方法、成因及防治补救措施总结如表9-1、表9-2、表9-3、表9-4、表9-5、表9-6、表9-7、表9-8、表9-9、表9-10、表9-11、表9-12、表9-13、表9-14、表9-15。

表9-1　白口缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-2　菜花头缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-3　反白口缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

续

表9-4　晶间偏析缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-5　亮皮缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-6　球化不良和球化衰退缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-7　区域偏析缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

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表9-8　石墨粗大缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

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表9-9　石墨漂浮缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-10　表面脱碳缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

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表9-11　物理性能、力学性能和化学成分不合格缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-12　硬点缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-13　枝晶偏析缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

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表9-14　重力偏析缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

表9-15　组织粗大缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施

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第二节　成分、组织及性能不合格类缺陷的防治实例

案例1　防止E型石墨产生的措施

生产条件　铸造活塞环造型有单体和筒体造型。缸套多采用金属型离心浇注，熔化采用电弧炉或感应炉，少数采用冲天炉。铁水成分CE=3.5%～4.8%，微量合金元素有V、Ti、W、Nb、Cu、Cr、Mo、Sn、Sb及B等。部分D型石墨铸铁用金属型铸造，成分偏向于亚共晶。

D、E型石墨的特征　D、E型石墨常见于薄壁铸件或金属型铸件。E型石墨对铸件的力学性能和耐磨性有不良的影响，生产中对其含量有限制。D型石墨为点、片状枝晶间石墨，呈无定向分布；E型石墨为短小片状枝晶石墨，呈方向性分布，即E型石墨比D型石墨大些且有方向性。在无石墨区中，原奥氏体枝晶轮廓不明显的为D型石墨，奥氏体枝晶轮廓明显的是E型石墨。在扫描电镜观察下，二者都是片状，但D型石墨细小，分枝繁多；E型石墨带有方向性，比D型石墨更曲折。另外，E型石墨常伴生巢状铁素体，E型石墨铸铁宏观断口颜色浅。

防止E型石墨的措施　促使形成D型石墨防止产生E型石墨的工艺措施中，最重要的是选择适当的铁水成分、确定合适的过热温度和过热时间和采用良好的孕育处理。恰当的碳、硅量是良好孕育的前提，配料时要保证原生铁的质量，控制生铁中某些强烈反石墨化微量元素。宜采用快速熔炼，一方面出铁温度不能太低，另一方面也要避免不必要的过热缩短高温下静置时间，铁水温度以1450～1500℃为宜。生产中，可在正式浇注前进行试浇，当发现试浇的试样断口有E型石墨铸铁的特性时，可用增大孕育量的办法来消除E型石墨；如果在试浇的试样断口中，发现白口深入工作面，应在原铁水中适当增碳或硅后再进行孕育处理。在浇注系统中，有必要设置一定容量的暗冒口储存冷铁水，保证一定的充型速度，尽量避免过长的浇道。

案例2　YC6108 ZQ球墨铸铁曲轴消除片状石墨的措施

生产条件及存在问题　采用单熔炼和铁型覆砂工艺生产YC6108ZQ球墨踌铁曲轴，年生产10万条左右，2005年全年统计，采用此工艺，球墨铸铁曲轴铸造直接废品在5%以下，灰化废品在1%以下。当铸件曲轴产生灰化时，在金相上出现大量的厚片状、蠕虫状、枝晶状、团状、团絮状石墨，由于大量非球状石墨存在于基体中，造成局部出现缺陷。铸态曲轴一旦出现片状石墨，该部位的抗拉强度和伸长率都急剧下降。而且根据现有的生产过程成本要求，通过热处理手段也只能细化石墨，很难改变石墨的形状。

原因分析

（1）由于采取单熔炼工艺，所以排除了焦炭带入炉内的硫，但在原材料方面，主要是生铁和废钢带入的硫和一些反球化合金元素。

（2）由于出铁水温度、浇注温度都比较高，孕育、球化反应剧烈，氧化严重，特别是球化处理后停留时间过长，浇注工序复杂，铁液中的镁、稀土析出并氧化。

（3）球化处理后扒渣、覆盖处理不好，富硫渣返回消耗球化元素，覆盖剂颗粒小，烧损严重不能起到将铁液与空气隔离的作用。

解决措施　曲轴铸件出现灰化问题主要是由于在生产过程的各个环节中直接带入了大量的反球化元素，消耗了球化过程中加入铁液的稀土——镁的含量或者是原材料、铁液严重氧化，发生氧化还原反应间接消耗球化元素，造成球化元素不足而产生灰化倾向。

（1）原材料：控制覆膜砂中硫、氮的含量。防止生铁、废钢等被空气氧化，制定相应的检验标准，严格控制锰、硫、磷、钛等元素的含量。

（2）孕育、球化：孕育处理同球化处理同时进行，采用二次孕育以强化球化效果，球化剂加入量应足以抵消反球化元素的干扰，保证铁液残留的稀土镁在一定的范围内，过多同样会影响球化效果。

（3）生产操作：防止在熔炼的操作过程中铁液被氧化，稳定控制浇注时间和温度，控制好整个运输处理的过程时间，防止因时间过长引起的球化衰退。

通过铁型覆砂加单熔炼工艺可以有效地抑制铸铁曲轴的灰化倾向。严格控制原材料及辅料成分，可以有效控制熔炼过程中反球化元素对铁液孕育球化处理的影响，而多数灰化问题也都是由于成分的不稳定造成的。

案例3　高强度球磨铸铁石墨漂浮缺陷的防治

生产条件及存在的问题　用冲天炉生产QT600-3以上高强度球墨铸铁，生产中容易出现石墨漂浮缺陷，特别易在厚大断面轴类铸件上出现，如曲轴和凸轮轴等。

产生的原因及防止办法　厚大断面轴类铸件的基体是以珠光体为主，化学成分中硅量偏低（2.1%～2.5%），硅碳比比高韧性球墨铸铁小，另外，由于铸件是大断面，冷却速度缓慢，铁液在型腔内保持高温液态的时间长，为石墨漂浮提供了时间条件，因此高强度球墨铸铁比高韧性球墨铸铁更容易出现石墨漂浮缺陷。因此，在生产高强度球墨铸铁时要特别控制好碳含量。碳量的波动主要来自碳的增减率，分析影响碳的增减率因素是解决石墨漂浮缺陷的关键。实践证明，碳的增减率与熔炼设备、炉料中配碳高低、底焦高低、炉缸深浅、焦炭强度和块度及含固定碳高低和灰分多少、焦炭的湿干程度、加隔焦频率和每次加入量以及风量太小、炉温高低、热风炉还是冷风炉、碱性炉还是酸性炉、冬季还是夏季等因素有关。工艺师在配料时应充分考虑影响增碳率的各种因素。

（1）熔炼设备。感应电炉熔炼由于电磁力的搅拌作用使铁液中各元素熔炼损耗较大，白口和收缩倾向增加，碳当量应偏高，电炉熔炼是减碳，容量大的电炉随着出铁次数的增多，减碳越来越多，而冲天炉是增碳，因此要摸清在正常情况下碳在所使用熔炼设备里的增减规律值。

（2）配碳高低。炉料配方中碳高增碳少，碳低增碳多。

（3）底焦高低。底焦高，铁液流经焦炭块的距离长，接触焦炭块表面积大，增碳多；底焦低，增碳少，铁液温度低，因此在修炉时应保持炉膛直径大小基本一样，同时烘炉后用链锤测量底焦高度，保持其高度基本不变，以稳定增碳率。

（4）炉缸深浅。炉缸深，铁液与焦炭接触的时间长，增碳多。特别是在无前炉的冲天炉或三节炉等设备中，铁液与焦炭接触的时间更长，增碳更多。

（5）焦炭质量。强度低、块度小、含固定碳多、灰分少的焦炭增碳多。

（6）焦炭湿干程度。多数中小企业的焦炭是露天存放，阴雨天焦炭吸水率超过27%，为保铁液温度，层焦需除水而多加，此时增碳率会升高。若还按正常的增碳率来配料，有可能出现石墨漂浮缺陷。

（7）加隔焦频率和每次加入量。为保持底焦高度、稳定铁液温度和增碳率不变，需加隔焦来补充底焦的消耗：加隔焦频率和每次加入量。根据层焦比和底焦消耗量来补充底焦，适合少量多频次加入，严防间隔时间过长。如果一次加入量多，那包铁液往往会因增碳率高而出现石墨漂浮缺陷。

（8）风量。风量大能加强燃烧反应，提高炉温，促进增碳；另一方面，风量增加能提高熔化率，减少铁液与焦炭的接触时间，不利于增碳。总的来说，风量增加增碳少、风量减小增碳多，因此，应尽量维持风量不变。

（9）炉衬性质。碱性冲天炉炉渣碱度大、黏度小，炉渣对铁液与焦炭接触的阻力小，增碳多，因此碱性冲天炉比酸性冲天炉增碳多。

（10）炉温。温度升高，碳在铁液中的液解度增加，溶解速度加快，增碳多；另一方面，升温能增加铁液的流动性，减少铁液与焦炭的接触时间，不利于增碳。总的来说，升温导致铁液增碳多。

（11）季节。在风量相同的情况下，冬季空气里含氧多，促进燃烧反应，提高炉温，有利于增碳：反之则不利于增碳。

案例4　高韧性球墨铸铁石墨漂浮缺陷的防止

生产条件及存在的问题　采用中频感应电炉的球墨铸铁（QT400-18）阀体在进行耐水压实验时，有许多零件因石墨漂浮造成渗漏而报废。

缺陷特征　缺陷产生的位置处于断面上部。宏观观察断口，可见一层呈连续分布、颜色均匀、清晰密集的黑色斑，其余部分是银灰色区。金相显微镜下观察，石墨球聚集，密集成串，有的呈开花状，有的甚至完全爆裂。

缺陷消除办法

（1）严格控制碳当量，原铁液含碳量范围wC=3.5%～3.7%。对高韧性球墨踌铁QT400-18，终硅范围wS i=2.8%～3.0%，原铁液含硅量范围wS i=1.5%～1.7%，其余硅量以孕育形式加入和球化剂带入。如果炉前原铁液含碳量偏高，可采取应急措施，在铁液中加入经过预热、无锈蚀的薄钢板，以达到降碳的目的。

（2）浇注温度不宜过高，应低于1370℃，并在铸件厚壁部位放置冷铁，以提高冷却速度。

（3）控制稀土残留量RE残＜0.06%。中频感应电炉熔炼时，在原铁液含S≤0.04%的情况下，球化剂FeSiMg8RE5加入量为1.3%～1.5%。

案例5　灰铸铁件表面铁素体层及过冷石墨的消除

生产条件及存在问题　某公司生产的灰铸铁件大都是质量小于5kg的小件，材质为HT200、HT250，湿砂型铸造，金相组织要求达到德国标准，基体组织要求为片状珠光体，铁素体的含量：芯部含量小于5%，直到表面下0.5mm处含量小于30%；石墨形态要求A形片状，不允许有过冷石墨；石墨长度要求9～18mm（放大100倍）。因产品壁厚差较大（5～50mm），使得壁厚敏感性增大。为了使铸件薄壁处不产生白口，厚壁处不产生缩松，同时保证试棒强度，采用了高Si/C（0.7～0.90）配方，炉前0.3%的75SiFe孕育加0.1%的75SiFe浇包浮硅孕育。采用这种处理方法浇出的铸件表面有大量的铁素体及过冷石墨，厚度达1～4mm，达不到德国标准要求。

产生原因

（1）表面铁素体层形成原因：a.硅作为石墨化元素在高Si/C铸铁中较丰富，使碳的活度以及作用力提高，充型后开始在铸型—金属界面反应强化，脱碳显著，促进铁素体形成；b.硅属于偏析倾向较强元素，它在奥氏体和溶液间分配系数可达1.9。由于铸件先凝固层中富硅，降低了碳在其中的溶解能力，在冷却过程和共析转变中，奥氏体易将过饱和的碳析出在附近的石墨上，石墨相的析出为铁素体的形核和生长创造了条件，从而使基体铁素体化。

（2）过冷石墨形成的原因：高Si/C提高了液相线温度，使初生奥氏体提前结晶。SiO 随Si/C值增加而增多，作为异质核心析出，使初生奥氏体具有充足的结晶核心，因而析出的奥氏体数量增加，而共晶凝固开始滞后，石墨形核的核心必然减少，因而出现较大过冷而生成过冷石墨。

防治办法

（1）适当降低Si/C：Si/C从原来的0.75降至0.55左右。

（2）复合孕育：在炉前采用0.2%的75SiFe和0.1%的RE-Ca-Ba随流复合孕育，然后在浇注时进行0.1%的浇包浮硅孕育。

（3）合金化：加入铬、铜、锡、钼等稳定珠光体的合金元素抑制铁素体化。

（4）采用优质铸造焦，提高铁液的冶金质量。

（5）合理设计浇注系统：尽量使铸件中的温度场分布均匀，减小过冷。

（6）控制型砂水分尽量低。采用低Si/C、复合孕育及合金化可有效消除灰铸铁件表面铁素体层及过冷石墨，提高铸件的整体强度，获得高强度、高耐磨性能的优质灰铸铁件。

案例6　装载机差速器球铁墨铸件硬白点消除

生产条件及存在问题　装载机差速器，材料为QT400-15，“硬白点”废品率达74.1%。

缺陷产生的原因分析　使用FeSiMg9RE9稀土镁合金球化剂，化学成分为：RE8%～10%，Mg8%～10%，Ca≤3%，Mg44%，Mn≤2%，Ti1%，余量Fe。球化剂加入量为2%，球铁铸件中RE平均残余量大于0.035%，Mg的平均残存量大于0.045%。生产实践和研究表明：残余镁及稀土量过高会恶化石墨，增加白口和晶界偏析而产生“硬白点”。

在铸件中有些元素能破坏和阻碍石墨球化，这些元素即所谓的球化干扰元素，干扰元素分为两类，一是消耗球化元素型干扰元素，它们与镁、稀土生成MgS、MgO、MgSe、RE2O3、RE2S3、RE2Te3等，使球化元素降低从而破坏了球状石墨形成。另一类是晶间偏析型干扰元素，包括锡、锑、砷、铜、钛、铝等在共晶结晶时，这些元素富集在晶界，促使碳在共晶后期形成畸形的枝晶状石墨。在有干扰元素的铁液中，加入稀土可消除其干扰作用，有研究报告指出在铁液中干扰元素之和应小于0.10%。经对“硬白点”做光谱分析，发现Ti的平均含量达0.125%。同时配料废钢中锰钢、铬钢等合金钢较多，不明废钢时有投炉，而锰、铬、钨、钼等元素阻碍石墨化过程，故也易使铸件形成“硬白点”。

消除措施

（1）采用含钡低稀土FeSiMg8RE2Ba球化剂，其加入量为：1.5%，化学成分为：RE2%～4%，Mg7%～9%，Si38%～44%，适量的钡、钙。

（2）对废钢严格控制，加入废钢为碳钢，废钢加入量为5%，减少铁液中锰、铬、钨、钼等元素的含量。

（3）控制化学成分为：C3.75%～3.95%，Si2.8%～3.1%，Mn＜0.5%，P＜0.07%，S＜0.03%，Mg残0.02%～0.05%，RE残0.015%～0.02%。

案例7　铸造铅黄铜表面硬质点的消除

生产条件及存在的问题　ZCuZn40Pb2是生产高档水龙头的材料，水龙头铸件一般都要经过抛光、电镀等工序，在长期的铸造铅黄铜生产实践中，发现硬质点是黄铜铸件主要缺陷之一。

缺陷形成机理　当铜液中的硼、铁、铬及镍等高熔点元素超过一定的标准时（B≥0.0012%、Fe≥0.1%、Cr≥0.05%、Ni≥0.1%），它们会形成两种化合物（FeCrB、FeCrNiB）游离在铜液中，在浇注后，这些化合物会镶嵌在铜的基体上，形成硬质点。

消除措施

（1）要严格控制硼、铁、铬及镍等高熔点元素的含量，并注意控制高熔点元素的总含量；与铜液接触的工具要涂料；报废品要将内腔的铁丸和芯砂清理干净再回炉，防止铁、硅等元素含量增高。

（2）合金液不要长时间处于低温，即使需要低温浇注，也要定期对铜合金液进行高温处理，使高熔点的金属向化合物溶解。通过长期的实践发现这是一条可行办法。

（3）为了提高铜合金液的精炼等级，需加入一些硼、铁等高熔点的元素时，要以中间合金（如AlB合金、AlFe合金等）的方式加入，同时应保持长时间和高的温度，以使其全部溶解。

案例8　铸铁件中白口缺陷的防止

生产条件及存在的问题　铸铁件生产中出现的白口就是游离渗碳体，由于硬度高，性脆，造成切削加工困难，轻则加快刀具的磨损，重则造成断毁，中断生产。所以如何解决白口问题一直是铸造工作者面临的课题。

解决措施

（1）冷却速率。决定铸件冷却速率的因素有三方面：a.浇注温度，在其他情况相同的情况下，浇注温度愈高铁液充型后的降温梯度（冷速）将愈小，因而过冷度降低白口产生的趋势减弱，浇注温度越高，过冷度越小，白口产生的倾向也越小，所以要确定合适的浇注温度；b.各种铸型成型材料（介质）的比热容和导热率差异很大，散热、冷速也不相同，即使是同一种造型材料，例如，应用最广泛的湿型砂铸型、高压造型的砂型冷速最慢，手工造型最大，一般机器造型居中，这是因为三种造型方式所用型砂含水量不同的缘故，同一车间的同一铸件，如果型砂水分出现波动，铸件的白口倾向也将发生变化；c.具体铸件。显然，随着铸件重量、壁厚和形状结构的差异，其冷却速率必然也不一样（包括同一铸件的不同部位甚至浇注系统的改动），产生白口的倾向也各不相同。从生产现场来看，浇注温度偏低是造成铸件产生白口的最显著也是最常见的原因。

（2）化学成分。所有影响铸件出现白口的各类因素之中，就实际生产来看，最常发生的原因是碳当量偏低，其次是铬、锰含量高。因此，一旦出现白口问题，首先要从这两方面加以核查。

（3）冶金因素。

①炉料的影响。某汽车铸造厂，采用冲天炉—电炉双联熔炼生产缸体，因铸造生铁供应拖期，被迫改用炼钢生铁，所差的硅量用硅铁补足。在其他工艺与操作相同的情况下，缸体曲轴箱根部断面交接处出现白口和裂纹而大量报废，同时缸体长度均较正常时短3～4 mm，而平均硬度高出约HB8。一旦停止使用炼钢生铁后，缺陷随之消失。究其原因，发现炼钢生铁锭断口呈白色或麻口，因而重熔所得的铁液，其非自发晶核较用铸造生铁时大为减少，从而导致铁液过冷度加大所致。生铁牌号越高，即含硅量越高，因为冶炼温度高，石墨更细密，重熔的铁液性状也越好。

②熔炼炉的影响。生产数据显示，相同炉料组合和相同熔出成分的感应电炉灰铸铁铁液的抗拉强度较冲天炉熔炼的约高出半个级别，但铁液流动性在同温度下却明显较低，同时白口和缩松倾向加大，亦即前者的材质性能较好而工艺性下降。这一方面是因为感应电炉熔化的铁液所形成的非自发晶核较冲天炉少，同时由于铁液纯净度高，产生自发晶核的能力也下降；另一方面还存在炉内磁场涡流引起的搅动，碳、硅等元素的烧损和液体金属含气量的改变等都导致晶核的消减。为克服磁场涡流的负面效应，在用中频感应炉熔化时，如果出现铁液已熔化但因故不能出炉，若延滞时间超过1h，生产者应考虑适当调高碳当量和/或增强孕育。因此从提高铸件质量方面，快节奏生产是可取的。基于同样原因，对于采用大型槽式有芯工频保温炉的生产厂，如果停产保温时间超过一天，应在恢复生产的初始数小时内，适当调高冲天炉铁液的碳当量。若停炉时间超过三天，还应在重启生产的前半个班次先生产形状较简单的一般铸件。当前，因生铁价格较高，不少工厂采用废钢增碳工艺，这不仅降低了生产成本，同时也改善了铁液质量，但所用增碳剂应是经高温冶炼的石墨化增碳剂，否则其增核作用很弱，收得率低且不稳定。

（4）孕育处理。当硅铁粉粒熔入铁液时，瞬间使微区内的铁液形成高硅状态，作为载体的FeSi促使Fe3C分解析出C并立即与硅铁中的Al和Ca化合生成Al3C4和CaC2，这两种物质的晶体与石墨的构造相接近，从而成为非自发晶核。试验和生产都表明，在灰铸铁中，75SiFe的孕育作用在加入后约30s达到峰值，随即迅速衰退，至1min已衰退近半，3min以后几乎完全消失。为解决孕育衰退的问题，人们开发了抗衰退（长效）孕育剂。目前，国内外行销的种类很多，且不少以专利形式面世，其实，都不外乎是其中含锆、锶、钡等元素之一种或两种的硅铁，只不过其含量水平各不相同而已。当然，孕育元素含量范围窄、成分稳定、抗衰退时间长、粒度均一则是优质品牌的特点。通常，瞬时孕育的加入量约为0.1%，粒度在0.3～0.5mm。当灰铸铁的碳当量一旦超出共晶点，铸件必将出现粗大的初析（C型）石墨甚至漂浮石墨或者产生粗大的初析渗碳体。对于球墨铸铁，有的中小件，碳当量高达4.7%甚至更高，既未发生石墨漂浮，在金相中也未见到石墨球聚集，呈连续条状或“开花状”石墨（残余稀土量未超标），表明它仍应归属于亚共晶范围。这是球墨铸铁因加镁后铁液纯净度高、过冷度大的缘故。由于球墨铸铁的过冷度大于灰铸铁，共晶团数也高出若干倍，故极易产生白口，因而更需要强化孕育处理，亦即所谓的“大剂量—后孕育”。

案例9　铸态球墨铸铁角型轴承箱产生石墨漂浮的消除

生产条件及存在的问题　某厂角型轴承箱存在石墨漂浮问题。采用3t/h、5t/h冷风冲天炉熔炼，铁液出炉温度为1370～1400℃。球化处理采用冲入法，在1～1.5t球化包中进行。生产工艺要求球墨铸铁原铁液含硅量控制在1.6%左右，终硅量控制在2.7%～3.0%范围。铁液孕育采用冲入和浮硅两种方法，孕育剂加入量为处理铁液的1%。冲入法孕育量为0.6%，在二次出铁液时均匀撒入铁液槽内，随着铁液流冲入包内。满包后用珍珠岩集渣且扒净渣，然后将0.4%的硅铁粒均匀撒在铁液表面，再覆盖保温材料。

消除措施

（1）在冲天炉出铁温度不高（1370～1400℃）情况下，严格控制新生铁配比在50%～70%，对防止石墨漂浮是有利的。

（2）减少二次浮硅孕育剂的加入量，由原来的0.4%降到0.2%，终硅量在2.6%～3.0%，碳量在2.8%～3.5%之间，对防止石墨漂浮有利。

（3）加强冲天炉熔炼管理，并保证角型轴承箱铁液在5～10min内浇完，可减少石墨漂浮的产生。

案例10　孕育铸铁组织出现白口缺陷的消除

生产条件及存在问题　某铸造厂生产孕育灰铸铁时采用冲天炉熔炼和砂型铸造工艺。一段时间铸件批量地反复出现白口缺陷，表现在断面上全部或部分出现亮白色组织，在显微组织的基体中出现碳化物；铸件硬度高，机械加工时刀具磨损严重，加工后表面发亮且脆性大，造成铸件报废。

解决措施

（1）铁液质量改进措施。

①调整配料。适当加大生铁用量，降低废钢量，增加铸铁的碳含量。

②补加硅量并适当提高硅铁孕育量。炉后补加硅铁，并在炉前加大硅铁孕育量，还可采用型内孕育或对易出现白口部位进行局部孕育处理等。

③控制锰和硫的含量。合适的锰含量对合金性能提高有利，如能防止铁液氧化，正确使用孕育防白口的能力，铸铁中锰的增加不仅能细化珠光体，还可适当放宽对含硫量控制。这是由于锰和硫虽是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，但化合形成的MnS颗粒分布于基体中，熔点高，不仅无阻碍石墨化作用，还可作为石墨化非自发形核核心，细化晶粒。但锰量不能过高，过高会造成白口，若铸铁锰量超过1.5%就属于合金化铸铁，孕育铸铁锰一般要求控制在0.6%～1.2%之间。同时，要控制硫的含量，但又不能过低，为保证常用孕育剂的孕育效果，灰铸铁合金液中硫的质量分数一般不低于0.05%～0.06%。

④控制铸件中磷量，一般要求小于0.20%，有致密性要求的铸件，要低于0.06%。

⑤减少铁液中其他反石墨化元素，如钒、钛、铬、钼等的含量，铅、铋、碲的量也要控制，这些元素会使组织中产生硬质相（碳化物、氮化物、磷共晶），虽然可以提高耐磨性，但严重降低切削性能。

⑥实践证明，炉前添加适量铜将有利于减少铸件硬度，如0.3%～0.5%的铜对降低硬度有利。

（2）铁液熔炼的措施。

①少用过细和氧化严重的原材料，含锈的废钢，必须进行除锈清理。

②严格冲天炉熔炼工艺规范。调整风量、必要时采取富氧送风、提高热风温度、随时保持风口的畅通或加大焦炭用量；提高铁液温度，减少氧化发生，从而保障铁液熔炼质量。

③前炉适当地加大硅铁一次孕育量。

（3）原材料遗传性方面的措施。

①调低该种回炉料的用量或将硬度低的与高的回炉料进行搭配使用。

②改用其他硬度相对较低的回炉料。

（4）控制冷却条件的措施。

①提高配砂、碾砂质量和造型质量。

②适当加大配砂时煤粉的加入量。

③适当延长铸件在铸型中的冷却时间。落砂过早的铸件，应用干砂进行覆盖冷却，从而降低其硬度。

案例11　压铸铝合金硬质点的消除

生产条件及存在问题　铝合金压铸件会产生硬质点，在机加工时导致刀具损坏及加工件表面产生缺陷，多年的实践和摸索，分析了常见的4类硬质点产生的原因，并对合金成分的正确控制提出了建议。

解决措施

（1）非金属性硬质点。氧化物硬质点是在反射炉熔铝合金时，耐火砖与铝反应，形成氧化物及无机化合物，其所含的琢-Al2O3等为非常硬的物质。因此要注意选用耐火材料（建议用高铝耐火材料），防止其破损与铝液反应，在铝合金液长时间保温时，液面易被氧化，因此要保持液面清洁，混入砖粉、砂等也会成为硬质点。

总的来说，应从以下方面采取措施：a.彻底清除坩埚内铝液面上的氧化膜；b.浇铸时应避免炉渣带入；c.铁制工具及坩埚应涂覆专用涂膏；d.定期更换耐火材料，使用高铝质耐火材料；e.使用不与金属液发生化学反应的涂料；f.用适宜的精炼剂充分脱氧处理，要有足够的精炼处理时间；g.保证炉料及工具的清洁，防止耐火砖粉砂浆等混入。

（2）金属性硬质点。未熔解的硅残留于合金中形成金属性硬质点，在熔制Al-Si母合金时，若使用粉状硅，则包覆铝氧化物的硅不熔解，残留在合金中形成硬质点，另外，混有发达的初晶硅结晶化合物的铝合金液在保温炉中温度控制太低，造成长时间的固液态共存，使一部分晶粒成长生成硬质点。在铝合金成分中，特别是在铁、锰、锌含量多时，铝合金液在保温炉内长时间处于低温保持状态下，造成偏析，使金属间化合物发达，最常有的硬质点为Al-Si-Fe系、Al-Si-Mn系，金属间化合物通常熔点高，若不能高温熔解溶入合金中，该合金液就不可以使用。对金属性质硬点的解决方法可从以下几方面考虑：a.熔炼时不要使用粉状硅，特别在调整铝合金化学成分时，不要直接加入金属硅，而用铝硅中间合金，同时应保持较长时间和高的温度以使硅全部熔解；b.熔炼后保温温度要恒定，要尽可能减少能使初晶硅长大的杂质含量，并注意控制杂质总量；c.对铝合金液进行高温处理，使高熔点的金属间化合物溶解，若提高温度尚不能消除，则该合金液不可再使用。

（3）偏析所致的硬质点。这是合金成分因合金使用过长而产生沉积的偏析和冷模压铸时合金包容未熔成分形成的硬质点，组织局部变硬，其硬度比正常组织高出数十个百分点，硬度在HV200以下，一般不视为硬质点，但在精密加工中会出问题，为防止此类硬质点，应控制合金中结晶微细化的成分如钙、钠、镁、铁、锰、钛等的含量。

（4）复合硬质点。非金属性硬质点中再混入金属间化合物，往往是金属液和耐火砖、熔渣或铸铁坩埚反应物进入合金中所致，故不要使用低铝质耐火材料，因为它易与铝发生反应。不要使氧化物或渣长期附着在坩埚上，应使用专用坩埚涂料隔离铝液和坩埚。

案例12　消失模铸造耐磨铸钢件增碳的消除

生产条件及存在问题　消失模铸造技术在结构复杂铸件生产中，得到了广泛的应用，但对于形状结构复杂的薄壁铸件，还有很多问题有待解决，如采用WG-0.5中型炉衬、中频感应电炉生产火力发电系统的锅炉燃烧器，形状结构复杂，壁厚不均匀（5～30mm不等），存在增碳、渣气孔、变形等问题。通过工艺改进，渣气孔、变形等问题基本得到解决。但增碳问题从根本上难以避免，虽然通过调整负压，降低EPS的密度，提高涂料及砂子的透气性都能不同程度地减少增碳，但仍不能满足材料的使用性能要求。

产生缺陷机理及消除措施　用消失模浇注的可焊性耐磨钢，由于聚苯乙烯高温裂解产物——大量碳微粒以及负压的吸附作用，使铸件表层比断面中心的碳含量高。消失模铸件的不同位置其含碳量不同，先充入的钢水始终与消失模“接触”，两者之间的气隙中，存在大量未及时排出的热解气体，即碳微粒，使先充入的钢水增碳高于后充入的钢水。通过降低钢水含碳量和改变浇注系统，降低增碳幅度，从而降低增碳对力学性能和焊接性的影响，使可焊性耐磨钢具有良好的力学性能和焊接性能。

案例13　消除不锈钢精铸件上的“亮点”

生产条件及存在问题　不锈钢高尔夫球头是某公司的主要产品，它采用美国ASTM431材料，相当于我国的Crl7Ni2，该产品要求经过抛光工艺以后，表面呈“镜面”。有一段时间里，铸件表面上出现了大批的“亮点”缺陷，其分布没有规律，大小为宽0.3～10mm，深0.3～1mm，表面有紫铜色光泽，有时，在紫铜色的光环中还有熔渣（亮点）。由于亮点而报废的铸件占废品总数的60%以上。

产生原因及解决措施　铜水的二次氯化不是造成亮点的主要因素，亮点主要是由于脱氧产物来不及上浮所致。采用结晶硅和纯铝脱氧可分别减少缺陷比例到0.1%～0.15%，对于150kg分包浇注的炉子，因炉内脱气充分，包内可不用硅、钙合金进行脱氧。

案例14　卧式离心铸造铸铁汽缸套的黑斑缺陷消除

生产条件及存在问题　汽缸套是发动机心脏里的易损零件之一，每年的需求量很大。汽缸套生产厂家也很多。多采用卧式离心铸造，材料多采用合金耐磨铸铁。铸造缺陷带有共性，如白口、硬度不均、不良组织、“黑斑”等缺陷。

缺陷形成的原因　在卧式离心浇注铸铁汽缸套时，铁液浇入高速旋转的铸型，在离心力的作用下冷却、结晶、凝固。奥氏体的密度为7.8～8.1g/cm3，它从铁液中率先析出而紧靠铸型，随着温度降低，析出的量不断增加，凝固层越来越厚，液态金属向内圆迁移，最后，熔点低、密度小的碳、硫、磷等元素及夹杂物在内圆凝固，造成了汽缸套断面组织和成分的不均匀性。在旋转铸型中铁液的任一质点受力的状态是不同的，随铸型的旋转，各质点的受力状态在变化，即铁液是在受力震荡中结晶凝固，且密度不同的质点受力也不同，这也是汽缸套断面组织和成分不均匀的重要原因。在离心浇注汽缸套过程中，内圆金属液受到强烈卷动空气流的冷却，很快在内圆凝固成一层硬壳。与紧靠铸型率先凝成硬壳之间的铁液被双向冷却凝固。未凝固的铁液得不到补充，在靠近内层一定距离的范围内形成真空层，一部分碳、硫、磷等元素及其夹杂物易集聚在这里，切削加工不能去除时，形成夹杂物或“黑斑”缺陷。

解决措施

（1）强化冷却。为使双向冷却形成的缩松层移近内圆，便于加工时去除，加快从外圆向内圆的结晶凝固速度是减少“黑斑”缺陷的有效措施之一。为此，在离心浇注机冷却水管网中，每10台浇注机并联1台增压泵，提高水压和水量，强化冷却，并将铁液浇注温度提高到1350～1400℃，大大减少了“黑斑”缺陷。

（2）提高铁液中碳、硅、锰含量。锰可减少铁液中硫的有害作用，降低铁液的表面张力和铁液黏度，有利于铁液中杂质驱往汽缸套内层而被加工去除。锰扩大奥氏体区域，延缓汽缸套内表硬壳的形成，使缩松层向内表面移动，利于在切削加工时去除，提高内层工作面的质量。锰能促进形成珠光体基体，提高铁液中含锰量是因提高碳、硅含量而出现铁素体和粗大石墨的有效防范措施。铸铁中高碳、硅、锰含量，既减少了汽缸套外表面因激冷产生白口、不良组织、硬度过高等缺陷，又使汽缸套内层工作面因冷却缓慢而出现的粗大石墨、大块铁素体和低硬度等缺陷得到解决。综合考虑上述因素，将碳当量由原来的CE≤4.3%，提高到CE=4.5%～5.0%，锰含量相应提高到锰硅比为0.7～0.9。调整成分后，生产出了硬度均匀的优质汽缸套，同一汽缸套硬度差由过去的HRB5降至HRB3，加工性能明显改善。

（3）严格控制原材料。在生产实践中体会到，生铁和铁合金常规化学成分相同的原材料对“黑斑”的形成往往产生不同的结果，可能是原材料中含有某种元素或遗传性所致。例如，使用贵州某铁合金厂生产的45硅铁（FeSi45）比75硅铁（FeSi75）易出现“黑斑”；使用贵州某铁厂生产的生铁比贵州水城钢铁厂生产的生铁易出现“黑斑”。因此，对生铁和铁合金原材料采取选点供货或试用合格后供货，进厂时严格检查常规元素和微量元素的含量等措施。通过上述措施，基本消除了“黑斑”缺陷，大大降低了废品率（铸废率在5%以下）。

案例15　球墨铸铁铸件的“花斑”缺陷防止技术

生产条件及存在问题　在某工程机械厂生产的球墨铸铁铸件中，铸件毛坯在进行机械加工后，有的铸件上会发现大面积的“花斑”缺陷。经检查发现，凡是出现大面积的花斑缺陷的加工表面颜色与其他正常部位的颜色相比，明显发灰发暗，而且均处于铸件的上部。在机械加工时，明显感觉此处的硬度偏低，刀具发黏，加工不均，有时因为表面硬度不均，加工时，时软、时硬损坏刀具及设备，造成铸件加工面达不到技术要求。

消除的措施

（1）调整化学成分。

在炉后配料时，适当增加废钢数量，由原来的5%增加到15%，并将铁水包内覆盖球化剂的一次孕育剂（75硅铁），由原来的0.6%减少到0.4%，以降低铁水中的碳硅含量。加强回炉料的管理，杜绝灰铸铁的回炉料混入球铁的炉料中去，以降低铁水中的锰含量。

（2）加强炉前的球化及孕育处理。在进行炉前球化处理时，球化剂的加入量为1.4%，并使用覆盖剂覆盖，以延缓球化反应时间，增加球化剂在铁水中的吸收。在浇注过程中，减少一、二次孕育剂的加入量，增加了第三次孕育，即用漏斗将孕育剂粒度在0.075mm以下的细硅铁粉加到铁水流中（加入量在0.10%左右）。进行随流孕育处理，提高孕育效果，实践证明，这些措施可以明显增加球化及孕育处理的效果。

（3）其他控制措施。炉料采用14号铸造生铁、球墨铸铁回炉料、75硅铁、废钢等：球化剂采用XtMn7-8、XtMn7-9；球化工艺采用堤坝式球化处理工艺，炉前三角试片检验及试样化验；孕育工艺是采用75硅铁，分三次孕育；铁水出炉温度为1450～1500℃，浇注温度1380～1450℃。

案例16　球墨铸铁件反白口缺陷的防止措施

生产条件及存在问题　高韧性球墨铸铁（QT420-10）管扣件，要求其基体组织以铁素体为主，含量在85%以上，球化级别1～2级，碳化物和磷共晶的含量在3%以下，但在生产中经常发生严重的反白口现象，使铸件变脆，影响铸件质量。

消除措施

（1）使用6号合金（牌号为XtMn9-8）与一种镁铁合金（牌号QH-1型）搭配使用，由于QH-1型合金无硅无稀土，一方面降低了球化剂中的稀土元素含量，另一方面可以增加孕育量，有利于消除反白口。

（2）为防止铸件在冷却过程中析出渗碳体或形成珠光体，铸件浇注后必须在铸型中停留足够长的时间，尤其在820～720℃之间的临界转变温度范围内必须尽可能慢冷，开箱时必须保证铸件温度在600℃以下。

案例17　球墨铸铁石墨漂浮的防止

缺陷特征　共晶前期形成的石墨在浮力作用下向上漂浮，聚集在铸件纵断面的上部、热节转角处或芯子的下表面，一层密集的黑斑，形成开花状（又称爆炸型）石墨。外观与夹渣层类似，金相观察可见夹渣层深浅不一，呈块状连续分布，与正常银白色断面相比有清晰可见的分界线，金相组织特征为石墨球破裂，同时缺陷区富有含氧化合物和硫化镁。有时石墨漂浮和夹渣混在一起，很难区分它们属于哪一类缺陷。

防治措施

（1）应控制碳、硅含量，原铁液含碳量wC=3.5%～3.9%，终硅wSi=2.8%～3.0%，厚大铸件应更低。

（2）采用低硅铁液，原铁液含硅量范围wSi=1.5%～1.7%，加强炉前孕育和包外孕育，增强孕育效果。

（3）在保证球化前提下，严格控制球化剂加入量，特别要控制稀土元素加入量，RE残要低。

（4）浇注温度不易过高，在球化处理时，某公司的做法是在合金上面覆盖一层无油、无锈并经预热的铁豆，一方面可降低浇注温度；另一方面可延长球化沸腾时间，同时细小铁豆得到合理利用，节约了大量资金。

（5）通过炉前快速金相分析，发现有开花状石墨，对炉后配料立即进行调整，也可采取应急措施，在处理包内加入经预热、无锈蚀的低碳钢板（厚度大于3mm），以达到降碳目的，变“炉后分析”为“在线检测”。

（6）合理使用冒口，使漂浮层集中到冒口上部，也可在热节处设置冷铁。

案例18　球墨铸铁石墨开花的防止

生产条件及存在问题　在生产过程中，高强度、高伸长率的铁素体基球墨铸铁（如QT450-12A），常有少量铸件力学性能（如抗拉强度和伸长率）达不到技术要求。原因是球状石墨主要是从铁液中直接析出，并按螺形位错生长。石墨刚从铁液中析出时，由于铁液温度较高，石墨可能生长也有可能被熔解。随着铁液温度的降低，石墨生长加快，当石墨长大到一定尺寸后，在铁液热混流的作用下，石墨容易破裂，形成开花状石墨。共晶转变时，随着温度的降低，铁液中的碳通过奥氏体边界析出到被奥氏体包围的石墨球上的速度加快，这样石墨球的体积增大而奥氏体的边界被束缚，使石墨球内应力提高，当这种内应力达到足以突破奥氏体边界束缚力时，石墨球也会破裂开花。

解决措施

（1）减少原料中碳的遗传。由于熔化铁液时常需加入一定量的增碳剂，以保证铁液出炉时的碳含量要求。因此，一方面，当铁液中碳的含量低于工艺要求时，实际生产过程中采取增碳处理后应将炉内铁液温度提高到1560～1580℃，并过热10～15min，使未熔的大石墨充分熔解为均匀的小颗粒石墨，以保证球化良好；另一方面，配料时铁液中的碳最好一次性配到工艺要求的范围内，这就要求配料人员必须准确估算炉内剩余铁液量和使用的回炉料的化学成分，这会使生产节奏好，并降低生产成本。

（2）避免球化处理时过早出现大的石墨球。降低球化处理时铁液的碳当量（CE），使CE≤4.55%，适当减少一次孕育量，防止铁液过早出现较大的石墨球。

（3）降低高温铁液的热混流现象。球化处理时，铁液温度应控制在1540～1560℃，浇注温度应控制在1400～1440℃。从球化处理到浇注完毕的时间应控制在10min内，减少石墨球在液态条件下的生长时间。

（4）降低碳的活度和增强奥氏体的强度（合金处理、减少石墨球数和细化石墨球）相关资料表明，废钢有促进生成白口铁的现象。配料时加入的废钢越多，球化处理时石墨的析出能力越低，形成的石墨球数越少且细小。炉前碳的含量高时加废钢降碳，从未发现石墨开花现象可说明这一点。锰固溶于奥氏体中，会降低碳的活度，使碳通过奥氏体边界析出的速度降低。而实际生产中，加入大量废钢是不可能的，因为废钢加入越多，原铁液的含碳量越低，需大量增碳，不但增加工作量且浪费原料和能源，而适当控制锰的含量既方便又经济。实际生产中，当碳高且硫和锰低时，对首包处理的铁液应采取将锰含量控制在0.20%～0.25%的工艺措施。

（5）准确把握球化处理和倒包时铁液量。这就要求生产人员经验（凭视觉估算铁液量）丰富。在实际生产中，相当一部分金相组织石墨开花的不合格件，是由于球化处理时铁液量太少以及倒包后铁液分配不均引起碳当量过高所造成的。

（6）准确控制出炉温度和浇注温度。出炉温度过高或过低均会影响球化处理时，铁液对稀土镁的稳定吸收，造成球化效果波动，也影响后期的孕育效果。浇注温度的高低，不仅受出炉温度高低的影响，还受到浇包状况和后期孕育剂加入量及粒度大小的影响。因此，出炉温度和浇注温度的高低都会造成铸件产生开花状石墨缺陷。

案例19　铝合金铸件中“硬点”的预防

生产条件及存在的问题　切削加工铝合金铸件的过程中，有时发现加工后的表面上有灰黑色的硬点。硬点的直径通常为0.3～1.5mm，有时也可达到3mm。切削过程中遇到“硬点”时，刀具被撞崩裂而损坏，铸件也因加工不良而报废。

缺陷形成的原因　从铝合金铸件生产的流程上看，形成“硬点”有三种可能：a.杂质的混入；b. Si的析出；c.耐火材料的剥落。

预防措施

（1）回炉料中，应将铸铁碎粒等杂质清除干净，以免重熔时混入铝液中。

（2）定期清理熔解炉、保温炉、铝水包等的炉壁、炉衬，减少不牢固的耐火材料颗粒和附着其上的硅颗粒混入铝液中。

（3）使用耐火砖取代不定型耐火材料。

（4）在新炉、新包使用前或在清理炉壁、炉衬后，将其加热至接近使用温度时，在耐火材料表面涂抹防渗剂，以防止和减少铝液和合金元素对耐火材料的侵蚀。

（5）炉子、水包在停用时，应将炉内、包内的铝液清出，以免铝液冷却时，破坏耐火材料（铝与耐火材料的热膨胀系数相差较大），造成疏松剥落。

案例20　离心铸造汽缸套白斑产生机理

生产条件及存在问题　某厂采用离心铸造生产蒸汽机车汽缸、汽室套已有多年历史。偶尔在镗缸时发现内工作面上有不规则的亮点和亮条，亮点大小在φ5～15mm，亮条在5mm×30mm～10mm×50mm之间，大小不等，分布特征没有规则。有时均匀分布，有时局部出现。从宏观上看，似固体钢质嵌入铸铁之中，颜色白亮，这种现象称为白斑。对白斑，曾认为是废钢料没有熔化，形成固体颗粒凝固在其中，担心会影响缸套质量，曾把这种缸套作报废处理。

预防措施　离心铸造生产汽缸、汽室套产生白斑现象，是在碳硅当量CE＜3%，共晶度＜0.75，Mn/S比值＜7的条件下形成的。白斑区域的组织基体，接近纯珠光体加微量石墨，属高强度材质，其耐磨性能，经装车试验，没有不利影响，可以不作为铸造缺陷。在砂模离心铸造条件下，冲天炉配料成分，只要碳硅当量控制在3.5%以上，就不会出现白斑现象。

案例21　离心铸造汽缸套偏析的防止

生产条件及存在问题　采用无砂衬金属型离心铸造方法生产的180汽缸套，加工后发现汽缸套外表面周边存在不规则亮暗分明的区域，亮区硬度明显偏高，亮暗区硬度差＞HB30，超过了标准规定，影响了缸套的力学性能。进一步金相组织检查发现，亮暗区的存在是由于金相组织偏析所引起的。

产生的原因及防止措施　经分析，产生偏析的主要原因是结晶过冷度大。防止措施如下。

（1）提高铁型滚筒预热温度，控制铁水的冷却速度，滚筒预热温度在250～300℃。

（2）控制铁水成分和炉料质量，碳含量控制在3%～3.2%，终硅量控制在2%～2.3%，合金元素含量不超标。

（3）做好孕育处理，铁水出炉温度控制在1410～1440℃，用75%硅铁包底冲入孕育，孕育剂粒度为5～8mm，预热温度为350～450℃，铁水孕育后在8～10min内浇完。

案例22　离心铸造灰铸铁排水管麻面缺陷的消除

生产条件及存在问题　排水用柔性接口铸铁管（GB/T12772—1999），按接口形式分A型和W型两种。材质力学性能不小于150MPa，工艺性能要求水压试验压力0.2MPa，属管径细小、长径比大薄壁铸铁管。十余年生产中铸管表面光滑，粗糙度Ra50～100μm，但外表面麻面缺陷呈间断出现，影响铸铁管外观质量。

缺陷产生的原因分析　在离心铸造成型过程中，部分铁液会很快结晶，金属层呈液—固混合状态，金属层外表面形成像“薄冰块”一样的结晶集团，这些“薄冰块”在内层铁液搅动下破裂成碎片，又如同水面上薄冰受到震动漂浮在水面上一样分布于金属层的外表面上。在离心力作用下，金属型内壁喷涂的硅藻土涂料，受到“薄冰块”和未凝铁液的挤压，但两者压强不同，而形成压力差，导致产生了在总体光滑平整的铸铁管外表面上，分布有镶嵌着薄涂料而凹凸不平的麻点，这就是麻面缺陷。

防止措施

（1）提高浇注温度，控制浇注温度在1360～1400℃，是一项主要工艺措施，其效果非常明显。

（2）严格熔炼工艺，保证铁液质量。

（3）提高生产技术管理水平，严格工艺纪律，对影响质量的各工艺因素都要严格控制。采取上述措施以后，麻面缺陷基本消除。

案例23　离心轧辊灰斑缺陷的控制

生产条件及存在的问题　板带材轧制过程中，因其高温、高负荷和高速度等恶劣轧制条件限制，因此对轧辊的要求极为苛刻，所用轧辊多采用2层或3层复合浇注而成。离心复合轧辊芯部因其抗拉强度、屈服强度要求较高，又需依靠温度反熔外层以达到充分熔合，因此多采用球墨铸铁，芯部铁液从出炉到浇注的过程直接影响到离心轧辊辊颈缺陷的产生。由于铸造缺陷造成使用中断辊的事故经常发生，如某公司供首钢4支中轧机用辊，在机轧制过程中断辊，主要由于芯部灰斑较为严重，造成强度、抗疲劳性能降低，使轧辊在轧制过程中存在很大的安全隐患，因此，加强对轧辊灰斑缺陷的控制尤为重要。

防止措施　灰斑组织为数量多且均匀分布的短而厚的枝晶石墨，基体为铁素体，而灰斑以外为球状石墨。灰斑使轧辊颈性能显著降低，表面光洁度差，硬度低。

（1）调整工艺范围。

①芯部孕育增硅量由0.5%提高到1.1%～1.2%，成品硅含量由2.4%～2.6%降低为2.3%～2.5%（均不包括型内孕育）。

②把原用的Ni-Mg合金球化剂调整为稀土球化剂。

③采用长效孕育剂，并调整块度为10～12mm。

④铁液中加入强反石墨化元素锑，减弱一些杂质元素的影响，增强铁液结晶形核，细化晶粒，减轻灰斑倾向的产生。

（2）防止铁液氧化。铁液氧化的原因主要有以下几种：炉料潮湿、锈蚀严重，铁液过热，加入合金潮湿（如硅、铬等有孔洞和组织不致密的合金易吸气），孕育剂潮湿，因此，应严禁潮湿、锈蚀严重的炉料加入炉内，加入合金前，应进行预热烘烤，孕育合金使用前，必须进行严格的烘烤，如在雨季等空气湿度大的季节，应适当延长烘烤时间。

（3）铁液中应保持足够的残余镁及稀土含量。

①严格计算出铁量和球化剂加入量。并复检球化剂化学成分是否满足工艺要求。

②采用鸡窝堤坝式处理包，其鸡窝大小、深度以满足加入足够量的球化剂和孕育剂为宜，预防大包出少量铁液使铁液同大气大面积接触，从而加快铁液氧化和球化元素的大量逃溢。

③正确的球化剂加入方法，首先把球化剂加入堤坝包的鸡窝内并用工具捣实，再用孕育剂进行覆盖，并再次捣实，最后用适量的无锈、无潮湿铁屑严密覆盖，并再次捣实。通过此操作延长球化处理时间，减少镁和稀土的逃溢。

④出炉进行球化处理的过程中，应使铁液快速覆盖住球化剂，在保证铁液不外溢的情况下，尽量使参加球化处理的铁液量最大化，使铁液能够进行充分的球化，减少镁和稀土的逃溢和烧损。

⑤通过炉外脱硫，使芯部含硫量控制在0.016%以下。

⑥在满足浇注温度的前提下，降低球化处理温度以减少镁的烧损。采用珍珠岩覆盖保温浇注，这样可以减少铁液和空气的直接接触而发生回硫现象。

⑦从球化处理到浇注完的时间缩短在15min以内。

（4）铸型条件。铸型应刚度高、透气性好，烘干良好。而且浇前温度＜50℃，这样就可以抑制铸型向外部膨胀充分利用石墨化膨胀的补缩作用，使内部组织致密。

案例24　可锻铸铁卡头电镀锌后黄斑缺陷的防止措施

生产条件及存在问题　某公司产品卡头大小共6种，牌号为KTH350-10壁厚3～15mm，质量为0.09～0.75kg。每年夏季，在电镀锌后的1～3d，镀层表面会产生黄色的锈斑，严重的产品报废。

原因分析　黄斑是由于铸件存在针孔所致。当铸件存在针孔，在电镀前的酸洗时，酸液渗入到针孔中，在后来的清洗过程中，由于表面张力的作用，很难将针孔中的残留酸液清除掉。这就造成电镀后表面很好，过了1～3d，针孔中的残留酸液腐蚀锌和铁，从而造成镀层表面出现黄色锈斑。

防止措施

（1）对夏季生产的铸件延长抛丸清理时间，取消酸洗工序。

（2）控制型砂（特别是面砂品质），掌握好水和陶土的加入量，减少型砂的发气量、增加透气性。

（3）改底注式浇注为顶注式的浇注。

（4）改变传统的先干混后湿混的混砂工艺。即先将砂，水混合，使砂粒上形成液膜，再加入陶土，这样，陶土就能很均匀地散布于砂粒上，有效地防止传统的先干混后湿混工艺易产生小黏土团的生成。

（5）适当提高熔炼和浇注温度。

（6）炉前铁液包内加入碱面脱硫。

案例25　精密铸钢件表面脱碳的防止措施

生产条件及存在问题　脱碳是碳钢精铸件常见的表面缺陷，脱碳层由铁素体（全脱碳层）及铁素体—珠光体（半脱碳层）逐渐过渡到正常组织。使用的材料牌号为ZG310-570。

缺陷防止措施

（1）不填砂浇注。

铸钢件表面的氧化和脱碳是铁和碳与周围介质作用的结果，金属液浇入灼热的型壳后缓慢冷却过程中，铸件处于高温环境下，发生氧化反应。高温下，脱碳反应才能充分进行，从而形成脱碳层。而在较低温度下情况相反，这是由于C-O亲和力随浓度变化而改变的结果。所以采取不填砂浇注可以加快冷却速度、缩短冷却时间，从而有利于防止脱碳，使脱碳层明显减薄。

（2）氮气保护。空气中氧的体积分数约为23%，工业用氮气瓶中氧量约为0.05%。由于浇注前后均通入氮气，从而赶走型壳中的空气，而且浇注结束后，继续通入氮气避免空气的介入，大大降低含氧量，因此有效防止脱碳反应的发生。

（3）丙烷保护。在浇注前，通入丙烷气占据整个型腔、赶走型腔和型壳壁内空气、高温下丙烷裂解为碳和氢，使型腔和型壳内不但没有氧化性气氛，使铸件表面氧化，而且处于还原性气氛中。铸钢件在浇注、冷却、凝固过程中，其周围如果不是氧化性气氛而是一种还原性气氛即使温度再高，时间再长脱碳也不会发生。因此，通入丙烷，不但隔绝空气与钢液接触，切断氧气来源，还会形成还原性气氛，致使脱碳反应不会发生。

案例26　机床类铸件石墨粗大缺陷的解决措施

生产条件及存在的问题　某厂机床类铸件的生产，主要的工艺条件是采用呋喃树脂砂造型和制芯，并采用冲天炉进行熔炼。在刚开始生产机床类铸件的过程中，厚大的工作台面及导轨面等部位易产生石墨组织粗大缺陷，加工后因表面粗糙而使铸件批量报废，造成了较大的经济损失。

解决措施

（1）结构设计改进。改进结构设计，缩小铸件壁厚差，减小局部热节。如有可能，应重新设计铸件结构，减薄铸件的最厚截面，消除厚大热节。

（2）铸造工艺设计改进。

①选择合理的铸造工艺方案，浇注系统的设置应尽量保证各部分冷却速度相差不要太大，尤其避免从厚大部位及导轨面引入铁液，优先选用均衡凝固工艺。另外，应注意改进铸造工艺和浇冒口系统设计，加快铁液在铸型内的冷却速度，如分散内浇道和冒口，避免使铸件产生大的热节以及在铸件厚大截面和孤立热节处设置冷铁，采用阶梯式浇注工艺等，对防止石墨粗大缺陷均有较好的效果。

②合理选择厚大工作台面及导轨面部位的加工余量，对需要补缩的厚大部位，采用特殊的工艺措施，如用金属、石墨冷铁激冷或局部使用铬铁矿砂等，均能有效防止机床厚大工作台面及导轨面部位产生石墨粗大的缺陷。

③如果机床类铸件的导轨面要求中频淬火，其导轨面不应使用石墨冷铁激冷，而必须通过调整铁液成分来解决，否则，容易导致铸件导轨面加工后淬火产生裂纹缺陷。

（3）熔炼方面的改进。

①原材料选用低碳废钢及低牌号生铁，一般选用Z14、Z18生铁，最好采用两种不同产地的生铁配合使用，减少生铁遗传性对石墨粗大的影响。低牌号与高牌号回炉铁料要分类堆放、使用，特别是芯骨回炉铁料不能混在高牌号回炉铁料中使用，以免造成化学成分出现偏差。

②熔炼过程中选择合适的熔化温度，保证一定量的废钢用量。对于一般机床类铸件，铁液出炉温度应控制在1450℃以上，以获得细小的石墨组织，废钢加入量在35%以上较适宜。

③铁液既要孕育充分，又要避免孕育衰退发生，如用一般FeSi75孕育，应保证在15min内浇注完。对于要低温浇注的厚大铸件来说，宜选用含锶、钡的长效孕育剂，其用量仅为FeSi75的一半，孕育效果好同时又不显著增加共晶团数，对防止石墨粗大尤为重要，如再与1号稀土硅铁合金配合使用效果会更好。

④选择合理的化学成分，碳含量为2.8%～3.2%、硅含量为1.2%～1.8%、锰含量为0.9%～1.3%、磷、硫含量小于0.1%。对于厚大件，碳、硅取下限，锰取中上限。另外，应根据铸件壁厚调整铁液成分，适当降低含碳量和碳当量，必要时，适当增加反石墨化元素的含量，如锰、硼等。

⑤熔化过程中要防止铁液窜料，特别是低牌号铁液不能往高牌号铁液里窜。另外，控制好浇注温度也是不容忽视的，温度高时要降低浇注温度，以避免对铸件冷却速度的影响。

⑥准备一些合金元素，如铬铁、金属锑等。如果在熔炼过程中出现化学成分失控，碳当量偏高时（通过炉前三角试片白口可判断），可加入适量的合金元素以细化石墨，提高铸件的强度、硬度。

（4）浇注方面的改进。在实际生产中，应针对不同机床铸件制定详细的浇注温度范围和浇注时间。浇注后期要慢浇，待浇满后再用高温铁液进行补浇。

案例27　球墨铸铁石墨开花问题的防范

生产条件及存在的问题　挤压线的产品结构以生产大批量高强度高延伸率的铁素体基球墨铸铁为主（如QT450-12A）。在大批量生产过程中。由于铁水的碳当量较高，金相组织中石墨开花成为导致其力学性能（如抗拉强度和延伸率）达不到质量要求的主要因素。

解决石墨开花的措施

（1）减少原料中碳的遗传。由于熔化铁水时，常需加入一定量的增碳剂以保证铁水出炉时碳的含量要求。因此，一方面，当铁水中碳的含量低于工艺要求时，实际生产过程中采取增碳处理后应将炉内铁水温度提高到1560～1580℃，过热10～15min，使未熔的大石墨充分熔解为均匀的小颗粒石墨以保证球化良好。另一方面，配料时铁水中的碳最好一次性配到工艺要求的范围内，这就要求配料人员必须准确的估算炉内剩余铁水量和使用的回炉料的化学成分，这会使得生产节奏好，降低生产成本。

（2）避免球化处理时过早出现大的石墨球。降低球化处理时铁水的碳当量（CE），使CE≤4.55，适当减少一次孕育量，防止铁水过早的出现较大的石墨球。

（3）降低高温铁水的热混流现象。球化处理时，铁水温度应控制在1540～156O℃，浇注温度应控制在1400～1440℃。球化处理到浇注完毕时间应控制在10min内，减少石墨球在液态条件下的生长时间。

（4）降低碳的活度和增强奥氏体的强度（合金处理、减少石墨球数和细化石墨球）。相关资料表明，废钢有促进生成白口铁的现象。配料时加入废钢愈多，球化处理时石墨的析出能力愈低，形成的石墨球数愈少而且细小。炉前碳的含量高时加废钢降碳，从未发现石墨开花现象可说明这一点。锰固溶于奥氏体中，降低碳的活度，使碳通过奥氏体边界析出速度降低。而实际生产中，加入大量废钢是不可能的，因为废钢加入愈多，原铁水的含碳量愈低，需要大量增碳，增加工作量而且浪费原料和能源。而适当控制锰的含量既方便又经济。实际生产中，当碳高硫低锰低时，对首包处理的铁水应采取将锰量控制在0.20%～0.25%的工艺措施。

（5）准确把握球化处理和倒包时铁水量。这就要求生产人员经验（凭视觉估算铁水量）丰富。在实际生产中，相当一部分金相组织石墨开花的不合格件就是由于球化处理时铁水量太少和倒包后铁水分配不均引起碳当量过高所造成。

（6）准确控制出炉温度和浇注温度。出炉温度过高或过低均影响球化处理时铁水对稀土镁的稳定吸收，造成球化效果波动，也影响后期的孕育效果。浇注温度的高低，不仅受出炉温度高低的影响，还受到浇注包状况和后期孕育剂加入量及粒度大小的影响。因此，出炉温度和浇注温度的高低都会造成铸件产生开花状石墨。

案例28　回转工作台偏析现象的预防

生产条件及存在的问题　回转工作台是某厂生产的铣镗附件，其结构如图9-1所示。

该铸件材质为HT300，工作台上平面硬度要求HBS190～230。铸件要求化学成分wC= 2.8%～3.0%、wSi=1.3%～1.45%、wMn=0.9%～1.1%、wS≤0.12%、wP≤0.15%，炉前三角白口检验控制在12～13mm。此件上平面较厚大，极易产生水平方向区域偏析，造成硬度不均而产生废品，最严重时上平面硬度差高达HBS80以上（边缘硬度HBS240以上，中心部位不足HBS160），铸件因此而报废。

解决措施

（1）炉前除对铁液进行出铁槽一次充分孕育外，还要在浇注时进行二次随流孕育，且保证浇注白口12～13mm。

（2）降低浇注温度，将浇注温度控制在1260～1280℃。

（3）保证配料准确，使铸件wMn=0.9%～1.1%。

图9-1　回转工作台铸件工艺示意图

案例29　活塞环反白口的防治

生产条件及存在的问题　活塞环反白口是某厂铸造生产中经常出现的一种缺陷。由于它是在铸件内部，只有当毛坯在机械加工时才能发现。铸件的反白口部位，大多在内浇口与铸件的连接处。

在内浇口与铸件的连接处，由于长时间受到流经铁水的热作用，铁水凝固以后，晶粒粗大、石墨较长，硬度比其他部位要低HRB2～3个单位。在活塞环行业中，此区称为软区。正常的凝固受到破坏，铁水凝固以后形成一条平行于端面的条状分布在铸件内部约反白口。从径向观察，反白口区有明显的三个区，即白口区、过渡区和明灰区。

解决措施　单体铸造活塞环的材质属过共晶铸铁，由于活塞环模板的环样呈较薄的环形状，铁水的凝固方式属于逐层凝固方式。当铁水注入型腔后，表面形成了一层细等轴晶区。软区中剩余的地方，由于受到强烈沟热作用和溶质再分配，形成了化学元素的偏析，以至于石墨化元素由表及里越来越少，最后，在铸件凝固中心部位的化学成分，由原来的过共晶成分转变成共晶或亚共晶成分。铁水存在着较大的过冷，再加上用石墨电极粉作孕育剂，使石墨形核很困难，以至于软区中最后凝固区域的铁水按介稳定系结晶，进而形成了反白口铸件。在金相显微镜下观察反白口断面，从外到里存在着三种不同的基体组织，依次为珠光体、针状体和渗碳体。

反白口是在较大的过冷情况下产生的，由于含钡硅铁孕育剂有钡、钙元素的存在，可与铁水中的碳、硫等元素形成碳化物、硫化物等质点，作为石墨形核的衬底，促使石墨形核，减少过冷。因此用含钡硅铁孕育剂代替石墨电极粉孕育剂，有利于消除反白口。其次，提高浇注温度，加强熔炼过程的工艺过程控制，也是行之有效的工艺措施。

钡硅孕育剂的孕育处理方法，是在大包内加入0.1%的孕育剂，再根据试片的断口情况，在小浇包内加入0.15%～0.30%的钡硅孕育剂进行二次孕育。

案例30　机床铸件石墨粗大缺陷的防止措施

生产条件及存在的问题　在机床类铸铁件的生产中，导轨及厚大的工作台台面等部位容易产生石墨粗大组织，加工后因铸件表面粗糙而报废。

解决措施

（1）结构设计。缩小铸件壁厚差，减小局部热节。

（2）铸造工艺设计。

①选择合理的铸造工艺方案，浇注系统的设置尽量保证各部分冷却速度相差不要太大，尤其避免从厚大部位及导轨处引入铁液，优先选用均衡凝固工艺。

②合理选择导轨及厚大部位的加工量，对需要补缩的厚大部位，采用特殊的工艺措施，如用冷铁激冷或局部使用焦炭砂等，均能有效防止机床导轨及厚大部位产生石墨粗大的缺陷。

（3）熔炼方面。

①原材料宜选用低碳废钢及低牌号生铁，一般选用Z14、Z18生铁，最好采用2～3种不同产地的生铁配合使用。减少生铁遗传性对石墨粗大的影响。低牌号回炉铁与高牌号回炉铁要分类堆放使用，尤其是芯骨回炉铁不宜混杂在高牌号回炉铁中使用，以免造成化学成分的波动。

②熔炼中选择适宜的熔炼温度，保证一定量的废钢用量，对于一般机床类铸件铁液出炉温度控制在1440℃以上，以获得细小的石墨组织，废钢加入量在30%以上是比较合适的。

③铁液既要充分孕育，又要防止孕育衰退。如用一般FeSi75孕育，要保证在15min内浇注完。对于要低温浇注的厚大铸件来说，宜选用含锶的长效孕育剂。它的用量仅为75FeSi的一半，孕育效果好同时又不显著增加共晶团数，对防止石墨粗大尤为重要，如再与1号稀土硅铁合金配合使用效果会更好。

④选择合理的化学成分。对于机床类厚大铸件来说，wC=2.8%～3.2%、wSi=1.3%～1.7%、wMn=0.9%～1.4%、wP＜0.15%、wS≤0.12%，是比较合适的。对于厚大件碳、硅取下限，锰取中上限。

⑤操作中要防止窜料，特别是低牌号铁液不能往高牌号铁液里窜。控制好浇注温度特别是黏土砂干型浇注时，砂型及砂箱温度的影响也是不容忽视的。温度高时要降低浇注温度以抵消箱温对铸件冷却速度的影响。

⑥准备一些合金元素。如铬铁、硼铁、金属锑等。在熔炼中出现化学成分失控，碳当量偏高时（通过炉前三角试片白口可判断），加入适量的合金元素以细化石墨，提高铸件的强度、硬度。

案例31　球化不良缺陷的防止措施

生产条件及存在的问题　在生产球墨铸铁中，往往会出现球化不良缺陷。球化级别达不到国家标准会造成整包铁液所浇注的铸件全部报废。

缺陷产生的原因及防止措施

（1）球化剂（稀土镁硅铁合金）质量差。稀土镁硅铁合金中镁和稀土含量经化验虽达到工艺要求，但因熔炼合金技术不佳，含氧化镁较多；冷却条件不好，合金的组织不致密；合金里含钙等元素较少，球化处理时反应激烈，镁烧损较多。

防止措施是，质量不好的球化剂不使用，或在使用中采取特殊措施，如在合金上面覆盖稻草灰后，再盖球墨铸铁屑等。

（2）操作不当。球化剂倒入铁液包堤坝窝里后，未摊平拍实；表面覆盖物少，未填满合金块缝隙，稀土镁硅铁合金块外露较多。冲入铁液后，不仅外露稀土镁硅铁合金马上反应，同时铁液进入合金块缝隙里的量较多，反应过快，镁烧损较多。

防止措施是，摊平倒入铁液包堤坝窝内的稀土镁硅铁合金，舂实，表面覆盖稻草灰或球墨铸铁屑等，拍实。这样不仅把合金块缝隙填满，且有10mm左右覆盖层。

（3）原铁液含硫量高。在球化处理过程中，合金里的镁，首先与铁液里的硫起化学反应，生成MgS熔渣，剩余的镁才起球化作用，稀土同样有此反应。由于球化元素少了，当然球化不会好。

防止措施是：掌握好球化剂加入量与原铁液含硫量的关系；炉前或炉后采取脱硫措施；使用含硫量低的生铁和焦炭。

（4）接铁液时，浇包放置不当。金属液冲刷了球化剂，不仅把覆盖物冲跑，而且使合金块直接受高温和冲击力作用，反应激烈，镁损耗较多。

防止措施是：放好铁液包位置，避免铁液直接冲刷稀土镁硅铁合金，让铁液平稳，快速淹没合金为宜。

（5）出铁液慢。当铁液淹没合金后，表层部分就开始反应。因出铁液慢，液面在包内上升速度慢，合金表面与铁液表面距离短，在球化反应时，镁很快溢出铁液表面而损耗掉，铁液对镁吸收率低。

防止措施是：出铁前首先把堵塞出铁口周围的泥巴铲净，出铁时快速打开出铁口，让铁液很快达到铁液包容量的2/3，此时的球化反应，由于稀土镁硅铁合金表面距离液面距离大，镁在铁液里上浮时，经过的路程长，被铁液吸收的多，球化充分；最好使用“倒包”冲入法处理，即专用一个浇包，一次接够铁液量，然后再倒入球化处理包内。这种办法易掌握，避免处理一包铁液得打两次出铁口，同时出铁快慢不好控制。

（6）装球化剂过早或堤坝窝内铁液未倒净。浇注后，红热的浇包，底部温度约大于900℃。如果马上装稀土镁硅铁合金，镁和稀土在高温烘烤下会损耗一部分（有冒烟现象）；若堤坝窝内铁液未倒净，镁损耗更多。防止措施是，在出铁液之前装合金，让浇包冷却降温一段时间，同时，浇注后把浇包里铁液倒净；最好是有两个球化处理包替换使用，这样浇包温度会更低，避免镁损耗现象。

（7）铁液温度低。铁液出炉温度低于1390℃，球化反应不完全，球化级别难达到，因此，要采取措施提高铁液温度。

（8）球化剂块度小，碎末多。合金破碎粒度小，碎末多，未过筛处理，虽然球化处理方法一样，但由于合金块之间没一点儿空隙，球化反应只能是剥皮式地慢进行，若按同样的步骤去浇注，会出现前几型球化不良，后几型球化良好。结果会造成整包铁液所浇注的铸件堆在—起，无法区分而全部报废。

防止措施是：稀土镁硅铁合金破碎后必须过筛，去除碎末，块度符合工艺要求；如果球化反应过慢，可用铁钎子穿过铁液捣几下所装的合金，让铁液进入合金里，以加快球化反应。

其次要注意的是，虽球化处理良好，但从球化处理到浇注完铸型，时间过长（超过15min）会造成最后浇注的几箱铸件球化不良，主要是球化衰退造成的。另外，孕育处理不好以及出铁液量过多，也会影响球化级别，造成球化不良。

案例32　球墨铸铁石墨漂浮的防止措施

生产条件及存在的问题　石墨漂浮是球墨铸铁特有的缺陷，通常发生在壁厚＞25mm的铸件上，因此也是大型、厚壁球墨铸铁件的一种常见缺陷。石墨漂浮的特征是在铸件的上表面聚集了大量石墨，宏观断口呈均匀黑斑状。在石墨漂浮的密集区，可看见球状石墨形态已被破坏，成为“开花形”，并通常与硫化镁和氧化镁聚合在一起。经化学分析，碳、镁、稀土及硫含量有偏高的现象。

防止措施　在生产高级、大型球墨铸铁件时，应首先考虑避免产生石墨漂浮，碳当量最好满足：C（%）+ 1/7Si（%）≤3.9%为好。除了控制碳当量以外，还需采取以下具体措施。

（1）锰量限制在最低的需求量，并尽量降低原铁液的硫量。

（2）控制残余稀土含量，其含量（质量分数）应小于0.06%。

（3）保持在还原性气氛中熔炼。

（4）浇包应清铲干净，彻底去除残渣。

（5）用纯镁处理时要扒尽铁液表面的浮渣。

（6）孕育处理要迅速搅拌，充分除渣。

（7）在高温（1480～1510℃）下孕育。

（8）采用高温熔炼，低温浇注。

（9）尽量加快铸件的凝固速度，例如，在铸件厚壁处设置冷铁。

（10）在生产特大断面铸件时，可添加适量的石墨化阻碍元素。

案例33　中小球墨铸铁件渗碳体的消除

生产条件及存在的问题　采用黏土砂造型生产中小球墨铸铁件，冲天炉熔化铁液，应用稀土镁球化剂，冲入法处理铁液，孕育剂为75SiFe。铸态球墨铸铁经常出现渗碳体。大量的渗碳体集中出现在冷却速度较快的铸件表皮或薄壁处即为白口。渗碳体量多而集中在热节或最后凝固的地方，宏观上通常称之为反白口。白口和反白口均为铸造缺陷。特别是在稀土镁球化处理时尤为严重。白口一般为块状或骨骼状渗碳体，反白口则为密集针状渗碳体。铸件组织出现白口或反白口使其综合力学性能下降，硬度增高而无法进行机械加工。

解决措施

（1）控制硅、稀含量。中小球墨铸铁件的生产必须注意：a.硅的含量＜2.5%时，易出现渗碳体；b.硅的含量＞2.5～3.2%，但稀土含量＞0.05%仍会出现大量渗碳体；c.在生产中应注意控制硅的含量≥2.5%～3.0%、稀土的含量0.030%～0.045%。总之，以铸件不出现石墨漂浮为准尽量提高碳当量。在保证铁液球化良好的前提下，应当尽量减少稀土镁球化剂的用量，以降低铁液中残余稀土元素的含量。

（2）加强孕育效果。薄壁中小球墨铸铁件采用一般的一次大剂量孕育是难以稳定获得合格铸态铁素体的。二次孕育改善了石墨成核条件，渗碳体析出受到一定限制，石墨球数的增多使共析转变中碳原子向石墨的沉淀扩散距离缩短，更有利于低碳相的铁素体析出。

型内孕育可更有效地提高石墨形核条件，减小过冷度，消除渗碳体。采用瞬时孕育和多次孕育的方法，使铁液处于饱和孕育状态时浇注，提高铁液的出炉温度并及时浇注。在浇口盆孕育时加0.05%硅铁粉末就可以将渗碳体消除。

结合实际情况，该厂中小球墨铸铁件重量轻，一包铁液浇注的铸型数量大，且习惯于将大包铁液转到手抬包中浇注，因此，在手抬包中撒上一定数量的硅铁粉（或小于3mm的细硅铁）进行二次孕育浇注效果理想。中小球墨铸铁件最好不要安排在打炉前处理浇注。因为此时铁液成分不易掌握，铁液量不能保证，造成球化剂用量大（因规定数量的球化剂已预先装好）。铁液中稀土元素含量高，且此时铁液出炉温度相对较低，这样就会影响二次孕育效果。若孕育硅铁熔化不均匀，又将造成新的铸造缺陷。

（3）加强炉料管理。各种金属炉料必须清楚其来源及成分后方可使用，不明炉料最好不用于中小球墨铸铁件生产。

（4）热处理。一般采用高温石墨化退火来消除渗碳体。

案例34　横梁铸件硬度不均问题的解决

生产条件及存在的问题　横梁铸件（图9-2），材质为HT300，铸件重75kg，硬度要求HB180～220。采用呋喃树脂砂造型、制芯，每型4件，其工艺见图9-3，导轨面朝下，浇道从壁厚处引入。3t/h二排冷风冲天炉熔炼，采用BaSi孕育剂，浇注温度为1370～1380℃。

由于铸件壁厚相差悬殊，铸件硬度厚处为HB160～180，壁薄处为HB250～290，铸件难以加工，而且A面易产生气孔缺陷。

解决措施

（1）改进浇注系统。为平衡在浇注过程中铸件各部位的温度场，减少A部位与厚壁处的温差，浇注系统采用弱定向凝固原理，所谓弱定向凝固即对每一个补缩区按定向凝固的要求设置内浇道，而对整个铸件则按同时凝固的要求采用多个内浇道分散充型。内浇道分别从厚薄处同时引入，工艺见图9-4，同时考虑到厚壁处的液态补缩，原工艺在厚壁处引入的深浇道适当减少，进行液态补缩，并充分利用灰铸铁凝固过程中石墨化膨胀的自补缩作用，使导轨处组织致密，同时在A部位引入6mm薄内浇道后，提高了该处的铁液温度，减少因激冷而使该处硬度偏高，同时也有利于该部位排气，减少气孔的产生。

（2）成分及浇注温度控制。提高C/Si比，减少薄壁处铁液在冷却过程中的激冷效应，从而使铸件硬度趋向均匀，提高锰含量，确保硬度达到技术要求。铁液成分控制在：wC3.0%～3.2%，wSi1.6%～1.8%，wMn0.9%～1.1%。

浇注温度要求严格控制在1370～1380℃，温度过低易产生局部尖角部位过硬现象。

图9-2　横梁结构图

图9-3　改进前的生产工艺

图9-4　改进后的生产工艺

案例35　球墨铸铁石墨漂浮的防止

生产条件及存在的问题　共晶前期形成的石墨在浮力作用下向上漂浮，聚集在铸件纵断面的上部、热节转角处或芯子的下表面，一层密集的黑斑，形成开花状（又称爆炸型）石墨。外观与夹渣层类似，金相观察可见夹渣层深浅不一，呈块状连续分布，与正常银白色断面相比有清晰可见的分界线，金相组织特征为石墨球破裂，同时缺陷区富有含氧化合物和硫化镁。有时石墨漂浮和夹渣混在一起，很难区分它们属于哪一类缺陷。某厂生产的汽车制动器刹车蹄有时每批报废一半以上。对于部分轻微的石墨漂浮铸件，机加工时发现石墨剥落，用放大镜观察时，形成一些凹坑，会影响铸件精度。

防止措施

（1）应控制碳、硅含量，原铁液含碳量wC=3.5%～3.9%，终硅范围wSi=2.8%～3.0%，厚大铸件应更低。

（2）采用低硅铁液，原铁液含硅量wSi=1.5%～1.7%，加强炉前孕育和包外孕育，增强孕育效果。

（3）在保证球化前提下，严格控制球化剂加入量，特别要控制稀土元素加入量，RE残要低。

（4）浇注温度不易过高，在球化处理时，在合金上面覆盖一层无油、无锈并经预热的铁豆，一方面可降低浇注温度；另一方面可延长球化沸腾时间，同时细小铁豆得到合理利用，节约了大量资金。

（5）通过炉前快速金相分析，发现有开花状石墨，对炉后配料立即进行调整，也可采取应急措施，在处理包内加入经预热、无锈蚀的低碳钢板（厚度＞3mm），以达到降碳目的，变“炉后分析”为“在线检测”。

（6）合理使用冒口，使漂浮层集中到冒口上部，也可在热节处设置冷铁。

案例36　ZL104“粗大亮晶”现象的消除

生产条件及存在的问题　在ZL104合金的铸造生产实践中，我们发现在炉前制取的断口试样及铸件断口上，有时成批出现“粗大亮晶”组织，即宏观观察时，可见断口上分布着较大的闪闪发光的小平面。该现象的出现对铸件质量危害极大，曾因此造成过铸件100%报废。

预防措施

（1）消除“粗大亮晶”的实质，就是破坏铝液中原有的近程排列秩序，使之在正常条件下重新排列。

①过热处理。由于硬脆相熔点较高，只有采取过热处理才能有效地破坏原有原子排列。当然，必须在化学成分合格的前提下才有意义。根据经验，过热到850℃以上，保温40min比较合适。

②搅拌处理。对“亮晶”程度较轻的铝液，利用精炼过程中的搅拌作用，即增加精炼时间，也可取得一定效果。

（2）防止产生“粗大亮晶”应采取的措施。

①严禁长时间“低温存料”，提倡“高温快速”熔化。如遇设备故障等特殊情况，应及时将铝液合成锭。

②严格进厂铝锭的检验，对铝锭的断口组织严格把关，防止“先天隐患”的“遗传”。

案例37　卧式离心铸造汽缸套“黑斑”的预防措施

生产条件及存在的问题　通常卧式离心铸造的合金铸铁汽缸套“黑斑”缺陷难以解决，因为液态合金在离心铸造条件下凝固时，各种元素质点的质量和所受离心力均不同，导致汽缸套断面上的组织和成分不均匀，即存在着化学成分的偏析，偏析聚集物严重时，就产生了不同于其他区域组织的颜色稍暗的斑块，即所谓“黑斑”或者叫“云斑”。特殊的凝固条件决定了“黑斑”形成的必然性和难于克服性。废品率达50%。

解决措施

（1）调整化学成分，抑制石墨漂浮和大块铁素体基体形成。锰是一种强烈地扩大奥氏体区的元素，能有效地降低奥氏体向珠光体转变的温度，在连续冷却条件下对获得细密的珠光体组织非常有利。锰分别溶解于基体组织和碳化物内，既强化了基体，又增加了碳化物的弥散性和稳定性，对提高铸铁的耐磨性有良好的作用；平衡碳、硅、钛过于强烈的促进石墨化的作用，抑制石墨漂浮的产生。锰降低铁液的表面张力，减少铁液黏度，扩大凝固区域，延缓汽缸套内表层硬壳的形成，有利于将缩松带及其夹杂物移向内表层，以便切削加工时去除。锰含量提高后，“黑斑”和其他铸造缺陷大大减少。

（2）提高冷却速度，遏制“夹层”偏析。冷却速度过慢是导致石墨漂浮粗大和偏析的重要因素。为了解决供水不足问题，在管网中采用安装增压泵的办法，提高冷却速度，强化冷却，促进汽缸套由外向内实现顺序凝固过程，削弱自由表面的凝固层影响，促使由于密度偏析而产生的磷共晶、游离碳、硫等夹杂物向汽缸套内表层集中，以便于在切削加工中被去掉，从而保证汽缸套的品质。同时，由于加快了铸件的冷却速度，缩短了合金处于液态的时间，也有利于防止密度偏析的产生。

（3）控制原材料品质，保证铁液品质。严格控制原材料的品质，保证铁液中各组分的合理配比，是控制“黑斑”形成的重要一环。另外，高温熔炼并注意防止铁液增碳过多，低温快速浇注等工艺也是防止“黑斑”形成的必要措施。

案例38　球墨铸铁反白口缺陷的预防

生产条件和存在的问题　反白口是一种隐藏在球墨铸铁内部的缺陷，会导致铸件力学性能的降低和机械加工难度，严重时需要对铸件进行高温退火来消除缺陷，增加了生产成本。铸铁件的白口组织一般出现在冷却较快的表皮，但在特定条件下，铸铁件某截面的中心部位也可能出现反白口缺陷。

反白口的预防措施

（1）合理选择球墨铸铁的化学成分。在保证球化的条件下，尽量减少铸件的碳化物稳定元素含量，特别是残留锰量，使用含稀土量低的球化剂，防止偏析的产生。

生产中曾尝试通过提高碳硅含量的措施来防止反白口。实践证明，单靠提高原铁液的碳硅含量并不能防止反白口的产生，反而由于硅含量的增大恶化了其他元素的扩散条件，加剧了其他元素的偏析趋势。

目前生产中常采用的经验值是：对铁素体基体的球墨铸铁，wMn＜0.4%，对珠光体基体的球墨铸铁，wMn=0.3～0.5%，在保证球化的前提下，镁、稀土越低越好，特别是稀土。球化剂要满足Mg/RE＞1的要求。

（2）铁液球化后采用高效孕育剂或孕育方法，尽量缩短浇注时间，使铁液始终处于良好的孕育状态。

（3）提高中小件的浇注温度有助于防止反白口的产生。