球墨铸铁的凝固特性和铸件冒口的设置
球墨铸铁浇冒口系统设计的关键 (一)
球磨铸铁浇冒口设计的关键第一部分浇流道系统设计1.0浇流道系统设计1.1要求快速浇铸：使充型过程中温度损失最小使冶金学性能衰减最小使氧化物最少清洁浇铸：避免浇铸过程中产生炉渣（浮渣）设计的经济性：使铸件产量最大化1.2关键组成：所示的所有组成部分要求炉渣缺陷最小化1.3规划考虑设计基本设计：优化对铸件的空间利用；冒口设计方法的选择；设置分型面以最小化对模芯的需求；铸件设置在上模中；平稳填充；简单对称的设计系统；同一铸件使用相同的浇冒口；可能的话，在多个铸件上使用一个冒口；在分型面上给浇冒口系统留下足够的空间；具体设计如下：1.4阻流阀的作用定义：阻流阀是浇道系统中一块横截面积，它决定充型时间有两个正确的位置设置阻流阀，因此有两个基本的浇道系统：在简单的浇注系统中，1）阻流阀位于流道和浇口的连接处。
2）阻流阀位于直浇道与横浇道的连接处。
1.5 选择浇流系统类型在浇口-横浇道系统中，铸件分别被一个或多个阻流阀或浇口阻挡。
在直浇道-横浇道系统中，很可能几个铸件共用一个阻流阀。
使用直浇道-横浇道系统在一个模具里生产大量小型件，这是不切实际的对每个铸件分别设置阻流阀（阻流阀尺寸非常小），极大的依赖于模具技术及浇注温度大部分情况下是使用浇口-横浇道系统浇口-横浇道系统与直浇道-横浇道系统特点的结合形成混合系统。
这通常用在要求运输铁水到复杂的铸件型腔的流道系统中。
1.6摩擦并非直浇道顶部所有铁水的潜能都可以转换为铸造型腔中的机械能随着铁水与型腔内壁的撞击和铁水之间的撞击，一些潜能损失在摩擦上由于摩擦造成的损失，延长了模型填充时间，必须考虑何时计算阻流阀截面积和浇铸时间。
选择fr，摩擦损失因子，作为能量损失的估计值对于薄壁平板：fr—0.2对于厚重立方体：fr---0.81.7浇铸时间尽可能快的符合人们的能力及生产例程推荐的浇注时间：非常近似的指导，铸件质量+冒口质量1.8阻流阀的横截面积对总的浇铸质量选择最快的实际浇铸时间（t,sec.）选择合适的fr值确定总的浇铸体积/阻气阀（V）V是所有铸件及冒口，特定阻流阀的下游之和体积=质量/密度液态铸铁，密度=0.25磅/立方英尺或0.007KG/cm3Determine effective ferrostatic head in sprue (H.)确定铸件在上模中的高度（b.）根据Torricelli，铁水在阻流阀的流速当铸件完全处在下模，当铸件完全位于上模，当铸件位于上模和下模中，可以从下面的图谱中，选择合适的Ac图谱数据基于平均上模高度（依铸造不同而变化）。
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。
球墨铸铁件冒口设计
2．控制压力冒口（又称释压冒口）
特点：利用部分共晶膨胀量来补偿铸件的凝固收缩 浇注结束，冒口补给铸件的冒口以释放“压力”
应用合理的冒口颈尺寸或一定的暗冒口容积控制回 填程度使铸件内建立适中的内压来克服凝固收缩， 从而获得既无缩孔、缩松又能避免胀大变形的铸件
M颈M冒 （㎝）
图4-40 M冒和M件的关系图 1—冶金质量差 2—冶金质量好
图4-41 需要补缩金属液量和铸件模数的关系 VT—设置冒口部位铸件或热节体积 VC—铸件需补缩体积
（2）冒口的补缩距离 指由凝固部位向冒口
输送回填铁液的距离 与铁水的冶金质量和
铸件的模数密切相关
图4-42 铁液输送距离和冶金质量及铸件模数的关系 1—冶金质量好 2—冶金质量中等 3—冶金质量很差
口体积，只有这部分金属液才能对铸件起补缩作用
冒口有效体积依铸件液态 收缩体积而定，一般比铸件 所需补缩的铁液量大
共晶成分的铸铁，冒口有 效体积取铸件体积的5%
碳当量低的铸件，冒口有 效体积取铸件体积的6%
图4-36 铸铁的ε—t浇曲线 ε—液态体收缩率 t浇—浇注温度
1—CE=4.3% 2—CE=3.6%
冒口颈模数M颈的确定：
M颈t浇 t浇 1111550cl0M件(cm )
式中 M颈 ——冒口颈模数（cm） M件——设置冒口部位的铸件模数（cm） t浇——浇注温度（℃） c ——铁液比热容，c与铁液温度有关，在 1150～1350℃范围内，c为835～963 J/(kg·℃) l ——铸铁结晶潜热为（193～247）×103J/kg
实用冒口的工艺出品率高，铸件质量好，更实用
原理：利用冒口来补缩铸件的液态收缩，而当液态收缩
冒口有效体积依铸件液态收缩体积而定，一般比铸件所需补缩的铁液量大
球墨铸铁冷铁应用原则
球墨铸铁冷铁应用原则
球墨铸铁冷铁的应用原则主要包括以下几点：
与冒口配合使用，形成人为末端区，扩大冒口作用区域，减少冒口的体积，提高工艺出品率。
在铸件壁厚变化较大的部位设置冷铁，使凝固速度趋于均一，消除局部的热应力，减少裂纹的出现。
提高冷铁附近的冷速，细化周围晶粒，改善基体组织与性能。
此外，冷铁按照放置位置可以分为外冷铁和内冷铁。
外冷铁放置在铸件表面或铸型之中，与铸件直接或间接接触，常用的材料有铸钢、铸铁、石墨、铜和碳化硅等。
外冷铁依照与铸件之间的介质不同可以分为无气隙外冷铁、有气隙外冷铁和间接外冷铁。
间接外冷铁与铸件有挂砂相隔，一般用于较厚的铸件，避免因直接与冷铁接触而产生皱皮或裂纹。
内冷铁放置在型腔内，形状有块状、棒状和螺旋状几种类型，一般采用铸件本体材料。
根据内冷铁表层与钢液的熔融情况，可分为熔合内冷铁和不熔合内冷铁，熔合内冷铁温升高于合金固相线温度，不熔合内冷铁温升小于或等于固相线温度。
球墨铸铁浇口和冒口
球墨铸铁浇口和冒口的应用罗通 全国铸造委员会消失模与V法铸造技术委员会浇注系统的基本功能跟冒口系统是根本的区别。
前者的目的是让铁水充满型腔，而同时把渣撇掉。
冒口系统的目的是提供无缺陷的铸件没改缺陷可能是由于石墨铸铁进行凝固与冷却时期产生的体积变化而引起的。
1.在有些时候，浇注系统能引起冒口的作用。
（即能补偿冷却期间的体积变化）。
2.内浇道位置影响着刚浇完的铸件内部的温度分布。
温度分布又影响着凝固与冷却的型式。
3.假如设计要求冒口保持液体的时间尽可能的长，那么最好是把铁水引入冒口并经过冒口（热冒口）充满整个型腔。
（1）.冒口和铸件的连接处能更长时间的保持液态。
（2）.冒口得到的最热的铁水，这样的设计通常是限于侧冒口，另一方面，中大型铸件上的顶冒口也由于热流水输送到顶部，而把较冷的铁水输送到底部（3）. 内浇道总的横截面面积通常是控制浇注期间的温度损失。
4.冒口也受到影响，因为浇注完了的液体温度比起浇注温度本身更为重要地影响到冒口系统的设置。
冒口位置影响浇口设计，尤其是在通过冒口（热的）引入铁水时更是这样。
消失模最常见的错误时省去内浇道而直接把铁水引入铸件或冒口，即使将横浇道通到铸件或冒口处的横截面面积减少，应该强烈反对这样的实践。
推荐两种做的理由是在横浇道中的铁水要直流，而且在经过内浇道时也要这样流，由于弯曲而引起紊流，这就很容易造成一些初期的含渣较多的铁水进入内浇道。
横浇道末端下部设置一个凹坑，此方案是很好的经验，当没有足够的地方供横浇道延长时尤为优越.内浇道之间的距离越大,(放在横浇道下的内浇道)以及横浇道顶部越高, 则该系统越安全,因渣子的比重比铁水小并倾向于上浮, 在冲型初期的紊流.115内浇道应是薄而宽, 厚宽比为1;4,为防止浇注期间内浇道凝固, 要使拨模斜度尽可小.横浇道应是高而窄. 高与宽比约为2;1.两个薄且窄的内浇道比既厚又宽的内浇道为好,内浇道长度可按布置要求设计, 它们输送是无渣的铁水,当然形状弯曲的布置也是允许的, 设计内浇道长度等于其宽度.当浇注系统被充满直浇道中的渣粒向下移动而进入铸件内的唯一可能性，措施是直浇道与第一个内浇道之间的距离尽可能大,(但这不是靠减少最后一个内浇道到横浇道末端的长度来实现) 假如位置是足够, 该距离等于横浇道的延长距离。
铸造工艺学-冒口设计
2 冒口位置的选择原则
① 在热节的上方或侧旁；
② 尽量在铸件最高、最厚部位， 低处热结设补贴或冷铁；
③不应设在铸件最重要、受力 大的部位；
④ 不要选在铸造应力集中处， 应减轻对铸件的收缩阻碍，避免 裂纹；
⑤ 尽量用一个冒口同时补缩几 个热节或铸件；
⑥ 冒口布置在加工面上，可节 约铸件精整工时，外观好；
可锻铸铁：补缩距离为4-4.5T。
3）有色合金的冒口补缩距离 铜合金见表。
锡青铜、磷青铜：糊状凝固，有效补缩距离短，易出现 分散缩松。
无锡青铜和黄铜：凝固范围窄，补缩距离大。黄铜5-9T。 铝、锰青铜5-8T。
共晶型铝合金：4.5T。 非共晶型的铝合金：2T。
4）外冷铁对补缩距 离的影响
在两个冒口间放冷铁， 形成两个末端区，显著 增加有效补缩距离。 端 部放冷铁延长末端区。
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在金属冷却和 凝固过程中，补给金属液，从而防止缩孔、缩松的形成， 同时还有集渣和排气的作用。
习惯上 ，把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。
8.1.1 冒口的种类和形状
顶冒口
1 按工艺冒口分为
依位置分
侧(边)冒口
普通冒口
明冒口
依顶部覆盖
暗冒口
通用冒口
大气压力冒口
依加压方式
ε=5% m补=548kg 1）计算模数M件铸件体积
V=[π（63²-33²）ˣ43/（4ˣ2）]=48607.2cm² 铸件的表面积=两个平面+两个侧面+上下端面 A=[(63-33)ˣ43+ π(63+33)ˣ43/2+ π（63²-33²）]/4=10031.76 M件=V/A=48607.2/10031.76=4.85 ≈5cm （2）计算冒口模数
球墨铸铁铸件技术要求
前言:前言：本文主要介绍的是关于《球墨铸铁铸件技术要求》的文章，文章是由本店铺通过查阅资料，经过精心整理撰写而成。
文章的内容不一定符合大家的期望需求，还请各位根据自己的需求进行下载。
本文档下载后可以根据自己的实际情况进行任意改写，从而已达到各位的需求。
愿本篇《球墨铸铁铸件技术要求》能真实确切的帮助各位。
本店铺将会继续努力、改进、创新，给大家提供更加优质符合大家需求的文档。
感谢支持！正文：就一般而言我们的球墨铸铁铸件技术要求具有以下内容：球墨铸铁铸件技术要求一、引言球墨铸铁，作为一种高性能的铸造材料，因其优良的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性和铸造性能而被广泛应用于机械、汽车、建筑等领域。
为了确保球墨铸铁铸件的质量，满足各类工程需求，制定严格的技术要求显得尤为重要。
本文将对球墨铸铁铸件的技术要求进行详细介绍。
二、原材料要求铸铁材料：球墨铸铁铸件应采用优质的铸铁材料，其化学成分应符合相关标准，特别是碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量应严格控制。
球化剂：球化剂是球墨铸铁生产中的关键材料，其质量和添加量直接影响铸件的球化率。
常用的球化剂有镁、稀土等元素，其纯度和活性应满足生产要求。
三、铸造工艺要求熔炼：熔炼过程应严格控制熔炼温度和熔炼时间，确保铁水的纯净度和化学成分的稳定。
同时，应采用合适的熔炼设备和工具，减少铁水的氧化和吸气。
球化处理：球化处理是球墨铸铁生产的核心环节，应确保球化剂的充分熔解和均匀分布。
常用的球化处理方法有冲入法、喂丝法等，应根据实际情况选择合适的处理方法。
浇注：浇注过程应严格控制浇注温度和浇注速度，避免铸件产生缩孔、缩松等缺陷。
同时，应选择合适的浇注系统和冒口设计，确保铸件充型完整和凝固顺序合理。
四、热处理要求正火处理：正火处理可以消除铸件内部的残余应力和改善铸件的组织结构，提高铸件的机械性能。
正火处理应选择合适的加热温度和保温时间，并严格控制冷却速度。
回火处理：回火处理可以降低铸件的硬度和脆性，提高铸件的韧性和塑性。
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。
1。
显微缩松显微镜观察微细连续缺失空间多角形疏松枝晶间、共晶团边界间众所周知，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]。
球墨铸铁件实现无冒口铸造的条件
球墨铸铁件实现无冒口铸造的条件由球墨铸铁的凝固特点认为球铁件易于出现缩孔缩松缺陷，因而其实现无冒口铸造较为困难。
阐述了实现球铁件无冒口铸造工艺所应具备的铁液成份、浇注温度、冷铁工艺、铸型强度和刚度、孕育处理、铁液过滤和铸件模数等条件，用大模数铸件和小模数铸件铸造工艺实例佐证了自己的观点。
1 球墨铸铁的凝固特点球墨铸铁与灰铸铁的凝固方式不同是由球墨与片墨生长方式不同而造成的。
在亚共晶灰铁中石墨在初生奥氏体的边缘开始析出后，石墨片的两侧处在奥氏体的包围下从奥氏体中吸收石墨而变厚，石墨片的先端在液体中吸收石墨而生长。
在球墨铸铁中，由于石墨呈球状，石墨球析出后就开始向周围吸收石墨，周围的液体因为w（C）量降低而变为固态的奥氏体并且将石墨球包围；由于石墨球处在奥氏体的包围中，从奥氏体中只能吸收的碳较为有限，而液体中的碳通过固体向石墨球扩散的速度很慢，被奥氏体包围又限制了它的长大；所以，即使球墨铸铁的碳当量比灰铸铁高很多，球铁的石墨化却比较困难，因而也就没有足够的石墨化膨胀来抵消凝固收缩；因此，球墨铸铁容易产生缩孔。
另外，包裹石墨球的奥氏体层厚度一般是石墨球径的1.4倍，也就是说石墨球越大奥氏体层越厚，液体中的碳通过奥氏体转移至石墨球的难度也越大。
低硅球墨铸铁容易产生白口的根本原因也在于球墨铸铁的凝固方式。
如上所述，由于球墨铸铁石墨化困难，没有足够的由石墨化产生的结晶潜热向铸型内释放而增大了过冷度，石墨来不及析出就形成了渗碳体。
此外，球墨铸铁孕育衰退快，也是极易发生过冷的因素之一。
2 球墨铸铁无冒口铸造的条件从球墨铸铁的凝固特点不难看出，球墨铸铁件要实现无冒口铸造的难度较大。
笔者根据自己多年的生产实践经验，对球墨铸铁实现无冒口铸造工艺所需具备的条件作了一些归纳总结，在此与同行分享。
2.1 铁液成分的选择2.1.1 碳当量（CE）在同等条件下，微小的石墨在铁液中容易溶解并且不容易生长；随着石墨长大，石墨的生长速度也变快，所以使铁液在共晶前就产生初生石墨对促进共晶凝固石墨化是非常有利的。
考虑铸型强度的球墨铸铁件冒口设计方法
考虑铸型强度的球墨铸铁件冒口设计方法1 引言球墨铸铁件在凝固过程中的共晶石墨析出会产生膨胀力，又因为糊状凝固特性导致铸件在凝固初期难以形成坚硬外壳[1~4]，此时凝固产生的膨胀压力便会作用于铸型。
当铸型强度不够好时，会产生胀型，使铸件收缩增大，当铸型强度比较好时，膨胀压力作用于铸件本身实现自补缩，收缩量减小，因此球墨铸铁件的冒口设计不同于铸钢件，需要综合考虑铸型强度、铸件结构等多种复杂因素[5,6]；并且目前球墨铸铁件结构越来越复杂，铸件热节分析比较困难，冒口的位置难以确定，因此设计复杂球墨铸铁件的冒口比较困难。
目前应用于球墨铸铁件的冒口设计方法主要有收缩模数法[7]、实用冒口法[8]和通用冒口法。
基于几何的冒口优化方法[9~14]，虽然能对冒口大小设计进行优化，但没有考虑合金材质，对球墨铸铁件不一定适用。
收缩模数法设计冒口的原理是均衡凝固技术，将铸件作为一个整体，由于每个部分的凝固速度都不一样，发生收缩和体积膨胀的时间也不相同，通过将所有单元在同一个时刻的收缩和体积膨胀叠加，可以得到整个铸件体积随时间的变化规律，将收缩和膨胀动态叠加和为零时，对应的时间为收缩时间，该时间对应的模数称为铸件收缩模数，在此时间之后，收缩和膨胀动态叠加和大于零，因此，冒口设计充分利用自补缩效果，仅提供收缩时间之前的液态收缩量。
球墨铸铁整个凝固过程中体积随温度变化可以分为液态收缩、体积膨胀、二次收缩三个部分。
在铸型强度比较好时，冒口颈如果在体积膨胀阶段凝固，铸件便可以利用自身的体积膨胀来抵消后期的二次收缩，充分利用石墨析出产生的膨胀压力，从而实现自补缩效果；而在铸型强度比较差时，需要冒口释放一定的膨胀压力，冒口颈凝固稍晚。
模数法计算冒口时只考虑铸件模数，这种方法可以应用于铸钢件、铸铁件等，但这种方法没有考虑球墨铸铁的自补缩作用，对于铸型强度条件好的球墨铸铁，采用这种方法设计的冒口偏大，会造成材料浪费，导致工艺出品率低。
铸造生产冒口设计
铸铁件冒口设计诸葛胜铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。
其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图 1 和图 2 所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图 2 缩孔生产图 a)和冒口的补缩图 b) 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。
此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。
铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。
由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。
由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。
FOSECO 公司的发热保温冒口具有高达3 5%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。
在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。
另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。
二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。
其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。
因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。
灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。
对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。
球墨铸铁铸造皮下气孔
球墨铸铁铸造皮下气孔、砂眼如何消除? 铸造中出现的涨箱是什么原因?1、皮下气孔的主要影响因素还是型砂的含水量：在3~5%的合理范围内（保证型砂的湿态性能），应尽量控制较低。
2、第二个主要影响因素为S含量。
铁液中的S和球化剂中的Mg反应生成MgS被型砂中水还原生成H2S气体，如铸件冷却速度快来不及完全排出，就会在铸件表皮下产生皮下气孔。
所以第一应尽量使用含硫量低的球生铁；第二在球化处理后应快速扒渣，并且扒渣干净，防止回硫。
3、第三个影响因素为浇注系统的合理性：气孔的形成方式有很多，如卷入式气孔，浸入式气孔等。
若浇注系统不合理，就会在浇注过程中卷入等空气，又由于球磨铸铁的糊状凝固方式，又或若铸件壁薄凝固快将很难使空气排出而产生皮下气孔。
4、球化剂和生铁中含铝量：湿型球墨铸铁的危险残留铝量在0.030-0.050%，此时会产生皮下气孔。
在浇注前往浇包内添加0.2%以上的铝（在不影响金相组织的前提下），就可以消除球墨铸铁件的皮下气孔。
5、浇注温度：应根据铸件的主要壁厚选择合适的浇注温度，使体液中的气体在铁液凝固前排出铁液。
若壁厚小于10，则浇注温度应控制在1380～1430；若壁厚大于10，温度可控制在1320～1380。
具体应根据你的铸件主要壁厚来实践摸索。
6、如若铸件为加工件，有些小的皮下气孔也是被允许的，应控制在合理的加工量范围内。
否则，要完全避免皮下气孔，需要严格的多方措施，可能在成本上得不偿失；若成品零件为铸造表面的要求，那就要花大力气避免皮下气孔了。
铸造中出现的涨箱是什么原因?具体情况具体分析，影响因素较多，如：铸件材质、结构（壁厚），浇注温度，铁液压力头、型砂紧实度、充型速度等，情况不明不能盲下结论，有的薄壁件冷却氛围较好，早早的可行成壳体抗力，而不会引起涨箱。
常见的有以下几个原因：1.压箱铁重量不够，一般为浇注重量的1.5倍左右。
2.浇注速度过快3.砂型紧实度不够4.排气不好。
铸铁件捣冒口工艺实践
502020年第5期原辅材料实验铸铁件捣冒口工艺实践1 引言球墨铸铁的凝固方式是一种几乎内外同时凝固的糊状凝固方式[1]，而实际铸件壁厚不均匀甚至截面变化很大，因此在铸件厚大部位出现缩松缩孔的几率非常大。
实际生产中，往往会忽视球墨铸铁材料本身特有的糊状凝固和石墨化膨胀的这一特点，对于一些法兰厚大件及树脂砂造型的大件往往是按顺序凝固的理论进行冒口设置的，因而会出现诸多问题。
譬如：如果过于强调凝固的先后顺序，冒口凝固就要滞后于铸件被补缩部位。
也就是说，冒口的尺寸就要远远大于铸件被补缩部位的厚度，这样的结果就是冒口过大，出品率过低，生产成本增加。
冒口设置过大，并不代表补缩效果就好。
实际生产中大冒口中铁液对铸件的长时间烘烤，在冒口根部、冒口颈周围、冒口底下热节处常常有缩孔、缩松、裂纹等缺陷出现。
球墨铸铁在糊状凝固过程中共晶转变要持续很长时间，随着温度的逐步降低，铁液中的石墨球逐渐析出并长大，会伴随着液态金属的膨胀发生；石墨化膨胀会使铸型中的铁液向冒口中流动的情况出现。
如果冒口及根部缩颈设计过小，冒口根部就会先于铸件凝固，膨胀的铁液不能及时回流到铸型中进行补缩，会导致铸件内部出现缩孔的几率大大增加。
综上所述，冒口过大，不仅增加生产成本、消耗能源，而且补缩效果并不理想；冒口及缩颈过小又会导致铸件反补缩冒口而形成缺陷。
如何解决这个矛盾点，成了工艺人员面对的一个普遍课题。
2 捣冒口工艺介绍捣冒口工艺：就是在铸件凝固过程中，当冒口中的铁液颜色由黄变红时，人为地给冒口中的铁液加一个力，通过这个力上下不断地捣动[2]，带动整个铸件铁液的流动，从而打通补缩通道，进而充分利用冒口中的铁液对铸件进行补缩，达到降低材料、能源消耗、节约成本，提高铸件内在质量的效果。
捣冒口工艺如图1所示。
此法在中、大铸铁件的实际生产中得到了大量的应用。
图1 捣冒口工艺示意图Fig.1 Schematic diagram of ramming riser process3 实施验证及应用3.1 实例一铸件详情：D342-10Q-2400支架，QT450-10张晓宁，于国锋，孙计海（远大阀门集团有限公司 铸铁分公司，河北 邢台 055350）摘要：摘要：针对使用明顶冒口的球铁铸件经常在冒口与铸件连接处出现缩孔缩松缺陷的问题，开发了一种捣冒口工艺，即人为给冒口中的铁液加力，通过这个力上下不断捣动，带动整个铸件铁液的流动，对铸件进行有效补缩，达到降低材料、能源消耗、节约成本，提高铸件内在质量的效果。
铸造高级工考核试卷及答案
铸造高级工考核试卷第一套试卷一、是非题(是画√、非画×，每题1。
5分,共30分）1、合金的凝固温度范围越大，则流动阻力就越大. ( ）2、浇注系统结构越复杂，液态合金的流动性越好。
（）3、可锻铸铁通常按定向凝固原则设置浇注系统。
( )4、底注式浇注，铸件上下部分温度差比顶注式要小些。
( )5、浇注温度固定后,提高钢液的含碳量，钢的液态收缩率减小。
（)6、合金的固态收缩越大,则缩孔容积越大。
（)7、T型梁挠曲变形的结果是厚的部分向内凹。
（)8、有效结晶温度区间越大，产生热烈的倾向也越大。
（）9、内冷铁应在砂型烘干前装入型腔中. （）10、铸件外壁、内壁和肋的厚度应依次递增。
( ）11、铸铁的最小铸出孔孔径较铸钢的大。
（）12、模底板上与吊轴中心线平行的肋间距应适当增大。
（)13、砂箱外凸边的作用是防止砂型塌落。
( ）14、铸件分型面以上的部分产生严重凹陷，这是跑火的特征。
( ）15、防止侵入性气孔产生的主要措施是减少砂型表面气体的压力。
（）16、防止金属氧化物形成，能防止化学粘砂. （）17、荧光探伤可检验铸件表面极细的裂纹. （）18、一般铸钢件需进行正火电火＋回火或退火等热处理。
( ）19、当ΣA内：ΣA横：ΣA直=1：1。
32：1.2时，该浇注系统为封闭式浇注系统。
（）20、大型钢锭模铸件采用反雨淋浇口，能使铁液平稳进入型腔. （)二、选择题(将正确答案的序号填入空格内;每题2分，共20分）1、测定铸造合金流动性最常用的试样是。
a.U形试样式b。
楔形试样 c. 螺旋形试样2、球墨铸铁具有的特性.a. 逐层凝固b. 中间凝固c。
糊状凝固3、冒口应安放在铸件的部位。
a.模数较小、位置较高b。
模数较大、位置较高c。
模数较小、位置较低4、床身类铸件因为结构刚性差，壁厚差异较大,容易产生。
a. 缩孔b。
变形 c. 组织粗大5、同一个铸件的不同部位，选取的加工余量也不一样,要大一些.a。
上面b。
铸件冒口设计的原则及方法
图 ４ 冒口放在两热节之间的工艺对比
放在最后凝固的部位和几何热节处，形成 的接触热节和冒口补缩液流通效应的影 响，会使冒口安放处铸件的凝固时间延长， 相应增加对冒口补缩时间的要求，同时也 对热节处的内在质量产生不利的影响。为 此，文献［４］提出了动态顺序凝固的概念。 动态顺序凝固是指冒口离开热节，放在近 热节处，利用冒口根处形成的接触热节和 冒口补缩液的流通效应，实现铸件各部分 朝向冒口的顺序凝固。其实质是使铸件的 几何热节与设置冒口形成的接触热节相分 离，并控制次热节处所形成的接触热节，使 其凝固模数比几何热节的大，比冒口的小， 将凝固顺序由薄壁→次热节→几何热节→ 几何热节处的接触热节→冒口，改变为薄 壁→几何热节→次热节处的接触热节→冒 口，既避免了接触热节处热量过分集中，又 利用接触热节的热效应，在冒口和几何热 节之间形成补缩通道，保证冒口对几何热 节的补缩。
采用模数法计算出的冒口体积，应该
用补缩液量法进行校核，即冒口体积 V 应 r
满足式（１）。
３．２ 热节圆比例法
热节圆比例法是一种经验性方法。采
用作图法或几何公式计算出热节圆直径 T， 然后根据铸件不同截面形状确定例系数α的数值多来源于工程实
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
１０１
科技创新导报 ２００８ ＮＯ．２７ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
工 程 技 术
图 ５ 冒口直径与铸件厚度热节圆直径的 关系
使膨胀压力得以控制，避免铸型扩大，一般
铸件凝固过程中，冒口液面不断下降， 体积减少，散热表面积增加，冒口模数动态
变小；铸件获得补缩液体后热量增加，凝固
铸钢件冒口地设计要求规范
适用标准文案铸钢件冒口的设计规范钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生缩短。
在液态和凝结状态下，钢水的体积缩短可致使铸件产生缩孔、缩松。
冒口的作用就是补缩铸件，除去缩孔、缩松缺点。
此外，冒口还拥有出气和集渣的作用。
1、冒口设计的原则和地点1.1 冒口设计的原则、冒口的凝结时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝结时间。
、冒口所供给的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝结缩短和型腔扩大批之和。
、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。
、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象地区，以战胜流动阻力，保证铸件在凝结的过程中向来处于正压状态，既补缩过程停止时，冒口中还有必定的剩余金属液高度。
、在搁置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。
、冒口地点的设置、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。
、冒口不行设置在阻挡缩短以及锻造应力集中的地方。
、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或简单除去的部位。
、关于厚大件一般采纳大冒口集中补缩，关于薄壁件一般采纳小冒口分别补缩。
、应依据铸件的技术要求、构造和使用状况，合理的设置冒口。
、关于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不行的，也尽量采纳易割冒口或缩脖型冒口。
2、设置冒口的步骤与方法冒口的大小、地点及数目关于铸钢件的质量至关重要。
关于大型铸钢件来说，一定掌握技术标准及使用状况，充足认识设计企图，分清主次部位，集中解决重点部位的补缩。
以模数法为例，冒口设计的步骤以下：、关于大、中型铸钢件，分型面确立以后，第一要依据铸件的构造区分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M 铸。
、依据铸件（或铸件被补缩部分）的模数铸，确立冒口模数 M 冒。
M、计算铸件的体缩短ε。
、确立冒口的详细形状和尺寸。
、依据冒口的补缩距离，校核冒口的数目。
、依据铸件构造，为了提升补缩距离，减少冒口的数目，或许使冒口的补缩通道通畅，综合设置内外冷铁及冒口增肉。
球墨铸铁皮下气孔缺陷的成因及控制
球墨铸铁皮下气孔缺陷的成因及控制2010-04-27 08:06 来源：我的钢铁试用手机平台皮下气孔是球墨铸铁最常见的缺陷之一。
皮下气孔出现在铸件表面下1-2mm处，直径为1-3mm。
有些气孔位置较浅，铸件落砂清理后即能发现，有的则在表皮以下，清理后不会暴露出来，要在机械加工后才能被发现。
其成因为：1、硫含量当硫含量超过0.094%就会出现皮下气孔，含硫量越高，皮下气孔越严重。
2、镁含量镁含量过高将会加剧铁液的吸氢倾向。
铁液中残余镁量大于0.05%便易出现皮下气孔。
3、稀土含量稀土含量太高，会增加铁液中氧化物的含量，使气泡外来核心增加，皮下气孔增加。
残余稀土含量应控制在0.043%。
4、铝含量铁液中的铝是铸件产生氢气孔德主要原因。
当湿型铸造球墨铸铁的残留铝量为0.03%-0.05%，将产生皮下气孔。
5、铸件壁厚薄壁件和厚大件不易产生皮下气孔。
6、型砂含水量随着型砂水分的提高，球墨铸铁产生皮下气孔的倾向增大，当型砂水分控制在4.8%下时，皮下气孔率接近于零。
7、此外，还与型砂的紧实度、浇注温度等有关。
为此控制措施为：1、减少硫化镁夹杂采用低硫生铁或在球化处理时适当加入小苏打进行脱硫。
球化处理后，要多次扒渣和静止片刻，使MgS渣上浮。
2、控制浇注温度浇注温度薄壁件不得小于1320℃；中等壁厚铸件不得小于1300℃；导盘类厚壁件不得小于1280℃。
3、控制型砂水分导盘这类大型铸件，采用干型铸造，通常要求砂型必须烘干，造型时摆放一些草绳以增加砂型的透气性并使型壁所产生的气体顺利排出型外。
4、铸型、铁液分离在湿型型砂中加入煤粉或在砂型表面喷涂一层稀润滑油、石墨涂料；在砂型表面喷涂一些含有Fe2O3细粉的煤油悬浊液形成玻璃状物质，将铸型、铁液分离。
(紫焰)铸造灰铁铸件和球铸铁件时产生皮下气孔缺陷的原因是什么？来源：德翔重工机械发布时间：2011-6-4 10:55:37 点击：3湿型砂生产灰铁铸件和球墨铸铁件时，铸件的上表面和表皮下经常有一些密集的小气孔，带树脂砂芯时更易产生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图1
灰铸铁和球墨铸铁共晶凝固时奥氏体中的碳含量 a、灰铸铁；b、球墨铸铁
2
灰铸铁共晶凝固时， 共晶团中的石墨片既与奥氏体接触， 也与碳含量高的铁液直接接触， 铁液中的碳，除通过奥氏体向石墨扩散外，也直接向石墨片扩散，因而铁液－奥氏体界面处 奥氏体中的碳含量较低，约为 1.55%左右。 球墨铸铁共晶凝固时，共晶团中的石墨球只与奥氏体壳接触，不与铁液接触，石墨球长 大时，铁液中的碳都通过奥氏体壳向石墨球扩散，因而，铁液－奥氏体界面处奥氏体中的碳 含量较高，可达到 2.15%左右。 球墨铸铁共晶凝固时，奥氏体中的碳含量可能较高，在碳含量、硅含量相同的条件下， 如保持同样的冷却速率，则析出的石墨量较少，因而，共晶凝固时的体积收缩会略大于灰铸 铁。这也是球墨铸铁件较易产生缩孔、缩松缺陷的原因之一。凝固过程中保持较低的冷却速 率，是有利于石墨充分析出的因素。 在能使石墨化充分的条件下，共晶奥氏体中的碳含量（即碳在奥氏体中的最大固溶度） 与铸铁中的硅含量有关，一般可按下式计算。 碳在奥氏体中的最大固溶度 CE =2.045－0.178 Si 二、球墨铸铁件凝固过程中的体积变化 从铁液浇注到铸型中起，到共晶凝固终了、铸件完全凝固，型腔内的铸铁会发生液态收 缩、析出初生石墨所致的体积膨胀、析出共晶奥氏体所致的凝固收缩、析出共晶石墨所致的 体积膨胀等几种体积变化。 为便于说明球墨铸铁凝固过程中的体积变化， 需要参照图 2 所示 的简略相图。
100－C X 共晶液相量V共液＝ 100 （%） 100 CC
单位共晶液相中析出的奥氏体量V奥
100 CC 100 （%） 100 C E
S 100 C X 100 CC 析出奥氏体所致的体积收缩量S奥＝1－ L 3.5 （%） 100 100 CC 100 C E
液态收缩量 （%）
3
2、析出初生石墨所致的体积膨胀 虽然亚共晶球墨铸铁在液相线温度以上也会析出小石墨球， 但其量很少， 通常都忽略不 计。现以碳含量为 CX 的过共晶铸铁为例。
C CC 初生石墨量G初＝ X 100 （％） 100 CC
式中 CX — 铸铁的碳含量（%） ； CC — 共晶碳含量（4.27－1/3Si） （%） 。 前面已经提到，每析出 1%（质量分数）的石墨可产生 3.4%的体积膨胀，因此，析出初 生石墨所致的体积膨胀等于 3.4G 初。 几种碳、硅含量不同的球墨铸铁析出初生石墨所致的体积膨胀见表 2。 析出初生石墨虽然能弥补铸铁凝固过程中的液态收缩，但对于壁厚 40mm 以上的铸件， 容易产生石墨夹渣或石墨漂浮等缺陷。在这种情况下，应特别注意控制碳、硅含量。 表2 铸铁的碳含量 铸铁的硅含量 共晶碳含量 CC 初生石墨析出量 G 初 几种球墨铸铁析出初生石墨所致的体积膨胀 （%） （%） （%） 3.6 2.2 0.06 3.5 2.4 3.47 0.03 0.10 3.6 2.4 3.47 0.13 0.44 3. 7 2. 4 3.47 0.24 0.82 3.6 2.6 3.40 0.21 0.71 3.7 2.6 3.40 0.31 1.05 3.8 2.6 3.40 0.41 1.39
（%） 99.94
单位共晶液相中析出的奥氏体量
1400℃浇注时奥氏体的体积收缩量 （%） 3.30 1350℃浇注时奥氏体的体积收缩量 （%） 3.33 1300℃浇注时奥氏体的体积收缩量 （%） 3.35
4、析出共晶石墨所致的体积膨胀 计算析出共晶石墨所致的体积膨胀，要考虑共晶液相量、液态收缩量、自单位共晶液相 析出的石墨量和析出石墨时的体积膨胀量。液态收缩量的计算已见前述。每析出 1%（质量 分数）的石墨可产生 3.4%的体积膨胀。
1350℃浇注时奥氏体的体积收缩量 （%） 6.26 1300℃浇注时奥氏体的体积收缩量 （%） 6.31
5、几种常用球墨铸铁凝固过程中体积变化的总体情况 根据以上对液态收缩、析出初生石墨的体积膨胀、析出共晶奥氏体所致的体积收缩、析 出共晶石墨所致的体积膨胀所作的分析， 前面所说的 7 种常用的球墨铸铁， 铁液在不同的温 度下浇注时，铸件凝固过程中的体积变化的总体情况见表 5。
100－CC 单位共晶液相中析出的石墨量G共晶＝ 100(%) 100 C E
S 100 C X CC C E 析出共晶石墨所致的膨胀量PG 1 L 100 3.4(%) 100 100 CC 100 C E
几种碳、硅含量不同的球墨铸铁析出共晶石墨所致的体积膨胀量见表 4。 表4 铸铁的碳含量 铸铁的硅含量 单位共晶液相中析出的石墨量 1400℃浇注时石墨的体积膨胀量 几种球墨铸铁析出共晶石墨所致的体积膨胀 （%） 3.6 （%） 2.1 （%） （%） 6.21 6.21 6.26 6.31 6.21 6.26 6.31 3.5 2.3 3.6 2.3 3.7 2.3 ～1.9 6.20 6.25 6.30 6.20 6.25 4.30 6.20 6.25 6.30 6.19 6.24 6.29 3.6 2.5 3.7 2.5 3. 8 2. 5
1
2、共晶转变过程中石墨的析出导致体积膨胀 在共晶温度附近，奥氏体的密度约为 7.3g/cm3，石墨的密度约为 2.15g/cm3。铸件凝固 过程中， 石墨的析出会导致系统的体积膨胀， 大约每析出 1% （质量分数） 的石墨可产生 3.4% 的体积膨胀。 妥善地利用铸铁中的石墨化膨胀， 可以有效地补偿凝固过程中的体积收缩， 在一定的条 件下，可以不用冒口生产健全的铸件。 应该着重提出的是：灰铸铁和球墨铸铁都在共晶转变过程中析出石墨、发生体积膨胀， 但是， 由于两种铸铁中石墨形态和长大的机制不同， 石墨化膨胀对铸铁铸造性能的影响也很 不一样。 灰铸铁共晶团中的片状石墨， 与铁液直接接触的尖端优先长大， 石墨长大所发生的体积 膨胀大部分作用于石墨尖端接触的铁液， 有利于迫使其填充奥氏体枝间的空隙， 从而使铸件 更为致密。 球墨铸铁中的石墨， 是在奥氏体外壳包围的条件下长大的， 石墨球长大所发生的体积膨 胀主要是通过奥氏体外壳作用在相邻的共晶团上， 有可能将其挤开， 使共晶团之间的空隙扩 大，也易于通过共晶团作用在铸型的型壁上，导致型壁运动。 3、铸件凝固过程中石墨化膨胀易使铸型发生型壁运动 球墨铸铁以糊状凝固方式凝固， 铸件开始凝固时， 铸型－金属界面处的铸件外表面层就 比灰铸铁薄得多，而且增长很慢，即使经过了较长的时间，表层仍然是强度低、刚度差的薄 壳。内部发生石墨化膨胀时，这种外壳不足以耐受膨胀力的作用下，就可能向外移动。如果 铸型的刚度差，就会发生型壁运动而使型腔胀大。结果，不仅影响铸件的尺寸精度，而且石 墨化膨胀以后的收缩得不到补充，就会在铸件内部产生缩孔、缩松之类的缺陷。 4、共晶奥氏体中的碳含量高于灰铸铁 据美国 R. W. Heine 的研究报告，球墨铸铁共晶凝固过程中，奥氏体中的碳含量高于灰 铸铁中奥氏体的碳含量，如图 1 所示。
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—共晶奥氏体中的碳含量（%） 。 几种碳、硅含量不同的球墨铸铁析出共晶奥氏体所致的体积收缩量见表 3。