球墨铸铁灰斑断口分析
(27)球墨铸铁件表面缺陷解读
球墨铸铁件表面缺陷清华大学于震宗引言球墨铸铁件的缺陷分为表面缺陷和内在缺陷两大类，后者即有关金属材质方面的缺陷，不属于本文范围内。
本文内容重点是砂型铸件的表面缺陷，包括用湿型砂、水玻璃砂、树脂砂等砂型和砂芯生产的铸件。
砂型球墨铸件的表面缺陷有多种，本文仅选择①粘砂，②砂孔和渣孔，③夹砂，④气孔，⑤胀砂、缩孔和缩松等缺陷进行讨论。
有的缺陷如灰班虽然发生在铸件表面上，而产生原因完全属于材质方面，则不包括在本文内：一. 球墨铸件气孔缺陷气孔是最难分析其形成原因和最难找出防治方法的铸件缺陷。
这是因为气孔的形成原因很多，从外观上又不易分清气孔是属于那种类型的。
虽然采用扫描电镜和能谱等微观分析方法有助于估计气孔的产生原因，但是这些先进的技术都还处于研究阶段，大多数铸造工厂尚难在生产中利用。
根据气孔发生机理，可分为裹入、侵入、析出和反应四类气孔。
其中裹入气孔是浇注时金属液中裹带着空气泡，随着液流进入型腔中而产生的气孔缺陷。
侵入气孔是铸件表面凝固成壳以前，砂型、砂芯等造型材料受热产生的气体侵入金属液中，形成气泡而产生的气孔球铁铸件最常遇到的气孔缺陷是反应气孔和析出气孔。
以下将分别讨论：1. 析出气孔金属液中溶解的原子态氢、氮气体元素，随金属温度下降而溶解度逐渐减小。
下降至结晶温度或凝固温度时，溶解度突然变小，氢、氮以分子态气相析出形成气泡，使铸件产生气孔，称为析出气孔。
生产铸铁的工厂中，最常见的析出气孔是使用树脂砂型和砂芯造成氨氮气孔，也有来自炉料和增碳剂的氮气孔。
①氨氮酚醛树脂覆膜砂的硬化剂为乌洛托平（六亚甲基四胺(CH2)6N4）。
铸铁件用热芯盒呋喃树脂含有尿素（CO(NH2)2）。
硬化剂用含有尿素和NH4Cl的水溶液。
冷芯盒和自硬砂用酚醛脲烷树脂的聚异氰酸酯组分中含有-RNCO基团。
上述树脂砂都含有多少不等的氨或胺，都是引起析出气孔的根源。
所含氮不同于空气中的氮，大气中78％是由氮组成，并不引起析出气孔缺陷。
球墨铸铁件产生缺陷的原因有哪些？
球墨铸铁件产生缺陷的原因有哪些？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↑+2S2CeS+ 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。
球墨铸铁常见缺陷的分析与对策
球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策一、常见的缺陷及分析球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策 (1) 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。
1 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%。
(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。
Y型球铁试棒断口灰斑分析
（） Ｃ 和 （ ） 、 当降低 “ ｓ） ， Ｍｎ 量 适 ｉ量 有利于消除铁素体引起 的灰斑 ；３ 采用多个小浇包浇 注， （ （） 缩短浇注时间 ， 减少球
化 衰退 。
关键 词： Ｙ型球铁 ； Ｅ ｉｅ 合金 ； Ｒ ＳＦ Ｍｇ 灰斑
中 图分 类 号 ：Ｇ ５ Ｔ ２５ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ３ ８４ （０ ０ 叭 一 ０ ２ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ） ０ ８ — ３
ｅｉ ｎ ｔ ｔｅｇａ ｐ ｔｅｅ ｔ ｂ ｄ ｐｉｇｆｌ ｗｉｇ ｍｅ ｓ ｒｓ：ａ ｔ ｏｒｄ ｃ ｏ ｔｎ ｆｓ ｌｄ ｆＭｇａ ｄ Ｒ ａ ｄ ａｏｄ ｌ ａｅ ｈ ｒｙ ｓｏｄ ｆｃｓ ｙａ ｏ ｔ ｏｌ ｎ ａｕｅ ｍｉ ｎ ｏ １ ｒ ｔ ｅ ｕ ｅ ｃｎｅ ｔ ｕｆ ｅｏ ｎ Ｅ， ｎ ｖ ｉ ｙ ｏ ｉ
ｄ ｒ ｅ ｏｏ ｅ ｕ ｅ ｈ ｅ ｓｌ ｔ ｎ ｔ ｎ ｌｎ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｎ ｄ ｌｒ ｉ ｎ Ｉ ｗａ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｔ ａ ｔ Ｓｂ ｓ ａｌ ｏ ｓｂｅ ｔ ａ ｋ ｒ ｃ ｌ ｒｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｔｎ ｉ ｓ ｅ ｇｈ ａ ｄ ｅｏ ｇ ｔ ｆｔ ｏ ｕａ ｒ ． ｔ ｓ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｈ ｔｉ ’ ａ ｉ ｌ ｐ ｓｉ ｌ ｏ ｅ ｒ ｏ ｈ ｏ ｃ ｙ
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球墨铸铁常见缺陷的分析与对策
球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策一、常见的缺陷及分析球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策 (1) 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。
1 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%。
(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。
球铁铸件断口灰斑分析_蔡一法
笔者公司在生产球铁凸轮轴过程中，偶尔发生过凸轮轴毛坯断裂，断口上也有“灰斑”出现，于是对该“灰斑”的性质及产生原因进行了详细的分析。
1铸件断口“灰斑”特征笔者公司生产的铸态球铁凸轮轴牌号为QT700-2，实际抗拉强度很高，一般为800~900MPa ，珠光体体积分数在90%以上，伸长率在3%~6%，正常断口呈银色。
凸轮轴断裂件“灰斑”断口如图1所示，上部外圆处有一扇形区域呈灰色，其他区域为正常断口颜色（银色）。
为了查明“灰斑”的缺陷性质及产生原因，对断口进行了详细的检查分析。
收稿日期：2009－11－02修定日期：2009-12-09作者简介：蔡一法（1962-），男，高工，从事铸造工艺、熔炼工作。
球铁铸件断口灰斑分析蔡一法，郜洪富，逯英杰，李曙光，袁珍（上海通用东岳动力总成有限公司铸锻技术部，山东烟台264006）摘要：QT700铸态球铁凸轮轴断口出现灰斑，扫描电镜观察发现灰斑区石墨球数量和w （C ）量明显高于银色区，但金相组织观察显示，黑斑区球化情况良好，无组织缺陷。
断口扫描电镜确定灰斑区断口为韧性断裂，银色区断口为解理或准解理脆性断裂。
断口灰斑再现试验证明，球铁铸件断口上的灰斑说明该区域是韧性断裂区域，并非组织异常，也并非是铸造缺陷。
关键词：球铁；灰斑；韧性断裂中图分类号：TG250.6文献标识码：B文章编号：1003－8345（2010）01－0078－04Analysis of Gray Spot in Fracture of Nodular Iron Casting CAI Yi-fa,GAO Hong-fu,LU Ying-jie,LI Shu-guang,YUAN Zhen（Foundry &Forging Technology Department,Dongyue Power Assembly Co.Ltd.,Shanghai General Motor Group,Yantai264006,China ）Abstract:There was gray spot appearing in the fracture of QT 700-2grade as -cast nodular iron camshaft and SEM observation revealed that the nodule count and w （C ）in the gray spot area was obviously higher than the silver area.However,the metallographical observation showed that the nodularity of the gray area was all right and no structure defect was found.Based on the SEM analysis inspection,it was considered that the fracture of the gray area was of the tough fracture,and the fracture of the silver area was of the cleavage or quasi-cleavage fracture.By the gray spot reappearing test,it was testified that gray spot appearing in the fracture of the nodular iron casting only indicated that the area is of the tough fracture area,but not the abnormal structure area,and also not casting defects.Key words:nodular iron;gray spot;tough fracture2断口“灰斑”分析进行断口灰斑分析时，先进行断口原貌检查（扫描电镜分析）、再进行断口金相分析，以保证同一个断口可以得到全面的检测分析。
实验三 铸铁显微组织观察与分析
实验三铸铁显微组织观察与分析（2学时）一、实验目的1.观察各种铸铁的显微组织特征，识别石墨形态与基体类型。
2.了解石墨形态、基体类型及显微组织对铸铁性能的影响。
二、实验设备、材料、仪器、装置金相显微镜；铸铁标准试样。
三、实验原理根据石墨的形态，铸铁可分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等几种。
1.灰口铸铁灰口铸铁中碳全部或部分以自由碳片状石墨形式存在(如图1所示)，断口呈灰黑色，其显微组织根据石墨化程度不同为铁素体或珠光体或铁素体+珠光体基体上分布片状石墨。
普通灰口铁中石墨片粗大，如浇注前在铁水中加入孕育剂，则石墨以细小片状形式析出，这种铸铁称之孕育铸铁。
在铸铁中由于含磷较高，在实际铸造条件下磷常以Fe3P的形式与铁素体形成硬而脆的磷共晶，因此在灰铸铁的显微组织中，除基体和石墨外，还可以见到具有菱角状沿奥氏体晶界连续或不连续分布的磷共晶，用硝酸-酒精或苦味酸腐蚀时Fe3P不受腐蚀，呈白亮色，铁素体光泽较暗，在磷共晶周围通常总是珠光体。
由于磷共晶硬度很高，所以磷共晶若以少量均匀孤立地分布时，有利于提高耐磨性，并不影响强度。
磷共晶如形成连续网状，则会使铸铁强度和韧性显著降低。
图1 灰口铸铁图2 可锻铸铁图3 球墨铸铁2. 可锻铸铁可锻铸铁又称为马铁或展性铸铁，它是由一定成分的白口铁经退火处理得到的，其中石墨呈团絮状（如图2所示），故显著地减弱了石墨对基体的割裂作用，其机械性能比普通灰口铸铁有显著地提高。
可锻铸铁分铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两种，前者应用较多。
3.球墨铸铁球墨铸铁属高强铸铁，是铁水中加入球化剂后石墨呈球状析出而制得的，由于球状石墨使石墨割裂金属基体的不利影响限制到最低程度，所以金属基体强度利用率高达70～90%（灰铸铁只达30%左右），因而其机械性能远远优于普通灰铸铁。
球墨铸铁的显微组织特征是：石墨呈球状分布在金属基体上，基体组织是铁素体、珠光体或铁素体+珠光体（如图3所示）。
目前应有最广泛的是前面两种基体，铸铁的基体即钢的几种基本组织，所以也可以通过热处理来改变基体组织，从而改变铸铁的机械性能，其中，球墨铸铁应用热处理较多些，如应用正火，是为了增加基体中珠光体数量，以提高其强度和耐磨性，应用调质处理，是为了得到回火索氏体的基体组织，以提高综合机械性能。
铸铁断口形状
铸铁断口形状铸铁是一种经济实用、耐磨、抗压、耐腐蚀的材料，被广泛应用于各种机械、建筑、冶金、石化、轨道交通等领域。
铸铁的断口形状可以反映出铸铁的组织结构和性能特点，因此铸铁断口形状的分析对于铸铁的质量控制和材料研究具有重要意义。
铸铁的断口形状主要有以下几种：1.灰口铸铁的断口形状：灰口铸铁的断口呈现出灰白色、粗糙的表面，有许多小孔和不规则的晶粒结构。
这是因为灰口铸铁中石墨的形态为片状或球状，这些石墨片或球状石墨会在铸造过程中受到应力的作用而断裂，形成断口表面的不规则形状。
2.球墨铸铁的断口形状：球墨铸铁的断口呈现出光滑、银白色的表面，有许多球状的凸起。
这是因为球墨铸铁中的石墨形态为球状，这些球状石墨会在铸造过程中受到应力的作用而断裂，形成断口表面的球状凸起。
3.白口铸铁的断口形状：白口铸铁的断口呈现出光滑、白色的表面，没有明显的晶粒结构。
这是因为白口铸铁中的石墨形态为薄片状，这些薄片状石墨会在铸造过程中受到应力的作用而断裂，形成断口表面的光滑白色。
4.黑心铸铁的断口形状：黑心铸铁的断口呈现出黑色、粗糙的表面，有许多小孔和不规则的晶粒结构。
这是因为黑心铸铁中的石墨形态为团状，这些团状石墨会在铸造过程中受到应力的作用而断裂，形成断口表面的不规则形状。
铸铁的断口形状不仅可以反映出铸铁的组织结构和性能特点，还可以帮助工程师判断铸铁的缺陷和质量问题。
例如，灰口铸铁的断口表面有许多小孔和不规则的晶粒结构，可能是因为铸造温度过低或冷却速度过快导致的，这种情况下需要调整铸造参数以提高铸铁的质量。
而球墨铸铁的断口表面有许多球状的凸起，则可能是因为铸造温度过高或冷却速度过慢导致的，这种情况下也需要调整铸造参数以提高铸铁的质量。
铸铁的断口形状对于铸铁的质量控制和材料研究具有重要意义，需要工程师们在铸造过程中加以注意和分析，以确保铸铁的质量和性能。
球墨铸铁曲轴断裂分析
受应力的大小及裂纹的形态有关，应力越大，裂纹尖端应力场强度越大，裂纹越容易扩张。
当裂纹到达球状石墨时，裂纹末端的应力场强度降低，所以球状石墨具有抑制和减慢裂纹扩
展的作用。这也是球墨铸铁曲轴优于45钢曲轴的原因之一。图中也可以看到裂纹的一端止于
球状石墨，当裂纹沿着基体继续扩张并达到球状石墨的另一端时，裂纹穿过石墨又加速继续
记录号：JS-AL-转动设备（轴和外壳）-022
球墨铸铁曲轴断裂分析
摘要：断裂曲轴为QT600-3球墨铸铁，经(920±10)℃正火，550℃回火。通过断口分析及金 相组织分析，结果表明：引起曲轴断裂的原因主要是由于转角半径太小而产生应力集中现象，
中且工作时单边受力较大。 关键词：曲轴；断裂；应力集中 材料种类/牌号：球墨铸铁/ QT600-3 国 概述 断裂曲轴为QT600-3球墨铸铁，经(920±10)℃正火，550℃回火。 测试过程与结果 应 断口分析 曲轴断口具有单向弯曲疲劳断口特征，裂纹位于转角处，裂源处有多条台阶条纹，属多 源疲劳，转角有应力集中现象，见图1。 急 转角半径太小而产生应力集中现象，且工作时单边受力
较大。
2
参考文献
[1]黄振东.钢铁金相图谱.北京：中国科技文化出版社，2005，1110-1111 页.
中资料整理人：王冬梅 审核人： 吴伯群
国家钢铁材料测试中心 国家钢铁材料测试中心
国
应
急
分
析
网
3
图1 在弯曲应力作用下断裂的疲劳宏观断口
0.9×
断口可明显分为两个区，疲劳裂纹发展区和瞬时断裂区。疲劳源区位于曲轴内侧受弯曲
应力最大的转角处，为多源疲劳。不同疲劳源所产生的疲劳裂纹扩展后在交界处形成疲劳台
阶。瞬时断口相似于静力试验的结晶状断口，瞬时断口的剪切唇不明显。和钢的宏观疲劳断
灰铸铁断口形状
灰铸铁断口形状
灰铸铁是铸造件中常用的一种材料，其断口形状可以反映出其铸造质量和机械性能。
一般来说，灰铸铁断口形状有以下几种类型：
1. 针状断口：这种断口形状表明铸件中存在较多的团状石墨，通常是由于铸造温度过高或铸造中的冷却速度不够造成的。
这种断口容易导致铸件的脆性增加。
2. 薄片状断口：这种断口形状表明灰铸铁中存在较多的板状石墨，通常是由于铸造温度过低或冷却速度过快造成的。
这种断口容易导致铸件的韧性下降。
3. 混合状断口：这种断口形状表明铸件中存在不同形态的石墨，通常是由于铸造工艺不当或金属液流动不均匀造成的。
这种断口容易导致铸件的机械性能不稳定。
4. 致密状断口：这种断口形状表明铸件中几乎没有石墨存在，通常是由于铸造温度和冷却速度的控制非常精确造成的。
这种断口通常意味着铸件具有良好的机械性能和耐磨性。
在铸造过程中，控制好铸造温度、冷却速度和金属液流动等因素，可以有效地改善灰铸铁的断口形状，从而提高铸件的机械性能和使用寿命。
- 1 -。
球墨铸铁灰斑断口分析
球墨铸铁灰斑断口分析用电镜检验球铁断口中灰斑区的形貌与化学成分，探索灰斑区的形成机理。
通过对灰斑区的研究，论证了一些影响球铁强度的因素，发现球铁中Al成分的偏析。
球墨铸铁断口通常为银灰色，但在某些球墨铸铁宏观断口中除有正常的银灰色区域外，还可观察到色泽灰暗的灰斑区。
图1是一些存在有灰斑区的试样断口。
图1有灰斑断口的拉伸试样断口中这种灰斑区域，一般来讲，并非铸造缺陷，也非组织缺陷。
在GB5601-85“铸造名词术语”中也未对此命名，因而暂称为“灰斑断口”。
1概述在球墨铸铁拉伸试样，冲击试样及球铁铸件的断口中都可能出现灰斑区。
经实验室长期对拉伸试样断口观察分析的结果，发现灰斑断口出现具有以下几个特征点：1.1断口中，灰斑区的大小、分布位置没有一定规律，可能出现在试样断口的中心，也可能出现在断口边沿，并多数出现在断口边沿。
1.2有灰斑区的试样与无此现象的试样相比，通常拉伸强度较低，而延伸率较高。
1.3灰斑断口多出现在铁素体珠光体混合基体的球铁中。
1.4对同一试样的灰斑区与银灰色区同时作金相检查，并未发现两者之间出现金相组织上的差别，也即石墨形态、数量、分布与基体组织均无明显变化。
在两个区域上取样化验，也未发现化学成分的明显差异。
正因为常规检验无法查明灰斑区的形成原因，因而进一步作了扫描电镜观察及电子探针分析。
2实验方法与结果对牌号为QT600-3球铁拉伸试样灰斑断口用台式扫描电子显微镜观察。
图2为100×下的断口形貌比较，图中黑色圆球为石墨，明显可以看出灰斑区中的石墨多于银灰色区中的石墨，并且比较密集。
图3为500×下的断口形貌比较，在灰斑区中微观断裂特征为石墨球周围形成的大韧窝和基体中形成的小韧窝，属于微孔聚集型的韧性断裂。
在银灰色区中微观断裂特征出现河流花样，属于脆性解理断裂。
用JCXA-733电子探针对QT600-3灰斑断口进行元素含量定量测定，结果如表1所示。
从表1中可以看出，Al在灰斑区中含量明显高于银灰色区。
浅析球墨铸铁件缺陷产生原因及防止措施
如表1所示，采用750 kg中频感应炉熔炼，炉前球化处
理；消失模铸造，石英砂埋箱，顶注式浇注 （如图2）；
熔炼温度1 500~1 550 ℃，浇注温度1 350~1 380 ℃[1]；
900 ℃保温10~12 h （根据铸件壁厚调整） 后水玻璃液
（模数1.12~1.14） 等温淬火；铸件综合性能要求石墨大小
金属凝固过程中的铸造应力超出铸件断面金属抗 断裂强度形成裂纹。在高温下 （1 150~1 000 ℃） 形成 热裂，呈暗褐色不平整断口；在600 ℃以下弹性范围 内出现冷裂，呈浅褐色光滑平直断口。
原因分析：球化孕育不足，白口倾向增大，促进 冷裂纹产生[3]；冷却速度过快，组织应力增大都可促进 铸件沿铸孔边缘或死角处产生冷裂纹；P>0.25%时可 引起热裂纹，尤其对壁厚差别大、形状复杂的铸件。 此外，铸件在热处理过程中，加热、冷却速度过快， 可促进内缩松产生裂纹并扩张或形成断裂。 2.5 夹渣
球墨铸铁以优于高锰钢的耐磨性、适中的综合力 学性能，被广泛用于生产中小型矿山设备耐磨件，如 Φ3.6 m球磨机勺头 （图1）、溜子衬板等易损件。但因 生产中铸造缺陷的存在，使铸件在实际应用时，出现 不耐磨、断裂等影响使用的不利因素。为此，对球墨 铸铁件铸造缺陷的种类及产生原因进行分析，并制定 出相应的防止措施，用于指导生产实践。
关键词：球墨铸铁；铸造缺陷；控制；消失模铸造 中图分类号：TG255 文献标识码：B 文章编号：1001-4977 （2010） 06-0591-03
Cause and Prevention Measures of Defects in Ductile Iron Castings
LIN Ya-lin, LI Zhi-xiang, CAO Ju-yan （Electrical and Mechanical Repair Plant of Jinduicheng Molybdenum Group,
球墨铸铁件与灰铸铁件的鉴别
球墨铸铁件与灰铸铁件的鉴别
球墨铸铁件和灰铸铁件的鉴别，有以下5种方法：
1）从敲击断口（不是经过机械加工的表面）的外观肉眼观察，球墨铸铁件晶粒细小，黑灰色；灰铸铁件晶粒比较粗大，灰白色，晶面有金属光泽。
2）从加工表面来看，球墨铸铁件比灰口铸铁加工表面更光亮，组织比灰铸铁件加工表面更细密。
3）采用敲打声音判别，球墨铸铁件声音清脆、回音长，敲击声音近似碳钢；
灰铸铁件没回音，声闷。
4）从砂轮打火花来看，灰铸铁件火花束流线细而短,呈橙红或暗红色,尾部有羽状尾花。
5）从抗拉强度δb来看，球墨铸铁件δb数值在400～900MPa之间，灰铸铁件δb数值在80～340MPa之间,δb可用便携式里式硬度计测量。
我们采用第5种方法，即δb检测法。
附表1：常用普通和低合金球墨铸铁件的δb参考数值:
注：QT单铸球铁试块，后缀-A附铸球铁试块，前缀LZ连铸球铁。
附表2：常用灰铸铁件的δb参考数值:
注：HT砂型或类砂型铸造灰铁铸件，前缀LZ为连铸灰铁。
球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策
球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策(7)浇冒口：浇冒口若设计分歧理，会孕育发生浇注时间太长、铁液飞溅以及卷入空气，使镁、稀土氧化紧张。
(1)碳当量：提高碳量，增大了青灰化膨胀，可削减缩孔缩松。
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，不应使铸件孕育发生青灰漂浮等其他缺陷。
⑵磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩展，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补足，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松孕育发生的倾向。
一般工厂控制含磷量小于0 08%。
3 青灰漂浮(10)浇冒口：合理设计浇冒口，使铁液平顺浇注，并具有较强的挡渣功能；同时，适当增加直浇道和冒口的高度，以增加金属液的静压力。
⑵控制稀土的加入量：在保证球化的前提下，加入量要少。
(1)硅：硅的氧化物也是夹渣的主要组成部门，因此尽可能降低含硅量。
(8)型砂含水率：铸型孕育发生皮下气眼的倾向按下面所开列顺序依次减小：湿型、干型、水玻璃型、壳型。
司乃潮的研究也证了然这一点，即跟着型砂水分的提高，球铁孕育发生皮下气眼的倾向增大，而当型砂水分小于4 .8%时，皮下气眼率靠近于零。
⑵工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液，冒口的尺寸和数量要适当，力求做到顺序凝固。
(4)注意处理温度。
出炉温度应低于1460℃，以防球化剂紧张烧损；要防止高温下的氧化征象，盖好覆盖球化剂的铁板(厚度应>3ｍｍ)；铁液扒渣后应用草木灰等盖好；当铁液温度>1350℃出现球化不良及衰退时，可补加球化剂；而当<1350℃时就不能补加球化剂，也不得浇注球铁件，只能补加其它铁液浇注不重要的灰铸铁件或芯骨等。
⑵硅：在碳当量不变的条件下，适当降低含硅量，有助于降低孕育发生青灰漂浮的倾向。
(4)浇注温度：浇注温度过低时，金属液内的金属氧化物等因金属液的粘度过高，不容易上浮至表面而残留在金属液内；温度过高时，金属液表面的熔渣变得太淡薄，不容易自液体表面去除，往往随金属液流入型内。
灰口铸铁焊缝断口分析[1]
![灰口铸铁焊缝断口分析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/78862ad533d4b14e85246813.png)
1999年9月重庆大学学报(自然科学版)Vol.22第22卷第5期Journal of Chongqing Universi ty(Natural Science Edition)Sep.1999文章编号:1000-582x(1999)05-0072-03灰口铸铁焊缝断口分析*邓德安,童彦刚,彭高峨,梁伟(重庆大学机械工程学院,重庆400044)摘要:通过灰口铸铁同质电弧冷焊焊缝断口宏观与显微分析,对灰口铸铁焊缝裂纹的形成及扩展机理进行了探讨。
结果表明:灰口铸铁焊缝冷裂纹开裂主要以准解理断裂方式进行。
关键词:铸铁焊缝;断口分析;准解理断裂中图分类号:TG407文献标识码:A采用同质焊接材料电弧冷焊灰口铸铁时,焊缝金属常易出现冷裂纹。
文献[1]通过采用PRRC裂纹试验装置对灰口铸铁焊缝裂纹产生温度,裂纹发生时间,断裂时应力以及它们与拘束度的关系进行了定量研究,指出:焊缝在拘束度为3960~15500N/mm#mm条件下,裂纹温度范围在79~334e之间,随着拘束度增大,断裂温度升高;并且认为灰铸铁焊缝断裂是一种低应力脆性断裂。
为了进一步研究铸铁同质电弧冷焊焊缝裂纹性质及裂纹扩展机理,笔者采用扫描电镜观察了不同断裂温度(对应不同拘束度)下的焊缝断口形貌。
对灰口铸铁焊缝裂纹萌生、扩展提出了一些新见解。
1断口取样笔者用作扫描电镜观察的试样取自文献[1]试验中的断口试件,分别对应不同的断裂温度各取一个试样,共六个试样。
试样尺寸为:长20m m,厚10mm,高14mm。
2断口分析2.1断口宏观观察对所取得的所有灰铸铁焊缝断口进行宏观观察,总的特征是:断面上几乎没有塑性变形,断口与主应力方向垂直,断口平直无剪切唇区,断口有较强的金属光泽。
仔细观察断口,发现焊缝根部处色泽较深暗,有的还有氧化色彩,而且此区无明显金属光泽,其宏观平面与拉伸应力(即拘束应力)方向垂直,而且有圆弧形花样。
从受力情况分析,该区存在较大的应力集中,可以初步断定,这一区域就是裂纹源(见图1所示)。
球墨铸铁铸件开裂原因
球墨铸铁铸件开裂原因
1.铸造工艺不当：球墨铸铁铸件在铸造过程中，如果冷却速度过快、
密度不均匀，就会产生内部应力，导致开裂。
2.材料问题：球墨铸铁相比灰铸铁具有更好的延展性和韧性，但如果
球化率不足或质量不好，也会导致开裂。
3.热处理不当：球墨铸铁铸件在热处理过程中，如果温度或保温时间
不到位，也会导致开裂。
4.设计缺陷：球墨铸铁铸件设计不合理、断面结构不均匀、应力集中
等问题，可能导致开裂。
5.环境影响：球墨铸铁铸件在使用过程中，如温度和湿度的波动、环
境腐蚀等因素，也可能导致开裂。
6.应力作用：球墨铸铁铸件在使用过程中受到的应力超过其耐受范围，也可能导致开裂。
球铁断口分析
球铁试棒断口分析问题提出：球铁试棒铸件成分基本相同，但两者的抗拉强度、延伸率相差很大，断口有两个不同断面形貌。
（1）断口明显有两个区域：白的具有金属光泽，黑的好像石墨的颜色。
断口比较平齐，约2／3部分呈亮色结晶状组织，1／3部分呈灰色纤维状组织。
（2）断口断裂面全部为灰黑色。
猜想：铸件成分基本相同，显微组织也基本相同，怀疑与成分无关，是力学上引起的上述现象。
1.正常断口当试样的珠光体量在20～30% 时，其断口宏观表现为暗灰色，断面上分布着亮点，其分布特征是：从裂纹起源区到快速扩展方向，亮点依次增多。
它对应的力学性能表现为：抗拉强度= 500MPa左右，延伸率在l5～I 8% 之间。
所检测试样的力学性能为Rm=520MPa，A=% 。
电镜观察结果：呈暗灰色，裂纹起源区为韧窝，断口中部区为韧窝+ 解理，而裂纹快速扩展区，也即亮点区，为解理断口。
光镜观察结果，暗灰区与亮点区基体组织分布一样。
当珠光体含量≥40％时，断口基本上呈银亮色。
此时试样的强度高，伸长率较低。
所考察断口对应的力学性能为Rm=570MP A=％，从断口检测结果可见银亮色断口在宏观上呈解理形貌。
从上述试验结果可知，在正常球化级别的条件下，随着珠光体含量的增加。
拉伸试样断口宏观上由暗灰色向银亮色发展，微观由韧窝为主的断裂机制向以解理为主的断裂机制发展。
2.异常断口若基体中存在少量的缩松或拉伸夹具偏倾等情况，在拉应力处也会产生灰斑。
含有较多磷共晶和缩松的黑斑断口。
这类断口的宏观特征为：黑斑区内呈现放射状块状物，对该区域作大面积能谱分析-磷含量高达%。
缩松一般伴随着磷共晶产生。
厚壁球铁断口与基体组织及力学性能存在对应关系，随着组织中珠光体量的增加，断口上由暗灰色向银亮色发展，微观上则由韧窝断裂向解理断裂发展，当然，力学性能方面是伸长率下降，强度增加。
灰斑是由于非包含物和缺口效应引起的应力集中所致，灰斑区微观形貌为韧窝，它对力学性能影响不大。
球铁铸件断口灰斑分析
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１ 铸件断 口“ 灰斑” 特征
笔 者 公 司生 产 的铸 态 球 铁 凸 轮 轴 牌 号 为 Ｑ ７０ ２ Ｔ ０— ，实际抗拉 强度很 高 ，一般 为 ８０ ９０ ０～ ０
ｔ ｅ ｍｅ ａｌｇ ａ ｈ ｃ ｌｏ ｓ ｒ ａｉ ｎ ｓ ｏ ｅ ｈ ｔｔｅ ｎ ｄ ｌｒ ｙ ｏ ｅ ｇ ａ ｒ ａ ｗａ ｌ ｒ ｈ ｎ ｏ ｓｒ ｃｕ ｅ ｄ ｆ ｃ ｓ ｆｕ ｄ ｈ ｔｌ ｒ ｐ ｉａ ｂ ｅ ｖ ｔ ｈ ｗ ｄ ｔ ａ ｈ ｏ ｕａ ｉ ｆｔ ｒ ｙ ａ ｅ ｓａ Ｉｉ ｔａ ｄ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔｗａ ｏ ｎ ． ｏ ｏ ｔ ｈ ｇ ｕ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ Ｅ ａ ａｙ ｉ ｎ ｐ ｃｉｎ ｉ ｗ ｓｃ ｎ ｉｅ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｆａ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｇ ａ ｒ ａ ｗ ｓ ｏ ｅ ｔｕ ｈ ｆ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｅ ｎ ｔｅ Ｓ Ｍ ｎ ｌｓｓｉ ｓ ｅ ｔ ， ｔ ａ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｔ ａ ｈ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｒ ｙ ａ ｅ ａ ｆｔ ｏ ｇ ｒ ｔ ｒ ， ｎ ｈ ｏ ｈ ｈ ａ ｆ ｃｕ ｅ ｏ ｅ ｓｌｅ ｒ ａ ｗ ｓ ｏ ｅ ｃ ｅ ｖ ｇ ｒ ｑ ａ ｉ ｃｅ ｖ ｇ ｒ ｃｕ ｅ Ｂ ｈ ｒ ｙ ｓ ｏ ｅ ｐ ｅ ｒ ｇ ｔｓ，ｉ ｗａ ｅ ｔ ｉｄ ｒ ｔ ｒ ｆｔ ｉ ｒ ａｅ ａ ｆｔ ｌ ａ ａ ｅ ｏ ｕ ｓ— ｌ ａ ａ ｅ ｆａ ｔｒ ． ｙ ｔ ｅ ｇａ ｐ ｔｒ ａ ｐ ａ ｉ ｅ ｔ ｔ ｓｔ ｓｉ ｅ ａ ｈ ｖ ｈ ｎ ｆ ｔ ａ ｇ ａ ｐ ｔａ ｐ ａ ｎ ｎ ｔ ｅ ｆａ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｎ ｄ ｌ ｒｉ ｎ ｃ ｓｉｇ ｏ ｌ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔｔ ｅ ａ ｅ ｓ ｏ ｈ ｏ ｇ ｒ ｃｕ ｅ ａ ｅ ， ｈ ｔ ｒ ｙ ｓ ｏ ｐ ｅ ｒ ｇ ｉ ｈ ｒ ｃｕ ｅ ｏ ｈ ｏ ｕ ａ ｏ ａ ｔ ｎｙ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｒ ａ ｉ ｆｔ ｅ ｔ ｕ ｈ ｆ ｔ ｒ ｒ ａ ｉ ｒ ｎ ａ
球铁铸件断口灰斑分析_蔡一法
笔者公司在生产球铁凸轮轴过程中，偶尔发生过凸轮轴毛坯断裂，断口上也有“灰斑”出现，于是对该“灰斑”的性质及产生原因进行了详细的分析。
1铸件断口“灰斑”特征笔者公司生产的铸态球铁凸轮轴牌号为QT700-2，实际抗拉强度很高，一般为800~900MPa ，珠光体体积分数在90%以上，伸长率在3%~6%，正常断口呈银色。
凸轮轴断裂件“灰斑”断口如图1所示，上部外圆处有一扇形区域呈灰色，其他区域为正常断口颜色（银色）。
为了查明“灰斑”的缺陷性质及产生原因，对断口进行了详细的检查分析。
收稿日期：2009－11－02修定日期：2009-12-09作者简介：蔡一法（1962-），男，高工，从事铸造工艺、熔炼工作。
球铁铸件断口灰斑分析蔡一法，郜洪富，逯英杰，李曙光，袁珍（上海通用东岳动力总成有限公司铸锻技术部，山东烟台264006）摘要：QT700铸态球铁凸轮轴断口出现灰斑，扫描电镜观察发现灰斑区石墨球数量和w （C ）量明显高于银色区，但金相组织观察显示，黑斑区球化情况良好，无组织缺陷。
断口扫描电镜确定灰斑区断口为韧性断裂，银色区断口为解理或准解理脆性断裂。
断口灰斑再现试验证明，球铁铸件断口上的灰斑说明该区域是韧性断裂区域，并非组织异常，也并非是铸造缺陷。
关键词：球铁；灰斑；韧性断裂中图分类号：TG250.6文献标识码：B文章编号：1003－8345（2010）01－0078－04Analysis of Gray Spot in Fracture of Nodular Iron Casting CAI Yi-fa,GAO Hong-fu,LU Ying-jie,LI Shu-guang,YUAN Zhen（Foundry &Forging Technology Department,Dongyue Power Assembly Co.Ltd.,Shanghai General Motor Group,Yantai264006,China ）Abstract:There was gray spot appearing in the fracture of QT 700-2grade as -cast nodular iron camshaft and SEM observation revealed that the nodule count and w （C ）in the gray spot area was obviously higher than the silver area.However,the metallographical observation showed that the nodularity of the gray area was all right and no structure defect was found.Based on the SEM analysis inspection,it was considered that the fracture of the gray area was of the tough fracture,and the fracture of the silver area was of the cleavage or quasi-cleavage fracture.By the gray spot reappearing test,it was testified that gray spot appearing in the fracture of the nodular iron casting only indicated that the area is of the tough fracture area,but not the abnormal structure area,and also not casting defects.Key words:nodular iron;gray spot;tough fracture2断口“灰斑”分析进行断口灰斑分析时，先进行断口原貌检查（扫描电镜分析）、再进行断口金相分析，以保证同一个断口可以得到全面的检测分析。
灰铸铁缸体断裂失效分析
参考文献(5条)
1.吴坚;魏兴钊 中速柴油机活塞销断裂失效分析 2005 2.魏兴钊 柴油发电机组气缸活塞开裂分析 2005
3.王志平 12V280ZJ型柴油机预制机油冷却腔式铝活塞顶部裂损的原因分析[期刊论文]-内燃机车 2002(02) 4.李平;李自军 灰铸铁活塞环断裂失效分析[期刊论文]-铸造技术 2007(11) 5.王会强 内燃机铸造铝活塞顶部裂损失效分析[期刊论文]-农机化研究 2007(11)
效分断哙议广州：＜理化检验＞杂意Ｉ土，２００５（５—９）：２１３—２１５． ［５】吴坚。魏兴钊．中速柴油机活塞销断裂失效分析［Ｊ】．２００５年全
国失效分析学术会议，２００５，４１：４０９—４１３．
（责任编辑：苗运平）
Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｇｒａｙ Ｃａｓｔ Ｉｒｏｎ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｂｌｏｃｋ
图１试样ＨＴ２５０和ＨＴ２８０效件的宏观照片 ２分析过程和结果
在ＨＴ２８０断口附近取样进行材料化学成分分 析，分析结果见表１。结果显示。试样Ｓｉ含量较高。由 于在ｃ当量一定的情况下，适当提高ｓｉ含量可以提
作者简介：郑留伟（１９８２一），男，现在山西工程职业技术学 院冶金与环境工程系ｒ作，助教。Ｔｅｈｌ５８３４０２１８５４，Ｅ—ｍａｉ： ｅｄａｉ３１（２００９）０５—００６０－０３
山西冶置
ＳＨＡＮＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
灰铸铁缸体断裂失效分析
Ｔｏｔａｌ １２１ Ｎｏ．５．２００９
郑留伟
（山西工程职业技术学院， 山西太原０３０００９）
摘要：通过对灰铸铁缸体断口处化学成分、金相组织、断裂腐蚀产物等因素进行分析，得出机体材料组织状
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球墨铸铁灰斑断口分析
用电镜检验球铁断口中灰斑区的形貌与化学成分，探索灰斑区的形成机理。
通过对灰斑区的研究，论证了一些影响球铁强度的因素，发现球铁中Al 成分的偏析。
球墨铸铁断口通常为银灰色，但在某些球墨铸铁宏观断口中除有正常的银灰色区域外，还可观察到色泽灰暗的灰斑区。
图1 是一些存在有灰斑区的试样断口。
图 1 有灰斑断口的拉伸试样
断口中这种灰斑区域，一般来讲，并非铸造缺陷，也非组织缺陷。
在GB5601- 85“铸造名词术语”中也未对此命名，因而暂称为“灰斑断口”。
1概述
在球墨铸铁拉伸试样，冲击试样及球铁铸件的断口中都可能出现灰斑区。
经实验室长期对
拉伸试样断口观察分析的结果，发现灰斑断口出现具有以下几个特征点：
1.1断口中，灰斑区的大小、分布位置没有一定规律，可能出现在试样断口的中心，也可能
出现在断口边沿，并多数出现在断口边沿。
1.2有灰斑区的试样与无此现象的试样相比，通常拉伸强度较低，而延伸率较高。
1.3灰斑断口多出现在铁素体珠光体混合基体的球铁中。
1.4对同一试样的灰斑区与银灰色区同时作金相检查，并未发现两者之间出现金相组织上的差别，也即石墨形态、数量、分布与基体组织均无明显变化。
在两个区域上取样化验，也未发现化学成分
的明显差异。
正因为常规检验无法查明灰斑区的形成原因，因而进一步作了扫描电镜观察及电子探针分
析。
2实验方法与结果
对牌号为QT600-3球铁拉伸试样灰斑断口用台式扫描电子显微镜观察。
图2为100X下的
断口形貌比较，图中黑色圆球为石墨，明显可以看出灰斑区中的石墨多于银灰色区中的石墨，并且比较密集。
图3为500X下的断口形貌比较，在灰斑区中微观断裂特征为石墨球周围形成的大韧窝和基体中形成的小韧窝，属于微孔聚集型的韧性断裂。
在银灰色区中微观断裂特征出现河流花样，属
于脆性解理断裂。
用JCXA-733 电子探针对QT600-3 灰斑断口进行元素含量定量测定，结果如表1 所示。
从表1 中可以看出，Al 在灰斑区中含量明显高于银灰色区。
3对实验结果的讨论与分析
3.1断裂过程分析
灰斑断口试样的整个断裂过程可以理解为：
试样中的夹渣、表面刀痕等作为裂纹源，球状石墨看成显微空洞，随着应力增加，裂纹沿着石墨球之间发展，并使石墨球之间的金属基体产生撕裂或剪切断裂，从而形成韧窝断口形貌，此一时期为韧性断裂。
当夹渣出现在试样心部时，则在试样中心产生灰斑区。
在试样边沿的灰斑区则可能由夹渣或刀痕作为裂纹源而引起。
所以，灰斑区的分布具有随机性。
当韧性断裂断口尺寸增大到某一临界时，裂纹以极快速并呈近似直线方向扩展，发生脆性断裂。
由于韧性断裂是在较低应力状态下产生，并且裂纹扩展速度缓慢，所以出现带灰斑区断口试样拉伸强度较低，而延伸率较高的现象，并由此可知，减少球铁中夹渣，提高球铁球化等级，细化石墨和提高试样表面粗糙度都可以使韧性断裂在较高应力水平下产生，从而提高球铁的拉伸强度。
3.2断口中色泽差异的原因
韧性断裂中裂纹走向是在石墨球之间进行，因而可将不同晶面的石墨球裸露出来，使石墨裸露程度较多，这是造成宏观观察中该区色泽灰暗的原因之一。
在银灰色区中，是脆性穿晶断裂，断面为解理面或解理台阶，石墨的裸露程度与普通金相照片比较接近，显得较为稀疏。
另外，由于韧窝断口对光的散射较解理断面多，也是灰斑区色泽较暗的原因之一。
3.3铝元素的偏析韧窝中的石墨往往易于剥落，从而暴露出石墨相与金属基本相的相界面。
在灰斑区中，用电子探针定量分析化学成分时，这种相界面的成分占有一定比例。
而在银灰色区，因是解
理断面，电子探针分析的成分可以认为是金属基体成分。
从表1 可知，两者之间主要是Al 成分的差异。
因而可以认为Al 在石墨与金属基体的相界面上产生偏析。
为了减少这种偏析，在球铁生产过程中，应使用低铝含量的球化剂与孕育剂。
4结论
灰斑不是一种铸造缺陷，而是两种断裂方式引起的色泽差异。
断口中灰斑区的出现是由于在该区域石墨裸露较多，以及韧窝形貌对光线散射较多的缘故。
通过对灰斑断口的研究，论证了可以通过以下途径来提高球铁的功能。
4.1 减少球铁中夹渣，提高球铁球化等级，细化石墨和提高试样或工件的表面粗糙度，都将提高球铁的拉伸强度。
4.2 球铁中的Al 元素易在石墨与金属基体相界面上产生偏析。
因而使用低Al 含量的球化剂与孕育剂对提高球铁性能有利。