大断面球铁的断口分析
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。
厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析
厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析联合铸造 2022-01-14 11:01球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。
一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。
此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（ｍａｌｌｅａｂｌｅｃａｓｔｉｒｏｎ），在机械制造工业中得到了广泛应用。
球墨铸铁在国外是１９４７年用于工业生产的。
一、球铁件生产难点此类铸件因断面厚大冷却缓慢，金属液体凝固时间长，铸件内部很容易产生缩松。
生产铁素体球墨铸铁时，为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，以往均要进行铁素体化热处理，热处理温度是根据铸态组织中是否存在游离渗碳体或珠光体，而采用900-950℃的高温热处理。
但生产成本高，工艺复杂，生产周期长，给生产组织以及交货期带来非常大的困难，这就要求必须在铸态下获得铁素体基体。
因此生产这种材料的难点主要有以下几方面：a．铸件要进行指定区域的射线探伤，如何解决铸件的内部缩松；b．如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上；c．如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度；d．如何获得足够的延伸率（>18%），在合金化处理后,获得规定的延伸率；c．采用最优的合金化处理工艺。
二、厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术1．化学成份的控制（1）C、Si、CE的选择由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。
所以过程中确定碳硅含量时，主要考虑保证铸造性能，将碳当量选择在共晶成分左右。
具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。
但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，主要表现在要求的残余Mg量高。
使铸铁中夹杂物的数量增多，降低铸铁性能。
球铁试棒拉伸断口分析
维普资讯
３ ２
内 燃 机 配 件
２０ ０ ６年第 ２期
１ １ 以夹 渣 为 主 要 特 征 ．
石墨 。断 口上 出现 此类 黑 灰 区时 由 于基 体的有 效 面
察 以及借 助扫 描 电 镜作 微 区 分 析 ， 出其 影 响 力 学 找
定 长度后 ， 迅 速 扩 展造 成 脆 断 。 由于 珠光 体 的 便
断裂是 沿铁 素体 和渗 碳 体 片 内部 的某些 晶面 劈开 ，
而石墨球只有一 少部分保留在断而上 。 因此断口对
光 的反射 作用 较强 ， 观表 现为银 灰色 ， 色泽 均匀 宏 且
［ ｉ ｓ］ ｈ ａｅ ａａ ｓ ｎ ｄｄ ｓｔｅＢａｋｒ ｉ ｒａ ｅｉ ｉ ｎｔ ｓｅｆ ｃ ｒ ｏ Ｄｇ ｔＴ ｉ ｐｐｒ ｎｌ ｅ ａｄ ｓｕ ｉ ｈ ｌ ． ｇ ｎ ａ ｅ ｘ ｔ ｇ ｉ ｅ ｉ ａｔ ｅ ｆ ｅ ｓ ｙｓ ｅ ｃ ｅ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ｌ ｒ ｕ
一
圈 １ 拉伸 正 常 断 口（ ０ ） ×２ ０
３ 拉伸 试 验 异 常 断 口
球 铁 试棒 拉 伸 断 口的黑 灰 区一般 分 两种 情况 ：
一
种 区域面 积较 小 。 通常 小 于 ９ ｍｍ２ 另一 种 区域 面 ；
积较 大多 ， 常 在 ９ ０ 通 ～５ ｍｍ２左右 。通 过组 织 观 察 表明： 第一种 情 况下 ， 基体 组织 中 的珠光体 含量一 般 ＞８ ％； ５ 而第 二 种情况 下 珠光 体含量 一般 ＜８ ％； ５ 甚
ａ ｄ ｍａ ｓ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｎ ｋｅ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ．
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。
生产厚大断面球磨铸铁的关键控制点
生产厚大断面球磨铸铁的关键控制点1 如何防止厚大断面球铁的石墨畸变和球化衰退石墨形态是影响球铁铸件性能的关键性因素，厚大断面球铁件断面厚、热节多、凝固时间长，极易发生石墨畸变，一般有以下几种石墨形态：不规则的球状石墨、团絮状石墨、片状石墨、蠕虫状石墨、开花状石墨、碎块状石墨。
球化衰退也就是绝大数石墨成球失败，出现求化衰退的原因是镁量和稀土随着铁液停置时间的延长而发生衰减。
镁和稀土与氧的亲和力大于与硫的亲合力，所以浮在铁液表面的 MgS、Ce 2 S 3 夹杂物与空气中的氧反应生成S，S 与 Mg 和 Ce 反应消耗镁量和稀土，出现回硫现象，使铁液中球化元素的残留量低于石墨化所需的临界值时而产生球化级别严重下降。
减少球化衰退的措施有以下几点：1）通过合理的生产组织安排，缩短铁液停置时间；2）降低原铁液含硫量（＜0.012%）；3）转运铁水过程中合理覆盖液面；4）适当增加球化剂加入比例。
开花状石墨是厚大断面球墨铸铁中最常见的畸变石墨，开花状石墨恶化了铸件上表面的质量和力学性性，增加了铸件装机后运转的风险。
开花状石墨的形成机理如下：共晶前期形成的石墨球在浮力作用下向上漂浮，聚集在铸件的上表面形成开花石墨。
当石墨的固-液界面前沿存在过量的Ce、Mg 的不均匀吸附时，破坏规则分支的生长，使石墨分支的基面生长速度远大于石墨分支柱面的生长速度，造成石墨在过冷区发生不均匀的包状分叉，导致开花石墨形成。
厚大铸件的上表面往往 RE、Mg 偏高，容易提供漂浮的生长环境。
开花状石墨与碳当量和铁液的冷却速度有关，还与浇注温度有关。
碳当量越高、铁液冷却速度越慢、浇注温度越高石墨漂浮开花的可能性就越大；中小型铸件的碳当量4.3%-4.7%，但是对于厚大断面的球铁碳当量控制在4.3%-4.4%，浇注温度在不影响铁水流动性的条件下尽可能低，一般在1300℃-1360℃为宜；控制碳硅与残余稀土的含量以及提高冷却速度可以减少漂浮石墨形成。
球铁的缺陷和防治
一、概述复相球墨铸铁磨球是我厂于2000年开发的新产品，用于原低合金磨球的升级换代。
我厂年产该类磨球量近万吨，在实际生产中，由于不同种类缺陷的存在，使磨球在实际工况条件下常出现不耐磨、失圆等影响磨球使用寿命的不利因素，为此有必要对各类缺陷进行分析，并制定相应的防止方法，用于指导生产实践。
二、常见缺陷及特征1．球化不良和球化衰退二者缺陷特征相同。
(1)宏观特征铸件断口为银灰色上分布芝麻状黑色斑点，其数量多、直径大，表明程度严重。
若全部呈暗灰色粗晶粒，表明球化不完全。
(2)金相组织集中分布大量厚片状石墨，其数量越多、面积越大，表明程度越严重，球化不完全时呈片状石墨。
(3)产生原因原铁液含硫高，以及严重氧化的炉料中含有过量反球化元素；处理后铁液残留镁和稀土量过低。
铁液中溶解氧量偏高是球化不良的重要原因。
选用低硫焦炭和金属炉料，必要时进行脱硫处理。
另外，应进行废钢除锈，以及增加球化剂中稀土元素用量，严格控制球化工艺。
2．缩孔和缩松特征和产生原因：缩孔产生于铁液温度下降发生一次收缩阶段。
如大气压把表面凝固薄层压陷，则呈现表面凹陷及局部热节凹陷，否则铁液中气体析出至顶部壳中聚集成含气孔的内壁光滑的暗缩孔，有时也与外界相通形成明缩孔，则内表面虽也光滑，但已被氧化。
球墨铸铁共晶凝固时间比灰铸铁长，呈粥状凝固，凝固外壳较薄弱，二次膨胀时在石墨化膨胀力作用下使外壳膨胀，松弛了内部压力。
因此在二次收缩过程中，最后凝固的热节部位内部压力低于大气压，被树枝晶分隔的小熔池处成为真空区，完全凝固后成为孔壁粗糙且排满树枝晶的疏松孔，即缩松缺陷。
宏观缩松产生于热节区残余铁液开始大量凝固的早期，包括了残余铁液的一次收缩和二次收缩，因而尺寸略大且内壁排满枝晶，呈灰暗疏松孔或蝇脚痕状黑点；微观缩松产生于二次收缩末期，共晶团或其集团间的铁液在负压下得不到补缩凝固收缩而成，常见于厚断面处。
3．皮下气孔(1)形貌特征铸件表皮下2～3mm处均匀或蜂窝状分布的球形、椭圆状或针孔状内壁光滑孔洞，直径0.5～3mm，可在热处理和抛丸清理后暴露或机加工时发现，小件中较多。
大断面球墨铸铁国内外现状与发展趋势_概述及解释说明
大断面球墨铸铁国内外现状与发展趋势概述及解释说明1. 引言1.1 概述大断面球墨铸铁是一种高性能铸造材料，具有出色的力学性能和良好的加工性能。
它在多个领域得到广泛应用，如机械制造、汽车工业、公路桥梁建设等。
随着现代工业技术的不断发展，大断面球墨铸铁的需求量逐年增加，同时市场竞争也日趋激烈。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面探讨大断面球墨铸铁的国内外现状和发展趋势：引言部分对本文进行了概述；然后分别介绍了大断面球墨铸铁在国内的现状，包括原材料供应情况、生产技术水平以及应用领域和市场需求；接着介绍了大断面球墨铸铁在国外的现状，包括主要生产国家和地区、技术水平和产品质量标准以及市场竞争态势和趋势；最后对大断面球墨铸铁的发展趋势进行了分析，包括技术革新与创新发展、环保与可持续发展要求以及国内外市场前景分析；最后在结论与展望部分对本文的主要内容进行总结，并提出了对未来发展的建议和展望。
1.3 目的本文旨在全面了解大断面球墨铸铁在国内外的现状和发展趋势，为相关领域的企业和从业者提供参考，帮助他们准确把握市场需求，推动行业的创新发展。
同时，通过对技术、市场和环境等方面的分析，为大断面球墨铸铁行业未来的可持续发展提出建议。
2. 大断面球墨铸铁的国内现状:2.1 原材料供应情况:大断面球墨铸铁是一种采用球墨铸铁工艺制造的大尺寸、高强度和高韧性的铸件。
其主要原材料为生铁、废钢杂碳、石膏和球化剂等。
在国内，这些原材料的供应相对充足，保证了大断面球墨铸铁的生产稳定性和质量。
2.2 生产技术水平:国内大断面球墨铸铁的生产技术水平不断提高。
随着科技进步和设备更新换代，许多企业引进了先进的自动化生产线和精密加工设备，并且采用了先进的控制技术，使得产品质量更加稳定可靠。
同时，生产过程中还广泛应用计算机辅助工艺仿真和优化技术，以提高生产效率和产品质量。
2.3 应用领域和市场需求:大断面球墨铸铁在国内市场需求巨大，并且应用领域广泛。
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=15.4% 。
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=10.4％，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1.41%。
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。
论文球铁900-5和900-2微观组织与断口形貌观察(1)
球铁900-5和900-2微观组织与断口形貌观察崔文超1陶成2王丽1（1.山东大学威海分校，山东威海 264209；2. 威海鲁海精密机械有限公司，山东威海 264211）摘要：本文对QT900-5（1#试样）和QT900-2（2#试样）的微观组织及断口形貌进行了扫描电镜分析。
结果表明，1#试样石墨球细小，且形状较为圆整；2#试样石墨球数量较少，比较粗大。
对断口的扫描结果发现，1#试样的微观断裂特征为石墨球与基体形成圆整的韧窝；而2#试样石墨球表面粗糙，且极不规整，断口处出现部分团絮状的硅酸盐。
对两组试样的湿化学分析结果表明，1#和2#试样残留Mg含量分别为0.056%和0.035%；而P含量分别为0.036%和0.051%。
2#试样较低的Mg残留量和较高的含P量也是其韧性较低的原因之一。
关键词：球铁900-5, 900-2; 石墨球形状; 断口形貌; Mg含量; P含量Observation on Microstructure and Fractography of Nodular Iron 900-5and 900-2Cui Wenchao1Tao Cen 2Wang Li1（1.Shandong University at Weihai, Weihai, China 264209；2. Weihai Luhai Precision Machinery co.,ltd，Weihai, China 264211）QT900-5and QT900-2 samples are made to explore the microstructure and fractography of nodular iron by SEM. The finding indicates that the size of graphite nodules in sample 1 is finer, the shape is rounder than that of sample 2. Fracture surface of sample 1 shows dolly dimple between the matrix and graphite nodules; while the surface of sample 2 is so coarse and the silicate with aggregate structure is found at the fracture surface. The chemical ingredient analysis indicates that the remains of Mg in the nodule iron is 0.056%, 0.035% respectively and the P content is 0.036%, 0.051% respectively. The lower quantity of Mg and higher quantity of P can also be considered as the poor elongation.Key words: Nodule iron 900-5, 900-2; the shape of graphite nodule; fractography; the remains of Mg; the quantity of P1 介绍球铁（QT900）以其较高的刚性，疲劳强度以及良好的耐磨性能而被广泛应用于汽车等发动机曲轴的制造。
大断面球铁件滑枕常见缺陷分析及预防措施
保 持足 够 的碳浓 度起 伏 ，以增 加 自发 晶核 并稳 定有 效
形核 率 ，增 加石 墨球 数 ，靠 均 匀分 散 细小石 墨 的膨 胀
放 量后 期 加大 ，对 防止孕 育衰 退 、石墨 球变 异 有积 极
［ 段汉桥 ，韦世鹏 ，肖理 明，等 ． ３ ］ 厚大断面球铁 生产 中的几个主要 问题 ． 中国铸造装备与技术 ，２ ０ （） － ２ ０ １ ３ ：７ １．
（）在 不 出 现冷 隔 的前 提下 降低 浇注 温度 。浇注 ３
温 度低 ，液 体粘 度 增 加 ，石 墨 上 浮 的 临界 球 径 增 大 ， （ 编辑 ：刘冬梅 ，ｌｍ＠ｆｕ ｄｙ ｒ ． ｍ） ｄ ｏ ｎ ｒｗｏｌ ｔ ｄ ｏ
（）提 高Ｃ １ 含量 ，增加石 墨化提供 的膨胀 量 ；
（） 降低 浇 注温 度 和强 化铸 件 冷却 ，降低 液 态 和 ２
凝 固收缩 的总量 。
球 铁 滑枕 生 产 中 的关键 措 施 。提 高 Ｃ 量 ，降低 浇 注 含 温度 ，采 用小 剂量 随 流瞬 时孕 育处理 等措 施 ，解 决 了 铸 件缩 松 、缩孔 等 收缩 缺 陷 。采 用上 述措 施 ，变 异石
增Ｃ 进行 预处理 ，由于铸件缩孑 区域 中 ，Ｎ含 量相对 剂 Ｌ
为重 要 的 是 ，由于浇 注 温 度高 ，造 成 液态 收 缩 增 大 ， 将 浇 注 温度 适 当调 低 （ １３０ １ ３ 如 ２ ～ ０℃） ３ ，浇 注 时先 快后 慢再 点 浇 。提 高树 脂砂 刚度 ，采 用 双层 涂料 ，充
［ 王万超 ． ２ ］ 厚大断 面铸件 专用球化剂 、 孕育剂 的开 发与应用 ［ ］ 中 ｃ／ ／ 国铸 造 活 动周 论 文 集 ，西 安 ：中 同 机械 工 程 学 会 铸 造 分会 ，
厚大断面球墨铸铁件常见缺陷的防止
近年来，我国铸件产量持续上升，而球墨铸铁产 量增长最快，2006年我国球铁件产量已达680多万t，约 占当年世界球铁产量的31.6%，2007年增长到770万t， 所占比例为24.6%[1]。近年风电产业迅速发展，对风电 铸件的需求量不断增加，风电设备上的齿轮箱、行星 架、轮毂等都是厚大断面球墨铸铁件 （壁厚>100 mm）。 由于断面过大，冷却速度缓慢，因而凝固时间长。铸 件中，尤其是壁厚中心或热节处易出现石墨畸变、石 墨漂浮、球化衰退、球墨数量少、碎块状石墨、反白 口等缺陷，这导致铸件力学性能下降，特别是伸长率 和塑性明显降低，给厚大断面球铁件的生产带来困难。
2 生产中应注意的一些问题
2.1 原材料的选择 生产厚大断面球铁件对原材料的要求较为严格，
要求高纯净的生铁，要严格控制原铁液中微量元素的 含量，总量不得>0.1%[7]。稳定的碳素废钢，回炉料只 能用与铸件本身同一牌号的，并对其用量进行控制[8]。 2.2 碳当量
碳当量高易产生石墨漂浮，但过低又易产生缩孔， 缩松缺陷，从改善铁液铸造性能考虑，尽量使铁液的 碳当量接近共晶点，由于球化元素的影响，球铁共晶 点右移至4.6%~4.7%[2，9]。如某铸造厂生产的风电轮毂 铸件，碳当量选择4.45%。 2.3 含碳量
碎块状石墨是在大断面球墨铸铁件中或是在热节部 位经常出现的畸变石墨。出现碎块状石墨的部位，质地 疏松，恶化力学性能，特别是塑性指标明显降低[2]。有 资料表明，根据碎块状石墨在组织中所占体积的不同， 可使铸件的抗拉强度降低20%~40%，伸长率降低50%~ 80%，冲击韧性降低可达50%[5]。碎块状石墨与硅含量 密切相关，增加硅含量将促使碎块状石墨形成。为此 在厚大断面球铁生产中，尽量采取较低的硅含量。在 使用稀土镁硅铁做球化剂的生产中，因为RE中含有一 定量的Ce，若在厚大断面球铁中加入一定量的Bi和Tb 等元素，可提高石墨圆整度，起到消除碎块状石墨的 作用。有资料表明，有控制地加入Sb、Sn、Mn以及Cu 可促进珠光体形成，抑制碎块状石墨的产生[6]。
厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施
厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施厚大断面球墨铸铁件一般指壁厚大千100mm的铸件，其自20世纪70年代开始出现。
随着球墨铸铁生产技术的不断提高，厚大断面球墨铸铁件的应用也愈加广泛，包括铁素体球铁和珠光体球铁，涉及到风电、核电、造船、冶金、重型机床等诸多领域。
目前，国内外很多生产企业都在积极研制厚大断面球墨铸铁件，典型产品有风力发电机组中的轮毂和机座、大型船舶柴油机的发动机缸体、核乏燃料储运容器、汽轮机轴承座等。
本文将结合国内外铸造行业生产、技术及科研人员的生产经验及研究成果，就厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素及控制措施进行介绍。
1 厚大断面球墨铸铁件存在的问题由于厚大断面球墨铸铁件的尺寸大、壁厚，铸造时热容量大，凝固缓慢，极易造成元素偏析、球化衰退与孕育衰退，从而导致铸件的组织和基体发生变化，特别是在铸件的心部更加严重。
主要表现为石墨球粗大，石墨球数量少，石墨漂浮，石墨球产生畸变，形成各种非球状石墨，如碎块状、开花状和蠕虫状等。
同时由于凝固时溶质元素的再分配还会出现严重的元素偏析及晶间化合物、反白口、缩孔、缩松等一系列问题，导致铸件的力学性能变差。
如图1~图4所示。
2厚大断面球墨铸铁件的质量影响因素通过对生产及研究情况的分析归纳，表1列出了厚大断面球墨铸铁件常见问题的影响因素。
3厚大断面球墨铸铁件生产的控制措施（1）炉料的影响与控制厚大断面球墨铸铁件的生产多采用高纯生铁。
生铁中的微量元素总和低于0.1%，有利于获得成分合格的铁液，减少杂质元素晶界偏析的程度，削弱干扰元素对石墨球化的影响。
炉料中的废钢以优质碳素钢为宜，要严格控制P.S及微量元素含量，防止反球化元素及偏析元素过量。
表2列举了一些晶间化合物形成元素的临界含量。
(2)铁液成分的影响与选择由于厚大断面球墨铸铁件极易出现石墨漂浮、石墨畸变、球化衰退等缺陷，国内外的大量研究和试验表明，严格控制铁液的化学成分能够有效减少这些缺陷的产生。
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
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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。
球铁断口分析范文
球铁断口分析范文首先，我们需要了解球铁的组织结构。
球铁由固溶组织和石墨组织组成。
固溶体主要由铁和一些合金元素构成，具有高强度和硬度；石墨则呈片状或球状分布在固溶体中，具有一定的韧性和可塑性。
球铁的力学性能依赖于固溶体和石墨的相对含量、形态以及其相互作用。
球铁的断口形式多种多样，可以分为脆性断口和韧性断口两类。
脆性断口表现为呈灰白色的光洁面，断口的形貌一般为平直且较光滑，没有明显的塑性变形迹象；韧性断口则表现为呈灰黑色的粗糙面，有着大量的韧性骨架和断裂金属表面上碎的石墨片。
球铁发生断裂的原因很多，下面将就几种常见的断裂原因进行分析。
1.冷脆断口：球铁在低温下易发生冷脆断裂。
冷脆断口的特点是断口呈光洁面，并且一般呈45°角与铸件表面相交。
冷脆断口的形成与材料中的残余应力和低温下的晶格结构有关。
当材料中的残余应力超过其抗拉强度时，在低温下就会出现脆性断裂。
2.碳化物断口：球铁中的碳化物是一种脆性相，当其含量过高时，易使球铁产生碳化物断裂。
碳化物断口的特点是断口呈光洁面，且周围有大量的碳化物析出。
碳化物的主要源于铸件的过分过冷，使得碳元素浓度大于固溶度极限，导致碳元素析出形成碳化物。
3.组织缺陷断口：球铁的组织中存在一些缺陷，如气孔、夹杂物等，这些缺陷会导致球铁在受力时出现应力集中，从而造成断裂。
这种断口的特点是断口周围有大量的气孔或夹杂物，同时断口一般呈光洁面。
4.疲劳断口：在球铁长时间的循环载荷下，会引起材料的疲劳断裂。
疲劳断口的形貌一般呈河流状，且断口表面有明显的疲劳裂纹和塑性波纹。
球铁的疲劳断口形成与材料中的缺陷、应力集中、载荷频率等因素有关。
综上所述，球铁的断口形式多样，每种断口形式都与特定的断裂原因有关。
通过对球铁断口的详细分析，可以帮助我们确定断裂的原因，进而采取有效的措施来预防和解决断裂问题。
值得注意的是，在实际生产中，球铁的断裂往往同时受多种因素的影响，因此需要综合考虑各种可能的原因，并进行相应的改进和优化。
球铁及其球化不良问题探讨分析解读
球铁及其球化不良问题探讨分析岗铁的应用使人类文明进入了铁器时代。
球墨铸铁的诞生，是继人类发明炼钢技术之后，在黑色金属应用技术方面又一次大的技术创新，是20世纪材料科学最重大的技术进展之一。
我国古代工匠早在2000年前就已制造出具有球状石墨的铸铁，分析表明上述铸铁件不含镁或稀土元素，是采用高纯木炭生铁熔剂，在金属型中浇注，经热处理后制成。
但由于这种工艺难于大量生产，因而这种古代球铁的独特技艺没有流传至今。
现代球墨铸铁采用向铁液中添加球化剂的方法使其在铸态下析出球状石墨，使得球墨铸铁真正登上了工业应用的舞台。
世界铸铁件的生产状况和趋势是，灰铸铁件的比例明显下降，但仍占优势。
球墨铸铁件的产量持续增长，蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展。
我国球墨铸铁件在质量和生产稳定性方面的差距也较大。
我国球墨铸铁生产较突出的问题是材质强韧性上、缺陷多，其原因除炉料、球化处理方法和球化剂等因素外，主要是球化处理前对铁液含硫量要求过松。
因此，为使我国球墨铸铁生产能有大幅度的增长，必须大力实施能稳定提供质量可靠的优质球墨铸铁件的配套技术。
现在就球铁常见的缺陷球化不良结合我们单位的实际系统地进行论述一下。
球化剂的合理选用和稀土（RE）元素的加入是实现高强度薄壁球墨铸铁铸造的关键。
⑴该技术的核心是在铸造（熔炼）工艺中要保证RE/S=2～2.5。
球化剂要选用Fe-Si-Mg-RE-Ca 系材料，其中稀土元素（Ce、La、Pr）的加入并使之与硫保持一定比例是球化技术的关键。
试验证实，当RE/S＜2时，出现球化不良；RE/S＞2.5、Mg/S＞5时，易出现白口，同时严格控Wp＜0.04%、WBi=0.003%～0.007%。
灰铸铁铸件所产生的各种铸造缺陷（如缩孔、气孔、渣孔、夹砂、冷隔、浇不足等）都会在生产稀土镁球墨铸铁时产生。
球墨铸铁常见缺陷有球化不良（球铁处理不成）、球化衰退、缩松、皮下气孔等缺陷。
球化不良是稀土镁球墨铸铁经常遇到的问题之一。