球铁缩松(厚大件)问题
有关球铁铸件缩孔缩松形成及预防的文献综述
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过共晶成分球铁铁液从 ;3?74 等人的 试 验 结 果 是 ：
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然后收缩达 装置下测量， 先 发 生 达 到 #B 的 膨 胀 ， 净 变 化 是 膨 胀 *",； +<#B ， !":: 年 ， G<><57.’7 提 出 了 计算球铁比容和体积变化的数学模型， 对共晶转 结果是： 凝固收缩或 变 的 体 积 变 化 进 行 了 计 算 *H,， 膨胀都是可能的，决定于碳在奥氏体中的固溶 量， 而碳在奥氏体中的固溶量与冶金和工艺因素 有关， 在一般的铸造条件下， 成分 （ 质量分数） 为
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的结果表明，球铁凝固时的体积变化不固定， 有 的研究者采用专门设计的试验装置和方法， 去除 型壁移动因素， 所获结果仍不一致， 甚至相互矛 在整个凝固 盾。如 ;<=<>.’?7@ 等人的研究结果是： 过 程 中 都 有 体 积 收 缩 ， 收 缩 量 达 到 A<9B
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前言 球墨铸铁具有较大的缩孔、 缩松倾向， 如何防
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!D 球墨铸铁的凝固特点 CB，
球墨铸铁有着与其它合金不同的凝固特点， 国内外铸造工作者已对此进行了几十年的研究， 比较一致的看法是： （ !） 共晶凝固温度范围宽， 呈 与灰铸铁相比， 共晶团数多， 共晶 糊 状 凝 固（ ； "） 膨胀较大。 球墨铸铁共晶结晶时， 由于加镁处理的结果， 石墨球核心在液相中长到一定尺寸时即被奥氏体 包围，由于奥氏体外壳阻碍碳原子自熔液向球墨 扩散而使球墨生长速度减慢，共晶反应的完成除
10步解决解决球墨铸铁件缩孔、缩松问题
10步解决解决球墨铸铁件缩孔、缩松问题上世纪50年代初(甚至更早)，铸造界就发现铸铁件由石墨析出产生的体积膨胀可对铸件起到自补缩作用，然而，至今仍然有不少铸造工艺人员不会很好地利用这种自补缩作用。
一般认为:ω（C），ω（Si）量越高，孕育作用越强，越有利于石墨化；石墨化膨胀量越大，自补缩作用就越好。
他们不知道石墨膨胀发生时间对补缩作用会有影响，甚至有人主张要采取工艺措施，使石墨化膨胀提前，使膨胀与凝固初期的收缩均衡，达到减少外部补缩量，从而减小冒口尺寸的目的，其结果反而导致外部补缩与石墨化膨胀相互抵触，使铸件更容易产生缩孔、缩松缺陷。
随着生产技术的发展，铸造界对此问题的认识已逐步深化。
早在21年前，RW Heine就发现：先共晶石墨析出使石墨化膨胀提前，不但使膨胀不能用于补缩，反而会使铁液倒流，进人冒口导致铸件产生缩孔、缩松缺陷。
近年来，国外已经开展了如何利用石墨化膨胀自补缩作用的试验研究，并且加强对到如何控制石墨析出时间，使石墨化膨胀高峰期推迟的方法。
现摘要介绍如下石墨析出时间的控制。
最初只是通过控制ω（C），ω（Si）量和孕育强度，以防止初生石墨析出引起膨胀过早;目前，已发展到研制特殊球化剂和特殊孕育剂，使石墨析出高峰从铸件凝固初期推迟到凝固后期，也就是使大部分石墨化膨胀推迟到型腔进出口已凝固封闭、外部补缩已停止、只能依靠石墨化膨胀进行自补缩的凝固后期，从而使膨胀更有效地起到消除缩孔、缩松的作用。
2011年，埃肯公司(Elkem Metals.Inc.)技术服务部经理Doug White在“防止缩孔、缩松缺陷，提高球铁件工艺出品率”的论文中列述了防止球墨铸铁件缩孔、缩松缺陷的各项措施，其中几项主要措施都涉及。
1、在不发生石墨漂浮、没有初生石墨析出的前提下尽量提高ω（C）量图1是按照壁厚为13~38mm的铸件制作出来的。
为防止石墨漂浮，铸件的碳当量(CE=C+1/3Si)不能超过4.55%；对于更薄的铸件，CE可以适当提高。
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。
球墨铸铁缩松缺陷，都与哪些因素有关
球墨铸铁缩松缺陷，都与哪些因素有关墨铸件已广泛应用于大型模具铸造领域，是毛坯件最常用的生产工艺之一，随着汽车工业的迅速发展，裝备模具需求量逐年增长，铸造缺陷的影响也逐步凸显，常见缺陷有皱皮、变形、缩孔、夹砂和积碳等，本文主要针对球墨铸件缩孔缺陷进行研究。
1.缩孔的形成及危害（1）缩孔產生机理液态合金铁液由液态到固态过程中会出现体积变小現象，经历液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个收缩过程。
当液态收缩量与凝固收缩量大于固态收缩量时便会产生缩孔，形状极不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶，缩孔分为集中缩孔（简称缩孔）和分散缩孔（简称缩松）。
（2）缩孔特点缩孔主要集中在铸件的上部和最后凝固的部位，以及铸件壁厚悬殊处、凹角圆角半径小及内浇道附近等凝固较晚或凝固缓慢的部位（称為热节）。
缩孔表现出来的形式主要有4种，即明缩孔、夹角缩孔、芯面缩孔、内缩孔，如图1所示。
（a）明缩孔（b）夹角缩孔（c）芯面缩孔（d）内縮孔图1 缩孔形式（3）缩孔在模具中的危害主要有以下4个方面：一是减少铸件的有效承载截面积，甚至造成应力集中而大大降低铸件的物理和力学性能；二是铸件的连续性被破坏，使铸件的气密性、抗蚀性等性能显著降低；三是加工后铸件表面的粗糙度提高，致使制件拉毛；四是缩孔在球墨铸铁缺陷中占据很大比例，往往成为不可修复的缺陷，直接造成铸件报废，给企业带来巨大的經济损失。
2. 缩孔缺陷位置通过对以往铸件失效现象统计分析发现，球墨铸铁缩孔缺陷多发生于高牌号球墨铸铁的以下部位：铸件的热节和最后凝固部位；承重部位或使用麵部位；表面10mm以下部位。
如图2、图3所示。
图2图33. 原因分析（1）铸件热节和最后凝固部位的缩孔铸件热节部位多出现在铸件三面夹角、拐角、直径小的铸孔以及壁厚悬殊部位，热量散发缓慢或集中到某一点，铁液外层已凝固，但热节点位置仍处于液态，凝固层逐渐形成枝状晶并不断生长将尚存的铁液分割成若干个互不相同的熔池，随著温度的降低热节位置開始出现收缩，體积变小，此时不能得到铁液补充而凝固后的孔壁粗糙、排满树枝晶的疏松孔，形成大量分散缩孔。
铸铁件缩松、缩孔、凹陷缺陷的原因分析与防止方法
2019年第2期热加工79F锻造与铸造orging &Casting铸铁件缩松、缩孔、凹陷缺陷的原因分析与防止方法■王姗姗，程凯，靳宝，赵新武摘要：结合生产实践，依据缩松、缩孔、凹陷等缺陷的特征分类，整理了产生的原因，以及采取的纠正预防措施。
有关书籍对缩松、缩孔的产生均有阐述，只是进一步结合几种材质作了补充和整理，以求不断地完善。
关键词：缩松；缩孔；原因分析；防止方法一、缩松1. 特征在铸件内部有许多分散小缩孔，其表面粗糙，水压试验时渗水。
典型案例如图1～图5所示。
发现方法：用机械加工、磁粉探伤可发现。
2. 原因分析（1）工艺设计不合理。
铸件的结构、形状及壁厚的影响。
孤立热节多，尺寸变化太大，厚断面得不到足够的补缩。
（2）浇注系统、冷铁、冒口设计不合理，冒口的补缩效果差。
（3）浇注温度不合理，温度太高或太低均会影响冒口的补缩效果。
（4）铸型紧实度低，铸型刚度差。
石墨化膨胀造成型腔扩大，铸件收缩时由于补缩不足形成缩松。
图1 缩松图2 硅钼球铁4mm处缩松图4 硅钼材质蜂窝状显微缩松图3 高镍奥氏体球铁的缩气孔图5 接触热节产生的缩松图6 鸭嘴顶冒口2019年 第2期 热加工80F锻造与铸造orging &Casting（5）碳、硅含量低，磷含量较高；凝固区间大。
硅钼和高镍球墨铸铁对碳、硅含量和氧化铁液的敏感性特大，铁液严重氧化或碳、硅量低时，易出现显微缩松。
即便在薄壁处也容易出现缩松（见图2、图3、图4）。
（6）孕育不充分，石墨化效果差。
（7）残余镁量和稀土量过高。
钼含量较高时也会增加显微缩松。
（8）浇注速度太快。
（9）炉料锈蚀，氧化铁多。
（10）铁液在电炉内高温停放时间太长，俗称“死铁水”，造成严重氧化。
（11）冲天炉熔炼时底焦太底，风量太大，元素烧损大，铁液严重氧化。
（12）冒口径处形成接触热节产生缩松（见图5）。
（13）压箱铁不够（或箱卡未锁紧，箱带断裂等），浇注后由于涨箱造成缩松。
球墨铸铁缩松成因
球墨铸铁作为钢的廉价替代者，正得到大量应用。
球墨铸铁导盘易出现缩孔及缩松缺陷，其集中性缩孔主要产生在冒口颈，通常称为冒口颈缩孔。
其成因为：1、碳当量。
提高铁液的碳含量，有利于石墨化，但随着石墨化膨胀，缩孔缩松倾向变大。
碳当量不宜过低。
2、磷含量。
磷使凝固范围扩大，此外磷共晶在最后凝固时得不到补给，会使铸件外壳变弱，增大了缩孔缩松的倾向。
3、残余稀土。
残余稀土量和残余镁量会增加球墨铸铁的白口倾向，使石墨膨胀减少，增大缩孔缩松的倾向。
4、铸型刚度。
砂型的紧实度不够或不均匀，会增加该缺陷的几率。
5、浇注温度。
浇注温度过高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利。
6、铸件壁厚。
过厚铸件内部液态收缩大，当厚度变化太突然时，孤立的厚大断面得不到补缩，会增大该缺陷的倾向。
7、冒口及冷铁。
若浇注的冒口和冷铁设置不当，不能保证金属液顺序凝固，会影响冒口的补缩效果。
故控制措施为：1、化学成分。
碳当量＞3.9%，磷含量＜0.08%，残留镁含量＜0.07%，采用稀土镁合金处理时，稀土氧化物残余量控制在0.02-0.04%。
2、冒口。
冒口的尺寸、数量及安放位置要适当，力求做到顺序凝固，确保铸件能不断地补充金属液。
3、铸造工艺。
采用冷铁布置。
一提高凝固速度，使致密；二改变铸件的温度分布，利于铸件顺序凝固。
4、铸型。
提高砂箱的刚度和型砂紧实度，保证铸型有足够的刚度。
5、浇注温度。
一般铸件的温度应控制在1300-1350℃，厚大铸件，浇铸温度还可再低。
有关球铁铸件缩孔缩松形成及预防
有关球铁铸件缩孔缩松形成及预防摘要,阐述有关球墨铸铁凝固特性、凝固过程体积变化和缩孔、缩松形成机理以及本人就缩孔、缩松的预防提出了看法。
关键词,球墨铸铁件,缩孔,缩松,防止前言球墨铸铁具有较大的缩孔、缩松倾向，如何防止和消除一直是铸造工作者关注的问题。
由于球墨铸铁缩孔、缩松形成的复杂性，在缩孔、缩松的形成机理和防止措施方面，存在许多不一致甚至相互矛盾的看法。
为有助于对此问题进行更深的研究，本文讲述有关球墨铸铁铸件缩孔、缩松的形成及预防，并就缩孔、缩松的预防方法发表本人的看法。
1 定义球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度 1.1成分球墨铸铁除铁外的化学成分通常为:含碳量3.6,3.8,，含硅量2.0,3.0,，含锰、磷、硫总量不超过1.5,和适量的稀土、镁等球化剂1.2性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。
为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。
如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。
显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/毫米，延伸率为2%的高强度牌号。
另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/毫米勺。
强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能。
另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁性能1对于设计者也许是关键的。
为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫傲Ni一Resis亡球铁。
这些奥氏体球铁，主要用锌、铬和锰合金化，并且列入国际标准。
2球墨铸铁的凝固特点球墨铸铁有着与其它合金不同的凝固特点:(1)共晶凝固温度范围宽，呈糊状凝固(2)与灰铸铁相比，共晶团数多，共晶膨胀较大。
球墨铸铁铸件缩松缺陷怎样防治？
球墨铸铁铸件缩松缺陷怎样防治？球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题，于是就学习，就在实际工作中去想办法解决。
很多时候，通过学习解决了一些问题，也有难以解决的缩松现象。
最近看见了周启明老师的文章和陈子华的报告，结合之前实际工作，汇总以下。
一．影响球铁缩松的一般规律： 1.球墨铸铁铸件的模数。
铸件模数大于2.5，容易实现无冒口铸造，但有专家对此规定限制值，有疑问。
一般来讲，比较厚大铸件，由于石墨化膨胀，容易铸造无缩松铸件。
此时，碳当量控制不要大于4.5%，避免石墨漂浮。
而热节分散的薄小铸件，容易产生缩松，通过冷铁，铬矿砂或局部内冒口设置解决。
特别要注意浇冒口系统的补缩，一般来讲，冒口尽可能使用热冒口，避免冷冒口使用。
2.要充分注意砂箱的刚度和砂型的硬度。
在砂箱刚度和砂型紧实度方面，设置再充分都不为过。
3.浇冒口工艺设计的合理性。
尽可能使用热冒口加冷铁，冷冒口补缩效果很差。
4.铸型的冷却速度。
5.浇注温度和浇注速度的合理选择。
一些比较厚的铸件，可以考虑适当调高浇注温度，同时延长浇注速度来解决缩松。
同时利于二次氧化渣浮出铸件内部，增加探伤检测的合格。
6.化学成分的合理选择和适当的残余镁，稀土含量。
7.在砂型冷却条件下，争取较多的石墨球数对减少缩松有利，对提高力学性能有利。
8.比较好的原材料和好的铁水冶金质量，要特别注意铁水不要在出炉前高温下保持时间过久，同时出炉前做好增加铁水石墨结晶核心的预处理，这样可以提高石墨球数，减少缩松。
二．新的减少缩松的观点： 1.埃肯陈子华总监最近报告指出：球墨铸铁因为铁水含有镁，促使状态图上共晶点右移，镁含量在0.035-0.045%时，其实际共晶点大约在4.4-4.5%。
2.球铁成分选择在共晶点附近，铁水流动性最好，则凝固时铁水容易补充收缩。
3.球铁球化前后的硫含量不要变化太大。
即原铁水硫含量不要太高。
硫含量高，石墨容易析出过早。
容易产生缩松。
4.锡柴周启明老师今年文章“防止球墨铸铁缩松缩孔方法的新进展”中指出：在不发生石墨漂浮和没有初生石墨析出前提下，尽量提高碳含量。
硅钼球墨铸铁件缩松的防止措施分析
硅钼球墨铸铁件缩松的防止措施分析摘要：球墨铸铁件在铸造生产中经常出现缩松缺陷，若不能及时处理，铸件内部会出现大小不一的夹渣、疏松，严重影响铸件的外观质量和使用性能。
为了提高球墨铸铁件质量，分析了缩松的形成原因及预防措施。
首先分析了球墨铸铁的组织结构，认为碳化物、石墨是造成缩松缺陷的主要原因。
在生产实践中发现：影响铸件缩松率高低的因素很多，如浇注温度、冷却速度等都会影响铸件的缩松倾向和程度。
关键词：一般来说，浇注温度越高，冷却速度越快则铸件缩松倾向越大；石墨形态为细小密集呈圆环状、球状时有助于避免或减轻铸件表面产生缩松类缺陷；若石墨形态为松散片状或块状时则不利于防止或减轻此类缺陷。
浇注温度越高，冷却速度越快，铸件内部容易出现缩松缺陷。
为此，采用较低的浇注温度、较快的冷却速度，或使用较小的冷铁、薄壁管等措施，可改善铸件的组织结构；或者利用铁液表面张力来弥补收缩产生的内应力。
另外，对于硅钼球墨铸铁件在生产中应特别注意防止其缩松缺陷。
一、组织结构分析1、组织中的碳化物，一般可分为两类：①单一碳化物，即纯碳化物，是铸铁中最主要的缺陷。
此类化合物在凝固过程中不会产生收缩，也不会发生扩散作用而影响铸件的力学性能。
所以生产中常常以较低的含碳量来获得较高的硬度和良好的韧性。
②复杂碳化物，即由两种以上不同类型、不同形态的石墨聚集而成，这类化合物在凝固过程中容易产生收缩和扩散作用而影响铸件性能。
2、石墨是铁合金铸态时在石墨形态中一种相互连接的网状组织。
由于存在这种结构，使石墨与基体结合得最好，同时也是在铸铁凝固过程中最容易产生收缩缺陷的地方，所以对其形态变化应予以重视。
一般认为球墨铸铁以片状者居多，而石墨则以圆形者居多。
3、由于球墨铸铁是由奥氏体和铁素体两相组成，因此它不存在铁素体和奥氏体之间所固有的共晶转变问题（在实际生产中要注意铁素体和奥氏体的凝固顺序）。
一般认为石墨是在奥氏体形成过程中直接形成的，因而石墨形态对凝固过程中组织变化及缩松倾向都有很大影响。
汽车球铁轮毂铸件缩孔缩松缺陷
3）缩孔形成动态示意图
（2）缩孔、缩松缺陷形成的因素
有冶金因素和工艺因素两方面，它们有的作用相同、有的作用相反： 1）化学成分：对球墨铸铁缩孔、缩松有影响的元素有碳、硅、镁、稀土等； a.有人认为，无缩孔、缩松铸件的碳硅含量范围为C%+Si%/7＞3.9； 还有人认为，CE在4.5%~4.6%时获得健全的铸件。 b.残留镁含量高，缩孔、缩松倾向大，看法基本一致。 但对原因有不同看法：有的认为残留镁量高是阻碍补缩，增大对冒口颈的要求；有的认为残留镁量高是阻碍石墨化；有的认为，增加镁含量时，膨胀增加，因而增加补缩的要求。 c.少量稀土有减少缩孔、缩松倾向的作用。
浇注温度的高低，直接影响铸件的收缩率。现场的浇注温度较高（1370~1400℃），铸件的收缩率增大，对克服缩孔缩松缺陷不利。
（3）轮毂铸件缩孔缩松缺陷原因分析
01
由Z148造型机制得的吊砂铸型部分的紧实底偏低（B型硬度计为70）。应提高吊砂部分模数较小，凝固期间，铸件的石墨化膨胀能力有限；因此，凝固的主要方式应顺序凝固。为了实现顺序凝固，应采用适当的浇冒口技术和冷铁技术等。
强化孕育处理，促进共晶生核与长大，抑制离异奥氏体树枝晶的发展，从而达到减少凝固收缩，延缓补缩通道截死的时间。
控制合适的化学成分。在不产生石墨漂浮的前提下，尽理提高球铁的碳当量，减少反石墨化元素的含量。
控制浇注温度，缩短浇注时间，减少充型过程的扰动。对球铁小件，浇注温度控制在1350℃-1390℃较为合适，温度过高会增加液态收缩，温度过低则补缩通道容易截死。
4）改进工艺二：将浇注位置改在中间热节处，并采用压边热冒口。 a.凝固时间为42.11秒时温度场分布 b. 凝固液相孤岛检测结果
5）改进工艺方案的验证试验结果
球铁450-10疏松原因和解决方法
球铁450-10疏松相关问题形成的原因有；①凝固温度间隔宽的合金具有体积凝固(糊状凝固)特性，补缩困难，易形成疏松;②浇注温度过低易产生疏松;③合金凝固温度间隔过宽，糊状凝固倾向强，使低熔点成分最后凝固时得不到有效补缩，易形成疏松④合金中杂质和溶解的气体过多，在合金凝固过程中杂质和析出的气体被推向结晶前沿，阻塞补缩通道，使疏松加重;⑤合金中缺少晶粒细化元素，凝固组织晶粒粗大，易阻塞补缩通道，形成疏松;⑥浇注系统、冒口、冷铁、补贴等设置不当，使铸件在凝固时得不到有效补缩;⑦铸件结构不合理，壁厚变化突然，孤立的热节得不到补缩;⑧冒口数量、尺寸、形状、设置部位以及冒口与铸件连接不合理，补缩效果差;⑨内浇道尺寸或位置不当，使铸件不能顺序凝固或在铸件中形成局部热节;⑩合金中易形成低熔点相的杂质元素含量过多，使凝固温度间隔增大。
例如，铸铁中硫、磷含量过多时会在凝固后期形成低熔点共晶，使铸件产生疏松。
防止办法：①改进球墨铸铁件工艺设计，合理设置浇冒口系统、冷铁和补贴，保证铸件在凝固过程中获得有效补缩;②改用补缩效率高的保温冒口、发热冒口、压力冒口和电热冒口;③改进铸件结构设计，减小铸件壁厚差，使铸件壁厚与薄壁部位平滑过渡，尽量避免形成孤立热节。
在铸件的孤立热节等冒口补缩距离达不到的部位，采用内、外冷铁以加快该部位的凝固速度;④对重要铸件，可在计算机数值模拟基础上进行计算机辅助设计，优化铸件结构和铸造工艺;⑤加强合金精炼，净化金属液，减少合金中溶解气体和低熔点杂质的含量，以利于凝固补缩;⑥采用悬浮浇注技术，在浇注过程中往金属液中随流加入晶粒细化剂或微冷铁，加快合金凝固速度并细化晶粒;⑦提高铸型刚度和强度，防止型壁位移和抬型;⑧调整合金成分，进行良好的变质或孕育处理，缩小合金的凝固温度间隔，提高其铸造性能，以利于型内金属液向内浇道和冒口方向顺序凝固，提高浇冒口系统的补缩效果;⑨凝固温度间隔宽的合金铸件，例如球墨铸铁件，宜采用均衡凝固工艺，充分利用凝固时的石墨化膨胀补偿铸铁的液态收缩和凝固收缩;⑩降低球墨铸铁的硫、磷含量和残留镁量，用稀土镁合金处理时，应适当提高碳、硅含量;降低浇注温度和浇注速度，延长浇注时间;点冒口。
球铁缩孔缩松的影响因素
球铁缩孔缩松的影响因素特点：缩孔和缩松在球铁中要比在普通灰铁中更为普遍。
要防止它们，就必须给予更多的注意和控制。
能够明显看出的、尺寸较大而又集中的孔洞叫缩孔，不宜看清的、细小分散的孔洞叫缩松。
大多在铸件热节的上部产生缩孔。
在铸件热节处、在缩孔的下方往往有比较分散的缩松。
但是，对于一些壁厚均匀的中心，或者是在厚壁的中心部位，也可出现缩松。
有些缩松的体积很小，只有在显微镜下才能被发现。
这种缩松呈多角形，有时连续、有时断续，分布在共晶团边界。
这种缩松叫显微缩松。
奥氏体枝晶凝固后，残余的铁液则在枝晶间最后凝固，因得不到补缩而形成显微缩松。
球墨铸铁的缩孔与缩松体积比普通灰铸铁、白口铸铁和碳钢都要大。
（从铸铁成分一文中有表及数据说明），但是，在生产中，也可采用无冒口工艺得到健全的球铁铸件。
球墨铸铁缩孔和缩松增大的原因1、球状石墨在铁液中析出经过球化处理后，球状石墨会立即在铁液中析出，并且，随着温度的逐步降低，铁液中的石墨球逐渐长大。
石墨析出和长大的过程，伴随着液态金属的膨胀。
2、离异共晶转变球墨铸铁以离异共晶的方式进行共晶转变。
其凝固方式是内外几乎是同时进行的粥样凝固，因而容易形成显微缩松。
3、共晶膨胀量大由于呈粥样凝固，铸件在共晶转变期间要持续很长时间，球墨铸铁的共晶时间可比普通灰铸铁延长一倍还要多，由此，导致共晶转变的石墨化膨胀量大。
4、型壁移动在共晶凝固期间，由于粥样凝固，决定了铸件表面的凝固层很薄，以至不能建立其足够强度的凝固外壳，以抑制共晶凝固期间产生的石墨化膨胀，致使铸型内壁向外移动。
在铸型刚度不够的情况下，使型腔尺寸增大，由此导致缩孔缩松体积进一步增大。
5、球化处理使铁液的过冷度加大铁液经过球化处理后，原有的氢、氧、氮和CO 气体含量减少，铁液得到了净化，致使外来核心减少。
并且，铁液的过热温度越高，净化程度也越高，由此导致的过冷倾向也更加剧。
此外，球化元素镁和稀土均能与碳形成炭化物，由此减少了石墨化程度，加大了收缩倾向。
缩松、夹渣、石墨漂浮球铁铸件的3大特有缺陷：原因分析解决办法
缩松、夹渣、石墨漂浮球铁铸件的3大特有缺陷：原因分析解决办法球铁是近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并且精密铸造，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。
(5)温度：浇注温度高，有利于补缩，但太高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利，所以应根据具体情况合理选择浇注温度，一般以1300～1350℃为宜。
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]。
一种大型球铁机体侧壁缩松的成因及预防
1.1 铸件产生缩松的根本原因是“热不平衡”所致
缩 松 的 位 置，通 常 产 生 在 铸 件 的 厚 大 中 心 部 位，集合热节处，不同壁厚的交差处和人为热节处。 这些地方因热量过高最后凝固又得不到充分补缩 而产生了缩松，严重时产生集中性缩孔 [1]。本厂生 产的机体缩松区域属于不同壁厚的交差处，从结构 上看大致如图 2 所示。
Production Techniques 生产技术
ห้องสมุดไป่ตู้
一种大型球铁机体侧壁缩松的成因及预防
王佳，李永刚，杨恒远，王泮兴 （潍柴重机股份有限公司，山东潍坊 ２６１００１）
摘要：分析了一种大型机体的侧壁缩松的形成原因，温度过低、热节处未能补缩。借助 ＭＡＧＭＡ 模拟分析 软件，通过提高浇注温度，调整浇注系统，增加冷铁等措施，解决侧壁缩松。
图 ３ ＭＡＧＭＡ 模拟分析
1.3 浇注方面的原因 浇注温度太高，使液态金属的液态收缩量增加；
太低时，又会降低冒口的补缩能力，特别是采用底 注式浇注系统时更明显，铸件往往在下部产生缩孔 和缩松。当冒口没有浇满或对大中型铸件没有用 金属液对明冒口进行补浇时，这将降低冒口的补缩 能力，引起铸件产生缩孔或缩松 [2]。此机体的浇注 系统为底注浇注系统，浇注温度是 1 320~1 340 ℃， 温度过低，热节部位未能补缩。 1.4 型腔尺寸在铸件浇注和冷却过程中的变化
镁含量：镁是石墨球化的主要元素，也是阻碍 石墨化的元素，是石墨析出量减少。残留镁量越高， 缩孔体积越大。在保证石墨球化的前提下，镁残留 量越低，越有利于球铁自身补缩，残余镁量应不大 于 0.05%。 2.2 调整浇注系统
将单侧浇注改为双侧浇注，浇注系统由单侧浇 注改为双侧浇注，可改善两侧浇注温度场，使两侧
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。
球铁曲轴缩松缺陷分析与解决
Internal Combustion Engine&Parts1绪论潮模砂曲轴作为发动机中承受冲击载荷，传动动力的重要零件，整车对曲轴在刚度、强度、疲劳、NVH方面均有非常严格的要求[1][2]，而四拐曲轴的轴颈较粗，结构复杂，长度方向较大，给补缩带来一定的难度。
尤其在较为厚大的主轴颈位置，铁水温度较高，容易形成缩松缺陷。
缩松也是一直困扰铸造曲轴发展的重要缺陷，较大缩松的存在对铸件的抗拉，抗疲劳等性能产生非常不利的影响，尤其对于曲轴这个动力关键部件来说。
传统铸造曲轴一般采用覆膜砂和铁型覆砂等工艺，生产出的曲轴质量较好，但生产效率较低。
随着大规模现代化铸造生产线的发展，采用潮模砂生产曲轴成为一种趋势，但潮模砂强度相对较低，对曲轴内部缩松的控制也变得更加困难。
本文结合潮模砂KW线生产潮模砂曲轴的工作实践，通过铸造工艺合理设计，曲锥冒口的应用，及球化及孕育方式的改变等，来生产小缩松甚至无缩松的潮模砂曲轴铸件。
2铸造工艺优化设计根据公司KW静压生产线的模板、砂箱实际尺寸大小以及曲轴的结构，设计了如图1所示的浇注系统工艺方案：①每型浇注5件曲轴，两根轴之间留有一定的距离，以保证砂型的强度；②从曲轴的轴端部位进铁，为减轻缩松倾向，冒口颈尽量大一些；③采用曲轴冒口结构，热冒口补缩方案；④浇注系统采用搭接式，横浇道附近设置陶瓷过滤片的挡渣方案；⑤连杆颈曲拐处设置激冷片，曲轴末端采用小曲锥溢流冒口。
图员曲轴工艺方案考虑到KW线砂箱的实际尺寸大小，通过UG软件进行三维制图，设计合理的浇注系统和冒口，将UG三维模型导入到MAGMA铸造模拟软件中进行铸造模拟分析，判断充型过程中是否存在冷隔以及冷却完成后曲轴的缩松分布及概率，充型时间的设为16s，砂型采用Green Sand，石墨等级设为6级，浇注温度设定为1380℃。
图2凝固温度场图（b）16s温度场（a）6s温度场图2为充型过程中温度的分布情况，铁液在整个充型过程中，流动非常平稳，充型前期也没有剧烈的紊流和飞溅现象产生。
球墨铸铁件缩孔和缩松问题的解决措施
球墨铸铁件缩孔和缩松问题的解决措施前言自2008年起，一些工业发达国家如英国，美国，法国等11国的球墨铸铁年产量已经超过了灰铸铁，而我国的球墨铸铁产量只是灰铸铁产量的一半，但2014年达到了37%，2015年提高到42%，虽然有了很大的提高，也达到了世界的平均水平，但比发达国家还是低了很多，这种情况一是说明我国的球铁件生产还有很大的发展空间，前景很好，但从另一角度来看为什么我国的球墨铸铁件所占比例不如发达国家高呢，我想可能是我们现有的球铁件质量水平，性能水平，以及质量的稳定性，一致性和国外相比还有差距，不足以使产品设计部门放心来使用球铁件，拿ADI来做例子，美国每辆重型卡车中，至少有500公斤以上的ADI件，而我国的一汽，东风汽车厂，每年ADI底盘零件只有5000吨左右，国外的ADI大多用在汽车上，量大而广，而我国大多为生产耐磨件，如矿山等所用磨球，所以对我们这些铸造的同行们，肩负着很大的振兴球铁的重任，首先要把我们球铁的质量水平提高，不但只能生产低端的普通球铁件，也要能生产高端的球墨铸铁件。
在球墨铸铁的生产中，我们最常遇到的质量问题就是铸件的缩孔缩松缺陷，球铁和灰铸铁同是含石墨的铸铁，对铸件的缩孔缩松有良好的天然的自补缩条件，但尽管球铁的常用的碳当量比灰铸铁高，按理，球铁的自补缩条件应更好些，但实际情况是球铁件的缩孔缩松倾向比灰铸铁大得多，并且它的出现往往反复无常，同一种产品用同一成分，同一工艺生产时，有时也能获得健全致密的铸件，但有时缩孔缩松的废品率却很高，给企业带来了很大的损失。
当然，这种情况的出现是与球墨铸铁与灰铸铁的凝固机理不同而引起的，球墨铸铁件的宏观凝固过程与灰铸铁不同，它凝固断面上液-固两相区宽，呈现出“糊状凝固”形貌，而灰铸铁按“逐层凝固”方式推进，凝固形貌的这种差别则是由它们的结晶特点引起的，两者的区别表现在：1）球化及孕育处理显著增加异质核心（球墨铸铁的核心比灰铸铁多约50-200倍）核心存在于整个熔体，有利于全截面同时结晶。
大型球铁管件缩孔和缩松的防治
F eSi75 覆盖剂加入量 : 占铁液质量的 0. 4% ~ 0. 9% 。 凝固收缩时, 因原设计浇注系统没有考虑到对内浇口 根部管壁处的补缩, 所以内浇口根部管壁就会因得不 脱硫剂加入量: 占铁液质量的 0. 4% ~ 0. 9% 。 可视炉前铁液球化情况和原铁液化学成分适当增 加或减少。听从熔化值班员, 炉前检查员变更通知。 对所加入球化剂、 脱硫剂、 FeSi75 覆盖剂、 孕育剂 必须按加入量严格称量, 保证准确无误。
( 中国第一拖拉机工程机械公司, 河南 洛阳 471004)
摘要 : 针对大型球铁管件出现的铸造缺陷 ( 缩孔 、 缩松 ) , 采取改进浇注系统 , 完善铸造工艺 , 规范操作行为等措施 。 提高了铸件 的成品率 , 从根本上解决了球铁管因试压漏气的难题 。 关键词 : 球铁管件 ; 缩孔 ; 缩松 ; 防治
图1 典型零件图 1 F ig. 1 T y pical part 1 for casting
桥形成热节补缩区, 过桥的宽度前部同内浇口的宽度 相同, 内浇口截面一般采用厚 5 mm ∃ 宽 30~ 50 mm, 后部向两边斜, 比前边加宽 10 mm 与横浇口相接。内 浇口长 6~ 7 mm, 内浇口设置的多少根据零件品质和 具体位置而定。一般地 150 kg 的球铁管件设置 5 个 厚 5 m m ∃ 50 mm 的内浇口即可。 2 2 管件上箱法兰根部热节部位 100% 有缩松现象, 严重的竟呈蜂窝状 , 有的还夹杂着石墨漂浮。如图 2 ( A) 处所示。原因分析:
中图分类号 : 文献标识码 : 文章编号 : 1000 8365( 2001) 06 0019 02
Shrinkage Prevention in Large size Nodular Cast Iron Pipes
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球墨铸铁易出现缩孔及缩松缺陷，其集中性缩孔主要产生在冒口颈，通常称为冒口颈缩孔。
成因：
1、碳当量。
提高铁液的碳含量，有利于石墨化，但随着石墨化膨胀，缩孔缩松倾向变大。
碳当量不宜过低。
2、磷含量。
磷使凝固范围扩大，此外磷共晶在最后凝固时得不到补给，会使铸件外壳变弱，增大了缩孔缩松的倾向。
3、残余稀土。
残余稀土量和残余镁量会增加球墨铸铁的白口倾向，使石墨膨胀减少，增大缩孔缩松的倾向。
4、铸型刚度。
砂型的紧实度不够或不均匀，会增加该缺陷的几率。
5、浇注温度。
浇注温度过高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利。
6、铸件壁厚。
过厚铸件内部液态收缩大，当厚度变化太突然时，孤立的厚大断面得不到补缩，会增大该缺陷的倾向。
7、冒口及冷铁。
若浇注的冒口和冷铁设置不当，不能保证金属液顺序凝固，会影响冒口的补缩效果。
控制措施：
1、化学成分。
碳当量＞3.9%，磷含量＜0.08%，残留镁含量＜0.07%，采用稀土镁合金处理时，稀土氧化物残余量控制在0.02-0.04%。
2、冒口。
冒口的尺寸、数量及安放位置要适当，力求做到顺序凝固，确保铸件能不断地补充金属液。
3、铸造工艺。
采用冷铁布置。
一提高凝固速度，使致密；二改变铸件的温度分布，利于铸件顺序凝固。
4、铸型。
提高砂箱的刚度和型砂紧实度，保证铸型有足够的刚度。
5、浇注温度。
一般铸件的温度应控制在1300-1350℃，厚大铸件，浇铸温度还可再低。