铸钢件粘冷铁机理浅析及防止措施
铸钢件质量分析及质量改进措施
铸钢件质量分析及质量改进措施摘要：随着我国经济的快速发展，推动了铸钢件产量的快速增长，在未来的10～20年中，铸钢行业的发展方向是以生产高质量、附加值高及特殊材质及性能的大型铸钢件为主，本文主要分析和研究了铸钢件的质量问题以及改进措施。
关键词：铸钢件；质量分析；质量改进；措施1铸钢件的质量检测工艺由于铸钢的冶炼过程和凝固特性，且大型铸钢件铸造工艺复杂、生产周期长、工序较多，使得铸钢件中难免产生某些冶金缺陷或铸造缺陷。
这些缺陷不同程度地影响铸件外观质量、内在质量和使用性能。
为了获得优质的大型铸钢件，必须进行规范的质量检测。
1.1外观质量检测铸件的外观质量是指铸件表面可以直接看到或测量出的质量标准，包括表面粗糙度、表面缺陷、尺寸公差和形状、重量偏差等。
这些缺陷各自有相应的国家检测标准和检测方法。
1.2内部质量检测大型铸钢件的内部质量检测主要包括：金相组织的检验、化学成分分析、力学性能测试、物理性能测试、工艺性能测定、无损检测以及其他特殊性能的测定。
2 质量问题的影响因素2.1工艺问题主要是指工艺设计人员制订的工艺不合理，引发的铸件质量问题有缩孔、尺寸偏差、硬度不足、裂纹及变形等。
在铸钢件的铸造工艺设计上，浇注系统的布置和冒口的尺寸、位置等，都必须根据铸件形状及热节大小，经过严格的工艺设计，工艺不当容易使铸件补缩距离不足，在冒口下方产生缩孔。
铸件采用顺序凝固的原则，保证铸件上各部分按照远离冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部分，最后是冒口本身凝固的次序进行。
加强冒口的补缩作用可以通过在铸件底部和侧面放置冷铁、在冒口下方设置补贴来增加冒口的补缩距离、倾斜10°浇注，以及浇注结束时从冒口补浇后用保温剂覆盖等措施，使铸件遵循顺序凝固的原则，保证缩孔集中在冒口中，从而获得致密的铸件。
铸件的尺寸偏差主要是由于技术人员对铸造收缩率的把握不准确所致，铸造线收缩率应该充分考虑金属本身的化学成分、浇注温度、铸件的结构复杂程度和尺寸的大小，同时应该考虑铸件在铸型中的收缩是自由收缩还是受阻收缩，综合确定实际收缩率。
球墨铸铁件浇注冷隔
球墨铸铁件浇注冷隔球墨铸铁件是一种常见的铁合金制品，在工业生产中广泛应用。
为了保证球墨铸铁件的质量和性能，冷隔是一项必要的工艺措施。
本文将从球墨铸铁件的特点、冷隔的作用、冷隔的实施步骤以及注意事项等方面进行详细介绍，旨在为相关人员提供指导意义。
首先，我们来了解一下球墨铸铁件的特点。
球墨铸铁件具有高强度、良好的韧性和可加工性，广泛应用于机械制造、汽车工业等领域。
相较于普通铸铁件，球墨铸铁件通过球化处理使铸铁中的石墨变为球状，改善了其力学性能，提高了其抗拉强度和断裂韧度。
然而，球墨铸铁件在生产过程中仍然存在一些问题，例如热裂纹、气孔等缺陷，这会降低其质量和性能，影响使用寿命。
为了解决这些问题，冷隔被引入到球墨铸铁件的浇注过程中。
那么，冷隔在球墨铸铁件生产中起到什么作用呢？冷隔主要能够有效地控制铁水浇注的速度和流向，防止过热现象的发生，减少铁水中的气体和杂质含量，从而减少缺陷的产生。
冷隔还能够协助铸造工人掌握铁水的凝固时间，保证球墨铸铁件的组织均匀，提高产品质量。
接下来，我们来了解一下冷隔的实施步骤。
首先，要选择合适的冷隔材料，常见的有陶质、聚苯乙烯、氧化镁等。
其次，在浇注前，要将冷隔材料切割成合适尺寸，将其安装在铸型的合适位置，并确保与铸型接触紧密。
然后，进行预热处理，避免冷隔材料吸湿。
最后，在浇注时要控制好铁水的浇注速度和温度，以保证冷隔的作用正常发挥。
最后，我们来总结一下冷隔实施中需要注意的事项。
首先，要选择适当的冷隔材料，根据不同的浇注条件进行选择。
其次，要保证冷隔的安装质量，确保与铸型接触紧密，避免铁水的漏浇。
同时，要注意控制好铁水的浇注速度和温度，避免过热现象和缺陷的产生。
最后，要及时清理冷隔材料，防止其残留在铸件内部，影响产品的质量。
总之，冷隔是球墨铸铁件生产中不可或缺的工艺措施，对于提高产品质量、避免缺陷的产生具有重要作用。
在实施冷隔时，要选择适当的材料，注意安装质量和浇注控制，同时及时清理冷隔材料，以保证球墨铸铁件的质量和性能。
影响球墨铸铁过冷度因素及控制方法
影响球墨铸铁过冷度因素及控制方法球墨铸铁作为一种常用的铸造材料，在机械制造、汽车制造、航空航天等领域有着广泛的应用。
而球墨铸铁的性能又受到很多因素的影响，其中过冷度是影响球墨铸铁性能的重要因素之一。
本文将介绍影响球墨铸铁过冷度的因素及控制方法。
一、过冷度的概念过冷度是指铸造中铁水在凝固前的温度低于其凝固温度的程度。
在铸造中，铁水凝固时会释放出一定的热量，使得铁水温度逐渐下降，直到达到凝固温度时才开始凝固。
而如果铁水的温度在凝固前就已经降低到了凝固温度以下，就会出现过冷现象。
二、影响过冷度的因素1. 铁水温度铁水温度是影响过冷度的主要因素之一。
铁水温度越低，过冷度就越大。
因此，在铸造过程中，需要控制好铁水的温度，避免出现过低的温度。
2. 浇注速度浇注速度也会影响过冷度。
浇注速度越快，铁水的热量就越容易散失，过冷度就越大。
因此，在铸造过程中，需要控制好浇注速度，避免过快的浇注速度。
3. 浇注方式浇注方式也会影响过冷度。
对于复杂的铸件，采用自由浇注容易造成过冷现象，而采用压力浇注则可以减少过冷现象的发生。
4. 铸型温度铸型温度也会影响过冷度。
铸型温度越低，过冷度就越大。
因此，在铸造过程中，需要控制好铸型的温度，避免过低的温度。
5. 涂料涂料也会影响过冷度。
一些涂料的热传导性能较差，容易造成过冷现象。
因此，在铸造过程中，需要选择合适的涂料，避免过冷现象的发生。
三、控制过冷度的方法1. 提高铁水温度提高铁水温度是控制过冷度的主要方法之一。
可以通过加热设备对铁水进行加热，提高铁水温度，减少过冷现象的发生。
2. 控制浇注速度控制浇注速度也是控制过冷度的重要方法之一。
可以通过调整浇注速度，使铁水的热量散失得更加均匀，减少过冷现象的发生。
3. 采用压力浇注采用压力浇注是减少过冷现象的有效方法之一。
通过增加浇注压力，可以使铁水更加均匀地填充到铸型中，减少铁水的热量散失，从而减少过冷现象的发生。
4. 提高铸型温度提高铸型温度也是控制过冷度的方法之一。
知识篇——铸钢件产生缺陷的原因及分析与防范
知识篇——铸钢件产生缺陷的原因及分析与防范在铸钢件生产中，常见的铸件缺陷有气孔、砂眼、渣孔、冲砂、掉砂、夹砂、结疤、粘砂、冷隔、浇不足、皱纹、缩孔、疏松、热裂、冷裂、应力与应变、偏析、晶粒粗大、夹杂物等。
通常，产生这些缺陷的原因不单是炼钢工艺问题，有时还有铸件设计、型砂(包括涂料)、造型、精整、焊补及热处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。
生产铸钢件时，最常见的铸造缺陷与冶金缺陷及其原因分析可参见以下。
粘砂特征：铸件丧面全部或部分覆盖着金属或金属氧化物与造型材料的混合物，或化合物的一层烧结物，使铸件表面粗糙原因分析：1.型砂材料中SiO2与氧化锰、氧化锰形成熔化物所致2.型砂中粘土含量高3.砂粒粗大或舂砂紧实度不够4.浇注温度过高夹砂特征：铸件上的金属疤块下有砂层存在。
一般在除掉疤块砂层后能看到铸件正常金属原因分析：（1）砂型或砂芯舂的松紧不均，型的通气性不够（2）砂型过湿，型砂拌合不匀，浇注后型或芯过热而引起气体或硅砂局部膨胀（3）钢液进人型腔过慢，使型或芯表面局部过热裂纹特征：铸件裂纹可分为热裂纹、冷裂纹。
它们都是由于液态钢在高温下收缩变形受阻而形成的。
铸件冷却收缩受阻后产生应力，应力超过了钢液在该温度下的强度或塑性极限，便生成裂纹原因分析：1.硫、磷等有害元索含量偏高易形成热裂纹2.钢中的夹杂物与偏析容易形成应力集中3.钢液的线收缩越大，热裂纹倾向越大4.铸件设计的结构不良易产生局部应力集中，也会导致热裂纹5.钢液浇注温度偏高，易于产生热裂纹6.铸件浇、冒口排列位置不当，导致收缩受阻而产生热裂纹7.砂型舂得过紧，退让性不良，阻碍收缩，增加热裂倾向8.铸件冷却速度过快，或打箱过早都会造成更大的冷却应力，增加热裂倾向9.铸件切割浇冒口不当或清理不当，热处理后冷却过快或不匀等也会导致热裂10.铸件冷却至温度较低范围，铸件的残余应力或外界条件而形成冷裂纹缩孔与缩松特征：铸件缩孔与缩松均产生于铸钢件表面(切割冒口即发现孔洞)或铸件内部（经加工或无损检测发现）其形状不规则，呈海绵状洞穴或小孔原因分析：由于铸件凝固收缩，又得不到足够的钢液补给所致，其原因是:1.冒口位置安排不合理2.冒口补贴能力不足3.冒口补贴设计不当4.钢液浇注温度过高，收缩量过大夹杂物特征：夹杂物按其原始形成可分为“内生”与“外来”夹杂物，这里指外来夹杂物，它包括金属与非金属夹杂物，来自出钢、浇注过程中设备或浇注系统中剥落混入铸件形成，大多是耐火材料及型砂材料的熔渣原因分析：1.原材料、炼钢过程控材不当2.浇注过程、钢包中钢液与气体、砂型的相互作用气孔特征：是指“外生”式气孔，这类气孔呈梨形，细颈方向指向气体来源，发生在铸件表面或皮下，热处理后或加工后可发现原因分析：1.型砂中的水分过高，冷铁涂料处理不当2.砂型透气不良3.浇注系统和型腔在浇注过程中卷入气体而不能排除夹杂物特征：是指“内在”夹杂物，即所有的氧化物、硫化物聚集颗粒的非金属氧化物形态，还有氯化物、硅酸盐等，其结构为FeS、FeO、MnS、MnO-Al2O3及FeO-FeS等形状呈球状、网状、沿晶界及枝晶轴间分布原因分析：1.来自钢的冶炼过程中的氧和硫及脱氧剂，在冷却凝固过程中，残余的氧化物与硫化物相以不连续的相沉淀出脱氧产物Si+O2=SiO2，4Al+3O2=2Al2O32.浇注过程中的二次氧化也产生夹杂，称二次氧化夹杂气孔特征：是指“内生”式气孔，钢液中气体随温度下降其溶解度急剧减少，气体向较高温度扩散至壁较厚部位，严重时遍布冒口下部部位原因分析：炼钢过程中脱氧不良偏析特征：1.成分偏析：凝固过程中，由于固相和液相成分不同，先凝固都分含有高熔点组元，后凝固部分含有低熔点组元，而产生成分偏析2.树枝状偏析；铸件基本上存在成分上和组织上的不均称树枝状偏析3.晶间偏析：存在于树枝状晶体之间的后凝固的低熔点组成物，它与晶体本身成分不同4.岩石状断口：断口呈岩石状或片状.多产生于铝、硼和碳较高的铸件原因分析：1.浇注温度不当2.浇注速度不当3.某些低合金钢的脱氧剂用铝量多，氮含量高，硼的含量未控制好。
机车车辆铸钢铁失效分析与预防措施
83玻璃固化和化学稳定化等，其中的自胶结固化主要用于处置无机危险固体废物。
此技术在应用过程中具有原材料易于获取、价格低廉、适宜大体积和大规模危险废物的处理和处置。
本技术的缺点在于，处置之后的固体废物会增加废物的体积和重量，后续处理依然使用填埋方式，占用土地资源，难以对含有有机物的废物进行固化处理，对操作工作人员的技术水平要求较高，此外还有处理设备价格昂贵、易在处置过程中出现操作不当而造成二次污染等问题。
（二）快速碳酸化技术本技术应用于上世纪90年代，主要原理为：经碳酸化处理后，在高浓度的二氧化碳环境中加速危险固废的反应，应用此种方法有助于加速工业热反应之后的废弃物与二氧化碳反应，有效降低其中的重金属浓度，在钢铁渣、电石渣、废石灰、煤飞尘和废弃物的焚化炉灰、废弃的建筑材料以及某些金属冶炼尾矿的处理中应用比较广泛。
我国金属冶炼行业发展迅速，冶炼废渣产生量巨大，因此该技术在国内得到了较为深入的研究与应用。
目前该技术已经能够实现对包括铅、钡、锡等在内的17种工业危险固废进行处理，并且能够有效降低其中铅、钡等重金属的浸出。
通过此技术的应用，可以有效降低废弃物中重金属的流动性，缺点在于其处理工艺比较复杂，处理设备投入较大，难以在更大的行业范围内大规模推广应用。
（三）等离子气化技术本技术采用等离子火炬或电弧来将危险固废加热到6000℃左右，极大地增加基本粒子的内能与活化能，此时以原子热运动为主的有毒有害物质就会由于其原有原子状态被打破而失去化学活性，将危险固废成功转换为化学结构简单的无害物质。
在上述过程中，危险固废中的有机物转化分解为可燃气体，无机物液态渣经过转换、冷却之后，变为可用于建筑施工的工程材料。
此技术最大的优势就是在废弃物处理之后基本不会产生二噁英，设备体积小、节省占地面积、设备工艺、结构和操作比较简单，运行安全性和可靠性较高。
但是此技术应用前期的设备资金投入比较高且资金回收时间长，可以通过技术长期稳定运行，以期尽快收回前期投入成本。
灰铸铁件损伤、冷裂、温裂、变形、金相不合格、过硬六大缺陷的防止方法
灰铸铁件损伤、冷裂、温裂、变形、金相不合格、过硬六大缺陷的防止方法灰铸铁件由于落砂清理、热处理时造成的主要缺陷及其原因分析与防止方法（1）损伤特征及发现方法:损坏了铸件的完整性用外观检查可以发现原因分析:1.在开箱、搬运或清理时不注意2.打浇、冒口的方向不对或冒口颈过大，造成带肉缺陷防止方法:1.认真按照工艺规程和要求操作2.正确掌握打浇、冒口的方向（2）冷裂特征及发现方法:1.薄壳零件落砂时被振裂，并违反操作规程2.采用水爆清砂时，热应力较大，当应力超过铸件某部分的抗拉强度时，应生冷裂防止方法:1.对易裂的薄壳零件，清理时应挑出，另行清理，并认真执行合理的操作规程2.根据铸件结构和性能特点，选用合理的清理方式和清理工其3.严格执行水爆工艺4.在运输和清理过程中，尽量减轻碰撞（3）温裂特征及发现方法:开裂处金属表皮氧化用外观检查，透光法，磁力探伤，打压试验，煤油渗透等方法发现原因分析:由于气割、焊接或热处理不当，温度应力大所引起防止方法:正确制订并认真执行合理的焊接、热处理规范和操作规程（4）变形特征及发现方法:长的或扁平类铸件在靠近壁厚的一方凹入成弯曲形用外观检查，划线等方法发现原因分析:在铸件冷却过程中，产生的铸造应力超过该材质的屈服极限时，则产生塑性变形和挠曲为减少和消除铸件的残留应力，可采用人工时效(即退火热处理)，若热处理规范不正确，仍会产生变形和挠曲防止方法:1.改变热处理规范，使其合理，并认真执行2.延长开箱时间或把刚落砂的铸件送入保温炉中保温，并随炉缓慢冷却（5）金相不合格特征及发现方法:铸件断面的粗视组织和显微组织不符合标准或技术条件用断面观察，金相检验可以发现原因分析:1.开箱时间不当2.热处理规范不正确防止方法:1.按技术要求，合理控制铸件的开箱时间2.改变热处理规范，使其合理，并认真执行（6）过硬特征及发现方法:在铸件边缘和薄璧处出现白口铁组织断面观察，硬度试验，机械加工可以发现原因分析:开箱时间过早防止方法:适当延长开箱时间或在退火炉中缓慢降温。
冷焊中铸铁断裂的通病及其预防
冷焊中铸铁断裂的通病及其预防材料为灰口铸铁的冲床，压力机，气缸，变速箱等结构件，断裂和机床导轨的磨损是常见的。
对此，采用焊接工艺修复是最为经济迅速和有效的办法。
灰口铸铁的特点是，组织疏松，含碳量高，性脆，杂质多，偏析情况严重，所以客焊性差。
往往因焊接不当，会发生各种缺陷，最常见的有裂纹、剥离、白口和气孔四种。
一、防止裂纹的措施焊接铸铁件是最容易产生裂纹，因此认为它的可焊性差。
实际上，分析设备损坏的情况，它们的断裂部位往往是机件的最大受力点，或者是应力集中区，或者是金相偏析严重的区域，既设备结构的薄弱点。
因此，对焊接工艺带来的难度比较高。
1、清污在熔接区域里清除垃圾、油脂、水分之类的各类杂质，否则将产生气孔、夹渣和裂纹。
焊接坡口处，可用四氯化碳清洗，在焊接完成前，不能接触任何杂质。
2、均温均温是焊接全过程中的重要一环。
在焊接坡口两侧约300mm范围内，可用氧乙炔火焰将工件加热至100～150℃。
这样，除能达到均温的目的外，还有烧去坡口内的有机物质和蒸发金属内部水分的作用。
焊接过程中应注意，不使焊接面温度超过120℃；并只有保持均温，才能排除因涨缩所引起的裂纹、剥离和白口。
3、定向施焊定向施焊是消除应力、防止裂纹的重要措施。
定哪一个焊缝走向，应视工件断裂的具体部位而定。
就规律而言，是“从内到外”、“从强到弱”。
定向后的焊缝走向始终不能改变。
4、规则性的施焊、通常对冷焊工艺采用不规则的施焊法，即左、右、上、下的分散焊法，它只能达到“均温”而不能使应力分散，不规则施焊的结果，使焊缝产生错综复杂的应力；既有相向应力，又有背向应力。
5、短、窄、厚、小的焊接工艺是否采取分段焊缝，可视被焊机件裂口的长度而确定，如断口长度长达数米，可在同一方向分为多段起点，以创造“均温”条件。
焊程宜短不宜长，焊一次最长不超过35mm，以使它热量不会集中。
6、熔敷通常认为，铸铁焊接也象碳钢焊接一样，穿透越深强度越高，这实际是错误的。
铸造件冷铁基本知识与安放原则及案例
在生产较大较大件生产时，安放冷冷铁是保证铸件同时凝固，避免铸件缩孔、疏松的常用措施。
一、冷铁的作用：1.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
2.在铸件难以设置冒口的部位，放置冷铁可防止缩孔，缩松。
3.在局部部位使用冷铁可控制铸件的顺序凝固，增加冒口的补缩距离。
4.消除局部热应力，防止裂纹。
冷铁分为外冷铁和内冷铁。
外冷铁置于铸件外壁，安放在型砂中，冷铁上面喷涂涂料，一般在落砂时冷铁就能脱离铸件。
内冷铁是将激冷冷插入型中需要激冷的部分，使冷铁与铸件熔为一体，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸件生产中。
内冷铁的激冷作用比外冷铁大得多，所以用量要适当。
如内冷铁重量过大，则不能很好地熔合，影响铸件的机械性能，严重时引起铸件裂纹。
重量过小则不能有效消除缩孔、缩松。
内冷铁重量的经验估算公式为：G冷二0.28(G2-G1)式中G冷为内冷铁的重量；G2为铸件厚壁处重量；G1为铸件壁薄处重量。
5.2使用内冷铁的注意事项:使用前"内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
砂型内放置内冷铁后及时浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
时长一般不超过4h°对放置有较多内冷铁的铸型，浇注前最好用喷灯加热，去除内冷铁表面的水分。
承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放置内冷铁。
放置内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
2.3外冷铁分直接外冷铁与间接外冷铁。
使用外冷铁的注意事项：外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
外冷铁边缘与砂型相接处不宜有尖角砂。
可以选择随形冷铁。
选择恰当的外冷铁厚度。
太薄的外冷铁只在凝固初期发生微弱的激冷作用，甚至会与铸件熔合在一起。
铸铁件冷隔与浇不足缺陷的纠正预防措施
铸铁件冷隔与浇不足缺陷的纠正预防措施摘要：铸铁件冷隔与浇不足缺陷在铸造生产中也经常见到，本文对其产生的原因进行分析，并制定出对应的纠正预防措施。
供铸造工作者参考。
关键词：冷隔、浇不足原因分析纠正预防一冷隔与浇不足特征：铸件有未完全融合的缝隙或局补缺肉，线条光滑，周边呈圆角。
发现方法：用外观检查可以发现。
典型案例：原因分析：⑴浇注系统设置不当或浇口截面太小，充型速度太慢。
直浇口太短，压头不够。
⑵错箱或芯子未下到位，造成局部壁薄。
铁液未融合时就冷却。
⑶浇注温度太高，砂芯在高温下变形，造成局部壁薄。
铁液未融合时就冷却。
⑷冷铁位置设置不当。
⑸浇注时断流，浇注不稳或一次铁液量不足二次补浇时易产生冷隔。
⑹铁液严重氧化，造成流动性差。
⑺芯子发气量大，在管壁内部形成气流纹，形似冷隔。
⑻芯子耐火度差，在高温下变形；造成铸件局部壁薄或无壁厚。
⑼铁液温度太低，降低了铁液的流动性。
⑽铁液中碳、硅量较低，含硫量较高时，降低了铁液的流动性。
⑾在线浇注时，线运行，铁液包晃动，浇注不稳。
⑿铁液在型腔中流动时由于排气不畅，使流动受阻。
⒀跑火造成冷隔。
涨芯造成局部壁薄，形成冷隔。
⒁铸件壁厚太薄或薄壁面积太大。
⒂陶瓷网档渣效果好，但阻流，易产生冷隔。
⒃芯撑过小，过少，未下到位都有可能造成漂芯，导致壁薄。
⒄砂芯或铸型涂料刷得过厚，或涂料有堆积物都会导致铸件局部壁薄，形成冷隔。
⒅套箱内侧一边粘有砂子，套箱时砂胎错位。
⒆生产线转运小车平板上粘有干砂，砂胎运动突然受阻，上箱错位。
⒇锥销、销套、模型磨损，导致合箱错位。
防止方法：⑴适当加大浇口尺寸，增设内浇口，在易冷隔处增加溢流槽或冒口。
⑵内浇口不宜离铸件薄壁处太远，或适当增加薄壁处的厚度。
⑶检查箱套配合，保证定位准确，以免错箱造成壁薄。
⑷砂芯定位牢靠，下芯到位。
⑸适当调高浇注温度。
（在保证不冷隔的前提下，尽可能的降低浇注温度。
）⑹控制合适的铁液化学成分，尽量降低含硫量。
⑺一次浇满，避免补浇。
大型铸型中放置冷铁的原则和实践
铸造资讯
大型铸型 中放 置冷铁 的原则 和实践
在铸 型 中放置 冷铁 可 以控 制传热 ，但 要 获得 好 的 效 果 ，使 用 技术 和维 护技术 是很 关键 的 ，正确 的管 理
和 安放冷 铁需 要铸 造 技术人 员 根据铸 件 结构 专 Ｉ ＇ － Ｊ Ｎ订
工艺 。
大家 知道 的 ，水分 聚集 在锈 蚀处 。一 种 常用 的控 制 水
的环境 下 ，冷铁 表面形成冷凝 ，常常造 成铸件 缺陷 。 （ ２ ）保 持 与室温 一样 的温度 。低 温不利 于 型砂 的
硬 化 过程 ，低温 阻 碍 硬化 反应 。 围绕 一块 冷 的冷 铁 ， 型砂 的粘结度就 比较弱 ，造成 紧实度较 差 。 （ ３ ）锈 蚀是 另一个 要考 虑和要 避免 的问题 。正如
是很 有用 的 。
过 ，实践 中仍 然很难 完 全正确 地使 用冷 铁 ，这 是值 得
关 注 的 。对 于不 熟 悉 的人 来 说 ，冷 铁 就 是 一块 金 属 。
冷 铁 的名 称 来 自于 使用 它 的 目的 ：通 过冷 铁 的传 热 ， 促 使铸 型 内铸件 某个 特定 区域 凝 固得更 快 。通过 使用
同样 ，也可 以通过 焊接 将大 型冷 铁焊 在 固定 物 体
上 固定就 位 。这可 以通 过采 用Ｚ 型一 钢 筋来 实围绕 带钢 筋 的冷 铁 的型砂被 紧实时 ，钢 筋就将冷 铁 固定住 了 。
（ 刘金城根 据Ⅵ 删 ． ￣ ｏ ｕ ｎ ｄ ｒ ｍａ ｇ ． ｃ ｏ ｎ ｒ Ｉ ａ ｎ ２ ，２ ０ １ ７ 编译）
Ｓ ＭＡ Ｒ Ｔ Ｔ 脱气 的其 它优点如 下 ：
・
连续记 录环境条件
转子设 计 和合 金成 分预 设最 好 的处理 实践 。处 理参 数 自动传 输 到 铸造 车 间 脱 气装 置 （ Ｆ Ｄ ｕ，即Ｆ ０ Ｕ ＮＤ Ｒ Ｙ
铸件浇不足和冷隔缺陷解决方法
铸件浇不⾜和冷隔缺陷解决⽅法浇不⾜和冷隔是铸造中相当普遍的缺陷，在很多情况下，这两类缺陷在完全报废铸件中占第⼀位或第⼆位。
浇不⾜是指⾦属液未能充满铸型型腔⽽形成不完整的铸件，这类缺陷的特点是铸件壁上具有光滑圆边的穿孔，或者铸件的⼀个或多个末端未充满⾦属液；冷隔是指在两股⾦属汇聚处，因其未能完全熔合⽽存在明显的不连续性缺陷的铸件，这类缺陷的外观，常呈现为带有光滑圆边的裂纹或皱纹。
这两类缺陷的特点：⼀是在铸件检验中⽐较容易发现；⼆是除了清理⼯序外，其产⽣原因⼏乎存在于铸造的每⼀道⼯序中。
下⾯谈谈铸件浇不⾜和冷隔的产⽣原因及其防⽌措施。
1.铸件和模样设计（1）因铸件截⾯厚薄不均造成⾦属流间断，在某些铸件设计中，薄截⾯位于⾦属液难以达到的部位，很难恰当地设置浇注系统。
在可能的情况下，应对这类设计进⾏修改，当⽆法更改设计时，则需采⽤相当复杂的浇注系统，以避免产⽣这类缺陷。
（2）铸件截⾯相对过薄，这种设计没能考虑到⾦属流动和凝固的规律。
如果设计者不能加厚这⼀截⾯的话，惟⼀的补救办法是提⾼⾦属的浇注温度，或者修改⾦属的化学成分，以改善其流动性。
还有⼀个较好的弥补办法是采⽤不会产⽣急冷的铸型（型芯），但这会使⽣产成本增加，因此在可能的情况下应更改设计。
2. 模样（1）模样或芯盒磨损造成铸件截⾯过薄，型砂是磨损⼒相当强的材料，会造成模样磨损，进⽽造成铸件截⾯减薄，导致产⽣浇不⾜和冷隔缺陷。
有效的预防措施是建⽴正规的检查制度，把有缺陷的模样检查出来。
（2）模样强度差! 在造型或制芯的压⼒下，模样由于强度不够⽽产⽣变形，这样的模样和芯盒会造成铸型和型芯变形。
这样既会造成⾦属液未能按预期设想流动，⼜会形成铸件截⾯过薄。
改正的⽅法是加固模样。
（3）模样或芯盒定位不准，其产⽣原因是定位销和销套已经磨损，定位销数量过少或定位销尺⼨过⼩都容易产⽣磨损。
在上下模底板上按中⼼线安装分成两半的模样时，也会出现错位的缺陷。
如果不试浇样品铸件，则很难证实分装在上、下模底板上的两半模样是否对准。
铸钢件常见铸造缺陷及预防措施
铸钢件常见铸造缺陷及预防措施铸钢件在生产过程中经常会发生各种不同的铸造缺陷，如何预防这些缺陷，一直是铸件生产厂家关注的问题。
本文主要介绍了笔者在这方面的一些认识和实践经验。
我车间主要采用传统湿型砂铸造工艺生产铸钢件，在长期的生产中，发现铸钢件主要出现以下铸造缺陷，砂眼，粘砂，气孔，缩孔，夹砂结疤，胀砂等等。
1.砂眼及其预防措施砂眼缺陷处内部或表面有充塞着型（芯）砂的小孔，砂眼是一种常见的铸造缺陷，往往导致铸件报废。
砂眼是由于金属液从砂型型腔表面冲下来的砂粒（块），或者在造型，合箱操作中落人型腔中的砂粒（块）来不及浮入浇冒系统，留在铸件内部或表面而造成的。
砂眼的预防措施：1.1严格控制型砂性能，提高砂型芯的表面强度和紧实度，减少毛刺和锐角，减少冲砂。
1.2合箱前把型腔和砂芯表面的浮砂处理干净，平稳合箱，如果是明冒口或贯通出气眼，应避免散砂从中掉人型腔，合箱后要尽快浇注。
1.3设置正确合理的浇冒系统，避免金属液对型壁和砂芯的冲刷力过大。
1.4浇口杯表面要光滑，不能有浮砂。
2.粘砂及其预防措施在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使铸件表面粗糙，难于清理。
粘砂多发生在型、芯表面受热作用强烈的部位，分机械粘砂和化学粘砂两种。
机械粘砂是由金属液渗入铸型表面的微孔中形成的，当渗入深度小于砂粒半径时，铸件不形成粘砂，只是表面粗糙，当渗入深度大于砂粒半径时，就形成机械粘砂，化学粘砂是金属氧化物和造型材料相互进行化学作用的产物，与铸件牢固地结合在一起而形成的。
粘砂的预防措施：2.1选用耐火度高的砂，以提高型砂，芯砂的耐火度，原砂的SiO2含量在96%（质量分数）以上，而且砂粒应对粗些。
铸钢件的浇注温度越高，壁厚越厚，对原砂中SiO2含量的要求越高。
2.2适当降低浇注温度和提高浇注速度，减轻金属液对砂型的热力学和物理化学作用。
2.3砂型紧实度要高（通常大于85）且均匀，减少砂粒间隙；型、芯修补到位，不能有局部疏松。
知识篇——铸钢、球铁件冷铁类型及对铸钢件产生的作用机理！
知识篇——铸钢、球铁件冷铁类型及对铸钢件产生的作用机理！1、冷铁的作用冷铁在铸件凝固过程中的激冷、控制凝固的作用如下：1）与冒口配合使用，使铸件呈定向凝固，扩大冒口的有效补缩距离或范围，减少冒口的数目和体积，提高金属液的利用率，防止铸件产生缩孔或缩松。
2）加快铸件局部的冷却速度，使铸件呈同时凝固，防止铸件产生变形和裂纹。
3）强化铸件某些特殊部位的冷却，改善铸件金相组织，提高表面硬度和耐磨性。
4）减轻或防止厚壁铸件产生偏析。
2、冷铁的种类冷铁按在砂型中的位置不同，可分为外冷铁和内冷铁两种。
1）外冷铁在造型时，安放在模体的表面上，形成型腔的一部分，可加快与其接触的铸件壁的凝固和冷却速度。
浇注后，外冷铁不与铸件熔接，清理后可回收重复使用。
外冷铁的结构形状根据铸件可激冷部位的形状而定，常用的有圆角外冷铁和板形外冷铁两种。
圆角外冷铁常用在铸件两壁相交的圆角部位。
板形外冷铁常用在铸件凸台平面上。
2）内冷铁在合型时，安放在型腔内，浇注后与铸件熔合成一体，永存于铸件之中，故其材质应与铸件相同或相近。
内冷铁主要有圆管内冷铁、螺旋内冷铁和架状（即栅状）内冷铁三种。
螺旋内冷铁因固定不方便，浇注时易冲离，故使用较少。
3、冷铁的作用1）冷铁应用最多的是铸钢件冷铁是控制铸钢件凝固的一种很好的工艺措施。
相当多的铸钢件单靠冒口补缩是不够的，常在不易用冒口补缩的加工面、凸台等部位或热节部位设置冷铁，与冒口配合可防止产生缩孔、缩松和裂纹。
薄壁小件多用外冷铁，大型件多用内冷铁。
2）铸铁件没有铸钢件应用的多在铸铁件中，球墨铸铁应用的相对稍多一些，主要是用于加快凝固速度，缩短凝固时间，以达提高石墨球化率。
而灰铸铁、可锻铸铁应用的很少。
尤其是灰铸铁由于缩孔、缩松倾向小，线收缩小，很少采用冷铁来控制凝固过程。
球墨铸铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项众所周知，球墨铸铁件的质量出了和所用材质及工艺有关外，它的冒口和冷铁的的设计优劣也深深影响着其品质的好坏。
2.5 铸铁凝固及冷却过程中主要缺陷的形成原理及其防止
2.5 铸铁凝固及冷却过程中主要缺陷的形成及其防止2.5.1 缩孔及缩松的形成及其防治铸铁件在凝固过程中，因液态收缩和凝固收缩，在铸件的热节或最后的凝固部位将出现缩孔和缩松。
缩孔的容积大而集中，形状不规则，表面粗糙，可以看到相当发达的树枝状晶末梢。
缩松系小而分散，常分布在铸件的热节轴心处或集中性缩孔的下方。
因缩孔和缩松减少了铸铁件受力的有效截面积，并在其附近产生应力集中现象，从而使铸铁件的力学性能大幅度下降。
对承受液压和气压的铸铁件，往往因缩孔和缩松而达不到耐压值表而报废。
1.缩孔及缩松的形成 铁液浇满铸型后，随即发生液态收缩，此时可从浇注系统得到补缩，当铸铁件的外表温度下降到凝固温度时，表层就凝固成一层硬壳。
当内浇道凝固后，如无冒口补缩，继续冷却时，硬壳内的铁液因温度下降发生液态收缩，同时要对逐渐加厚的硬壳层的凝固收缩进行补缩。
虽然固态硬壳因温度降低而使铸铁件外形尺寸缩小，但由于铁液的液态收缩和凝固收缩超过硬壳的固态收缩，随着结晶凝固过程的进行，硬壳不断增厚，待铁液全部凝固后，在铸铁件最后凝固部位因无铁液补缩而形成缩孔。
灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁在凝固过程中还将伴随石墨的析出而发生体积膨胀，这种膨胀可能将凝固前期所形成的体收缩的一部分或全部抵消。
如铸型刚度较差，在石墨化膨胀压力作用下，就会造成型壁向外迁移，使铸铁件的尺寸增大，体积也相应增加，最终将使铸铁件内缩孔总容积增加。
形成缩孔的基本原因和形成缩孔一样，但形成缩松的条件还有：铁液的结晶温度范围或凝固区域较宽，倾向于糊状凝固方式；铸铁件断面上的温度梯度较小，因而形成细小分散的缩松。
形成铸铁件缩孔和缩松的总体积可用下式表示：V 缩总=V 液缩+V 凝缩-V 石胀+V 型移式中V 缩总——缩孔、缩松总体积；V 液缩——液态收缩体积；V 凝缩——凝固收缩体体积；V 石胀——石墨化膨胀体积；V 型移——型壁迁移增加的缩孔体积。
从公式中可能看出，当铸型的刚度较大（如干型、金属型）和不产生抬型时，铸铁在共晶转变发生石墨化膨胀时不产生型壁迁移的条件下，即V 型移=0，如V 石胀= V 液缩+ V 凝缩时，则V 缩总=0，即铸铁件就能实现“自补缩”，在工艺上可用无冒口铸造。
铸铁件产生冷隔的原因及防止措施
4）为加快铁液充填铸型的速度，应适当加大浇 口的横断面积；合理选择铁液引入铸型的位置，尽 量缩短铁液的流程；提高充型的动压力及静压力。
5）选用质量合格的煤粉、陶土等添加物，适当 减少砂型中发气物质的用量，提高砂型的透气性。
6）在铸型适当的位置设置排气冒口。如果在铸 件的最高处不能直接放置排气冒口，那就要在最高 处的边部开设边排气冒口。
接近共晶成分，纯液态流动距离（时间）越长，液 的流动性越好。这是因为碳当量（CE）越接近共晶 成分，铁液开始结晶凝固点越低，虽然浇注温度相 同，但是因为越接近共晶成分的铁液过热度越高， 延长了铁液流动时间，因此流动性就好，从而可以 得出如下结论。
1）在相同的浇注温度下，由于接近共晶成分铁 液的过热度相对高，所以流动性好；反之，当铁液 成分远离共晶成分时，流动性就变差。
例2：某厂生产汽车上的411壳铸件，造型 采用树脂砂套壳工艺，原来的球化处理温度为 1570~1580℃，优化后的球化处理工艺见表1[2]。
表1 优化后的球化处理工艺
序号
出炉温度 /℃
1（目标） 1500~1520
2
1520
3
1520
4
1521
首浇温度
/℃ 1400 1395 1380 1376
尾浇温度
/℃ 1290 1280 1280 1261
浇注时间
/min ＜10
9 9 9
采用优化后的球化处理工艺，既解决了铸件的
缩孔缺陷，也没有再产生冷隔缺陷。
7 结束语
1）避免铸件产生冷隔缺陷，不能单纯地提高出 炉温度。
2）要解决铸件的冷隔缺陷，应从工艺设计、熔 炼温度及元素控制、型砂配置、浇注技术等方面综 合考虑，这样就可以有效地减少或杜绝冷隔缺陷的 产生。 参考文献： [1] 吴军，杨群收. 差速器右壳生产工艺的改进[J]. 铸造
浅谈消失模铸造铸钢件常见缺陷及防治措施
浅谈消失模铸造铸钢件常见缺陷及防治措施[摘要]文章就铸钢件表面缺陷的形成机制进行了简单论述，对该缺陷防治的措施进行了浅析，并经过分析指出铸钢件表面形成缺陷气痕和流痕的主要原因：浇注系统不合理、透气性偏低、浇注温度不高不稳定等等，并针对不同原因进行了针对性的研究和分析，总结出一些防治措施和方法。
【关键词】铸钢件；铸造缺陷；缺陷防治液态金属的质量好坏以及铸造工艺方案的制定、落实与执行的质量都决定了铸件质量的高低。
为了使得铸件的质量能够得到保证，从铸件原材料的购买、造型、制芯、合箱、浇注、落沙、铸件清理直至最后的热处理为止，每个制造过程都要进行的严格控制，如有不慎，将会出现各种不同的缺陷。
对铸件质量的基本要求是其结构组织和性能符合使用要求，但是由于很多的铸件只是要求为自由表面，而不再对其进行加工，因此对铸件的表面质量以及外表形状和尺寸均有非常严格的要求。
铸钢件大致存在以下的常见缺陷：缩孔、缩松、气孔、冷裂与热裂、白点以及偏析和缺陷断口等等。
文章针对铸钢件常见缺陷的特点进行了总结，并以此为诊断铸件质量提供参考。
1、消失模铸钢充型的特殊性在铸件进行铸造充型凝固的瞬间变产生了铸件的缺陷。
通常情况下无论大小型铸件的充型时间都比较短。
消失模铸件充型与普通空腔铸造不同之处在于其缺陷的形成是由消失模铸钢件夹渣缺陷所产生。
1.1 消失模铸钢件的充型形态绝大多数对于消失模铸造金属液充型过程的研究都是基于铝合金消失模铸造充型过程的基础上，并且大部分都是在无负压作用下进行的充型。
基于这种情况，金属液从内浇通道进入铸件的“型腔”，并且金属液的前沿以扇形的形态向前流动，于此同时金属液在重力的作用下其前沿向下发生了形状的改变，但是其总体的流动方向仍是向着远离内浇道的方向推进，直到“型腔”被金属液全部充满为止。
金属液的温度以及模样材料的性质和充型的速度决定了金属液与摸样接触的边界形态，金属液温度越高、摸样密度越小、充型的速度越快，则金属液整体的推进速度就越快。
铸件缺陷分析及防止措施
气孔、 针孔(H2 、O2、 N2)
㈡ 孔 洞 类 缺 陷
气孔是出现在铸件内部或表面，截面形状呈圆形、椭圆形、腰 圆形、梨形或针头形，孤立存在或成群分布的孔洞。状如针头 的气孔称为针孔，一般分散分布在铸件内部或成群分布在铸件表 层。分布在铸件表层的针孔称为表面针孔，机械加工后或热处理 后暴露的表面针孔通常称为皮下气孔。气孔表面一般比较光滑 。气孔常与夹杂物或缩松同时存在。气孔按形成原因分为卷入 气孔、侵入气孔、反应气孔和析出气孔。1）卷入气孔：在浇注 、冲型过程中因气体卷入金属液中而在铸件内形成的气孔。卷 入气孔一般为孤立存在的大气孔，形状通常为圆形或椭圆形， 位置不定，一般偏在铸件中上部。2）侵入气孔：由型、芯、涂 料、芯撑、冷铁产生的气体侵入铸件而形成的气孔。多呈梨形 或椭圆形，位于铸件表层或近表层，尺寸较大，孔壁光滑，表 面常有氧化色。3）反应气孔：由金属液与型、芯在界面上，或 由金属液内部某些成分之间发生化学反应而形成的成群分布的 气孔。反应气孔通常称为针孔。位于铸件表面的反应气孔称为 表面气孔或皮下气孔，形状呈针头形或细长腰圆形，由金属液 与型、芯涂料中的成分发生界面反应而引起；分散成群分布在 铸件整个断面上或某个局部区域的反应气孔，形状呈针头形， 由金属液内成分之间发生化学反应所引起。位于铸件上部的反 应气孔常伴有夹渣。4）析出气孔：由溶解在金属液中的气体在 铸件成形过程中析出而形成的气孔。析出气孔多呈细小圆形、 椭圆形或针头形，成群分布在铸件整个断面上或某个局部区域 内，孔壁光亮。铝合金铸件的析出气孔通常表现为针孔，在铸件 热节和厚截面处较严重。 1)缩孔：铸件在凝固过程中因补缩不良而在热节或最后凝固部位 形成的宏观孔洞。缩孔形状不规则，孔壁粗糙，常伴有粗大树 枝晶、夹杂物、气孔、裂纹、偏析等缺陷。缩孔上方或附近的 铸件表面有时会出现缩陷。按分布特征，缩孔可分为集中缩孔 和分散缩孔两类。2）缩松：缩松是细小的分散缩孔。缩松的宏 观断口形貌呈海绵状，有时要借助放大镜才能发现。缩松铸件 密封性能较差，进行液压或气压试验时易渗漏。缩松严重的铸件 在凝固冷却或热处理过程中容易产生裂纹。3)疏松：又称为显微 缩松，是铸件凝固缓慢的区域因微观补缩通道堵塞而在枝晶间 及枝晶的晶臂间形成的细小孔洞。疏松的宏观断口形貌与缩松 相似，微观形貌表现为分布在晶界和晶臂间、伴有粗大树枝晶的 显微孔穴。缩孔、缩松、疏松的形成与合金的凝固特性关系密切 。凝固温度间隙窄的合金在顺序凝固条件下易形成集中性的缩 孔，补缩容易；凝固温度间隙宽的合金具有糊状凝固特征，补 缩困难，容易形成分散性的缩松和疏松。
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施
灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施一、影响灰铸铁力学性能的主要因素：化学成分（C、Si、Mn、P、S合金元素）灰铸铁的力学性能金相组织石墨的形状、大小、分布工艺因素和冶金因素和数量以及基体组织工艺、冶金因素：主要有冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等（1）关于冷却速度的影响铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料，同一铸件的厚壁和薄壁部分，内部和外表都可能获得相差悬殊的组织，俗称为组织的不均匀性。
因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。
影响铸件冷却速度的因素较多：铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。
由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。
（2）关于铁液孕育处理的影响孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。
对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织，以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性；对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的圆整性。
（3）关于铁液过热处理的影响。
提高铁液过热温度可以：①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量，②细化石墨，并使枝晶石墨的形成，③消除铸铁的“遗传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性，⑤有利于铸件的补缩。
同样，铁液保温也有铁液过热的类似作用。
（4）关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料（例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能，这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质，称为铸铁的：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。
综上所述，铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响，因此，不应忽视对这些影响因素的控制。
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铸钢件粘冷铁机理浅析及防止措施
马文治，张旭鹏，苏志东，杨磊，闫新飞
（宁夏共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021）
摘要：影响铸钢件表面粘冷铁的因素很多，文章从我公司实际情况出发，对铸钢件的粘冷铁机理作了简单分析，并针对其影响因子，提出了防止铸钢件粘冷铁的控制措施。
关键词：铸钢件粘冷铁机理铸造工艺
Mechanism and Preventing Measures of Chill Adhering to Steel Casting Ma Wenzhi, Zhang Xupeng, Su Zhidong,Yang Lei,Yan Xinfei
(Kocel Steel Foundry Co.,Ltd.,Yinchuan 750021, Ningxia)
Abstract：There are many factors for chill adhering to steel castings. Combined with the actual situation, this paper gives a brief analyze of the mechanism of chill adhering to steel castings, and proposes
some preventing measures for the factors of chill adhering to steel castings.
Keywords：steel castings chill adherence mechanism casting process
1 引言
随着生产的发展，铸钢件冷铁技术在铸造工艺中的地位显得越来越重要，尤其是对铸钢件产量大、产品形状较复杂、产品种类较多的厂家。
经过钢液浇注后，铸件表面容易粘冷铁，轻则导致表面粗糙，重则冷铁与铸件熔为一体，大大增加铸件清理工作量，生产效率低下。
据统计，平均每100 kg铸钢件需使用冷铁5 kg，那么每年生产2000t铸钢件的厂家，需要冷铁100 t，仅冷铁制造费用就达20万元左右[1]。
针对上述问题，本文从我公司实际情况出发，对铸钢件粘冷铁机理进行了浅析，并提出相应的解决措施，达到降低消耗、节约成本的目的。
2 冷铁的作用
铸造工艺中，由于铸钢件的结构复杂，各个部分壁厚不均，壁厚厚的部位冷却得慢，壁厚薄的部位冷却得快，造成同一个铸件各个部位冷却速度不均。
在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁，分为内冷铁和外冷铁两大类，其作用是增加铸件局部的冷却速度。
冷铁的作用可总结如下6点[2]：
1）与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2）增加铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3）减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
4）在铸件难以设置冒口的部位，放置以防止缩孔，缩松。
5）在局部使用冷铁，控制铸件的顺序凝固，增加冒口的补缩距离。
6）消局部热应力，防止裂纹。
3 铸件粘冷铁机理
外冷铁被铸件熔接的原理：假设贴冷铁部位
的铸件体积为
v，与这一部位邻接的铸件体积为
r v ，且0v v r >，为了获得致密的铸件，0v 的凝
固时间至少应与r v 的凝固时间相等。
这就要求体积差（重量差)引起的热量差)()(0U L v v r +-ρ应由所设置的冷铁完全吸收，才能保证两者的凝固时间相同或相近。
根据铸件凝固过程的热平衡原理，当冷铁可吸收的热量不能满足钢液凝固所释放出的热量时，冷铁将与铸件熔接。
4 铸件粘冷铁影响因子研究
影响铸钢件表面粘冷铁的因素很多，统计分析我公司在大型铸钢件浇注中的粘冷铁现象，归纳出两项影响因子：第一，冷铁重量偏低，无法吸收钢液凝固释放的热量；第二，冷铁经过多次使用，表层氧化严重，热导率大大降低，比热增加，热传导能力降低，致使冷铁温度升高，与铸件熔接。
4.1 冷铁重量偏低
在铸钢件易粘冷铁处选用规格为φ100x100mm 和φ100x150mm 的两种冷铁，分别放置在同一铸件上下两半相同的位置进行试验。
结果形成如图1所示的效果，放置规格为φ100x150mm 冷铁的铸件上半没有粘冷铁，而放置规格为φ100x100mm 冷铁的铸件下半大量粘冷铁。
由此得出结论，校核钢液凝固释放的热量，计算所需冷铁重量，选择规格合适的冷铁，对于防止铸钢件表面粘冷铁有很好的效果。
所需冷铁的重量，可根据热平衡的条件进行计算[3]
，
图1 冷铁重量对铸钢件粘冷铁的影响
由于
因此
假设钢液浇注到砂型后的温度(即与冷铁接触时的温度)为1550℃以及凝固结束时冷铁的温度为600℃，则
式中，0v —设置冷铁部位的铸件体积(dm 3)；
r v —与设置冷铁部位相邻的铸件体积(dm 3 )；
L —凝固潜热(kJ/Kg)；
U —过热度所含的热给（kJ/kg)； t 冷—凝固结束时冷铁的温度(℃)； c —比热容(kJ/Kg ℃)； G 冷—所需冷铁的重量(kg)。
4.2 冷铁表面氧化
为节省生产成本，我公司造型工厂的冷铁均为多次重复使用。
但是使用过的冷铁，经过一次高温后，使用面会产生一层氧化层。
随着氧化层的增加，冷铁热导率大大降低、比热增加，而铸件散热缓慢，冷铁温度升高，导致冷铁易与铸钢
件熔接在一起，形成铸件粘冷铁。
造型工厂使用新旧冷铁做试验进行对比：选择同一个模型分别使用新旧冷铁进行浇注，在其他条件都相同的条件下，得到如图2所示的试验结果，使用了新冷铁的铸件没有粘冷铁，而使用了回收的旧冷铁的铸件粘了冷铁。
图2 回收旧冷铁（左）和新冷铁（右）效果对比
由此可得出解决冷铁重复使用过程中使用
面氧化问题的办法。
通过截面金相法[4]，可见如
图3所示的循环使用的冷铁使用面的氧化层厚
度。
用显微镜测量，冷铁使用面的氧化层厚度在
0.5～1mm之间，如表1。
由此得出，使用过的冷铁需要重复使用的，
只需使用面加工掉1mm，就可完成氧化层去除，
在校核重量安全的条件下，即可重复使用并有效
避免铸件粘冷铁。
图3 循环使用的冷铁表面氧化
表1 显微镜下冷铁表面氧化层厚度
试样1 试样2 试样3 试样4 试样5 试样6 试样7 试样8 试样9 试样10 最大值0.73 0.657 0.299 0.956 0.886 0.82 0.654 0.822 0.286 0.982
最小值0.4 0.455 0.216 0.722 0.977 0.56 0.471 0.687 0.182 0.846
平均值0.565 0.556 0.257 0.839 0.932 0.69 0.562 0.754 0.234
0.914
5 结论
5.1冷铁激冷能力与铸钢件粘冷铁有密切的联系，工艺设计校核冷铁重量，选择适当规格的冷铁可以有效地防止铸钢件粘冷铁；
5.2 循环使用的冷铁在使用过一次后，表面生成0.5～1mm厚的氧化层，降低了冷铁的激冷能力。
在重复使用之前，将冷铁使用面加工去除1mm 的氧化层，可在一定程度上恢复冷铁的激冷能力，防止铸件粘冷铁。
参考文献
［1］陈家能,任美福.铸钢件外冷铁标准化技术初探[J]. 重庆钢铁高等专科学校
学报.1995年第10期第4卷.
［2］刘炀，王国平.内冷铁在厚大铸钢件生产中的应用[J].铸造技术. 2004. 07. ［3］李新亚.铸造手册：铸造工艺第2版[M].
机械工业出版社.2011
［4］金属和氧化覆盖层测试方法截面金相法[S]. 中华人民共和国国家标准.。