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,
灰暗疏松孔或蝇脚状黑点，聚集于铸件表面；微观缩 松产生于二次收缩末期，共晶团或晶间铁液在负压下 补缩不充分凝固收缩而成，常见于铸件厚断面处。缩 松是球墨铸铁特有的缺陷，主要是由于球墨铸铁凝固 和收缩特点所致，其共晶凝固时间比灰铸铁长，呈粥 状凝固，较薄弱的凝固外壳在石墨化膨胀力作用下扩 张，松弛了内部压力，铸件在二次收缩时，最后凝固 的热节部位被枝状晶分隔成为真空区，完全凝固后形 成孔壁粗糙的疏松孔，即缩松缺陷。
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或分布大量芝麻状黑色斑点，力学性能下降，伸长率显 著降低。用奥林巴斯光学显微镜观察，在石墨聚集区， 多数石墨呈片状分布，球状石墨较少，石墨大小5级， 球化率2~3级 （图4）。
图3 要求的金相组织 500× Fig. 3 Required microstructure
夹渣分布于铸件浇注位置上表面、型芯的下面及 铸件死角处，破断面上显现暗黑色无光泽深浅不一的 夹杂物，断续分布。金相观察可见条状、块状夹杂物， 邻近的石墨可呈片状或球状。
原因分析：球化处理过程中，Mg、RE与铁液中 O、 S 反 应 形 成 的 渣 在 铁 液 温 度 低 、 稀 渣 剂 效 果 不 佳 时，上浮不充分或扒渣不充分造成铁液夹渣；浇注过 程中，铁液充型翻滚，破碎的氧化膜被卷入铸型，在 型内上浮并聚集于铸件上表面或死角处形成夹渣。
4. 宁夏共享集团有限责任公司 田伟春
22. 山东时风 （集团） 有限公司 董吉鹏
5. 宁夏共享集团有限责任公司 纳小明
23. 山西三联铸造有限公司 张金科
6. 武汉武重铸锻有限公司 杨文华
24. 太原重工铸锻分公司铸钢厂 郝俊龙
7. 武汉武重铸锻有限公司 贾方政
25. 山西长峰耐磨件有限公司 张永红
参考文献： [1] 丛勉. 铸造手册：铸铁 [M]. 北京：机械工业出版社，1993. [2] 张博. 球墨铸铁—基础·理论·应用 [M]. 北京：机械工业出版社，
1985. [3] 辜祖勋. 铸铁件中白口缺陷的产生与防止 [J]. 铸造，2008 （12）：
1312-1315. [4] 李一兵. 盖包球化法在球墨铸铁生产中的应用 [J]. 铸造，2007
发了证书和奖金。
17. 中国二重集团铸造厂有限责任公司 齐卫东
名单如下：
18. 朝阳飞马车辆设备股份公司 袁学文
1. 武汉钢铁重工集团有限公司 曹 波
19. 东风精密铸造有限公司 程正清
2. 黄石东贝铸造有限公司 徐红胜
20. 国营华晋冶金铸造厂 张 彪
3. 常州精棱铸锻有限公司 姚士芳
21. 浙江佳力风能技术有限公司 杨光祥
图4 球化不良的金相组织 500× Fig.4 Microstructure of abnormal nodularizing ductile iron
原因分析：根据热分析技术理论，铸件铁液球化效
果与铁液中Mg、RE残余量密切相关 （量化关系如图5）。
影响Mg、RE残余量的因素主要是：①熔炼时，投炉料 含杂质多，扒渣不充分，使铁液中硫含量、活性氧含
（3） 适当降低稀土镁残留量，降低浇注温度，采 用薄而宽的内浇道，消除或减少缩松缺陷。
铸造
蔺亚琳等：浅析球墨铸铁件缺陷产生原因及防止措施
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1 生产工艺条件
该铸件质量为43.8 kg，材质为耐磨球铁，化学成分
2 常见缺陷分析
2.1 球化不良 球化不良的宏观特征为铸件浇道断口为银灰色，
收稿日期：2009-09-15收到初稿，2009-11-30收到修订稿。 作者简介：蔺亚琳 （1972-），女，工程师，主要从事热加工工艺研究工作。E-mail：jsk053@
原因分析：铁液在熔炼过程中，扒渣不及时、不 充 分 ， 或 氧 化 严 重 ， 造 成 化 学 成 分 不 稳 定 ， 其 中 CE （碳当量）、S、P含量对铸件产生缩松的影响较大。CE 偏低时，C含量低，石墨数量减少，不利于减少缩松；
CE偏高时，C含量增加，易产生石墨漂浮，使缩松倾 向增大；S、P含量高时，降低铁液中的Mg、RE残余 量，严重影响球化率，阻碍铁液的充分补缩，加大缩 松倾向。 2.3 气孔
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浅析球墨铸铁件缺陷产生原因及防止措施
蔺亚琳，李志翔，曹菊艳
（金堆城钼业集团责任有限公司机电修配厂，陕西华县 714102）
摘要：以球磨机勺头为例，运用铸造理论、金属凝固理论、热分析技术，对中小型球墨铸铁件产生的球化不良、缩
松、气孔、裂纹、夹渣等铸造缺陷的影响因素进行了分析总结，并采取了相应的控制预防措施。
“圣泉与铸造企业同行— ——铸造新技术、新材料全国巡回推广会”是由中国铸造协会指导、圣泉集团 组织的面向中小铸造企业的系列技术讲座和交流活动，通过邀请圣泉和铸造行业的技术专家、教授，向 铸造企业技术和管理人员介绍行业的最新发展趋势、新技术新材料的应用情况、进行铸造技术咨询，以 促进中小铸造企业技术、管理水平的提高。推广会启动仪式于5月9日在京举行，中国铸造协会理事长贾 成炳与圣泉集团唐一林总裁共同点亮了启动球。
11. 齐齐哈尔齐车集团亿联铁路车钩有限责任公司 30. 西安西电开关电气有限公司 汤慎明
杨楠
（济南圣泉集团股份有限公司 供稿）
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“圣泉与铸造企业同行—— —铸造新技术、新材料全国巡回推广会” 启动仪式在京举行
气孔是铸件表皮下2~3 mm处均匀或蜂窝状分布的球 形、椭圆球状或针孔状内壁光滑孔洞，直径0.5~3 mm， 可在热处理后发现，小件中较多。
原因分析：球墨铸铁粥状凝固特点使铁液表面张 力大，易形成氧化膜，阻碍铁液中气体排出，滞留于 铸件皮下形成气孔；在浇注过程中，EPS模样气化产 生的气体不能及时导出，滞留于铁液中造成铸件气孔 缺陷；石英砂粒度小，紧实性强，不利于气体排出， 造成铸件气孔缺陷。尤其是薄壁 （7~20 mm） 铸件易 形成此缺陷。 2.4 裂纹
（4） 严格控制炉料，干燥少锈，减少铁液中的气 体；采用宝珠砂埋箱，增加造型透气性；增大抽负压 压强，减少型腔中气体滞留；保证模样表面涂料的干 燥度等，可有效降低皮下气孔产生。
（5） 延长打箱时间到12 h；优化热处理工艺，降低 加热速度，搅拌淬火液以保证水玻璃液模数，提高铸 件出水温度到100~150 ℃空冷等措施可有效减少铸件 产生裂纹倾向。
Huaxian 714102, Shaanxi, China）
Abstract： The factors causing the casting defects of spoon head of ball mill such as abnormal nodularizing, dispersed shrinkage, gas hole, crack, and slag inclusion were analyzed, by means of casting theory, metal solidification theory and thermal analysis techniques. The defects are formed in the production of small and medium size ductile iron castings. The corresponding control and prevention measures were adopted. Key words：ductile iron; cast defects; control; expendable pattern casting
量 偏 高 ， Mg、 RE 首 先 与 O、 S 发 生 反 应 ， 残 余 量 降 低，造成球化不良；②浇注时，出炉铁液温度偏高，
造成Mg、RE烧损严重，残余量降低，影响球化效果； 浇注时间长，超过20 min，Mg、RE不断被氧化减少， 造成球化衰退[2]。
2.2 缩松 宏观缩松产生于热节区凝固早期，尺寸略大，呈
8. 上海宏钢电站设备铸锻有限公司 陈 军
26. 大连船用推进器有限公司 王远新
9. 上海宏钢电站设备铸锻有限公司 王晨洪
27. 哈尔滨东安发动机 （集团） 有限公司 付本江
10. 中国北车集团齐齐哈尔轨道装备有限责任公司 28. 哈尔滨东安发动机 （集团） 有限公司 马明亮
邹立平
29. 定州东方铸造有限公司 冯 帅
Hale Waihona Puke 6~7级，球化率1~2级 （如图3），冲击韧性αk≥20 J/cm2。
表1 勺头铸件化学成分
Table 1 The chemical compositions of spoon head casting wB/%
C
Si
Mn Mo
B
Mg残
RE残
3.2~3.5 2.8~3.2 2.1~2.4 0.2~0.4 0.01~0.02 0.03~0.05 0.03~0.06
3 铸件质量控制措施
（1） 严格控制生铁、稀土镁硅铁合金、废钢等主 要原材料中S、P有害元素及杂质含量；加强熔化操作， 控制熔炼温度和时间，充分扒渣，降低铁液中硫、氧 含量；加强炉前分析，稳定铁液化学成分。把好铁液 质量第一关，降低球化不良和夹渣缺陷。
（2） 采用密封式浇注包或钇基重稀土镁球化剂， 可延长球化衰退时间1.5~2倍，有效提高石墨球化率[4]。
（5）：535-537.
（编辑：刘冬梅，ldm＠）
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第四届“圣泉杯”全国铸造工人技术操作能手在京颁奖
由中国铸造协会主办、圣泉集团协办的第四届 12. 上海圣德曼铸造有限公司 卫晨晖
“圣泉杯”全国铸造工人技术操作能手评比活动，经 13. 中国第一汽车集团铸造公司技术中心 李兆宏
铸造企业推荐、评委会严格评审，来自全国铸造企 14. 沈阳机床银丰铸造有限公司 孙 龙
业的30名工人获得了操作能手称号，在2010年5月9 15. 沈机集团昆明机床股份有限公司 黄俊春
日召开的中国铸造协会年会上，向30位操作能手颁 16. 中国二重集团铸造厂有限责任公司 裴长盛