球墨铸铁金相缺陷

从金相组织判断球铁牌号

从金相组织方面无法具体判别球铁的牌号，具体看看

GB/T9441-2009《球墨铸铁金相检验》和GB/T1348-2009《球墨铸铁

件》就知道了，主要判别球铁牌号的依据还是力学性能的数据，成

分和金相都不作为标准，成分主要控制大概球铁的工艺性能，金相

主要看球化率和珠光体的含量其实也还是看工艺性能指标。

球墨铸铁与铸铁的区别

球铁是球墨铸铁的简称,球墨铸铁是铸铁的一种

铸铁，含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。

铸铁可分为：

①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。

②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。

③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。

④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。

⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。

⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。

球墨铸铁金相缺陷

1、球化不良

球化不良是稀土镁球墨铸铁经常遇到的问题之一。球化不良是指浇铸过程中因球化剂加入量不足等原因而形成的铸铁石墨未充分球化的现象。铸件中的石墨

多呈团块状、开花状、枝晶状、蠕虫状、厚片状。

（1）宏观特征

银白色的断口上分布有黑色斑点，破断铸件在其整

个断面上分布有明显可见的小黑点，愈往中心愈密。球

化不良的程度越严重，黑斑直径越大数量越多，甚至全

部断口为黑灰色，类似灰铸铁的断口。金相微观分析能

发现有集中分布的厚片状石墨或晶间石墨以及少量球

状、团状石墨，严重时还出现片状石墨。球化不良使力

学性能急剧下降，不能达到牌号所规定的性能指标。主要是因为镁和稀土元素的残留量不足造成的。（2）微观特征

金相观察为集中分布的厚片状石墨，极少量的球状石墨，且球状石墨特别圆，见图1：

在厚片状石墨周围出现铁素体组织，这种组织使球墨铸铁的力学性能大幅下降。

（3）原因分析

①合金加入量少

②球化剂数量合适，铁水中含硫量高

③铁水氧化致使镁量烧损而造成球化剂含量不足

（4）应采取的措施

①球化剂加入要足量

②尽量防止镁的烧损，提高球化剂的吸收率

③严格控制铁水中的含硫量，应选用低硫生铁

④铁水温度应控制在工艺要求范围内，温度过高，造成球化剂烧损过多。过低合金易“结死”都会造成球化不良。

2、石墨飘浮

（1）宏观特征

石墨漂浮常出现于铸件上表面、试块边缘及冒口底部，在断口上表面出现一层界限明显且平整的黑斑。（2）微观特征

其石墨聚集，呈开化状或荔枝状，有的完全爆裂，见图2，这种组织严重削弱了球铁的力学性能，使材料的强韧性指标明显下降。

（3）原因分析

产生石墨飘浮的主要原因为碳硅当量过高，

（碳当量>4.55%）。当碳硅当量超过共晶成分，因

浇铸温度高，铁水在凝固前就析出石墨，若液态

停留一段时间，此时石墨聚集并长大，由于石墨

的密度远比铁水轻，聚集石墨易上浮，有时夹杂

物也被带到铸件的上表面，从而在铸件表面产生

石墨飘浮。在同等条件下（碳当量相同），铸件愈

大，浇铸温度愈高，冷却速度越慢，则铁水在铸

型内保持高温液态时间长，石墨有足够的上浮时

间，因而石墨飘浮愈严重。

（4）防止石墨飘浮应采取的措施

①严格控制碳硅当量，碳不应该超过4%，硅不应该超过3%，厚大铸件的碳硅含量应更低。

②提高冷却速度，在壁厚处应放置冷铁

③加入少量强烈阻止石墨化的元素，如加入钼

④严格控制稀土元素残留量

3、夹渣

（1）宏观特征

夹渣分布于铸件的上表面和铸件的死角处，夹渣在断面上呈连续的暗黑色区域或斑点，无金属光泽。（2）微观特征

有硫化物（MgS和FeS）和氧化物（MgO、SiO2、FeO、Al2O3）在夹渣处除有球状石墨外，还有类片状石墨，见图3。夹渣的出现大大地降低了球铁的力学性能，特别是伸长率及冲击韧性下降更明显。

（3）原因分析

铁水中硫含量及残余镁量过高，加之浇铸温度过低，

形成了夹渣缺陷。

（4）防止产生夹渣的措施

可降低铁水中硫含量（硫含量应控制在0.03-0.04%）

及残留镁量≤0.05%；控制足够的稀土量，提高浇铸温度

(≥1300℃)，使熔渣易于上浮，减少夹渣。球化处理后

需多次扒渣，以免非金属夹杂物留在铁水中形成夹渣。

此外，在浇铸时，应减少铁液在空气中停留的时间，以

免铁液流在浇铸时产生氧化而生成二次渣的机会。