任何鑄造缺陷都直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益?？上У氖?，未有一個(gè)鑄造廠是沒有鑄造缺陷的?，F(xiàn)列出幾種主要（常見）的鑄造缺陷，如氣孔，縮孔，夾渣及球化不良等來分析它們產(chǎn)生的原因并提出消除措施，與諸君共議。

一 氣孔（Gas hole）

1、產(chǎn)生原因

金屬液中的氣體未徹底釋放出來和鑄型內(nèi)的氣體侵入進(jìn)金屬液中，從而滯留在凝固后的鑄件之內(nèi)（圖1）。

（1）金屬液中的氣體來源 g 劣質(zhì)爐料含泥沙、油垢、銹蝕及濕氣等，熔煉中生成大量的O、H、N等氣體和渣釉；爐溫低；精練不夠；澆注溫度低，澆注時(shí)間長及澆注速度慢、澆包潮濕等。上述因素，都促使金屬液表面過早形成氧化膜而凝固，氣體雖然掙扎著向外逃逸但卻無法實(shí)現(xiàn)。反映在鑄件上則成為向上的“梨形”氣泡，梨把朝內(nèi)。氣孔表面光滑。通常稱這種氣孔為“析出性氣孔”（圖2）。在薄壁件的表皮下或外觀形成密集的小圓孔或針孔（圖3）。

（2）型腔內(nèi)氣體來源

砂型水分≥4.5%，死灰＞12%，透氣性差；水玻璃砂未干透（僅吹C O2是不夠的）；樹脂砂的樹脂量＞1.8%，固化劑量也多；消失模厚大，比重大又未干透，涂料層＞2㎜且未干透；粗大砂芯樁的過實(shí)，未中空，氣體未引出型外；合箱后等待澆注時(shí)間＞8h，或過夜等，使鑄型和砂芯返潮。

（3）工藝設(shè)計(jì)不合理

直澆道粗大，金屬液不能很快充滿或斷流而將氣體卷入；內(nèi)澆口噴射，金屬液紊亂；冒口處低位，排氣孔少；底注，溫度場為上低下高，導(dǎo)致金屬液迅速形成氧化膜而快速凝固。

上述（2）、（3）所產(chǎn)生的氣體在排氣不暢且型內(nèi)壓力大的情況下，氣體被卷入或鉆入未凝固的金屬液內(nèi)。通稱這種氣孔為“侵入性氣孔”（圖4）。氣孔也似梨狀而梨把朝外。

2 消除方法

消除金屬液中可能產(chǎn)生氣體的一切因素；提供氣體從金屬液內(nèi)和鑄型（砂芯）中容易逸出的機(jī)會或條件。應(yīng)當(dāng)著重指出的是，徹底排出金屬液中的氣體是第一位的！

具體做法：

選用優(yōu)質(zhì)、干凈干燥的爐料，提高熔煉溫度（灰鐵1520℃，鑄鋼1650℃，不銹鋼1680℃），充分精煉脫氣與靜置，高溫且快速澆注，消失模澆注溫度比砂鑄高50℃，因?yàn)榕菽紵且粋€(gè)吸熱過程，充型前沿的金屬液溫降比隨后之金屬液的溫降大得多。鑄型與砂芯盡量減少有機(jī)物含量且徹底干透（包括白模）；正確的工藝設(shè)計(jì)：直澆道呈錐體狀讓金屬液快速注滿，上箱橫澆道的高度大于底寬，內(nèi)澆口多而分散、喇叭狀，徑向進(jìn)入，惟有對側(cè)冒口才允許切向進(jìn)入（圖5）。隨形壓邊冒口（或澆口）的縫寬為6～12㎜，壓邊長為該處的60～70%。頂注及內(nèi)澆口設(shè)在上部，這會沖破金屬液上表面的氧化膜，延緩上表面的凝固的時(shí)間，從而把金屬液內(nèi)部的氣體排出去；在鑄型上箱多設(shè)排氣通道把型內(nèi)氣體順利引出型外，對于大型鑄件尤為重要，這不僅僅是為了消除氣孔，更是為安全生產(chǎn)所必需！澆注時(shí)及時(shí)引氣，澆包預(yù)熱＞500℃和孕育劑預(yù)熱等也很重要。

三 縮孔、縮松（Shrinkage hole）

1 產(chǎn)生原因：熱不平衡

縮孔的孔洞較長大，不規(guī)則，孔內(nèi)呈樹枝狀，表面粗糙，顏色黑暗?？s松則是密集的小細(xì)孔或表面疏松。它們多位于鑄件的熱節(jié)處。

（1）在鑄件結(jié)構(gòu)形成的熱節(jié)處最后凝固得不到補(bǔ)縮（圖6）。鑄型只設(shè)一個(gè)內(nèi)澆口又在厚壁處形成人為熱節(jié)，內(nèi)澆口周圍產(chǎn)生縮孔、縮松（圖7）。底注，造成溫度場的上下溫差大。上面溫度低先凝固，下面溫度高后凝固。無論先凝固的還是后凝固的都得不到有效

補(bǔ)縮；
冷冒口位于熱節(jié)上，尺寸偏小，球鐵的冒口頸偏大（圖8），都為縮孔提供了條件。

（2）澆注溫度偏高，澆注時(shí)間過長，按順序凝固時(shí)最后凝固的地方得不到補(bǔ)縮。

（3）球鐵鑄型的表面硬度＜90，砂箱剛度弱，球鐵的共晶團(tuán)數(shù)多，凝固膨脹力大，推動(dòng)鑄型向外移動(dòng)。

（4）化學(xué)成分不當(dāng)。碳當(dāng)量低，即碳低硅低，硫磷含量又偏高形成低熔點(diǎn)的硫化物與磷化物，凝固后產(chǎn)生孔洞。孕育過度，大劑量或多次孕育，也會產(chǎn)生縮松；孕育衰退也然。

2 消除方法：熱平衡 + 激冷

（1）促進(jìn)幾何熱節(jié)處快速率先凝固：采用冷鐵，包括在熱節(jié)處敷鋯英砂、鉻鐵礦砂及刷同質(zhì)涂料（圖9）；在消失模的厚大處插釘子（圖10）。

（2）內(nèi)澆口

設(shè)在薄壁處，例如襯板（圖11）

提高薄壁處的溫度，在弧形的使用面上放外冷鐵，使整體的溫度基本一致而同時(shí)凝固。如果件大壁厚均勻，則在內(nèi)澆口處采取激冷措施。

（3）改變內(nèi)澆口位置。

圖12是山西某廠的箱體鑄件，要求底面硬度HB180～220。原工藝為底注，硬度＜170，不合格率＞70%。后將內(nèi)澆口提高到中間位置，則問題就解決了。須知，凡是硬度低的地方，就說明該處組織疏松，稱為“準(zhǔn)縮松”（圖13），將該處由后凝固變?yōu)?/span>先凝固，其硬度值就提高了。

為了便于在薄壁處設(shè)內(nèi)澆口，可以增加一個(gè)砂芯，讓厚壁處先凝固（圖14）。所有鑄件的上表面都應(yīng)多設(shè)出氣孔，圓形直徑＜6㎜；楔形與鑄件接觸處窄（≤6㎜）且長（≥40㎜）。否則，在出氣孔根部就會產(chǎn)生縮孔。

（4）球鐵的冒口要靠近熱節(jié)又離開熱節(jié)（圖15），冒口頸要小。若冒口設(shè)在熱節(jié)上，勢必增大熱節(jié)圓，若冷冒口，反而增加縮孔危險(xiǎn)且工藝出品率低。

（5）厚大鑄件采用熱冒口加冷鐵：外冷鐵的三維尺寸是被冷卻處尺寸的0.6～0.7倍；內(nèi)冷鐵的重量是被冷卻部分重量的5%，焊成網(wǎng)狀，鑄件凝固時(shí)內(nèi)冷鐵被焊化掉（圖16）。

（6）提高鑄型的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)度越高，金屬液的流動(dòng)阻力越小，則縮孔越少。壓箱鐵一定壓在鑄型上，而不是壓在箱把和箱邦上。

（7）提高碳當(dāng)量（CE≥4.3%），共晶成分縮孔最小。適當(dāng)合金化，減少S、P、AL等有害雜質(zhì)元素。

（8）低溫快澆是消除縮孔縮松的有力手段。

三 夾渣夾砂（Slag and Sand Inclusion）

1 產(chǎn)生原因：金屬液內(nèi)外不純凈

金屬液表面有渣釉未除凈，在鑄件表面形成明顯的黃色、綠色、白色和黑色的渣孔與砂孔，這屬于一次夾渣與夾砂（圖17）；如果在金屬液內(nèi)部產(chǎn)生二次氧化物等化合物，于鑄件內(nèi)成為若干微細(xì)紋或點(diǎn)狀缺陷，這屬于二次夾渣，它類似縮松但不是縮松。

（1）劣質(zhì)爐料所致。

（2）金屬液的性質(zhì)與爐襯、包襯、鑄型材料、砂芯材料及涂料的性質(zhì)相反，于是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化合物，這不僅造成夾渣，還往往造成嚴(yán)重的化學(xué)粘砂。

（3）直澆道粗大將氣體卷入金屬液；消失模方形直澆道涂料層破損將干砂帶入型內(nèi)。

（4）內(nèi)澆口為倒喇叭狀，金屬液噴射入型，破壞了金屬液的表面張力，內(nèi)層金屬液與空氣中的O、H、N等形成各自微小的化合物滯留在鑄件內(nèi)，形成孤立的或多個(gè)細(xì)小紋狀氧化物或點(diǎn)狀缺陷（圖18）。

（5）鑄型強(qiáng)度低或耐火度低。

（6）人為因素：型腔內(nèi)浮砂未清理干凈及澆注時(shí)擋渣不好等。

2 消除方法：金屬液內(nèi)外純凈化及強(qiáng)化工藝措施。

（1）優(yōu)質(zhì)爐料，提高爐溫，精練、靜置及徹底除渣。

（2）爐襯、澆包、型砂及涂料的性質(zhì)與金屬液的性質(zhì)相一致。

（3）澆注系統(tǒng)為半開放半封閉式，即直澆道要適當(dāng)細(xì)小呈錐體，橫澆道高大，利于雜物上浮，內(nèi)澆口喇叭狀使金屬液快速平穩(wěn)注入鑄型。內(nèi)澆口避開對鑄件質(zhì)量要求高的部分，不直接沖擊砂芯或芯撐。進(jìn)入鑄型之金屬液的流速小于“臨界流速”（≤0.5M/S），旨在不破壞金屬液的表面張力。高大鑄件為階梯式澆注系統(tǒng)（圖19），但不底注，使各層澆注系統(tǒng)成為各自獨(dú)立的連通器，實(shí)現(xiàn)由下而上地逐層凝固。

（4）鑄型傾斜 + 溢流，把首流金屬液排放出型外（圖20）。傾斜對輪形及大型平板類鑄件尤為可取。高處的冒口實(shí)為熱冒口。

（5）對大型鑄件需設(shè)外澆口桶，中小件則在直澆道上設(shè)陶瓷過濾片和內(nèi)澆口上面放過濾網(wǎng)片（圖21）。

（6）提高白模的表面質(zhì)量，提高涂料層的強(qiáng)度且無破損，直澆道與外澆口杯接觸嚴(yán)密。

（7）合箱前清理干凈型腔內(nèi)與澆道中的浮砂，合箱后蓋嚴(yán)直澆道與冒口孔，澆注時(shí)有專人擋渣，或采用茶壺包等。嚴(yán)格地說，鑄造生產(chǎn)的全過程是一場戰(zhàn)斗，在這場戰(zhàn)斗中，要分工明確，各伺其職，不走樣地執(zhí)行高標(biāo)準(zhǔn)的每一項(xiàng)要求，使每一道工序都確保“零失誤”和“零廢品”，從而爭取這場戰(zhàn)斗的完全勝利。

四 球化不良（Poor nodularity ）

石墨變化：片狀→蠕蟲狀→球狀→開花狀→碎塊狀（圖22）。在球狀兩邊的狀態(tài)都叫球化不良（過與不及）。這里的球化不良指的是“過球化或球化衰退與孕育衰退”。

1、產(chǎn)生的原因：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低

（1）爐料不合格，回爐料多，化學(xué)成分與牌號要求不符，雜質(zhì)與反球化元素多。

（2）球化劑選用不當(dāng)，質(zhì)量低或過期或氧化，粒度小或粉化，用量不當(dāng)。

（3）孕育劑選用不當(dāng)，質(zhì)量差且品種單一；孕育方法不當(dāng)，孕育量不足或過多。

（4）球化處理溫度 ＜1420℃ 或 ＞1520℃。球化溫度＞1510℃，則球化劑燒損嚴(yán)重而失效，有效石墨核心少石墨球少；C、Si燒損大，Si少則降低孕育效果，增加白口化，使碳化物增多。球化溫度＜1420℃，則球化不充分，縮短了凝固時(shí)間，就縮短了石墨球生長的時(shí)間，從而減少了球狀石墨的數(shù)量，增加了團(tuán)絮狀或團(tuán)塊狀石墨，球化率及石墨球等級降低。最適宜的球化溫度在1460℃上下。

（5）澆包結(jié)構(gòu)不當(dāng)，其有效高度小于包內(nèi)徑的1.3倍。

（6）球化處理后，等待或澆注時(shí)間＞10分鐘，導(dǎo)致球化衰退和孕育衰退。

2、消除方法：防未病與治已病

A 防未病

所謂“防未病”就是采取高標(biāo)準(zhǔn)和正確的工藝方法，保證球化處理完好與防止衰退。

（1）選用優(yōu)質(zhì)專用的高純生鐵：高碳低硅、低硫低磷及干擾球化元素少。這里應(yīng)該說明的是，對硫要辯證地對待：即S在球鐵中的含量不可<0.01%，否則，不可能達(dá)到預(yù)期的球化效果。因?yàn)榇藭r(shí)，球化劑中稀土元素沒有有害雜質(zhì)可清除，而它本身則成為有害元素起到反作用；灰鑄鐵中的硫更不可少，應(yīng)在0.1%左右。它除了提高流動(dòng)性外，還改善機(jī)械加工性能。

（2）控制回爐料的加入量 ＜30%，以防止“遺傳性”。所謂“遺傳性”，就是原始爐料在重熔過程中，爐料的某種結(jié)構(gòu)、成分及物性方面的信息（或基因）被保存并傳遞給后來重新結(jié)晶的晶體。這種“遺傳性”往往使新的晶體之物性變壞（這也與人類近親結(jié)婚相似）。改善不良遺傳性的途徑就是更換爐料、多種爐料搭配使用，進(jìn)行針對性處理，提高爐溫讓熔液過熱等。

（3）選用優(yōu)質(zhì)正確的球化劑。根據(jù)具體情況選用輕稀土或重稀土球化劑，或兩者搭配使用，原則是在優(yōu)質(zhì)生鐵的前提下稀土含量低者為優(yōu)。

（4）選用優(yōu)質(zhì)且多品種高效復(fù)合孕育劑。在具體操作中，多品種高效復(fù)合孕育劑的孕育效果優(yōu)于單一品種孕育劑的孕育效果，多次孕育優(yōu)于一次孕育，尤其注重瞬時(shí)孕育。

（5）采用預(yù)處理和蓋包處理（圖23）。預(yù)處理劑為SiBa、SiC、小蘇打等，用量在0.3%±。預(yù)處理反應(yīng)后生成高熔點(diǎn)化合物，其密度與金屬液的密度相當(dāng)，質(zhì)點(diǎn)尺寸在3μm±，成核能力強(qiáng)抗衰退。

B 治已病

所謂“治已病”就是對已經(jīng)球化不良的金屬液采取挽救措施。

（1）用事先已預(yù)備好的澆包去接高溫金屬液，占包容量的1/2，將第一次已做過球化處理的澆包內(nèi)之金屬液倒入備用包內(nèi)，同時(shí)補(bǔ)加球化劑和孕育劑。

（2）向第一個(gè)澆包內(nèi)添加適量的球化劑和孕育劑，再去接爐內(nèi)的高溫金屬液。這時(shí)，兩個(gè)澆包可以去快速澆注，短時(shí)間內(nèi)澆完。但須注意的是，第一次澆包里的金屬液溫度不得低于1380℃；第二次補(bǔ)加的球化劑與孕育劑的粒度在5㎜左右。

（3）觀察三角試片和火苗來判斷球化優(yōu)劣，火苗以蠟燭似的為好。

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解決鑄造缺陷問題，要有深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對不同的鑄件應(yīng)采取針對性的具體措施，因?yàn)橛绊戣T造缺陷的因素多，現(xiàn)場情況復(fù)雜，故必須仔細(xì)辨別，全面分析，區(qū)別對待?！厦鏀⑹龅那闆r外，還有裂紋、壁厚不均、粘砂、塌箱、縮沉、硬點(diǎn)、色變、增碳、石墨飄浮、澆不足，皺皮、斷芯、飛翅等等缺陷，因篇幅所限，不再細(xì)述，感興趣者另與切磋。