球鐵是近40年來(lái)我國發(fā)展起來(lái)的重要鑄造金屬材料。由于球狀石墨造成的應力集中小，對基體的割裂作用也較小，故球鐵的抗拉強度，塑性和韌性均高于其他鑄鐵。與相應組織的鋼相比，塑性低于鋼，疲勞強度接近一般中碳鋼，屈強比可達0 7～0 8，幾乎是一般碳鋼的2倍，而成本比鋼低，因此其應用日趨廣泛。

當然，球鐵也不是十全十美的，它除了會(huì )產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會(huì )產(chǎn)生一些特有的缺陷，如縮松、夾渣、皮下氣孔、球化不良及衰退等。這些缺陷影響鑄件性能，使鑄件廢品率增高。為了防止這些缺陷的發(fā)生，有必要對其進(jìn)行分析并且精密鑄造，總結出各種影響因素，提出防止措施，才能有效降低缺陷的產(chǎn)生，提高鑄件的力學(xué)性能及生產(chǎn)效益。本文將討論球鐵件的主要常見(jiàn)缺陷:縮孔、縮松、夾渣、皮下氣孔、石墨漂浮、球化不良及球化衰退。

1縮孔縮松

1.1影響因素

(1)碳當量：提高碳量，增大了石墨化膨脹，可減少縮孔縮松。此外，提高碳當量還可提高球鐵的流動(dòng)性，有利于補縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗公式為Ｃ%+1/7Ｓｉ%>3 9%。但提高碳當量時(shí)，不應使鑄件產(chǎn)生石墨漂浮等其他缺陷。

(2)磷：鐵液中含磷量偏高，使凝固范圍擴大，同時(shí)低熔點(diǎn)磷共晶在最后凝固時(shí)得不到補給，以及使鑄件外殼變弱，因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向。一般工廠(chǎng)控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和鎂：稀土殘余量過(guò)高會(huì )惡化石墨形狀，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個(gè)強烈穩定碳化物的元素，阻礙石墨化。由此可見(jiàn)，殘余鎂量及殘余稀土量會(huì )增加球鐵的白口傾向，使石墨膨脹減小，故當它們的含量較高時(shí)，亦會(huì )增加縮孔、縮松傾向。

(4)壁厚：當鑄件表面形成硬殼以后，內部的金屬液溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加，其相對值也增加。另外，若壁厚變化太突然，孤立的厚斷面得不到補縮，使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。

(5)溫度：澆注溫度高，有利于補縮，但太高會(huì )增加液態(tài)收縮量，對消除縮孔、縮松不利，所以應根據具體情況合理選擇澆注溫度，一般以1300～1350℃為宜。

(6)砂型的緊實(shí)度：若砂型的緊實(shí)度太低或不均勻，以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下，產(chǎn)生型腔擴大的現象，致使原來(lái)的金屬不夠補縮而導致鑄件產(chǎn)生縮孔縮松。

(7)澆冒口及冷鐵：若澆注系統、冒口和冷鐵設置不當，不能保證金屬液順序凝固；另外，冒口的數量、大小以及與鑄件的連接當否，將影響冒口的補縮效果。

1.2　防止措施

(1)控制鐵液成分：保持較高的碳當量(>3 9%)；盡量降低磷含量(<0 08%)；降低殘留鎂量(<0 07%)；采用稀土鎂合金來(lái)處理，稀土氧化物殘余量控制在0 02%～0 04%。

(2)工藝設計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液，冒口的尺寸和數量要適當，力求做到順序凝固。

(3)必要時(shí)采用冷鐵與補貼來(lái)改變鑄件的溫度分布，以利于順序凝固。

(4)澆注溫度應在1300～1350℃，一包鐵液的澆注時(shí)間不應超過(guò)25ｍｉｎ，以免產(chǎn)生球化衰退。

(5)提高砂型的緊實(shí)度，一般不低于90；撞砂均勻，含水率不宜過(guò)高，保證鑄型有足夠的剛度。

2夾渣

2 .1　影響因素

(1)硅：硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分，因此盡可能降低含硅量。

(2)硫：鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔點(diǎn)比鐵液熔點(diǎn)低，在鐵液凝固過(guò)程中，硫化物將從鐵液中析出，增大了鐵液的粘度，使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。因而鐵液中硫含量太高時(shí)，鑄件易產(chǎn)生夾渣。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應控制在0 06%以下，當它在0 09%～0 135%時(shí)，鑄鐵夾渣缺陷會(huì )急劇增加。

(3)稀土和鎂：近年來(lái)研究認為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致，因此殘余鎂和稀土不應太高。

(4)澆注溫度：澆注溫度太低時(shí)，金屬液內的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高，不易上浮至表面而殘留在金屬液內； 溫度太高時(shí)，金屬液表面的熔渣變得太稀薄，不易自液體表面去除，往往隨金屬液流入型內。而實(shí)際生產(chǎn)中，澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外，澆注溫度的選取還應考慮碳、硅含量的關(guān)系。

(5)澆注系統:澆注系統設計應合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。

(6)型砂：若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料，它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣，導致夾渣產(chǎn)生；砂型的緊實(shí)度不均勻，緊實(shí)度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點(diǎn)的化合物，導致鑄件產(chǎn)生夾渣。

2.2防止措施

(1)控制鐵液成分：盡量降低鐵液中的含硫量(<0 06%)，適量加入稀土合金(0 1%～0 2%)以?xún)艋F液，盡可能降低含硅量和殘鎂量。

(2)熔煉工藝：要盡量提高金屬液的出爐溫度，適宜的鎮靜，以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液表面的渣子，鐵液表面應放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰等)，防止鐵液氧化。選擇合適的澆注溫度，最好不低于1350℃。

(3)澆注系統要使鐵液流動(dòng)平穩，應設有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等)，避免直澆道沖砂。

(4)鑄型緊實(shí)度應均勻，強度足夠；合箱時(shí)應吹凈鑄型中的砂子。

3　石墨漂浮

3. 1　影響因素

(1)碳當量：碳當量過(guò)高，以致鐵液在高溫時(shí)就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小，在鎂蒸汽的帶動(dòng)下，使石墨漂浮到鑄件上部。碳當量越高，石墨漂浮現象越嚴重。應當指出，碳當量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因，但不是唯一原因，鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。

(2)硅：在碳當量不變的條件下，適當降低含硅量，有助于降低產(chǎn)生石墨漂浮的傾向。

(3)稀土：稀土含量過(guò)少時(shí)，碳在鐵液中的溶解度會(huì )降低，鐵液將析出大量石墨，加重石墨漂浮。

(4)球化溫度與孕育溫度：為了提高鎂及稀土元素的吸收率，國內試驗研究表明，球化處理時(shí)最適當的鐵液溫度是1380～1450℃。在此溫度區間，隨著(zhù)溫度升高，鎂和稀土的吸收率增加。

(5)澆注溫度：一般情況下,澆注溫度越高，出現石墨漂浮的傾向越大，這是因為鑄件長(cháng)時(shí)間處于液態(tài)有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與Ｗ.Ｗ.Ｃhaput研究發(fā)現,若縮短凝固時(shí)間，隨著(zhù)澆注溫度升高，石墨漂浮傾向降低。

(6)滯留時(shí)間：孕育處理后至澆注完畢之間的停留時(shí)間太長(cháng)，為石墨的析出提供了條件，一般這段時(shí)間應控制在10ｍｉｎ以?xún)取?/span>