球铁铸件容易断裂的原因是什么

球铁铸件，作为普遍应用于机械、汽车、建筑等多个区域的优良铸造材料，其以、良好的韧性和性著称。然而，在实际应用中，球铁铸件有时会出现断裂现象，这不仅影响了产品的使用寿命，还可能带来稳定隐患。

一、化学成分与材质问题

1.1磷含量过高

磷是球铁中的一种不好的元素，其含量过高会明显提升脆性转变温度，导致铸件在室温下就可能发生脆性断裂。

1.2铬含量超标

铬是一种重要的合金元素，能够提升铸铁的硬度和性。然而，当铬含量过高时，会引起铸件发脆或断裂。这是因为过量的铬会改变铸铁的微观结构，使其变得愈为脆硬，从而降低了铸件的韧性。因此，在球铁铸造过程中，应正确控制铬的含量，避免其超标。

二、石墨形态与分布

2.1石墨球异化

石墨球异化是球铁铸件中常见的问题之一，表现为石墨形态不规则，如团块状、蝌蚪状、蠕虫状等。这是由于球状石墨在沿辐射方向生长时，局部晶体生长模式和生长速率偏离了正常生长规律所致。石墨球异化会严重影响铸件的力学性能，降低其强度和韧性，从而增加断裂的风险。

2.2石墨漂浮

在过共晶成分的厚壁球铁铸件中，常常会出现石墨漂浮现象。这是由于石墨与铁水密度不同，过共晶铁水直接析出的石墨受到浮力作用而向上聚集所致。石墨漂浮会导致铸件局部区域石墨含量过高，从而降低了该区域的强度和韧性，增加了断裂的可能性。

三、铸造缺陷与内部应力

3.1铸造缺陷

铸造过程中产生的各种缺陷，如皮下气孔、缩孔、缩松、贯穿线性类缺陷（如裂纹、冷隔）等，都是导致球铁铸件容易断裂的重要原因。皮下气孔主要含有氢、一氧化碳和氮等气体，这些气体的存在会削弱铸件的强度。缩孔和缩松则是由于铸件在凝固过程中局部区域未能全部补缩而形成的孔洞，它们会明显降低铸件的力学性能。贯穿线性类缺陷则会直接破坏铸件的连续性，使其在外力作用下容易发生断裂。

3.2内部应力

球铁铸件在铸造和冷却过程中会产生内部应力，这些应力如果未能得释放或去掉，就会在铸件内部形成潜在的裂纹源。当铸件受到外力作用时，这些裂纹源会扩展，导致铸件断裂。内部应力的产生与多种因素有关，如铸造工艺的选择、冷却速度的控制、模具温度等。

四、工艺参数与操作不当

4.1浇注温度与速度

浇注温度和速度是影响球铁铸件质量的关键因素之一。浇注温度过高或过低，以及浇注速度过快或过慢，都会导致铸件内部产生缺陷，如气孔、夹渣、冷隔等。这些缺陷会削弱铸件的强度，增加其断裂的风险。

4.2冷却速度

冷却速度对球铁铸件的微观结构和力学性能有着重要影响。当冷却速度过快时，铸件内部会产生大的热应力，容易导致裂纹的产生；而当冷却速度过慢时，则会使铸件内部组织变得粗大，降低其强度和韧性。因此，在铸造过程中，应正确控制冷却速度，以获得理想的微观结构和力学性能。

4.3操作不当

铸造过程中的操作不当也是导致球铁铸件容易断裂的原因之一。例如，模具的预热温度不够、浇注系统设计不正确、脱模时间过早等，都会导致铸件内部产生缺陷或应力集中，从而增加其断裂的风险。

五、后期处理与质量控制

5.1后期处理不当

球铁铸件在铸造完成后，通常需要进行一系列的后期处理，如热处理、机械加工等。这些处理过程如果操作不当，也会对铸件的力学性能产生不良影响，导致其容易断裂。例如，热处理温度过高或过低、保温时间不够、机械加工过程中产生的振动和应力等，都会降低铸件的强度和韧性。

5.2质量控制不严

在铸造过程中，如果质量控制不严，就会导致铸件内部存在各种缺陷和应力集中点。这些缺陷和应力集中点在受到外力作用时，很容易成为裂纹的起点，从而导致铸件断裂。因此，在铸造过程中，应严格执行质量控制标准，确定每个环节的质量都符合要求。