球铁铸件常见的铸造缺陷和修理方法

球墨铸铁因其良好的韧性和性，在机械制造、汽车制造、船舶制造等区域得了普遍应用。然而，球铁铸件在生产过程中，由于多种因素的影响，会产生多种铸造缺陷。

一、球铁铸件常见的铸造缺陷

球化不良

球化不良是球铁铸件中一种常见的缺陷，表现为铸件或试棒断面上分布有明显可见的小黑点，愈往中心愈密。金相组织中，有聚集分布的厚片状石墨。这种缺陷主要由以下几个原因引起：

原铁液硫含量过高：硫元素会与球化元素反应，形成硫化物，影响球化效果。

铁液氧化：氧化会消耗球化元素，降低球化效果。

残余球化剂量不足：球化剂加入量不足，无法形成足够的球状石墨。

反球化元素的干扰：某些微量元素会干扰球化过程。

球化衰退

球化衰退是指球墨铸铁铁液在停留确定时间后，球化效果逐渐消失。这主要是由于铁液中残余镁量和残余稀土量随时间延长逐渐减少。镁和稀土的减少主要由以下几个原因引起：

镁和稀土与空气中的氧反应：形成氧化物并逸出。

镁在铁液中溶解度小：大部分镁以微小气泡悬浮在铁液中，容易上浮并损失。

铁液表面的镁和稀土氧化：导致镁和稀土不断损失。

夹渣

夹渣是球铁铸件中另一种常见的缺陷，主要由硫化物、氧化物等非金属夹杂物组成。夹渣缺陷一般分布在铸件浇注位置的上表面、砂芯的下表面和铸件的死角处。夹渣的形成原因主要有：

铁液硫含量高：硫化物熔点低，容易析出并增大铁液粘度。

扒渣或挡渣不净：铁液中的熔渣未能全部去掉。

浇注温度低：金属液粘度大，熔渣不易上浮。

缩松

缩松是铸件内部存在许多分散的小缩孔，其表面粗糙，水压试验时渗水。缩松主要由以下几个原因引起：

碳、硅含量低，磷含量较不错：凝固范围扩大，低熔点磷共晶得不到补给。

残余镁量偏高：增加白口倾向，减少石墨膨胀。

工艺设计不正确：浇冒口设计不当，补缩效果差。

浇注温度过低：影响冒口的补缩效果。

铸型紧实度低：铸型变形，金属液补缩不足。

石墨漂浮

石墨漂浮一般发生在铸件冷却位置的上表面、砂芯的下表面和铸件的死角处，厚大铸件易出现这种缺陷。石墨漂浮表现为铸件断口上表面呈现均匀的一层密集的黑斑。石墨漂浮主要由以下几个原因引起：

铁液碳当量过高：初生的球状石墨在高温液态中析出并上浮。

铸件壁厚大：石墨上浮时间长，容易形成石墨漂浮。

残余镁量低：镁蒸气带动石墨上浮。

浇注温度高：铸件长时间处于液态，有利于石墨析出。

皮下气孔

皮下气孔经常出现在铸件上表面的表皮层下0.52mm处，形成直径在13mm左右的孔洞。皮下气孔主要由以下几个原因引起：

残余镁量过高，原铁液硫含量高：反应生成氢气。

浇注温度过低：金属液粘度大，气体不易逸出。

浇注时铁液不平稳：卷入气体。

型砂水分过多：水蒸气与铁液反应产生氢气。

碎块状石墨

碎块状石墨表现为显微组织中少量大石墨球周围共晶团边界处均匀分布碎块状石墨和铁素体。碎块状石墨主要由以下几个原因引起：

铸件冷却缓慢：共晶凝固时间过长，引起成分偏析和孕育衰退。

稀土元素过多：影响石墨形态。

二、球铁铸件缺陷的修理方法

球化不良的修理

选用低硫焦炭和以临床为主铁：降低原铁液硫含量。

防止铁液氧化：增加熔炼过程中的保护措施。

熔制配比适当的中间合金：采用适当的处理温度，注意球化处理操作。

加入少量稀土：中和反球化元素的干扰。

球化衰退的修理

增加球化剂加入量：根据铸件含硫量，适当增加球化剂加入量。

控制球化处理后的停留时间：尽量控制在10分钟以内。

降低原铁液硫含量：采用低硫原材料和辅助材料。

增加扒渣和覆盖：减少回硫现象。

夹渣的修理

降低原铁液硫含量：控制硫含量在0.06%以下。

提升浇注温度：有利于熔渣上浮。

正确设计浇注系统：具有挡渣功能，使金属液平稳充填铸型。

严格控制型砂水分：防止水蒸气与铁液反应。

缩松的修理

提升碳、硅含量：在不产生石墨漂浮的前提下，提升碳、硅含量。

降低磷含量：控制磷含量在0.08%以下。

正确布置浇冒口和冷铁：提升冒口的补缩能力。

提升铸型紧实度：防止铸型变形。

改进铸件结构：减少壁厚不均匀度。

石墨漂浮的修理

严格控制碳当量：根据铸件壁厚调整碳当量。

设置冷铁：加快冷却速度，防止石墨上浮。

采用放大加工余或大冒口：让石墨漂浮在加工时被切除。

皮下气孔的修理

降低残余镁量和原铁液硫含量：减少氢气生成。

提升浇注温度：小件一般要求在1280℃以上。

确定铁液平稳注入型腔：防止卷入气体。

严格控制型砂水分：防止水蒸气与铁液反应。

炉料干净无锈：减少带入的气体量。

碎块状石墨的修理

选用净炉料：严格限制稀土含量。

控制较低的碳当量：特别是硅含量控制在2.5%~2.6%以下。

添加微量锑：减少或去掉碎块状石墨。

采用钇基重稀土镁球化剂：加入微量锑或铋。

加快冷却：采用带冷却管的铸造工艺。

球铁铸件在生产过程中，由于多种因素的影响，会产生多种铸造缺陷。这些缺陷不仅影响铸件的性能，还会降低铸件的使用寿命。因此，需要采取相应的修理方法，以提升铸件的质量。通过正确控制原材料、熔炼工艺、浇注温度和铸型紧实度等参数，可以减少铸造缺陷的产生。同时，针对不同类型的缺陷，采取相应的修理方法，可以进一步提升铸件的质量和使用寿命。