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球墨铸件常见的七种缺陷原因及分析和表面产生异常组织的机理

日期：2025-12-11 05:37点击：次
[一]、球墨铸件常见的七种缺陷原因及分析 1）石墨球异化 石墨球异化出现不规则石墨，如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其他非圆球状。这是由于球状石墨沿辐射方向生长时，局部

[一]、球墨铸件常见的七种缺陷原因及分析

1）石墨球异化
石墨球异化出现不规则石墨，如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其他非圆球状。这是由于球状石墨沿辐射方向生长时，局部晶体生长模式和生长速率偏离正常生长规律所致。球墨铸铁中残余球化元素量超出应有范围时，如残余镁太高，超过了保持石墨球化所需的低量时，也会影响石墨结晶条件，就容易产生蝌蚪壮石墨。而残余稀土较多时，高碳当量铁水易产生碎块石墨，碎块石墨的集中区域一般称做“灰斑”。而蠕虫状石墨的出现则是由于球化元素残余量不足或者含有超限的钛和铝。
2）石墨漂浮
过共晶成分的厚壁球铁件中，在浇注位置顶部，常常出现一个石墨密集区域，即“始末漂浮”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向上所致。石墨漂浮程度与碳当量、球化元素的种类及残留量、球墨铸件凝固时间、浇注温度等因素有关系。镁能使球铁的共晶含碳量提高，碳当量相同的铁水，提高其残余镁量就能减少石墨漂浮，残留稀土量过高，有助于爆裂状石墨的升成。
3）反白口
一般铸铁件的白口组织容易出现在冷却较快的表层、尖角、披缝等处，反白口缺陷则相反，碳化物相出现在球墨铸件中等断面心部、热节等部位。球化元素残余量过多时，有促进反白口缺陷产生的作用，稀土元素强于镁，它们一般都能增加球铁组织形成时的过冷度。
4）皮下小孔
皮下小孔内主要含有氢，也有少量CO和氮。残余镁量过高时，也同时加强了从湿型中吸收氢的倾向，因而产生皮下小孔的几率增加。另外，球化铁水停留时间长也能增加小孔的数量。
5）缩孔缩松
缩孔常出现在球墨铸件后凝固部位(热节处、冒口颈与球墨铸件连接处、内角或内浇口与球墨铸件连接处)，是隐蔽于球墨铸件内部或与外表连通的孔洞。缩松，宏观的出现在热节处，细微的收缩孔洞，大多是孔洞内部互相连通。与球化元素有关的是，要控制残余镁和稀土不能过高，这对减少宏观和微观缩松都有明显效果，缩松倾向几乎与球化元素成正比。
6）黑渣
它一般发生在球墨铸件的上部(浇注位置)，主要分为块状、绳索状和细碎黑渣。黑渣的主要成分硅酸镁，是由铁水中MgO和SiO2反应生成的，并受其相对含量的影响。因此，作为控制黑渣的措施之一就是减少镁的残余量(加镁0.15%时，渣总量约占铁水重量的0.1%)，而残余稀土因与氧有很强的亲和力，在减少黑渣方面有明显的效果。
7）球化衰退
这是由于球化铁水停留时间较长，残留镁逐渐减少，熔渣没有及时扒除，硫还会回到铁水中，使凝固组织中的石墨减少甚至消失，衰变为不规则状、蠕虫状或片状石墨。这种球化衰退与球化剂中稀土含量较低、或者球化剂加入量偏低有的关系，但紧靠增加其加入量也很不可取，因为镁残余量高了，熔渣量和渗碳体都会增加，在厚大断面中还会使石墨球蜕变为蝌蚪状石墨。生产实践表明：原铁水含硫量低对防止球化衰退才是的。包括还有的球铁铸造件缺陷，几乎都与球化剂的成分和加入量有关系，但我们不能指望球化剂解决很多问题，不能解决所有问题，因为球化元素的作用以及球化剂的加入量都是利弊共存的，球化剂只是球墨铸件稳定生产控制系统中的一个很重要的因素，只有和其他配套措施结合在一起，才能够稳定的进行球化处理。
[二]、减速机壳铸件表面产生异常组织的机理
采用芳香基磺酸做固化剂时，可以获得与相应的无机酸同样的固化速度，但终强度高。而且在浇注时，属有机物的磺酸固化剂易被铁水的高温所破坏，所以磺酸固化剂的酸的残存率比无机酸的残存率低，有利于树脂砂再 生回用。所以，采用自硬吠喃树脂砂生产减速机壳铸件的固化剂通常是对磺酸。
使用对磺酸作固化剂的树脂砂和稀土镁球化工艺生产灰铁铸件时，一般会在其减速机壳铸件表层出现非球状石墨。这种异常组织产生的原因:由于固化剂对磺酸中含有磺酸基一SO3H，在铁水浇注和凝固过程中，受热分 解出SO2气体到达减速机壳铸件表面并离解成硫原子，通过扩散到减速机壳铸件表层，与减速机壳铸件表层中的的Mn，RE，Mg等发生反应形成硫化物。因此，减速机壳铸件表面球化元素和稳定珠光体的元素的含量不足，致使减速机壳铸件表层石墨发生畸变，并显著降低试块的冲击韧性。
对于小型铸造企业，灰铁和球铁一般在同一树脂砂型车间生产。生产灰铁过程中在铁水中加入的用于增硫的硫铁，在后续一系列生产操作过程中，把硫部分带到树脂砂中。
当这种再 生砂用在球铁生产上时，会有和上述固化剂中硫元素对减速机壳铸件表面同样的消耗球化元素和稳定珠光体元素的作用。因此这也是树脂砂生产球铁出现表层石墨畸变、出现异常组织的另一原因。
在浇注过程中，在高温铁水的作用下，铸型中一般出现气相，如CH4，COa，CO，HaO，ian3等，这些气体对于稀土镁而言都是氧 化性的。与铁液接触的铸型表层中的水容易分 解出氢气和氧气，氧气又很容易与其它气体发生反应或直接与铁液中的稀土或镁反应，使球化元素被消耗，球化元素含量不足导致片墨出现。
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