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球墨铸铁常见的七种缺陷原因及分析及内(外)部质量的影响

日期：2026-02-17 19:39点击：次
其一、球铁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

 其一、球铁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。球墨铸件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、球铁铸件凝固时间、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，碳化物相出现在球铁铸件中等断面心部、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
缩孔常出现在球铁铸件后凝固部位(热节处、冒口颈与球铁铸件连接处、内角或内浇口与球铁铸件连接处)，是隐蔽于球铁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
它一般发生在球铁铸件的上部(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，球化剂只是球铁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。
其二、泵体铸件内(外)部质量的影响
泵体铸件的内(外)部质量对于泵体铸件的寿命影响非常大。轻量化泵体铸件一般都是选用高强度的材料，材料的强度越高，韧性相对越低，对于缺口的敏感性越强，使得泵体铸件表面的光洁度、砂眼、内部缩孔、缩松都对泵体铸件的使用寿命有着直接的影响。
所以，轻量化灰铁铸件需要同步提升泵体铸件的内(外)部质量要求。
1、泵体铸件表面质量的影响
泵体铸件表面存在缺陷对于泵体铸件的性能有直接影响，不同大小、形状的缺陷，对于泵体铸件的性能影响不一样。泵体铸件表面缺陷，类似于泵体铸件表面存在缺口，可以根据缺口试样的检测数据来说明缺陷存在的危害性。
V型缺口的冲击值比U形缺口的冲击值小20%~30%，而U形缺口的冲击检测值比没有缺口小30%~40%，说明缺陷对于泵体铸件的性能影响很大，而且缺陷越尖锐，对泵体铸件性能影响越大，对于不同直径的试棒缺陷影响大致相同。
生产中如果拉伸试棒上存在缺陷，检测结果基本都是抗拉强度和伸长率都达不到标准要求。但如果缺陷比较平整平滑，对泵体铸件的影响较小。
当泵体铸件表面存在片状石墨及浮渣缺陷时，疲劳可降低20%或是多。当表面浮渣和小孔缺陷共存时，疲劳可降低30%~40%，防止这类缺陷的产生，对受交变应力的泵体铸件至关重要。铸造表面缺陷对珠光体泵体铸件的疲劳性能影响，泵体铸件表面质量越差，泵体铸件的疲劳越小。泵体铸件表面越光洁，疲劳越大，使用寿命越长。
在开发QT550-10材料桥壳过程中，有些台架试验件很快出现失效断裂，而有的试验件则通过了100万次的寿命要求。
2、内部质量的影响
泵体铸件内部的缩孔、缩松缺陷影响也非常大，一方面相当于减小了泵体铸件壁厚，另一方面缺陷的不光滑表面会形成应力集中。而泵体铸件失效一般是从泵体铸件表面产生裂纹源，所以相对于表面质量而言，泵体铸件内部缺陷的影响要小一些。但是由于无法直接观察，只能依靠X射线探伤等设备才能发现，所以其隐蔽的危险性较大。在进行托臂梁试验时，由于大受力部位中心存在缩孔，导致泵体铸件台架试验时发生断裂，缩孔的尺寸为壁厚的1/4左右，终台架试验结果为无缩松泵体铸件寿命的80%。一般建议泵体铸件热节部位存在的缩孔等缺陷不要超过截面的1/4~1/3。对于受力大的部位，应该通过工艺方法消 除缩孔、缩松等内部缺陷，从而保证泵体铸件的疲劳寿命。所以，在做应力评估时，需要考虑内部质量的影响系数。
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