摘要：球墨铸铁件在铸造生产中经常出现缩松缺陷，若不能及时处理，铸件内部会出现大小不一的夹渣、疏松，严重影响铸件的外观质量和使用性能。为了提高球墨铸铁件质量，分析了缩松的形成原因及预防措施。首先分析了球墨铸铁的组织结构，认为碳化物、石墨是造成缩松缺陷的主要原因。在生产实践中发现：影响铸件缩松率高低的因素很多，如浇注温度、冷却速度等都会影响铸件的缩松倾向和程度。 关键词：
一般来说，浇注温度越高，冷却速度越快则铸件缩松倾向越大；石墨形态为细小密集呈圆环状、球状时有助于避免或减轻铸件表面产生缩松类缺陷；若石墨形态为松散片状或块状时则不利于防止或减轻此类缺陷。浇注温度越高，冷却速度越快，铸件内部容易出现缩松缺陷。为此，采用较低的浇注温度、较快的冷却速度，或使用较小的冷铁、薄壁管等措施，可改善铸件的组织结构；或者利用铁液表面张力来弥补收缩产生的内应力。另外，对于硅钼球墨铸铁件在生产中应特别注意防止其缩松缺陷。
一、组织结构分析
1、组织中的碳化物，一般可分为两类：
①单一碳化物，即纯碳化物，是铸铁中最主要的缺陷。此类化合物在凝固过程中不会产生收缩，也不会发生扩散作用而影响铸件的力学性能。所以生产中常常以较低的含碳量来获得较高的硬度和良好的韧性。
②复杂碳化物，即由两种以上不同类型、不同形态的石墨聚集而成，这类化合物在凝固过程中容易产生收缩和扩散作用而影响铸件性能。
2、石墨是铁合金铸态时在石墨形态中一种相互连接的网状组织。由于存在这种结构，使石墨与基体结合得最好，同时也是在铸铁凝固过程中最容易产生收缩缺陷的地方，所以对其形态变化应予以重视。
一般认为球墨铸铁以片状者居多，而石墨则以圆形者居多。
3、由于球墨铸铁是由奥氏体和铁素体两相组成，因此它不存在铁素体和奥氏体之间所固有的共晶转变问题（在实际生产中要注意铁素体和奥氏体的凝固顺序）。
一般认为石墨是在奥氏体形成过程中直接形成的，因而石墨形态对凝固过程中组织变化及缩松倾向都有很大影响。铁素体量越大则收缩倾向越大；反之则收缩倾向越小。
4、由于这些球化元素具有较高含量、较快析出速度以及其本身对凝固过程有一定影响等特点，因而形成了球化状态对铸件缩松倾向影响很大的规律：在浇注温度较低时易产生缩松；而在浇注温度较高时则易于产生内应力而影响铸件性能；冷却速度较快时容易产生裂纹和夹渣等缺陷。
二、碳化物及石墨的形成机理
球墨铸铁中的碳化物以石墨的形式存在，在凝固过程中石墨主要在铁素体基体上生长，并且以片状、球状或细小颗粒状存在。碳原子一般在铁素体基体中以C— Fe或C— Si键结合，或者以C-Fe-Si键结合在铁素体内，或者以C— Si或C—O— Fe键结合在铁素体内。由于铁的硬度较高，而且具有良好的导热性能，所以碳和其他元素会优先在铁素体中形成碳化物。为使碳化物均匀分布，需要很高的铁含量且球化剂也要有较大的加入量。
石墨的形态可以分为团状和块状两种。在冷却过程中随着碳原子不断向石墨中心扩散形成
团状石墨时，称为石墨化。石墨的生成主要是由于基体组织中形成了大量弥散分布的团状或块状碳化物所致。当这种碳化物不均匀地分布于基体中时，使铸件表面产生缩松缺陷。对于较厚以及一些形状复杂的大型球墨铸铁件来说，其形成碳化物的方式主要是借助石墨化增重剂（如硅粉、钼粉等）实现该过程。随着碳含量增加到一定程度后碳原子在铁素体基体上已经不能自由扩散形成较小或细小的颗粒状石墨，这时就会转化为团状或块状石墨形式存在。
三、影响因素分析
1、铸件的金相组织影响因素较多，如石墨形态、石墨化程度等，而且与浇注温度有密切关系。若浇注温度较高时，铸件中的铁液则较易冷却，铁液表面凝固速度快于铸件内部。在这种情况下，铁液内所含碳量愈高其冷却速度越快则越易产生缩松缺陷。
2、铸件的化学成分影响因素也较多。根据统计资料表明，球墨铸铁的化学成分在很大程度上决定了其凝固温度。当化学成分中C、 Si含量较高时，铁液凝固速度就快，凝固后产生的内应力也较大。若化学成分中 Si、C含量过高则易引起石墨化不完全而产生缩松缺陷；若化学成分中C、 Si含量过低则会引起石墨形态不好而发生缩松缺陷。另外，化学成分对
缩松率的影响是复杂的，有可能使铸件产生缩松缺陷。
3、孕育剂的作用影响因素也很多。如孕育剂中钾、镁及稀土等元素能细化组织并在石墨周围形成氧化带等有利于避免或减轻石墨化不完全引起的缩松缺陷；如孕育剂中铝的氧化物及稀土元素能形成孕育效果更好的亚共析型化合物阻止石墨化不完全；如孕育剂中含 Si量越高其与石墨结合力越好（硅化点），能阻止或延缓石墨化不完全引起缩松缺陷；
4、冷却速度影响因素也很多。较高的冷却速度有助于防止或减轻球墨铸铁件出现缩松缺陷，但同时也会提高铸件内应力与金相组织间的相互作用力对铸造工艺技术提出了更高要求。
四、防止措施
1、合理选择铸件的浇注温度，浇注温度越高，冷却速度越快，铸件收缩程度越大；反之，则收缩程度小。对于薄壁类及易缩松部位宜采用较低的浇注温度；对壁厚较厚、局部有较大冷隔的部位应采用较高的浇注温度。此外，根据铸件壁厚大小及凝固顺序将铸件分成小块以减小浇注时收缩程度。
2、在生产中要保证铸型密封性能良好，防止铁液浇入型腔后形成死区造成缩松；合理选择砂型及铸型涂料也可减少缩松缺陷。如选用化学成分符合要求的型砂（如石墨型）及熔炼工艺使铁液中碳含量提高到0.015%~0.025%，合金元素 Mn、 Si、P含量降低到0.005%~0.004%，可减少或避免铸件内部的缩松缺陷。
3、采用合理的造型工艺和铁液净化工艺，在保证铁液洁净度的前提下适当降低铁液浇注温度，提高浇注速度以缩短冷却时间；严格控制浇注量及浇、包尺寸及形状等。同时，改善铸件的造型工艺，提高铁液净化程度，选择合理的孕育方法和孕育工艺，都有利于防止或减轻缩松缺陷；此外还可通过石墨化孕育处理（如钢包内加石墨粉）和合理选择铁液净化程度等来避免或减轻铸件内部的缩松缺陷。
4、采取预热措施可以减少浇口处的凝固时间，从而减小缩松倾向；通过调整石墨形态、尺寸和分布可减少或防止此类缺陷；提高铁液净化程度也可减少铸件内部缩松缺陷。
5、合理选择涂料，适当降低涂料的熔点（如高碳硅铁合金涂料）和粘度（如高碳高铝铁料涂料）可以增加铁液与型壁之间的粘着性并有利于铁液充型；降低砂型及型壳内表面粗糙度和提高型壳抗磨性可以改善铸件内壁组织。
6、适当加大铸型的容量（如增加铸件体积）或者降低铸型的内腔温度，均有助于减轻铸型内壁与型腔之间的粘结而产生缩松缺陷。
结语
（1）由于硅钼球墨铸铁在浇注过程中，由于温度过高，石墨球容易发生脱碳。因此，浇注过程中应保证浇注系统的完整和严密，提高铁液的流动性，保证金属液流动通畅。
（2）应严格控制硅钼球墨铸铁的化学成分，降低碳含量和硅含量可改善碳化物形成环境，减少碳化物的析出，从而避免石墨化反应。
球墨铸铁铸造（3）在硅钼球墨铸铁生产中使用电磁搅拌对提高金属液流动性有很大的帮助。此外，合金元素或加入其它稀土元素可以增加球墨铸铁中石墨相数量、降低球化反应程度。
（4）在硅钼球墨铸铁生产中使用含S、P等有害元素的脱氧剂也会大大降低球墨铸铁件的抗缩松性能。
参考文献：
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