铸件晶粒粗大的缺陷成因及防止措施

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1、铸件晶粒粗大的缺陷成因及防止措施摘自：《金属加工（热加工）》原《机械工人（热加工）》作者：九江职业大学　王荣 【摘要】系统地分析和探讨了铸件晶粒粗大缺陷的产生原因，提出了相应的防止方法，对铸造工作者有一定的借鉴作用。铸件晶粒粗大是指经过机械工或进行断口检验时，显示出晶粒组织过分粗大而不适合应用的缺陷，这种晶粒粗大的组织，可能是遍布于铸件整体，也可能发生于铸件的局部。从本质上讲，晶粒粗大缺陷是一种冶金缺陷。笔者根据多年的生产实践并参阅有关资料，谈谈铸件晶粒粗大缺陷产生的原因及防止措施。1.铸件结构和工艺设计(1)铸件截面差

2、异过，会因为较厚的截面冷却缓慢而造成该处晶粒粗大。灰铸铁等对截面变化十分敏感的金属，更容易产生此类缺陷。防止产生这类缺陷的有效方法是避免铸件截面尺寸过分悬殊，但这种途径有时是铸造工作者所无能为力的。因而就铸造本身言，可通过采取设置冷铁、控制浇注温度或通过选择合适的浇汁系统来减少这类问题的发生，降低这类缺陷的严重程度。采用冷铁可加快铸件较厚截面的冷却速度；浇注温度过高，会使这类问题更为严重，应予以避免；通过调节、修正浇注系统设计，使温度低的金属熔液位于铸件截面较厚的部位，并在铸件的厚截面处设计最有效的冒口，以尽可能减小冒口

3、的尺寸。(2)对于带孔铸件，工艺设计人员有时没有采用有助于减小有效截面尺寸的型芯，使未设芯的截面过厚而产生此缺陷，因此在工艺设计时，应尽可能在较厚的截面中设置砂芯。(3)在某些情况下，铸件截面并不太厚，但因某一较窄的凹陷部位或型芯在铸件中形成热汇截面，其结果和厚大截面一样。例如．在铸件较深部位的一个柱状脐子处，可能需要设置型芯，而这样就会造成冷却缓慢。在不能设计进行修改的情况下，除非可以降低金属温度，或重新没置浇口，最好的解决办法是在型芯或铸型截面处设置冷铁。(4)工艺设计时加工余量留得过大，不仅增加了切削加工的费用，还

4、会把较致密的铸件表层切削掉，并暴露出中心冷却较慢的疏松部分。这种设计毫无可取之处，因为无论从铸造还是从机械加工的角度来看都是不合理的，解决办法是改变铸件的设计。如果不允许更改设计，那么正确的方法则是采用冷铁、控制浇注温度及调整浇注系统。(5)在厚截面处型芯设计不合适，型芯支撑不正确，或采用其他引起偏芯的技术，会造成铸件截面的变化，从而引起晶粒粗大。2.浇冒口系统(1)未能实现顺序凝固　浇注系统未能很好地实现顺序凝固，通常是造成晶粒粗大的原因。对于截面变化急剧的铸件，必须允分注意内浇口的数量和位置。为了进行补缩，在冒口的作

5、用区保持灼热的熔融金属，会使厚截面的冷却速度降低到产生粗大晶粒的程度。冒口设计不当，如冒口颈过长，冒口垫设计不当，或冒口尺寸太大，都会在较厚截面处造成过多热量的汇集。(2)易于造成热汇的浇冒口分布　同样，为了对厚截面进行补缩，常会在局部区域造成过分的热量汇集。例如，因为侧冒口会造成厚截面的过热并减缓冷却速度，所以有时不便于在实际操作中使用。实际生产中需通过合理的冒口设计，尽可能减小冒口的尺寸。(3)在内浇口或冒口与铸件连接处造成局部热节　内浇口或冒口颈部较短，对于补缩是有利的，但却会使横浇道或冒口太靠近铸件，减缓了该部位

6、的冷却速度。而增大冒口颈部，又会给补缩带来问题。因此最好的措施是采取有效的冒口设计，尽可能减少冒口的尺寸，不使横浇道和冒口过于接近易于形成粗大品粒的关键截面，恰当地设置横浇道和冒口，以实现补缩。(4)内浇口数量不足　内浇口数量太少，不仅易于造成冲砂，同时还会造成局部热节和粗大晶粒组织。这种现象普遍存在于所有的铸造金属中，即使是浇注温度较低的铝合金也会出现这种情况。在某些情况下，因为浇口数量太少，会导致产生缩松缺陷。这种缩松缺陷可能会掩盖由于同样原因造成的晶粒粗大的缺陷。实际上，当晶粒粗大缺陷严重恶化时，就变成了一种缩松缺

7、陷，因而对这两种缺陷的防治措施，常常是相同的。3.型砂只有当型砂使型壁产生的位移足以导致增加临界截面(易于形成粗大晶粒的截面)的截面尺寸时，型眇才是造成晶粒粗大缺陷的一个因素。由于在厚截面处的型壁移动可能最大，所以这种缺陷还是有可能产生的，此时所产生的品粒粗大缺陷和胀砂有关。4.制芯生产中应避免采用未烘透或空气硬化的油砂芯，因为这种型芯可能会产生放热反应，从而造成热量过分汇集。这种情况或出现于大型铸件，或出现于采用具有放热性能粘接剂的厚大型芯。从某种意义来说，这种型芯起着一种高效率的绝热体的作用，并把金属熔液的冷却速度减

8、缓到了危险的程度。 5.造型(1)缺少能促使加快冷却速度的通气孔就较厚的铸件截面来说，铸件的冷却速度与通过型砂散出热量的速度有关。排气充分会有助于水气迅速排出，从而产生一种致冷的效应。(2)未设置激冷钉或冷铁这种情况通常是因为粗心疏忽所致。6.化学成分从本质上来说，晶粒粗大和金属的化学成分与冷却速度的配合有关，因此选