知识篇——铸钢件产生缺陷的原因及分析与防范

在铸钢件生产中，常见的铸件缺陷有气孔、砂眼、渣孔、冲砂、掉砂、夹砂、结疤、粘砂、冷隔、浇不足、皱纹、缩孔、疏松、热裂、冷裂、应力与应变、偏析、晶粒粗大、夹杂物等。通常，产生这些缺陷的原因不单是炼钢工艺问题，有时还有铸件设计、型砂(包括涂料)、造型、精整、焊补及热处理等许多生产工序的问题，因此必须具体分析，以便采取相应的合理措施加以解决。

生产铸钢件时，最常见的铸造缺陷与冶金缺陷及其原因分析可参见以下。

粘砂

特征： 

铸件丧面全部或部分覆盖着金属或金属氧化物与造型材料的混合物，或化合物的一层烧结物，使铸件表面粗糙

原因分析：

1.型砂材料中SiO2与氧化锰、氧化锰形成熔化物所致

2.型砂中粘土含量高

3.砂粒粗大或舂砂紧实度不够

4.浇注温度过高

夹砂

特征：

铸件上的金属疤块下有砂层存在。一般在除掉疤块砂层后能看到铸件正常金属

原因分析：

（1）砂型或砂芯舂的松紧不均，型的通气性不够

（2）砂型过湿，型砂拌合不匀，浇注后型或芯过热而引起气体或硅砂局部膨胀

（3）钢液进人型腔过慢，使型或芯表面局部过热

裂纹

特征：

铸件裂纹可分为热裂纹、冷裂纹。它们都是由于液态钢在高温下收缩变形受阻而形成的。铸件冷却收缩受阻后产生应力，应力超过了钢液在该温度下的强度或塑性极限，便生成裂纹

原因分析：

1.硫、磷等有害元索含量偏高易形成热裂纹

2.钢中的夹杂物与偏析容易形成应力集中

3.钢液的线收缩越大，热裂纹倾向越大

4.铸件设计的结构不良易产生局部应力集中，也会导致热裂纹

5.钢液浇注温度偏高，易于产生热裂纹

6.铸件浇、冒口排列位置不当，导致收缩受阻而产生热裂纹

7.砂型舂得过紧，退让性不良，阻碍收缩，增加热裂倾向

8.铸件冷却速度过快，或打箱过早都会造成更大的冷却应力，增加热裂倾向

9.铸件切割浇冒口不当或清理不当，热处理后冷却过快或不匀等也会导致热裂

10.铸件冷却至温度较低范围，铸件的残余应力或外界条件而形成冷裂纹

缩孔与缩松

特征：

铸件缩孔与缩松均产生于铸钢件表面(切割冒口即发现孔洞)或铸件内部（经加工或无损检测发现）其形状不规则，呈海绵状洞穴或小孔

原因分析：

由于铸件凝固收缩，又得不到足够的钢液补给所致，其原因是:

1.冒口位置安排不合理

2.冒口补贴能力不足

3.冒口补贴设计不当

4.钢液浇注温度过高，收缩量过大

夹杂物

特征：

夹杂物按其原始形成可分为“内生”与“外来”夹杂物，这里指外来夹杂物，它包括金属与非金属夹杂物，来自出钢、浇注过程中设备或浇注系统中剥落混入铸件形成，大多是耐火材料及型砂材料的熔渣

原因分析：

1.原材料、炼钢过程控材不当

2.浇注过程、钢包中钢液与气体、砂型的相互作用

气孔

特征：

是指“外生”式气孔，这类气孔呈梨形，细颈方向指向气体来源，发生在铸件表面或皮下，热处理后或加工后可发现

原因分析：

1.型砂中的水分过高，冷铁涂料处理不当

2.砂型透气不良

3.浇注系统和型腔在浇注过程中卷入气体而不能排除

夹杂物

特征：

是指“内在”夹杂物，即所有的氧化物、硫化物聚集颗粒的非金属氧化物形态，还有氯化物、硅酸盐等，其结构为FeS、FeO、MnS、MnO-Al₂O₃及FeO-FeS等形状呈球状、网状、沿晶界及枝晶轴间分布

原因分析：

1.来自钢的冶炼过程中的氧和硫及脱氧剂，在冷却凝固过程中，残余的氧化物与硫化物相以不连续的相沉淀出脱氧产物Si+O₂=SiO₂，4Al+3O₂=2Al₂O₃

2.浇注过程中的二次氧化也产生夹杂，称二次氧化夹杂

气孔

特征：

是指“内生”式气孔，钢液中气体随温度下降其溶解度急剧减少，气体向较高温度扩散至壁较厚部位，严重时遍布冒口下部部位

原因分析：

炼钢过程中脱氧不良

偏析

特征：

1.成分偏析：凝固过程中，由于固相和液相成分不同，先凝固都分含有高熔点组元，后凝固部分含有低熔点组元，而产生成分偏析

2.树枝状偏析；铸件基本上存在成分上和组织上的不均称树枝状偏析

3.晶间偏析：存在于树枝状晶体之间的后凝固的低熔点组成物，它与晶体本身成分不同

4.岩石状断口：断口呈岩石状或片状.多产生于铝、硼和碳较高的铸件

原因分析：

1.浇注温度不当

2.浇注速度不当

3.某些低合金钢的脱氧剂用铝量多，氮含量高，硼的含量未控制好