常见的球墨铸铁件缺陷是怎么形成的？

球墨铸铁（Ductile Iron）在生产过程中可能因工艺控制不当、材料问题或操作失误导致各类缺陷。以下是常见缺陷的形成原因及简要防治措施：

一、球化不良（球化率低）

形成原因：

球化剂不足/失效：

球化剂（如Mg、Ce）加入量不足或存放不当（受潮氧化）。

铁水温度过高（＞1500℃）导致Mg元素烧损。

硫含量过高：

原铁水硫含量＞0.02%时，硫与Mg反应生成MgS，消耗球化剂。

残余干扰元素：

Pb、Sb、Ti等元素抑制石墨球化（如废钢中混入镀层材料）。

防治措施：

严格控制原铁水硫含量（≤0.015%）。

采用复合球化剂（如Mg+RE），并密封保存。

球化后快速浇注（避免Mg逸出）。

二、石墨漂浮

形成原因：

碳当量过高：

碳当量（CE）＞4.6%时，石墨在凝固过程中上浮至铸件顶部。

冷却速度过慢：

厚大断面铸件冷却慢，石墨有充足时间聚集。

稀土残留过量：

稀土元素促进石墨生长，加剧漂浮。

防治措施：

控制碳当量（CE=3.8%~4.4%）。

厚壁部位放置冷铁加速冷却。

降低浇注温度（＜1350℃）。

三、缩孔与缩松

形成原因：

补缩不足：

冒口设计不合理或补缩通道堵塞。

凝固顺序不当：

球墨铸铁凝固时石墨化膨胀抵消部分收缩，若型砂刚度不足（如粘土砂），易产生缩松。

碳硅比失衡：

高碳低硅（C/Si＞3.5）增加收缩倾向。

防治措施：

采用高压造型（提高砂型刚度）。

优化冒口设计（发热冒口或侧冒口）。

调整成分（Si含量2.2%~2.8%）。

四、夹渣（黑渣缺陷）

形成原因：

熔渣残留：

球化处理后的熔渣（MgO、SiO₂）未扒净。

氧化夹渣：

浇注过程中铁水二次氧化（如湍流浇注）。

型砂卷入：

砂型强度低，金属液冲刷导致砂粒脱落。

防治措施：

球化后静置2-3分钟充分扒渣。

使用茶壶包或底注式浇注系统。

提高型砂耐火度（如添加煤粉）。

五、皮下气孔（针孔）

形成原因：

氢/氮气孔：

炉料潮湿或含油污（H₂O→H₂↑）。

增碳剂含氮量高（如沥青焦）。

Mg蒸气反应：

残留Mg与型砂中水分反应：Mg + H₂O → MgO + H₂↑。

防治措施：

炉料烘烤（＞200℃）。

控制球化残余Mg量（0.03%~0.05%）。

型砂水分≤4.5%，添加氧化铁粉抑制气孔。

六、碎块状石墨（碎石墨）

形成原因：

冷却速度过慢：

厚壁铸件中心部位冷却缓慢，石墨畸变。

稀土过量：

稀土元素促进石墨分枝，形成碎块状。

微量元素干扰：

Bi、Te等元素破坏石墨球形态。

防治措施：

添加Sb（0.002%~0.005%）促进石墨球化。

提高铸型冷却速度（如金属型铸造）。

七、冷隔与浇不足

形成原因：

浇注温度低：

铁水流动性差（＜1300℃时风险高）。

浇注系统设计不合理：

内浇口截面积过小或流程过长。

防治措施：

确保浇注温度≥1320℃。

采用开放式浇注系统（直浇道:横浇道:内浇口=1.5:2:1）。

总结：关键工艺控制点

成分控制：C 3.6%~3.8%，Si 2.2%~2.8%，Mg残0.03%~0.05%。

温度管理：球化处理温度1450~1500℃，浇注温度1320~1380℃。

型砂质量：高压造型砂型硬度≥90（B型硬度计）。

通过准确控制熔炼、球化、浇注及冷却环节，可显著减少缺陷。建议对每批次铸件进行金相检测（石墨球化率≥80%为合格）和超声波探伤（排查缩松）。