灰鑄鐵中常有的冶金弊端序言誠(chéng)然冶金弊端只占多鑄造廠產(chǎn)品弊端的很小一部分，但要解析其原因和采用正確的措施倒是及其費(fèi)時(shí)和昂貴的。在本文中將依照艾肯研發(fā)中心的案例研究來描述一些最一般的冶金弊端。在任何弊端的檢查過程中，必定擁有優(yōu)異的設(shè)備以便為正確的解析弊端形成原因供應(yīng)足夠的信息來防范錯(cuò)誤，特別是當(dāng)認(rèn)為是主要原因的時(shí)候。其他的弊端，像魏氏體石墨，就需要高放大倍數(shù)的顯微鏡。氫引起的針孔氫氣孔可能是代價(jià)最為高昂的一種弊端，由于一般它們?cè)跈C(jī)加工后才展現(xiàn)出來，在灰鐵和球體都會(huì)出現(xiàn)，常以圓球狀出現(xiàn)在鑄件表皮之下。由于氣孔的內(nèi)壁被石墨所覆蓋，因此檢查的時(shí)候氣孔內(nèi)壁是黑色和發(fā)亮的。這種氣孔內(nèi)壁石墨的析出以致了氣孔外壁產(chǎn)生了石墨的耗盡的地域，這些圖片顯示在圖1中間。有幾種因素能夠引起單個(gè)的氫或成片的氫氣針孔，最主要的原因就是鐵液中的Al或鈦與來自型砂、潤(rùn)濕的工具，或潤(rùn)濕的耐火資料中的水汽發(fā)生反應(yīng)。水汽的其他本源可能是濕的空氣也許被有污染的爐料、鐵銹，型砂中齊聚的死粘土也會(huì)使型砂的水分高升.機(jī)加工裸露出的氫氣孔擁有內(nèi)壁石墨膜的特寫氫氣孔圖1氫氣針孔經(jīng)過將鐵液中H的含量限制在200ppm以下和最大程度的減小Ti含量和防范氫氣孔的出現(xiàn)和減少其發(fā)生的幾率。對(duì)廢鋼的仔細(xì)控制、防范使用蠕墨鑄鐵的回爐料（若是用Ti生產(chǎn)）和去除帶釉的廢鋼有助于減少氫氣孔的的產(chǎn)生。一些生鐵也含有很多的Ti。應(yīng)該采用措施來使所用的耐火泥和涂工刷涂料具干燥，并向砂辦理系統(tǒng)中加入足夠的新砂來阻攔死粘土在型砂中的累積。型砂中的水分最好低于3%，在澆注以前，芯子和涂料必定完好干燥和熟化?，F(xiàn)在已經(jīng)注意到提高澆注溫度和提高碳當(dāng)量能夠減少這種特別弊端的發(fā)生幾率。2.氮?dú)饪椎獨(dú)饪妆锥丝赡茉阼T件表面或皮下出現(xiàn)，圖2是經(jīng)過昂貴的機(jī)加工后辦理后在鑄件皮下發(fā)現(xiàn)的氮?dú)饪?，氮?dú)饪赘?jiǎn)單在中等壁厚的鑄件和湊近使用樹脂粘結(jié)劑的芯子和造型材料。氮?dú)饪缀土严稜畹獨(dú)饪滓话阈螤畈灰?guī)則（與圓的的氫氣孔對(duì)照較），垂直于鑄件表面，可深入鑄件表面以下幾個(gè)mm。氮?dú)饪變?nèi)部都有連續(xù)的也許不連續(xù)的石墨析出膜，與這種析出膜相連的就是周圍已經(jīng)脫碳的基體組織，圖2清楚的顯示了這一情況，這這幅圖片中還能夠看到伸進(jìn)N氣孔壁內(nèi)部的樹枝狀突出。有時(shí)石墨會(huì)變得短而厚，這是氮含量高的典型信號(hào)。系統(tǒng)中氮含量高是造成裂隙狀氮?dú)饪椎闹饕?，在沖天爐熔煉鑄鐵中，高的氮含量來自于爐料中高比列的廢鋼，消融這些廢鋼需要很多的焦炭；在電爐熔煉中間，則是使用了質(zhì)量差的氮含量高的增碳劑；在制芯和造型中使用樹脂粘結(jié)劑也可能以致但在鑄件的局部累積，特別是在潛藏的熱節(jié)處?；诣T鐵經(jīng)過機(jī)加工后出現(xiàn)的氮?dú)饪椎獨(dú)饪字車谋M地域的特寫圖2：氮?dú)饪滓话闱闆r下應(yīng)把薄壁鑄件中N的含量限制在120ppm之內(nèi)，中厚壁的含量限制在80ppm之內(nèi)，在沒有芯子的鑄件截面周邊一般不會(huì)出現(xiàn)N氣孔，其他，對(duì)仔細(xì)的選擇原資料也能減少N氣孔的出現(xiàn)。Ti和Zr能夠中和N的有害作用，但是使用Ti是要小心，由于如前面談?wù)摰哪菢?，在較高的Al含量和水的含量下，Ti的存在易使鑄件產(chǎn)生氫氣孔。提高澆注溫度和增加碳當(dāng)量有助于減少氮?dú)饪妆锥说陌l(fā)生幾率。一般情況下，很難區(qū)分出氫氣孔和氮?dú)饪?，解析弊端試樣有助于顯示控制元素的可否在合理的范圍之內(nèi)，但是有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)擁有氫氣孔和氮?dú)饪滋厣?，在這種情況下，這些元素對(duì)形成氫氣孔和氮?dú)饪灼鹆斯餐淖饔?，因此必定采用?yán)實(shí)的控制措施來檢查弊端的發(fā)生原因。一氧化碳?xì)饪證O氣孔是灰鑄鐵中第三種常有的氣孔弊端，圖3顯示了典型的CO氣孔缺陷的例子，這種弊端經(jīng)常能夠在鑄件皮下看見。像這兒描述的CO氣孔直徑有幾個(gè)mm，在的鑄件中，大的CO氣孔能夠塞進(jìn)一只拳頭，其內(nèi)部常有渣也許硫化錳渣，在其內(nèi)部也能發(fā)現(xiàn)伸進(jìn)內(nèi)壁的突出物?；诣T鐵中的表面渣孔齊聚的渣的特寫圖3一氧化碳?xì)饪自斐蛇@種弊端最一般的原因就是鐵水包和出鐵口內(nèi)的鐵液沒有清理干凈，這將以致較低的澆注溫度和MnS渣也許氧化物渣在下一包中鐵水的齊聚。最后這些渣多到必然量就會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：MeO+C=Me=CO經(jīng)過完好清理澆包和出鐵口，使用干凈的澆包和阻攔渣在鐵液中的累積，增加澆注溫度也會(huì)對(duì)減少CO氣孔會(huì)有所幫助?？s欠弊端圖4顯示的例子是典型的縮欠弊端，縮孔的內(nèi)壁表面有點(diǎn)型的樹枝張枝晶，但是內(nèi)壁沒有石墨膜，石墨膜的出現(xiàn)一般與鑄件的氣孔弊端有關(guān)。如圖描述的縮欠弊端出現(xiàn)在鑄件熱節(jié)的中心，該處鑄件較小的圓角和不良的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)促使形成了此弊端，其他熱節(jié)周圍柔嫩的砂型對(duì)此弊端的形成也起了必然的作用。實(shí)質(zhì)上，在鑄件上發(fā)現(xiàn)的大部分的縮欠弊端的原因都?xì)w因于柔嫩的砂型，除此之外，還有幾種縮短形成的原因：厚壁處的鑄件補(bǔ)縮不良或內(nèi)澆口不夠低也許碳當(dāng)量低，從而造成在凝固過程中沒有足夠的較低密度的石墨析出來抵消凝固過程中的縮短。C.鑄型沒有夾緊也許壓鐵重量不夠造成抬箱D.孕育不足和過分孕育也能以致縮欠弊端。前一種情況以致了沒有足夠的石墨析出，此后一種情況以致了過多的共晶團(tuán)，太多的共晶團(tuán)也能以致共晶團(tuán)之間的縮松。E.含硫量高出0.1%也能促使縮松縮孔的形成，較高的澆注溫度也相同。圖4：熱節(jié)縮欠弊端晶間碳化物現(xiàn)在的鑄造產(chǎn)業(yè)必定面對(duì)所使用的廢鋼質(zhì)量下降的問題。現(xiàn)在鑄造廠所使用的廢鋼的微量元素含量比以前更高了，這就以致了出現(xiàn)晶間碳化物發(fā)生幾率的增加。在厚壁鑄件中應(yīng)特別注意這種情況，厚壁處較長(zhǎng)的凝固時(shí)間使有害元素如Mo、V、Ti、Cr、Mn在晶界上析出和齊聚。在某種情況下，增加孕育劑使用量和使用強(qiáng)效孕育劑能夠沖淡碳化物成元素，從而防范碳化物的形成，但是應(yīng)注意到碳化物元素形成碳化物的收效是累加的。其他對(duì)于有些碳化物形成的碳化物，如Cr和Mo，是不能夠經(jīng)過隨后的熱辦理來除掉這些碳化物的。經(jīng)過控制原資料特別是廢鋼以及優(yōu)化孕育劑的加入方法能夠防范晶間碳化物的產(chǎn)生。增加碳當(dāng)量也有助于稀釋有害的微量元素。圖5：晶界周邊的碳化物魏氏體石墨圖6顯示了經(jīng)典的魏氏體石墨組織。這種組織-有時(shí)也被稱作短棒狀石墨-當(dāng)微量元素如pb、Bi、Sb的含量高時(shí)易在鑄鐵組織中發(fā)現(xiàn)。特別是鑄件的壁厚比較大時(shí)，在有氫的存在條件下，Sb促使魏氏體石墨的形成。Bi和Sb的作用相同。產(chǎn)生這種石墨的一般原因就是Pb，當(dāng)鉛的含量為0.0005%時(shí)就有可能促使魏氏體石墨的形成。一般情況下鉛來自于廢鋼種的易切鋼，被油污染的廢料、帶有搪瓷的廢鋼，鍍鋅鐵板、或被軸承合金污染的廢鋼，使用荒棄的含鉛汽油發(fā)動(dòng)機(jī)作為回爐料也是鉛的一個(gè)本源。魏氏體石墨對(duì)灰鑄鐵的力學(xué)性能有著災(zāi)禍性的影響，石墨上的尖釘起著裂紋的作用，極大的降低了灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度。用電爐熔煉時(shí)鉛的含量會(huì)上升，而用沖天爐熔煉時(shí)則很少出現(xiàn)這種情況，由于鉛在加入的批料中鑄件消失了。一般鉛在灰鑄鐵中的含量超標(biāo)今后，極稀有有效的措施來減少鉛的含量，除非使用含有稀土的孕育劑也許是預(yù)辦理劑來將鉛從灰鑄鐵中除掉出來。魏氏體石墨組織圖魏氏體石墨的特寫圖6：魏氏體石墨的組織照片斯氏體斯氏體-一般叫做磷共晶-實(shí)際上是一種磷化鐵的析出物。除非鑄鐵中含有過分的磷共晶也許在晶界上磷共晶被發(fā)現(xiàn)，一般情況下，這不被被認(rèn)為是一種鑄造弊端。當(dāng)鑄鐵中的磷在合適的范圍之內(nèi)，磷能夠提高鐵液的流動(dòng)性和鑄件的耐磨性，少于的0.04%的可能以致鑄件滲漏，大于0.04的磷會(huì)使在晶界上析出連續(xù)的斯氏體，這會(huì)使鑄鐵產(chǎn)生縮欠弊端和使鑄鐵變脆。除了降低原資料中磷的含量之外，還能夠夠經(jīng)過加大孕育量和冷卻速率來減少鑄鐵中斯氏體的含量。應(yīng)該仔細(xì)檢查廢鋼和原資料防范家庭供暖用鑄件作為爐料，還應(yīng)該對(duì)生鐵的磷含量作解析，由于有些品牌的生鐵磷含量比較高。圖7：灰鑄鐵中的磷共晶夾渣夾渣也有可能像在這兒描述的相同在鑄件表面被發(fā)現(xiàn)，也有可能在鑄件內(nèi)部發(fā)現(xiàn)夾渣。砂粒周圍沒有脫碳層并且夾渣是多相共存的，能夠經(jīng)過這種特色來鑒別夾渣。在熔煉和澆注過程中扒渣不充分也許由于渣在在澆包和出鐵口的累積是造成夾渣的主要原因-這一部分已經(jīng)CO氣孔那一部分介紹過。在澆注系統(tǒng)中設(shè)置集渣包或過濾器有助于除渣，但卻對(duì)解決夾渣的跟沒原因沒有幫助，由于這是不能夠代替優(yōu)異的除渣行為的。當(dāng)鐵水的壓頭過大也許澆注系統(tǒng)中存在著紊流就有可能以致渣的產(chǎn)生。開銷時(shí)間來仔細(xì)檢查澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熔煉的除渣措施對(duì)除掉渣的產(chǎn)生是值得的。灰鑄鐵中的夾渣多相的夾渣特寫圖8夾渣弊端夾砂夾砂一般是在型腔中產(chǎn)生的，當(dāng)鐵液以較高的高度落到直澆口底部時(shí)，就會(huì)引起周圍柔嫩砂子的沖蝕。尖銳的圓角也是引起沖砂的一個(gè)寬泛原