铸造质量控制.docx

一、铸件质量控制铸件质量决定于每一道工艺过程的质量。对铸件质量进行控制，实际上是全过程质量控制（%&），将过程处于严格控制之中，不出现系统误差（由异常原因造成的误差）。过程中由随机原因产生的随机误差，其频率分布是有规律的。这种利用数理统计方法将铸造过程中系统误差和随机误差区分开来是质量控制的基本方法。这种方法又称之为统计过程控制（()）。· +$*# ·第一章铸件质量铸件质量控制首先在于稳定生产过程，避免系统误差的出现和随机误差的积累。其次要提高工艺过程精度，缩小误差频率分布范围或分散程度。过程控制包括技术准备过程、图样和验收条件的制订；铸造工艺、工装设计的验证；原材料验收；设备检查；工装几何形状、尺寸精度和装配关系检查等；另外，还包括熔炼、配砂、造型、制芯等工艺参数的控制。控制方法是定期记录工艺参数进行统计分析，判断车间参数误差频率分布及性质，对每一中间工序的结果进行检查。图! " # " $ 表示出铸铁车间的铸造工艺过程质控站（%&）及整个控制程序。图! " # " $ 铸铁件生产过程质控站（%&）布置建立过程质量控制站（简称质控站）或管理站是质量管理中行之有效的措施。质控站能为缺陷分析提供生产过程背景材料以及原始记录和统计资料，凡是对铸件质量特性有重大影响的工序或环节，一般都应设置质控站。质控站还应贯彻并使操作者严格执行操作规程。工厂考核铸件质量，按铸件产生缺陷的原因，追究个人或生产小组的责任。由于铸件产生缺陷的原因是多方面的和复杂的，有些缺陷是由多个因素引起的，故不容易划分各自应承担责任的百分比。为了解决由于划分不公引起争端，应该加强中间检查，应对每一道工序的质量（特别是主要工艺参数和执行操作规程的情况）进行严格的控制，从而确定个人或小组的质· )( ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理量责任。例如质控站按规程抽查型砂的性能，如果不符合标准的规定，就应当根据超过标准的百分数来衡量配制型砂者的工作质量，并据此来决定奖惩的程度。影响铸件质量的因素众多，加强质控站的中间检查的另一好处是将所有影响因素都置于严格控制之下，任何一道不合格操作，都消除在最后形成铸件之前。过程中出现的问题就是铸件发生缺陷，一般都按!（计划）、"（实行）、#（检查）、$（处理）质量体系活动模式的步骤进行改进。除此外，分析具体的铸件缺陷时还需要明确问题、分析数据和设计试验等。二、铸件质量保证质量保证（%$）因生产铸件质量要求而有差别。超级合金铸件同无牌号铸铁件相比较，它们的质量要求当然不同，但是它们在不同质量要求或规格前提下，生产质量均需稳定，因而要在不同水平上建立起保证体系。这种体系主要是由用户对铸件生产者一方提出：要求了解铸件承制方质量保证体系水平是否与对铸件的要求相适应。如质量保证的水准低于铸件质量所要求的，则不能保证铸件质量的可靠性。在这种情况下，承制方得不到信任，应被更换。质量保证体系构成分软件和硬件两部分，在软件上要求承制方：（&）质量管理机构健全。（）质量责任制度明确。（(）质量信息网络全面、灵敏和功能齐全。（)）有完善的标准化组织。（*）计量工作完备。（+）对从业人员的质量教育经常化。（,）产品的技术档案详细，管理机能好。技术档案的内容因铸件的要求而不同，对特别重要的铸件，应容许用户查到从事造型、合型、熔炼及浇注的人员，甚至可查到热处理、探伤、焊修者的操作记录，以及焊修人员所用焊条的牌号和批次。承制方拥有的基本设施和技术，也是保证铸件质量要求的必需手段。例如满足出口要求的铸钢件，浇冒口断口痕迹必须用碳弧气刨清除平整，并把它列入生产过程作为一道工序，以保证铸件质量。这方面的要求还有：（&）生产设备应围绕铸件质量要求进行调整。铸件精度要求高，造型设备水平应相应提高。（）工艺装备，企业应具有一定的工装设计水平及制造与维修的、保养和管理的能力。（(）生产过程中的监控是实施质量管理所需数据的来源，要求质控点足够，布置合理和符合经济生产的原则。· +*( ·第一章铸件质量（!）产品检验手段完备，防止不合格铸件漏检出厂，是完成质量保证体系中的关键环节。除上述软硬件内容外，一个企业中从业人员的素质往往在质量保证体系中起决定性作用，应该通过培训和教育，予以保证和提高。第六节铸件缺陷检查为确保铸件质量，应根据铸件不同用途和要求，采用不同的检查方法，及时检出所不允许的缺陷。缺陷检查普遍采用的有以下一些方法。一、外观检查铸件可见部位的外观检查，常以目视法进行。对表面粗糙度的检查，应在合适的光线条件下以目测手触样块，凭感觉进行表面状况的鉴定，借助测量工具获得铸件尺寸数据，用统计方法确定铸件精度方面缺陷率。目视方法不限于对外观检查，也可对断口进行检查。人类器官不单眼睛广泛用于检验，根据某类铸件的特性，还可藉嗅觉和听觉进行质量检查。例如球墨铸铁新折断口臭味和敲击后滞振度，可辅助检验员对球化不良缺陷的程度进行判断。二、化学分析对所有的铸件，化学成分是十分重要的，因而在大多数情况下，化学成分就是验收指标。化学成分也间接决定了铸件的力学性能与缺陷发生与否。例如球墨铸铁中残留镁量低于"#"$%，球墨的球化率必然会受到影响，出现球化不良的缺陷。化学成分因炉次而异，取样化验结果称为炉次分析，其结果也因分析方法不同而不同。按国际标准“铸钢件交货通用技术条件”（&(!)"）以湿法化学分析所得结果为准，标准也规定应自铸件毛坯表面以下至少*+ 处取屑状样品。标准规定出铸件用户为核对分析与炉次分析间允差，如表) , - , . 所列。重要部件为了了解偏析程序，从两端取样，往往还要分析气体、夹杂物及微量杂质元素的含量。表) , - , . 核对分析对炉次分析标准允差碳钢元素碳硅锰硫和磷范围（%） !"#$ !"#/ !-#! 0 "#"$/允差1 "#"$ 1 "#"/ 1 "#"* 1 "#""/· 2*/! ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理湿法分析缺点是过程慢，如化验铝合金一天都出不来结果。仪器分析出结果较快，例如! 射线荧光分析仪（!"#）和光发射分光仪（$%&），化验一个元素约 ( )*+,。前者在-./ ( 0-/浓度范围较准，后者则在-. -/ ( 1. -/浓度范围较准。仪器分析要求元素呈固溶态存在于激冷试样中。三、力学性能检测硬度试验是最早用来检验铸件是否发生缺陷的手段，本世纪初美国曾有人在落砂工段逐个检验浇出的铸件缸盖，如硬度超过一定值则认为铸件必然存在裂纹应予报废。这种方法简单易行。拉伸性能和韧性（冲击韧度或伸长率）是常用的检验项目。试样通常自试块上截取试棒加工而成。试样的规格应按适用的标准选取，依照检验要求获得合格数据。这种检验不仅从性能数据可以发现材质存在的问题，而且金属疏松、夹杂物、裂纹、粗晶及回火脆性等缺陷往往可在试样断口上得到反映。四、低倍检验（宏观检查）用目视或低倍放大镜检查铸件表面或截面的宏观组织或缺陷，以确定它们的性质和严重程度的方法称为低倍检验。它具有视域大、适用范围广和试验方法简便等优点，与微观组织检验配合能较全面地反映铸件的质量问题。酸蚀、印痕（硫印、磷印）和断口检验是常用的低倍检验项目（表2 3 3 2）。酸蚀可以显示成分偏析、夹杂物和孔洞类铸件宏观缺陷。印痕可以显示硫、磷在截面上的分布情况。断口检查可以发现印痕、酸蚀所不能显露的缺陷。例如沿奥氏体晶界大量析出氮化物或其他金属间化合物，具有银灰色岩石形貌的石状断口等（表2 3 3-）。表2 3 3 2 酸蚀、硫印操作规程硫印：）将已曝光的溴化银印相纸浸在/ ( )/浓度的硫酸水溶液中，静浸 ( 1*+,，取出晾干1）将试样用氯化碳擦净，使相纸药面与试样净面紧贴，并压紧，用棉花在相纸反面进行拭擦滚压 ( 1.4*+,（不许相纸在磨面上移动）酸蚀：）配制4/的盐酸水溶液，并加热至5- 6 471）将试样放入（待观察面要朝上）保留)- ( 8-*+,)）取出试样用热水冲洗或以稀释的碱（4/）水溶液冲洗后，再用热水冲洗，并迅速干燥8）用肉眼和放大镜观察· 1044 ·第一章铸件质量表! " # " #$ 铸钢宏观缺陷的断口特征缺陷断口形貌偏析短杆状，较光滑的条带（高倍呈成串夹杂）气孔单个或成束，内壁光滑的条形（外露时带有氧化色）长针形针孔条形孔洞，内壁光滑，不外露的则呈银灰色缩孔呈管状，表面粗糙，严重氧化，常见发达的树枝晶和夹杂物堆积缩松内壁粗糙，不外露的则可见树枝晶热裂纹外露的则氧化严重；表面起伏，圆滑冷裂纹未氧化的呈灰色纤维状或沿奥氏体晶界开裂呈岩石状非金属夹杂成堆分布的颗粒群，有的呈黄绿色五、金相检验（金相显微镜检验）用光学显微镜在放大%$ & $ 倍下观察抛光的金属表面，试样在未经侵蚀条件下进行夹杂物检查（利用明、暗场及偏光、干涉和显微硬度等多种功能参照()*$%+#,! 评级），经侵蚀后进行组织及晶粒度检查。这种方法广泛用于检查微观缺陷，也常用于研究宏观缺陷的微观特征。上述的化学分析、性能试验和金相检验所取得的试样只能代表局部区域。为了了解铸件整体的质量情况，须从具有代表性的各个部位选取试样，数量愈多，范围愈广，对发生的铸件缺陷了解愈近全貌，有利于下一步分析。六、无损检验（无损探伤）对缺陷进行非破坏性检查，根据工作原理不同有以下几类：!光学检查法（目测检查法、渗透探伤检查法-./0 " 1#+%）；"放射线检查法（2 线透射检查法、断层摄影（3/）检查法）；#电磁检查法（磁力探伤检查法、涡流探伤检查法（-./0 " 14$!）；$声波检查法（超声波探伤检查法、-1“声发射”法）；%热传导检查法（物质表面温度分布图象显示法）。其中，目测法、渗透探伤法（5.647%）、磁粉探伤法、涡流探伤法等，只能用于铸件表面或表层部分缺陷的检查，对铸件深部缺陷的检查，必须使用2 线透射法（5.6%8!）、断层摄影法和超声波探伤法。无损检验近年来发展很快，由于数据处理好和硬件趋向于便携式，大大提高了检查的可靠性和灵活性。2 线透射检查法可提供铸件检测部位有无缺陷及缺陷尺寸的照片。美国材料试验协会（-./0）发布了一系列适用于铸件检验的射线照相参考标准，它们按缺陷种类和数量分类，为使用者对缺陷可否接受提供判断依据。2 射线图像转换为可见图像显示在荧光屏或电视屏上，录像数值化经计算机处理，可自动判断出缺陷产生原因。· +%+ ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理渗透探伤或称液体渗透检验法（!"），它不像磁力探伤，仅限于铁磁体铸件，非磁化的奥氏体和铝、镁、铜等非铁合金铸件均可使用，用途广泛，美国无损检测学会（#$%&）推荐铸造工业采用。清洁后的铸件使溶有颜料或荧光物乳浊液体（渗透剂）均匀涂布铸件表面。由于渗透剂的湿润力强渗入裂纹缺陷中（图 ( ) ( *+），几分钟后用水冲洗掉表面渗透剂（图 ( ) ( *,），保留了裂纹中渗透剂，然后撒上或涂上显示剂，它如同吸墨纸将渗透剂从裂纹中吸出，显示剂自行填充裂纹（图 ( ) ( *-），且与渗透剂发生作用，生成物在黑色检验光下发亮（图) ( $.），即将裂纹检出，裂纹宽度小于/0/)11 也能显示清楚。与表面连通的各类孔洞都可采用这种检验方法检查出缺陷的大小和类型。图 ( ) ( * 荧光渗透深伤步骤+）渗透剂渗入裂纹,）水冲去多余渗透剂-）显示剂吸走裂纹中渗透剂.）荧光物在暗室中发亮· 5432 ·第一章铸件质量第二章铸件缺陷分析铸件生产要经过十分复杂的工艺过程。只要其中某一道工序或某一个过程失误，均会造成铸造缺陷。同一类缺陷由于场合和零件的不同，往往又有不同的形成原因，这种错综复杂的情况，给铸造缺陷的准确判断和分析带来很大的难度。本章在介绍铸件缺陷种类和特征的基础上，主要讲铸造缺陷的形成机理、缺陷分析、原因查找、方法应用、质量检验和缺陷修补，以增加铸造技师的基础知识，提高分析问题的能力。第一节铸件缺陷分类铸件缺陷种类繁多，形貌各异，在!"# $%&()铸造术语中将铸造缺陷分为八类* 余种，见表( + , + 。表( + , + 铸件缺陷的分类（!"# $%& + ()）类别序号名称特征一多肉类缺陷 + 飞翅（飞边）垂直于铸件表面上厚薄不均匀的薄片状金属突起物，常出现在铸件分型面和芯头部位 + , 毛刺铸件表面上刺状金属凸起物。常出现在型和芯的裂缝处，形状极不规则。呈网状或脉状分布的毛刺称脉纹 + -外渗物（外渗豆）铸件表面渗出来的金属物。多呈豆粒状，一般出现在铸件的自由表面上，例如明浇铸件的上表面、离心浇注铸件的内表面等。其化学成分与铸件金属往往有差异 + . 粘模多肉因砂型（芯）起模时部分砂块粘附在模样或芯盒上所引起的铸件相应部位多肉· ,&%) ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理类别序号名称特征一多肉类缺陷! " # 冲砂砂型或砂芯表面局部型砂被金属液冲刷掉，在铸件表面的相应部位上形成的粗糙、不规则的金属瘤状物。常位于浇口附近，被冲刷掉的型砂，往往在铸件的其它部位形成砂眼! " $ 掉砂砂型或砂芯的局部砂块在机械力作用下掉落，使铸件表面相应部位形成的块状金属突起物。其外形与掉落的砂块很相似。在铸件其它部位则往往出现砂眼或残缺! " % 胀砂铸件内外表面局部胀大，重量增加的现象。由型壁退移引起! " & 抬型（抬箱）由于金属液的浮力使上型或砂芯局部或全部抬起、使铸件高度增加的现象二孔洞类缺陷 " ! 气孔铸件内由气体形成的孔洞类缺陷。其表面一般比较光滑，主要呈梨形、圆形和椭圆形。一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现 " 气缩孔分散性气孔与缩孔和缩松合并而成的孔洞类铸造缺陷 " ( 针孔一般为针头大小分布在铸件截面上的析出性气孔。铝合金铸件中常出现这类气孔，对铸件性能危害很大 " ) 表面针孔成群分布在铸件表层的分散性气孔。其特征和形成原因与皮下气孔相同，通常暴露在铸件表面，机械加工! * + 后即可去掉 " # 皮下气孔位于铸件表皮下的分散性气孔。为金属液与砂型之间发生化学反应产生的反应性气孔。形状有针状、蝌蚪状、球状、梨状等。大小不一，深度不等。通常在机械加工或热处理后才能发现· $#, ·第二章铸件缺陷分析类别序号名称特征二孔洞类缺陷! " # 呛火浇注过程中产生的大量气体不能顺利排出，在金属液内发生沸腾，导致在铸件内产生大量气孔，甚至出现铸件不完整的缺陷! " $ 缩孔铸件在凝固过程中，由于补缩不良而产生的孔洞。形状极不规则、孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位! " % 缩松铸件断面上出现的分散而细小的缩孔。借助高倍放大镜才能发现的缩松称为显微缩松。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性试验时可能渗漏! " &疏松（显微缩松）铸件缓慢凝固区出现的很细小的孔洞。分布在枝晶内和枝晶间。是弥散性气孔、显微缩松、组织粗大的混合缺陷，使铸件致密性降低，易造成渗漏! " ( 渗漏铸件在气密性试验时或使用过程中发生的漏气、渗水或渗油现象。多由于铸件有缩松、疏松、组织粗大、毛细裂纹、气孔或夹杂物等缺陷引起三裂纹冷隔类缺陷) " 冷裂铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹。裂口常穿过晶粒延伸到整个断面) " ! 热裂铸件在凝固后期或凝固后在较高温度下形成的裂纹。其断面严重氧化，无金属光泽，裂口沿晶粒边界产生和发展* 外形曲折而不规则) " )缩裂（收缩裂纹）由于铸件补缩不当、收缩受阻或收缩不均匀而造成的裂纹。可能出现在刚凝固之后或在更低的温度) " + 热处理裂纹铸件在热处理过程中产生的穿透或不穿透的裂纹。其断面有氧化现象) " ,网状裂纹（龟裂）金属型和压铸型因受交变热机械作用发生热疲劳，在型腔表面形成的微细龟壳状裂纹。铸型龟裂在铸件表面形成龟纹缺陷· !#( ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理类别序号名称特征三裂纹冷隔类缺陷! " # 白点（发裂）钢中主要因氢的析出而引起的缺陷。在纵向断面上，它呈现近似圆形或椭圆形的银白色斑点，故称白点；在横断面宏观磨片上，腐蚀后则呈现为毛细裂纹，故又称发裂! " $ 冷隔在铸件上穿透或不穿透，边缘呈圆角状的缝隙。多出现在远离浇口的宽大上表面或薄壁处、金属流汇合处以及冷铁、芯撑等激冷部位! " % 浇注断流铸件表面某一高度可见的接缝。接缝的某些部分熔合不好或分开。由浇注中断而引起! " & 重皮充型过程中因金属液飞溅或液面波动，型腔表面已凝固金属不能与后续金属熔合所造成的铸件表皮折叠缺陷四表面缺陷 " ( 表面粗糙铸件表面毛糙、凹凸不平，其微现几何特征超出铸造表面粗糙度测量上限，但尚未形成粘砂缺陷 " ) 化学粘砂铸件的部分或整个表面上，牢固地粘附一层由金属氧化物、砂子和粘土相互作用而生成的低熔点化合物。硬度高，只能用砂轮磨去 " !机械粘砂（渗透粘砂）铸件的部分或整个表面上粘附着一层砂粒和金属的机械混合物。清铲粘砂层时可以看到金属光泽 " 夹砂结疤（夹砂）铸件表面产生的疤片状金属突起物。其表面粗糙，边缘锐利，有一小部分金属和铸件本体相连，疤片状凸起物与铸件之间夹有一层砂 " * 涂料结疤由于涂层在浇注过程中开裂，金属液进入裂缝，在铸件表面产生的疤痕状金属突起物 " # 沟槽铸件表面产生较深（ + *,）的边缘光滑的- 型凹痕。通常有分枝，多发生在铸件的上、下表面· )#( ·第二章铸件缺陷分析类别序号名称特征四表面缺陷! " # 粘型熔融金属粘附在金属型型腔表面的现象! " $龟纹（网状花纹）%& 磁力探伤时熔模铸件表面出现的龟壳状网纹缺陷，多出现在铸件过热部位。因浇注温度和型壳温度过高，金属液与型壳内() * 残留量过高而析出的“白霜”发生反应所致。)& 因涛型型腔表面龟裂而在金属塑铸件或压铸件表面形成的网状花纹缺陷! " + 流痕（水纹）压铸件表面与金属流动方向一致的，无发展趋势且与基体颜色明显不一样的微凸戎微凹的条纹状缺陷! " %, 缩陷铸件的厚断面或断面交接处上平面的塌陷现象。缩陷的下面、有时有缩孔。缩陷有时也出现在内缩孔附近的表面! " % 鼠尾铸件表面出现较浅（!-.）的带有锐角的凹痕! " %) 印痕因顶杆或镶块与型腔表面不齐平，而在金属型铸件或压铸件表面相应部位产生的凸起或凹下的痕迹! " %/ 皱皮铸件上不规则的粗粒状或皱褶状的表皮。一般带有较深的网状沟槽! " %! 拉伤金属型铸件和压铸件表面由于与金属型啮合或粘结，顶出时顺出型方向出现的擦伤痕迹五残缺类缺陷- " %浇不到（浇不足）铸件残缺或轮廓不完整或虽然完整但边角圆且光亮。常出现在远离浇口的部位及薄壁处。其浇注系统是充满的- " ) 未浇满铸件上部产生缺肉，其边角略呈圆形，浇冒口未浇满，顶面与铸件平齐· )00) ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理类别序号名称特征五残缺类缺陷! " # 型漏（漏箱）铸件内有严重的空壳状残缺。有时铸件外形虽较完整，但内部的金属已漏空，铸件完全呈壳状，铸型底部有残留的多余金属! " $损伤（机械损伤）铸件受机械撞击而破损，残缺不完整的现象! " ! 跑火因浇注过程中金属液从分型面处流出而产生的铸件分型面以上的部分严重凹陷，有时会沿未充满的型腔表面留下类似飞翅的残片! " % 漏空在低压铸造中，由于结晶时间过短，金属液从升液管漏出，形成类似型漏的缺陷六形状及重量差错类缺陷% " & 铸件变形铸件在铸造应力和残余应力作用下所发生的变形及由于模样或铸型变形引起的变形% " 形状不合格铸件的几何形状不符合铸件图的要求% " # 尺寸不合格在铸造过程中由于各种原因造成的铸件局部尺寸改全部尺寸与铸件图的要求不符% " $ 拉长由于凝固收缩时铸型阻力大而造成的铸件部分尺寸比图样尺寸大的现象% " ! 挠曲&( 铸件在生产过程中，由于残余应力、模样或铸型变形等原因造成的弯曲和扭曲变形。( 铸件在热处理过程中因未放平正或在外力作用下而发生的弯曲和扭曲变形% " % 错型（错箱） 铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开% " ) 错芯由于砂芯在分芯面处错开，铸件孔腔尺寸不符合铸件的要求% " * 偏芯（漂芯）由于型芯在金属液作用下漂浮移动，使铸件内孔位置、形状和尺寸发生偏错，不符合铸件图的要求· %# ·第二章铸件缺陷分析类别序号名称特征六形状及重量差错类缺陷! " # 型芯下沉由于芯砂强度低或芯骨软，不足以支撑自重，使型芯高度降低、下部变大或下弯变形而造成的铸件变形缺陷! " $% 串皮熔模铸件内腔中的型芯露在铸件表面，使铸件缺肉! " $ 型壁移动金属液浇入砂型后& 型壁发生位移的现象! " $ 舂移由于舂移砂型或模样，在铸件相应部位产生的局部增厚缺陷! " $( 缩沉使用水玻璃石灰石砂型生产铸件时产生的一种铸件缺陷，其特征为铸件断面尺寸胀大! " $) 缩尺不符由于制模时所用的缩尺与合金收缩不相符而产生的一种铸造缺陷! " $* 坍流离心铸造时，因转速低、停车过早、浇注温度过高等引起合金液逆旋转方向由上向下流淌或淋降，在离心铸件内表面形成的局部凹陷、凸起或小金属瘤! " $!铸件重量不合格（超重）铸件实际重量，相对于公称重量的偏差值超出铸件重量公差七夹杂类缺陷+ " $ 夹杂物铸件内或表面上存在的和基体金属成分不同的质点。包括渣、砂、涂料层、氧化物、硫化物、硅酸盐等+ " 内生夹杂物在熔炼、浇注和凝固过程中，因金属液成分之间或金属液与炉气之间发生化学反应而生成的夹杂物以及因金属液温度下降，溶解度减小而析出的夹杂物+ " ( 外生夹杂物由熔液及外来杂质引起的夹杂物+ " ) 夹渣因浇注金属液不纯净，或浇注方法和浇注系统不当，由裹在金属液中的熔渣、低熔点化合物及氧化物造成的铸件中夹杂类缺陷。由于其熔点和密度通常都比金属液低，一般分布在铸件顶面或上部，以及型芯下表面和铸件死角处。断口无光泽，呈暗灰色· !) ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理类别序号名称特征七夹杂类缺陷! " # 黑渣球墨铸铁件中由硫化镁、硫化锰、氧化镁和氧化铁等组成的夹渣缺陷。在铸件断面上呈暗灰色。一般分布在铸件上部、砂芯下表面和铸件死角处! " $ 涂料渣孔因涂层粉化、脱落后留在铸件表面而造成的，含有残留涂料堆积物质的不规则坑窝! " ! 冷豆浇注位置下方存在于铸件表面的金属珠。其化学成分与铸件相同，表面有氧化现象! " % 磷豆含磷合金铸件表面渗析出来的豆粒或汗珠状磷共晶物! " &内渗物（内渗豆）铸件孔洞缺陷内部带有光泽的豆柱状金属渗出物。其化学戌分和铸件本体不一致 接近共晶成分! " () 砂眼铸件内部或表面带有砂粒的孔洞! " ( 锡豆锡青铜铸件的表面或内部孔洞中渗析出来的高锡低熔点相豆粒状或汗珠状金属物! " (* 硬点在铸件的断面上出现分散的或比较大的硬质夹杂物，多在机械加工或表面处理时发现! " (+ 渣气孔铸件浇注位置上表面的非金属夹杂物。通常在加工后发现与气孔并存，孔径大小不一，成群集结八成分组织及性能不合格类缺陷% " (物理力学性能不合格铸件的强度、硬度、伸长率、冲击韧度及耐热、耐蚀、耐磨等性能不符合技术条件的规定% " * 化学成分不合格铸件的化学成分不符合技术条件的规定% " + 金相组织不合格铸件的金相组织不符合技术条件的规定% " , 白边过厚铁素体可锻铸铁件退火时因氧化严重在表层形成的过厚的无石墨脱碳层% " # 菜花头由于溶解气体析出或形成密度比铸件小的新相，铸件最后疑固处或冒口表面鼓起、起泡或重皮的现象· *$# ·第二章铸件缺陷分析类别序号名称特征八成分组织及性能不合格类缺陷! " # 断晶定向结晶叶片，由于横向温度场不均匀和叶片扭度较大等原因造成的柱状晶断续生长缺陷! " $ 反白口灰铸铁件断面的中心部位出现白口组织或麻口组织。外层是正常的灰口组织! " ! 过烧铸件在高温热处理过程，由于加热温度过高或加热时间过久，使其表层严重氧化，或晶界处和枝晶间的低熔点相熔化的现象。过烧使铸件组织和性能显著恶化，无法挽救! " % 巨晶由于浇注温度高，凝固慢，在钢锭或厚壁铸件内部形成的粗大的枝状晶缺陷! " & 亮皮在铁素体可锻铸铁的断面上，存在的清晰发亮的边缘。缺陷层主要是由含有少量回火碳的珠光体组成。回火碳有时包有铁素体壳! " && 偏折铸件或铸锭的各部分化学成分或金相组织不均匀的现象! " &( 反偏析与正偏析相反的偏析现象。溶质分配系数! ) & 且凝固区间宽的合金缓慢凝固时，因形成粗大枝晶，富含溶质的剩余金属液在凝固收缩力和析出气体压力作用下沿枝晶间通道向先凝固区域流动，使溶质集中在铸锭或铸件的先凝固区域或表层，中心部分溶质较少! " &* 正偏析溶质分配系数+ ) & 的合金凝固时，凝固界面处一部分溶质被排出到液相中，随着温度的降低，液相中的溶质浓度逐惭增加，导致低熔点成分和易熔杂质从铸件外部到中心逐渐增多的区域偏析! " &, 宏观偏析铸件或铸锭中用肉眼或放大镜可以发现的化学成分不均匀性。分为正偏析、反偏析、- 型偏析、带状偏析、重力偏析。宏观偏析只能在铸造过程中采取适当措施来减轻，无法用热处理和变形加工来消除· (# ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理类别序号名称特征八成分组织及性能不合格类缺陷! " #$ 微观偏析铸件中用显微镜或其它仪器方能确定的显微尺度范围内的化学成分不均匀性。分为枝晶偏析（晶内偏析）和晶界偏析。晶粒细化和均匀化热处理可减轻这种偏析! " #% 重力偏析在重力或离心力作用下，因密度差使金属液分离为互不溶合的金属液层，或在铸件内产生的成分和组织偏析! " #&晶间偏析（晶界偏析）晶粒本体或枝晶之间存在的化学成分不均匀性。由合金在凝固过程中的溶质再分配导致某些溶质元素或低熔点物质富集晶界所造成! " #!晶内偏析（枝晶偏析）固溶合金按树枝方式结晶时，由于先结晶的枝干与后结晶的枝干及枝干间的化学成分不同所引起的枝晶内和枝晶间化学成分差异! " # 球化不良在铸件断面上，有块状黑斑或明显的小黑点，愈近中心愈密，金相组织中有较多的厚片状石墨或枝晶间石墨! " () 球化衰退因铁液含硫量过高或球化处理后停留时间过长而引起的铸件球化不良缺陷! " (# 组织粗大铸件内部晶粒粗大，加工后表面硬度偏低，渗漏试验时，会发生渗漏现象! " ( 石墨粗大铸铁件的基体组织上分布着粗大的片状石墨。机械加工后，可看到均匀分布的石墨孔洞。加工面呈灰黑色，断口晶粒粗大。有这种缺陷的铸件，硬度和强度低于相应牌号铸铁的规定疽。气密性试验时会发生渗漏现象· (%& ·第二章铸件缺陷分析类别序号名称特征八成分组织及性能不合格类缺陷! " #$ 石墨集结在加工大断面铸铁件时，表面上充满石墨粉且边缘粗糙的部位。石墨集结处硬度低，且渗漏! " #% 铸态麻口可锻铸铁的一种金相组织缺陷。其断口退火前白中带灰，退火后有片状石墨，降低铸件的力学性能! " #& 石墨漂浮在球墨铸铁件纵断面的上部存在的一层密集的石墨黑斑。和正常的银白色断面组织相比，有清晰可见的分界线。金相组织特征为石墨球破裂，同时缺陷区富有含氧化合物和硫化镁! " # 表面脱碳铸钢件或铸铁件因充型金属液与铸型中的氧化性物质发生反应，使铸件表层含碳量低于规定值第二节铸造缺陷分析铸造缺陷对铸造生产和铸件质量有很大的危害。要迅速有效地消除缺陷，必须作系统地调查研究，尽可能准确地判明缺陷的种类和性质，查明产生的原因，经综合分析和实践验证，方可采取相应的防止措施。现就几种常见的影响较大而有时又难以区分的铸造缺陷进行分析和介绍。一、气孔气孔是气体聚集在铸件表面和内部而形成的孔洞。气孔的形状、大小不一，位置不一，孔壁光滑、带氧化色彩，是铸件常见的缺陷之一。气孔有各种类型，产生的原因各不相同，按气体来源不同，大致可分为三种：侵入性气孔、析出性气孔和反应性气孔。（一）侵入性气孔由于浇注过程中金属液对铸型激烈的热作用，使型砂和砂芯中的发气物（水分、粘结剂、附加物等）气化、分解和燃烧，生成大量气体，浸入金属液内部所产生的洞孔，见图( " # " ) 所示。· #! ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理图! " # " $ 侵入气孔形成过程示意图$% 特征气孔数量少、尺寸大、孔壁光滑、有光泽或轻微氧化色，呈圆形或扁圆形，有时呈梨形。它的小头所指方向常常就是气体侵入的方向。如图! " # " $& 所示气体，若被凝固在金属中，就是此类气孔的典型例子。#% 侵入性气孔的形成条件由于浇注时型砂在金属液的高温作用下，产生大量气体，使金属液和砂型界面上的气体压力骤然增加，气体可能侵入金属液，也可能从砂隙或气眼中排出型外，只有在满足下列条件的情况下，型砂中的气体才会浸入金属液（见图! " # " #），即!气 !液( !阻( !腔式中!气金属液和砂型界面的气体压力；!液金属液的静压力（ !液)!"#，!为金属液的密度，" 为重力加速度，# 为金属液的高度）；!阻气体侵入金属液时，由于金属液表面张力而引起的阻力（ !阻) #"* $，其中"为金属液表面张力，$ 为气泡的半径，当$ 很小时，!阻可以很大）；!腔型腔中金属液面上的气体压力。图! " # " # 型砂界面气体侵入金属液的条件+% 防止浸入性气孔的主要方法和工艺措施（$）使用各种方法，降低砂型（芯）界面的气体压力%气，这是最主要的，也是最有效的手段。如：选用合适的造型材料，透气性好，发气量低；控制湿型砂的水分及其它· #,! ·第二章铸件缺陷分析发气附加物；应用发气量低，发气速度慢，发气温度高的粘结剂；砂芯的排气一定要畅通，这往往是侵入性气孔的主要来源，有时还是较难解决的问题。（!）适当提高浇注温度，使侵入的气体有充分的时间从金属液中上浮和排出。（"）加快浇注速度，增加上砂型高度，使有效压力头增加，提高金属液的静压力。（#）浇注系统设置时，应注意铁液流平稳，防止气体卷入。（二）析出性气孔溶解在金属液中的气体，在冷却和凝固过程中，由于溶解度降低而析出形成的孔洞，称为析出性气孔。$% 特征数量多、尺寸小，形状呈圆形、椭圆形或针状。在铸件断面呈大面积均匀分布，同一炉次铸件大部有气孔。主要是氢气孔和氮气孔，是铝合金和铸钢中常见的缺陷，铸铁中相对较少。!& 析出性气孔的形成机理金属具有吸附和溶解气体的能力（如氢、氮、氧等）。尤其在液态时，能够溶解大量气体。其形成过程分吸附和扩散两个阶段。（$）吸附。吸附分为物理吸附和化学吸附。气体分子与金属原子由于靠分子间引力吸附到金属表面的，叫做物理吸附，吸附不牢固，也不能进入金属内部，吸附量不大而且只是在低温下进行。当某些气体分子（如氢气、氧气等）碰撞到金属表面后被离解为原子，由于化学键的作用被吸附在金属表面，叫做化学吸附。化学吸附的气体量随温度升高而增加，是铸造合金吸收气体的主要过渡阶段。（!）扩散。被化学吸附在金属表面的气体原子，能继续渗入到金属内部，这个过程即为扩散。大量气体扩散到金属内部并保留其中，称为溶解或吸收。气体的溶解度与压力、温度、合金和气体的种类等因素有关。（"）气体的析出及气孔的形成。溶解在金属液中的气体，在温度降低和外界气氛压力降低时，就会从金属中析出，析出的方式有二种：一种是气体原子从金属内部扩散到金属表面，脱离吸附状态。另一种是气体原子在金属内部形成气体分子和气泡上浮排出。"% 铸铁中的气体及变化（$）铸铁中的气体有氢气、氮气、氧气等。其中氢气对析出性气孔的形成影响较大。（!）随着含碳量的增加，!、(!的溶解度就降低。如图) * ! * " 所示。（"）微量的铝能促进铁液大量吸氢。（#）硅的增加可以减少铁蔽中氧气，并能促进氢气析出。· !-,+ ·第九篇铸造生产质量检验与铸件缺陷分析处理图! " # " $ %#、&#的溶解度与含碳量和温度的关系（图中曲线上数字为碳的质量分数）（）温度降低会使氢和氮在铁液中溶解度降低，尤其在凝固过程中特别剧烈。此时，由于铁液粘度高，气体不易扩散和逸出，生成气孔的可能性较大。（(）金属熔炼过程中吸收的气体是铁液中气体的重要来源。硅铁中有时含有大量的氢气，燃料炉衬中的水分，潮湿的空气等，均使铁液易于吸收氢和氧。)* 防止析出性气孔的方法主要从三方面采取措施：（+）减少合金的吸气量，清洁炉料，烘干炉衬和浇注工具，缩短熔