铸件质量控制与质量保证

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1、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，事实上是全过程质量控制（%&），将过程处在严格控制之中，不浮现系统误差（由异常因素导致的误差）。过程中由随机因素产生的随机误差，其频率分布是有规律的。这种运用数理统计措施将锻造过程中系统误差和随机误差辨别开来是质量控制的基本措施。这种方法又称之为记录过程控制（()）。 +$*# 第一章铸件质量铸件质量控制一方面在于稳定生产过程，避免系统误差的浮现和随机误差的积累。另一方面要提高工艺过程精度，缩小误差频率分布范畴或分散限度。过程控制涉及技术准备过程、图样和验收条件的制定；锻造工艺、工装设计的验证；原材料验收；设备检查；工装几

2、何形状、尺寸精度和装配关系检查等；此外，还涉及熔炼、配砂、造型、制芯等工艺参数的控制。控制措施是定期记录工艺参数进行记录分析，判断车间参数误差频率分布及性质，对每一中间工序的成果进行检查。图! # $ 表达出铸铁车间的锻造工艺过程质控站（%&）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记录资料，但凡对铸件质量特性有重大影响的工序或环节，一般都应设立质控站。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，按铸件产生缺陷的因素，追究个人或生产小组的

3、责任。由于铸件产生缺陷的因素是多方面的和复杂的，有些缺陷是由多种因素引起的，故不容易划分各自应承当责任的比例。为理解决由于划分不公引起争端，应当加强中间检查，应对每一道工序的质量（特别是重要工艺参数和执行操作规程的状况）进行严格的控制，从而拟定个人或小组的质 )( 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决量责任。例如质控站按规程抽查型砂的性能，如果不符合原则的规定，就应当根据超过原则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限度。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。过程中浮现的问题就

4、是铸件发生缺陷，一般都按!（筹划）、（实行）、#（检查）、$（解决）质量体系活动模式的环节进行改善。除此外，分析具体的铸件缺陷时还需要明确问题、分析数据和设计实验等。二、铸件质量保证质量保证（%$）因生产铸件质量规定而有差别。超级合金铸件同无牌号铸铁件相比较，它们的质量规定固然不同，但是它们在不同质量规定或规格前提下，生产质量均需稳定，因而要在不同水平上建立起保证体系。这种体系重要是由顾客对铸件生产者一方提出：规定理解铸件承制方质量保证体系水平与否与对铸件的规定相适应。如质量保证的水准低于铸件质量所规定的，则不能保证铸件质量的可靠性。在这种状况下，承制方得不到信任，应被更换。质量保证体系构成分

5、软件和硬件两部分，在软件上规定承制方：（&）质量管理机构健全。（）质量责任制度明确。（(）质量信息网络全面、敏捷和功能齐全。（)）有完善的原则化组织。（*）计量工作完备。（+）对从业人员的质量教育常常化。（,）产品的技术档案具体，管理机能好。技术档案的内容因铸件的规定而不同，对特别重要的铸件，应容许顾客查到从事造型、合型、熔炼及浇注的人员，甚至可查到热解决、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，也是保证铸件质量规定的必需手段。例如满足出口规定的铸钢件，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。这方面的规

6、定尚有：（&）生产设备应环绕铸件质量规定进行调节。铸件精度规定高，造型设备水平应相应提高。（）工艺装备，公司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行质量管理所需数据的来源，规定质控点足够，布置合理和符合经济生产的原则。 +*( 第一章铸件质量（!）产品检查手段完备，避免不合格铸件漏检出厂，是完毕质量保证体系中的关键环节。除上述软硬件内容外，一种公司中从业人员的素质往往在质量保证体系中起决定性作用，应当通过培训和教育，予以保证和提高。第六节铸件缺陷检查为保证铸件质量，应根据铸件不同用途和规定，采用不同的检查措施，及时检出所不容许的缺陷。缺陷检查普遍采

7、用的有如下某些措施。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，用记录措施拟定铸件精度方面缺陷率。目视措施不限于对外观检查，也可对断口进行检查。人类器官不单眼睛广泛用于检查，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限度进行判断。二、化学分析对所有的铸件，化学成分是十分重要的，因而在大多数状况下，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#$%，

8、球墨的球化率必然会受到影响，浮现球化不良的缺陷。化学成分因炉次而异，取样化验成果称为炉次分析，其成果也因分析措施不同而不同。按国际原则“铸钢件交货通用技术条件”（&(!)）以湿法化学分析所得成果为准，原则也规定应自铸件毛坯表面如下至少*+ 处取屑状样品。原则规定出铸件顾客为核对分析与炉次分析间允差，如表) , - , . 所列。重要部件为了理解偏析程序，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原则允差碳钢元素碳硅锰硫和磷范畴（%） !#$ !#/ !-#! 0 #$/允差1 #$ 1 #/ 1 #* 1 #/ 2*/! 第九篇锻造生产质

9、量检查与铸件缺陷分析解决湿法分析缺陷是过程慢，如化验铝合金一天都出不来成果。仪器分析出成果较快，例如! 射线荧光分析仪（!#）和光发射分光仪（$%&），化验一种元素约 ( )*+,。前者在-./ ( 0-/浓度范畴较准，后者则在-. -/ ( 1. -/浓度范畴较准。仪器分析规定元素呈固溶态存在于激冷试样中。三、力学性能检测硬度实验是最早用来检查铸件与否发生缺陷的手段，本世纪初美国曾有人在落砂工段逐个检查浇出的铸件缸盖，如硬度超过一定值则觉得铸件必然存在裂纹应予报废。这种措施简朴易行。拉伸性能和韧性（冲击韧度或伸长率）是常用的检查项目。试样一般自试块上截取试棒加工而成。试样的规格应按合用的原则

10、选用，根据检查规定获得合格数据。这种检查不仅从性能数据可以发现材质存在的问题，并且金属疏松、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、低倍检查（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，以拟定它们的性质和严重限度的措施称为低倍检查。它具有视域大、合用范畴广和实验措施简便等长处，与微观组织检查配合能较全面地反映铸件的质量问题。酸蚀、印痕（硫印、磷印）和断口检查是常用的低倍检查项目（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、磷在截面上的分布状况。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

11、析出氮化物或其她金属间化合物，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，用棉花在相纸背面进行拭擦滚压 ( 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（待观测面要朝上）保存)- ( 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）用肉眼和放大镜观测 1044 第一章铸件质量表! # #$ 铸钢宏观缺

12、陷的断口特性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，常用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、金相检查（金相显微镜检查）用光学显微镜在放大%$ & $ 倍下观测抛光的金属表面，试样在未经侵蚀条件下进行夹杂物检查（运用明、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

13、织及晶粒度检查。这种措施广泛用于检查微观缺陷，也常用于研究宏观缺陷的微观特性。上述的化学分析、性能实验和金相检查所获得的试样只能代表局部区域。为了理解铸件整体的质量状况，须从具有代表性的各个部位选用试样，数量愈多，范畴愈广，对发生的铸件缺陷理解愈近全貌，有助于下一步分析。六、无损检查（无损探伤）对缺陷进行非破坏性检查，根据工作原理不同有如下几类：!光学检查法（目测检查法、渗入探伤检查法-./0 1#+%）；放射线检查法（2 线透射检查法、断层照相（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

14、法（物质表面温度分布图象显示法）。其中，目测法、渗入探伤法（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!）、断层照相法和超声波探伤法。无损检查近年来发展不久，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）发布了一系列合用于铸件检查的射线照相参照原则，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根据。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解决，可自动判断出缺

15、陷产生因素。 +%+ 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决渗入探伤或称液体渗入检查法（!），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（#$%&）推荐锻造工业采用。清洁后的铸件使溶有颜料或荧光物乳浊液体（渗入剂）均匀涂布铸件表面。由于渗入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入剂（图 ( ) ( *,），保存了裂纹中渗入剂，然后撒上或涂上显示剂，它犹如吸墨纸将渗入剂从裂纹中吸出，显示剂自行填充裂纹（图 ( ) ( *-），且与渗入剂发生作用，生成物在黑色检查光下发亮（图) ( $.），

16、即将裂纹检出，裂纹宽度小于/0/)11 也能显示清晰。与表面连通的各类孔洞都可采用这种检查措施检查出缺陷的大小和类型。图 ( ) ( * 荧光渗入深伤环节+）渗入剂渗入裂纹,）水冲去多余渗入剂-）显示剂吸走裂纹中渗入剂.）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通过十分复杂的工艺过程。只要其中某一道工序或某一种过程失误，均会导致锻造缺陷。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，这种错综复杂的状况，给锻造缺陷的精确判断和分析带来很大的难度。本章在简介铸件缺陷种类和特性的基本上，重要讲锻造缺陷的形成机理、缺陷分析、因素查找、措施应用、质量检查和缺陷修

17、补，以增长锻造技师的基本知识，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!# $%&()锻造术语中将锻造缺陷分为八类* 余种，见表( + , + 。表( + , + 铸件缺陷的分类（!# $%& + ()）类别序号名称特性一多肉类缺陷 + 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，常出目前铸件分型面和芯头部位 + , 毛刺铸件表面上刺状金属凸起物。常出目前型和芯的裂缝处，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，一般浮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

18、分与铸件金属往往有差别 + . 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 ,&%) 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决类别序号名称特性一多肉类缺陷! # 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，往往在铸件的其他部位形成砂眼! $ 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。在铸件其他部位则往往浮现砂眼或残缺! % 胀砂铸件内外表面局部胀大，重量增长的现象。由型壁退移引起! & 抬型（抬箱）由于金属液的

19、浮力使上型或砂芯局部或所有抬起、使铸件高度增长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，重要呈梨形、圆形和椭圆形。一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群浮现 气缩孔分散性气孔与缩孔和缩松合并而成的孔洞类锻造缺陷 ( 针孔一般为针头大小分布在铸件截面上的析出性气孔。铝合金铸件中常浮现此类气孔，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。其特性和形成因素与皮下气孔相似，一般暴露在铸件表面，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映产生的反映性气孔。形状有针状、蝌蚪状、球状、

20、梨状等。大小不一，深度不等。一般在机械加工或热解决后才干发现 $#, 第二章铸件缺陷分析类别序号名称特性二孔洞类缺陷! # 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，常出目前铸件最后凝固的部位! % 缩松铸件断面上浮现的分散而细小的缩孔。借助高倍放大镜才干发现的缩松称为显微缩松。铸件有缩松缺陷的部位，在气密性实验时也许渗漏! &疏松（显微缩松）铸件缓慢凝固区浮现的很细小的孔洞。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

21、合缺陷，使铸件致密性减少，易导致渗漏! ( 渗漏铸件在气密性实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导致的裂纹。也许出目前刚凝固之后或在更低的温度) + 热解决裂纹铸件在热解决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

22、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 !#( 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决类别序号名称特性三裂纹冷隔类缺陷! # 白点（发裂）钢中重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，边沿呈圆角状的缝隙。多出目前远离浇口的宽敞上表面或薄壁处、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

23、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导致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，其微现几何特性超过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、砂子和粘土互相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（渗入粘砂）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，边沿锐利，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

24、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（ + *,）的边沿光滑的- 型凹痕。一般有分枝，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性四表面缺陷! # 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浮现的龟壳状网纹缺陷，多余目前铸件过热部位。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”发生反映所致。)& 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同样的微凸戎微凹的条纹状缺陷

25、! %, 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。缩陷有时也出目前内缩孔附近的表面! % 鼠尾铸件表面浮现较浅（!-.）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，顶出时顺出型方向浮现的擦伤痕迹五残缺类缺陷- %浇不到（浇局限性）铸件残缺或轮廓不完整或虽然完整但边角圆且光亮。常出目前远离浇口的部位及薄壁处。其浇注系统是布满的- ) 未浇满铸件上部产生缺肉，其边角略

26、呈圆形，浇冒口未浇满，顶面与铸件平齐 )00) 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决类别序号名称特性五残缺类缺陷! # 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，有时会沿未布满的型腔表面留下类似飞翅的残片! % 漏空在低压锻造中，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% & 铸件变形铸件在锻造应力和残存应力作用下所发生的变形及由于模样

27、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规定% # 尺寸不合格在锻造过程中由于多种因素导致的铸件局部尺寸改所有尺寸与铸件图的规定不符% $ 拉长由于凝固收缩时铸型阻力大而导致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，由于残存应力、模样或铸型变形等因素导致的弯曲和扭曲变形。( 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互相错开% ) 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规定% * 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

28、，不符合铸件图的规定 %# 第二章铸件缺陷分析类别序号名称特性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，局限性以支撑自重，使型芯高度减少、下部变大或下弯变形而导致的铸件变形缺陷! $% 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，其特性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锻造缺陷! $* 坍流离心锻造时，因转速低、停车过早、浇注温度过高等引起合

29、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过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。涉及渣、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映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，或浇注措施和浇注系统不当，由裹在金属液中的熔渣、低熔点化合物及氧化物导致的铸件中夹杂类缺陷。由于其

30、熔点和密度一般都比金属液低，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 !) 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决类别序号名称特性七夹杂类缺陷! # 黑渣球墨铸铁件中由硫化镁、硫化锰、氧化镁和氧化铁等构成的夹渣缺陷。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导致的，具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似，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

31、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浮现分散的或比较大的硬质夹杂物，多在机械加工或表面解决时发现! (+ 渣气孔铸件浇注位置上表面的非金属夹杂物。一般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

32、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性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因素导致的柱状晶断续生长缺陷! $ 反白口灰铸铁件断面的中心部位浮现白口组织或麻口组织。外层是正常的灰口组织! ! 过烧铸件在高温热解决过程，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明显恶化，无法挽救! % 巨晶

33、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。缺陷层重要是由具有少量回火碳的珠光体构成。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。溶质分派系数! ) & 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! &* 正偏析溶质分派系数+ ) & 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

34、减少，液相中的溶质浓度逐惭增长，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。宏观偏析只能在锻造过程中采用合适措施来减轻，无法用热解决和变形加工来消除 (# 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决类别序号名称特性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他仪器方能拟定的显微尺度范畴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解决可减轻这种偏析! #% 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

35、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派导致某些溶质元素或低熔点物质富集晶界所导致! #!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别! # 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解决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

36、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。气密性实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性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，表面上布满石墨粉且边沿粗糙的部位。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，减少铸件的力学性能! #& 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

37、相组织特性为石墨球破裂，同步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映，使铸件表层含碳量低于规定值第二节锻造缺陷分析锻造缺陷对锻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，尽量精确地判明缺陷的种类和性质，查明产生的因素，经综合分析和实践验证，方可采用相应的避免措施。现就几种常用的影响较大而有时又难以辨别的锻造缺陷进行分析和简介。一、气孔气孔是气体汇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，是铸件常用的缺陷之一。气孔有多种类型，产生的因素各不相似，按气体来源不同，大体

38、可分为三种：侵入性气孔、析出性气孔和反映性气孔。（一）侵入性气孔由于浇注过程中金属液对铸型剧烈的热作用，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。 #! 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决图! # $ 侵入气孔形成过程示意图$% 特性气孔数量少、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

39、和砂型界面上的气体压力骤然增长，气体也许侵入金属液，也也许从砂隙或气眼中排出型外，只有在满足下列条件的状况下，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+% 避免浸入性气孔的重要措施和工艺措施（$）使用多种措施，减少砂型（芯

40、）界面的气体压力%气，这是最重要的，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他 #,! 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重要来源，有时还是较难解决的问题。（!）合适提高浇注温度，使侵入的气体有充足的时间从金属液中上浮和排出。（）加快浇注速度，增长上砂型高度，使有效压力头增长，提高金属液的静压力。（#）浇注系统设立时，应注意铁液流平稳，避免气体卷入。（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，由于溶解度减少而析出形成的孔洞，称为析出性气孔。$% 特性数量多

41、、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。重要是氢气孔和氮气孔，是铝合金和铸钢中常用的缺陷，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）。特别在液态时，可以溶解大量气体。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，吸附量不大并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

42、增长，是锻造合金吸取气体的重要过渡阶段。（!）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存其中，称为溶解或吸取。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，在温度减少和外界氛围压力减少时，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。（!）随着含碳量的增长，!、(!的溶解度就减少。

43、如图) * ! * 所示。（）微量的铝能增进铁液大量吸氢。（#）硅的增长可以减少铁蔽中氧气，并能增进氢气析出。 !-,+ 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决图! # $ %#、&#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）（）温度减少会使氢和氮在铁液中溶解度减少，特别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，生成气孔的也许性较大。（(）金属熔炼过程中吸取的气体是铁液中气体的重要来源。硅铁中有时具有大量的氢气，燃料炉衬中的水分，潮湿的空气等，均使铁液易于吸取氢和氧。)* 避免析出性气孔的措施重要从三方面采用措施：（+）减少合金的吸气量，清洁炉料，烘干

44、炉衬和浇注工具，缩短熔炼时间，以避免液态金属和炉气的接触，减少熔炼吸气等。（#）合金液的除气解决可用加人元素除气法，吹入不溶性气体，真空除气法等。（$）制止气体的析出。如提高铸件冷却速度，提高外界氛围的压力等。（三）反映性气孔由于金属液与铸型界面之间、或金属液与渣之间、或金属液内部某些元素之间，发生了某些化学反映所产生的气体导致。+* 特性这种气孔一般均匀成群分布，且往往产生于铸件皮下，形成皮下气孔。又因形状呈针头状或细长腰圆形，又称针孔，此类气孔在铸钢和球墨铸铁中浮现较多。下面着重论述球墨铸铁中针孔的形成机理、影响因素、避免措施。#* 反映性气孔的形成机理皮下气孔的形成是一种复杂的物理化学过

45、程，受多种因素的影响，气体来源于内部析出或外部侵入。铁液内部析出的气体有：镁的蒸气、硅铁和稀土合金中的氢气及铁液凝固时溶解度急剧减少而析出的气体；外部侵入的气体重要是铁液和铸型界面上产生某种化学反映所生成的气体。例如：铁液中逸出的镁或铁液表面的硫化镁，与铸型中的水蒸气发生如下反映：,- . %#/ 0 ,-/ . #%! #(1+ 第二章铸件缺陷分析!# $ %& ( ! $ %&#!内部析出的气体，受到铁液表面氧化膜的制止，不能尽快逸出液面；外部界面反应的气体凭较大的压力侵入有糊状凝固特性而表层往往较长时间内不能完全凝固的球墨铸铁液中，待表面凝固后，滞留于铸件表皮下形成皮下气孔。)* 影响因

46、素及避免措施（+）铁液化学成分的影响。镁的含量是影响皮下气孔的首要因素。铁液中残留镁的质量分数超过,-,./临界值时，皮下气孔明显增长；原铁液硫高是产生皮下气孔的又一种因素。由于含硫量高产生较多硫化镁，与型砂中的水分作用生成硫化氢气体，而生成皮下气孔。因此在保证球化的前提下，要尽量减少残留镁量，使镁的质量分数控制在,*,)/ 0 ,-,1/之间。并尽量减少原铁液的含硫量。（&）铸型的影响。重要是铸型中水分、粘土、砂、附加物四种物质的影响。!水分的影响铸型中的水分能与镁、硫化镁反映生成氢和硫化氢气体，形成皮下气孔，因此要尽量控制型砂中的水分。水的质量分数，中压造型应低于./，高压造型应低于1/。

47、粘土性质和失效粘土的影响粘土受热随温度的升高，依次失去自由水、吸附水、层间水、构造水。那种低温加热下就能排出水分的粘土，易于产生皮下气孔。失效粘土是有害的载水物，在各项性能指标相似的状况下，型砂的水分明显增长，使皮下气孔产生的机率增长。为了减少水分的影响，在型砂中加入适量的煤粉是有效的，它能产生还原性氛围，在铸型和金属接触的界面生成薄层碳膜，使铸型和金属界面处的化学反映难以进行。#原砂的影响重要体现为原砂的种类、大小、形状、均匀限度等因素对型砂透气性的影响。透气性好，界面反映的气体容易外逸，不易形成入侵金属液的气体压力，因而气孔也难于生成。（)）冷却速度和浇注条件的影响!冷却速度。在凝固速度不

48、久的状况下，皮下气孔很少。因素是：溶解于金属中的气体来不及析出；铸件表面层不久结壳，外部气体来不及侵入。如金属型铸件皮下气孔较少。冷却速度很慢，皮下气孔亦很少。因素是：凝固慢，金属液内的气体有足够的时间在凝固前浮出液面；金属液面的气体，可以扩散到铸件中心，使铸件表层的含气量达不到饱和限度，亦不会产气愤孔。浇注条件的影响。重要指浇注温度和浇注平稳性的影响。浇注温度高，相称于冷却速度慢，凝固时间长，利于气泡上浮，皮下气孔少。加上球墨铸铁为糊状凝固特性，内部融化状态时间长，表面凝固层生成慢，利于表面层的气体向外排出和向铸件内部扩散。表面层含气量的减少，减少了生成皮下气孔的可能。因此在也许的条件下尽量

49、提高金属液的温度。国内有的厂家，在电炉熔化球墨铸铁液时，出炉温度控制在+.+, 0 +.),2，浇注温度控制在+)3, 0 +1,2。 &34& 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决浇注平稳性。一是避免浇注时紊流卷入气体；二是球墨铸铁要注意避免铁液飞溅搅动，导致镁蒸气大量挥发和燃烧，导致皮下气孔，为了保证浇注平稳，要采用横浇道截面大的半封闭浇注系统。如：!内!横! !直 #!$!%!内!横! !直 &$（! () * (+）!(二、粘砂粘砂是铸件表面粘附着一层很难清除的砂粒或低熔点化合物。如图, - ) - % 所示。图, - ) - % 粘砂.）粘砂的铸件/）无粘砂铸件粘砂大多数发生在铸

50、件厚壁部位，砂型的下型，凹槽内角，薄壁砂芯表面等。通常铸钢件比铸铁件严重，湿型比干型严重。铸件粘砂一般不予报废，但导致许多危害：影响铸件美观，增长清理工作量，切削刀具磨损加快，影响内腔清洁度，导致传动件初期磨损，阻碍了水、气、油的流动等。一般将粘砂分为机械粘砂、化学粘砂、热粘砂和表面粗糙四种。表面粗糙是机械粘砂的初期阶段。热粘砂是铸件表面粘附一薄层玻璃状型砂烧结物，实质属化学粘砂范畴。最后导致粘砂往往是以上几种类型综合伙用的成果，下面重要分析机械粘砂和化学粘砂。（一）机械粘砂铁液钻入砂型表面孔隙中，凝固后将砂粒机械地钩连在铸件表面。(0 机械粘砂的形成金属液渗入砂粒之间隙，事实上是金属液在静压

51、力作用下沿砂隙间毛细管渗入并包围砂粒，成为网状的金属和砂粒的混合物。)0 影响机械粘砂的因素（(）铸件表面处在液体状态的时间长短是决定渗入深度的最基本因素。时间越长，砂型温度越高，越利于金属液渗人，渗入深度越深。（)）金属液的静压力越高，渗入深度越大。（#）金属液的成分、氧化限度、周边氛围、造型材料的性质决定了金属液与否湿润 )21# 第二章铸件缺陷分析毛细管壁，湿润则易于粘砂。（!）金属液的浇注温度越高，型砂受到的热作用越大，砂粒的孔隙发生烧结或熔化而增大，金属液易于渗入。# 避免机械粘砂的措施（$）使用细砂，细砂孔隙小，毛细管阻力大，金属液不容易渗入。（%）提高铸型的紧实度，舂紧的砂粒靠得

52、近，表面孔隙小可防铁液渗入。（）湿型砂中加入煤粉，铸铁湿型砂中的煤粉可明显改善粘砂的发生。由于煤粉燃烧和挥发产生的还原性氛围对金属起保护作用，避免金属液被氧化而与造型材料化学反映。此外，煤粉受热软化、烧结、堵塞砂型表面的孔隙，使金属液不易渗入，一般规定煤粉的焦渣特性为! & 级。（!）湿型表面匀洒干石墨粉或涂快干涂料，砂芯用水基或醇基涂料。（）在保证质量的前提下，合适减少浇注温度。（二）化学粘砂铸件表面牢固地粘附一层硬度很高、不易清除，由金属氧化物、砂子和粘土互相作用而生成的低熔点化合物。$# 化学粘砂的形成机理铸件表面的氧化铁（()*），与砂中的二氧化硅和粘土作用，形成液态硅酸亚铁，其+,*

53、%质量分数为%-的第一种共晶的熔点仅为$%./，流动性较好，熔融的硅酸亚铁能润湿硅砂，在毛细压力作用下，能渗入砂粒空隙。此外，()* 的熔点仅$0./，低于纯金属铁，且能润湿型壁，易于渗入铸型，更促使了化学粘砂的加剧。因此，化学粘砂的避免，一要解决金属氧化物对化学粘砂的影响；二要解决低熔点化合物对化学粘砂的影响。有研究证明：!金属氧化物层薄，则与铸件牢固连接；金属氧化物层厚，则容易剥落。其临界厚度约为$.1。#低熔点化合物冷凝后是结晶体，则粘砂层难以清除。如果是玻璃体则不易粘砂。%2 避免化学粘砂的措施（$）避免铸件表面的金属氧化，在型砂中加入煤粉、重油、沥青及采用涂料等，浇注后燃烧将铸型内的

54、氧迅速耗尽，在缺氧或还原性氛围中减少金属氧化物的形成。（%）加剧铸件表面金属的氧化，使金属氧化层厚度超过临界值。如采用石灰石砂，在型砂中加入加剧金属氧化的物质，如加入()%*等，或增长粘土层中氧化铁和氧化锰的含量。（）促使低熔点化合物成为玻璃体。一是加快冷却速度，可增进玻璃体的形成。如减少吃砂量，采用吸热好、传热快的造型材料；二是增长粘砂层中的()*，34*、56%*等成分，增进玻璃体的形成。如采用钠基或钙基活化膨润土，在型砂中加入适量的氧 %70! 第九篇锻造生产质量检查与铸件缺陷分析解决化铁粉等。三、冷隔与残缺冷隔和浇注断流，浇不到、未浇满、跑火、型漏等缺陷均会导致铸件的残缺。缺陷部位往往

55、有明显的氧化色彩，近似圆弧的残缺端面，铸件轮廓不完整、不饱满等。这些缺陷有相似之处，往往使人一时难以判断，现分析各自的重要特性、鉴别措施、产生因素和解决措施。（一）一般冷隔图! # $ 铸件上有穿透和不穿透的缝隙，边沿呈圆角，缝隙往往与型腔水平面垂直。这是由于浇入铸型的金属液前端呈圆弧状，温度低，两股金属液流相遇而不能相接导致的。图! # $ 冷隔%）一般冷隔&）芯撑冷隔（二）浇注断流或断流冷隔图! # 所示的铸件截面可见水平方向的圆弧形接缝相叠，可以一层亦可以多层，因素可以是浇注中断补浇导致，亦可以是充型阻力过大或局部砂型过硬，气体堵塞，待阻力逐渐消减，铁液逐级进入而形成。（三）浇不到图!

56、# ( 所示的铸件边角圆滑光亮，局部残缺，尤以远离浇口及薄壁处为甚。（四）未浇满图! # )* 所示的铸件上部轮廓缺少边角，呈圆形，特别是浇冒口上平面与残缺铸件平面平齐，这与浇不到和跑火，有明显的区别。图! # 断流冷隔图! # ( 浇不到图! # * 未浇满上述四种缺陷产生的共同因素是：铁液温度低、化学成分不合适、浇注速度慢、型腔内充型阻大力、浇注系统设计不合理等导致铁液流速慢，浇注不畅顺等。 #($ 第二章铸件缺陷分析（五）跑火图! # ! 所示的铸件分型面以上有严重残缺。有时沿型腔面有类似披缝的金属壳。铸件因向外跑火射箱，可在分型面找到向外跑铁液的披缝。如用壳芯，金属液向壳芯空腔内跑火，可在铸件内腔找到形状不规则的实心铁块。（六）型漏或漏箱图! # $% 所示的铸件有时虽有比较完整的外形，但其内部金属已漏空，铸件呈壳状，底部可找到多余的残留金属，形状不一，表面粗糙。图! # ! 跑火图! # $% 型漏跑火是由于分型面不平、缝隙太大、浇注的金属液抬力大、压箱铁较早拿走等原因导致，是金属液从分型面跑出。而型漏是浇注后期或结束后从型腔底部跑火，因型腔底部砂层过薄、开裂、强度偏低、浇注过猛、静压头过高导致。当这些问题排除后，缺陷可以不久消失。_