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第十一章铸件缺陷分析培训要点：本章主要介绍铸件缺陷的种类和特征，重点是铸造缺陷分析，查找原因，制订对策。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、原因查找和方法应用，以增加工人技师的基础知识，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，各地对缺陷的称谓和名词术语不一，为了规范和统一，国家已制订专业标准。在GB/T5611-1998《铸造名词术语》中将铸造缺陷分为八类100余种，见表11-1。表11-1铸件缺陷的分类（GB/T5611-1998）类别序号名称特征1-1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1-2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1-3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1-4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1-5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1-6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1-7胀砂铸件内外表面局部胀大，重量增加的现象。由型壁退移引起一、多肉类缺陷1-8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2-1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2-2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2-3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二、孔洞类缺陷2-4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1～2mm后即可去掉（续）类别序号名称特征2-5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2-6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2-7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2-8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2-9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，易造成渗漏二、孔洞类缺陷2-10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3-1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3-2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3-3缩裂（收缩裂纹）由于铸件补缩不当、收缩受阴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3-4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3-5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3-6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3-7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3-8浇注断流铸件表面某一高度可见的接缝。接缝的某些部分接合不好或分开。由浇注中断而引起三、裂纹、冷隔类缺陷3-9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4-1表面粗糙铸件表面毛糙、凹凸不平，其微观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4-2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4-3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4-4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4-5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四、表面缺陷4-6沟槽铸件表面产生较深（5mm）的边缘光滑的V型凹痕。通常有分枝，多发生在铸件的上、下表面（续）类别序号名称特征4-7粘型熔融金属粘附在金属型型腔表面的现象4-8龟纹(网状花纹)1.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Na2O残留量过高而析出的“白霜”发生反应所致。2.因铸型型腔表面龟裂而在金属型铸件或压铸件表面形成的网状花纹缺陷4-9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或微凹的条纹状缺陷4-10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4-11鼠尾铸件表面出现较浅（≤5mm）的带有锐角的凹痕4-12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4-13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四、表面缺陷4-14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5-1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5-2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5-3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5-4损伤（机械损伤）铸件受机械撞击而破损、残缺不完整的现象5-5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五、残缺类缺陷5-6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6-1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6-2形状不合格铸件的几何形状不符合铸件图的要求6-3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或全部尺寸与铸件图的要求不符6-4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6-5挠曲1.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。2.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6-6错型（错箱）铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开6-7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6-8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6-9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6-10串皮熔模铸件内腔中的型芯露在铸件表面，使铸件缺肉六、形状及重量差错类缺陷6-11型壁移动金属液浇入砂型后，型壁发生位移的现象（续）类别序号名称特征6-12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6-13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6-14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6-15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、凸起或小金属瘤六、形状及重量差错类缺陷6-16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7-1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7-2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7-3外生夹杂物由熔液及外来杂质引起的夹杂物7-4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7-5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7-6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7-7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7-8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7-9内渗物（内渗豆）铸件孔洞缺陷内部带有光泽的豆粒状金属渗出物。其化学成分和铸件本体不一致，接近共晶成分7-10砂眼铸件内部或表面带有砂粒的孔洞7-11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7-12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七、夹杂类缺陷7-13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8-1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8-2化学成分不合格铸件的化学成分不符合技术条件的规定8-3金相组织不合格铸件的金相组织不符合技术条件的规定8-4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8-5菜花头由于溶解气体析出或形成密度比铸件小的新相，铸件最后凝固处或冒口表面鼓起、起泡或重皮的现象8-6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8-7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8-8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8-9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8-10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8-11偏析铸件或铸锭的各部分化学成分或金相组织不均匀的现象8-12反偏析与正偏析相反的偏析现象。溶质分配系数K1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8-13正偏析