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铸件常见缺陷和处理

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铸件常见缺陷、修补及检验

一、 常见缺陷

1.缺陷的分类

铸件常见缺陷分为孔眼、裂纹、表面缺陷、形状及尺寸和重量不合格、成份及组织和性能不合格五大类。(注：主要介绍铸钢件容易造成裂纹的缺陷)

1.1孔眼类缺陷

孔眼类缺陷包括气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆。

1.1.1气孔：别名气眼，气泡、由气体原因造成的孔洞。

铸件气孔的特征是：一般是园形或不规则的孔眼，孔眼内表面光滑，颜色为白色或带一层旧暗色。(如照片)

照片1

产生的原因是：来源于气体，炉料潮湿或绣蚀、表面不干净、炉气中水蒸气等气体、炉体及浇包等修后未烘干、型腔内的气体、浇注系统不当，浇铸时卷入气体、铸型或泥芯透气性差等。

1.1.2缩孔

缩孔别名缩眼，由收缩造成的孔洞。 气孔 缩孔的特征是：形状不规则，孔内粗糙不平、晶粒粗大。

产生的原因是：金属在液体及凝固期间产生收缩引起的，主要有以下几点：铸件结构设计不合理，浇铸系统不适当，冷铁的大小、数量、位置不符实际、铁水化学成份不符合要求，如含磷过高等。浇注温度过高浇注速度过快等。

1.1.3缩松

缩松别名疏松、针孔蜂窝、由收缩耐造成的小而多的孔洞。

缩松的特征是：微小而不连贯的孔，晶粒粗大、各晶粒间存在明显的网状孔眼，水压试验时渗水。(如照片2)

照片2

产生的原因同以上缩孔。 缩松 1.1.4渣眼

渣眼别名夹渣、包渣、脏眼、铁水温度不高、浇注挡渣不当造成。

渣眼的特征是：孔眼形状不规则，不光滑、里面全部或局部充塞着渣。(如照片3)

照片3

产生的原因是：铁水纯净度差、除渣不净、浇注时挡渣不好，浇注系统挡渣作用差、浇注时浇口未充满或断流。

1.1.5砂眼

砂眼是夹着砂子的砂眼。

砂眼的特征是：孔眼不规则，孔眼内充塞着型砂或芯砂。

产生的原因是：合箱时型砂损坏脱落，型腔内的散砂或砂块未清除干净、型砂紧实度差、浇注时冲坏型芯、浇注系统设计不当、型芯表面涂料不好等。

1.1.6铁豆 渣眼 铁豆是夹着铁珠的孔眼、别名铁珠、豆眼、铁豆砂眼等。

铁豆的特征是：孔眼比较规则、孔眼内包含着金属小珠、常发生在铸铁件上。

1.2裂纹类缺陷

裂纹类缺陷包括：热裂、温裂、冷裂。

1.2.1热裂

热裂是在较高温度下产生的，常发生在凝固温度附近。

热裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈弯曲形，开裂处表面氧化。(如照片4)

照片4

产生的原因是：铁中含硫量过高或杂质过多、砂型的退让性能差、浇注温度控制不当、铸件壁簿厚转接处过渡剧烈、浇口、冷铁、收缩筋、排气孔的尺寸和位置不当等。

1.2.2温裂

温裂又称热处理裂纹由切割、焊接或热处理不当引起。

温裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，开裂处金属表面氧化。 缩松

热裂 1.2.3冷裂

冷裂是铸件在较低温度下产生的裂纹。

冷裂的特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈直线形，开裂处表面未氧化。

产生的原因是：铸件结构不合理，厚簿不均、砂型或泥芯退让性能差、铸件各部分冷却不一致，合金自身应力倾向大。

1.3表面类缺陷

表面类缺陷包括粘砂、结疤、夹砂、冷隔。

我们主要针对会造成铸件裂的冷隔做一介绍：

冷隔又称对火、接火等

冷隔的特征是：在制件表面有不规则的明显下陷线形纹路（有穿透的和不穿透的两种），形状细小而狭长，在外力作用下有发展趋势。从冷隔的特征看，它容易造成母体裂的危害。冷隔造成的裂纹，不会马上出现，它是在运用时，在承载受冲击作用下产生疲劳裂。

(如照片5)

照片5 产生的原因是：多浇包多点同时浇注，使两股金属流对接，但未完全熔合而又无夹杂存在其间，两层金属结合极弱；浇注温度太低、浇注冷隔 速度过慢、浇注时间太长合金性能流动性差，碳、硅太低，硫量较高。或多浇包顺序浇注，前后两包断流时间太长；铸件截面薄而长，铁水流不利，浇铸断流、砂型跑火、一次性浇注铁水不足、而补浇又不及时等。

1.4尺寸形状和重量不合格类缺陷

尺寸形状和重量不合格类缺陷包括：多肉、浇不足、落砂、抬箱、偏芯、变形、错箱、损伤、形状、尺寸和重量不符等。

1.5成分组织及性能不合格类缺陷

成分组织及性能不合格类缺陷包括化学成份不合格、金相不合格、偏析、过硬、物理力学性能不合格。

二、 缺陷的处理

铸件缺陷处理较为关键，尤其在处理裂纹时，处理过程中任何一个环节不注意都会引发新的裂纹。因此我必须关注细节，严格执行工艺，确保质量。

1.铸钢件缺陷修补的原则：

缺陷的修补必须在不影响产品质量的前提下进行，修补依据应按相关标准有关技术规定执行。如所存在缺陷是否充许修补，及修补相关的技术要求。

参照标准：

TB1583－96机车车辆铸钢件补焊技术条件

TB1464－91铁道机车车辆用碳钢铸件通用技术条件

TB456－84车钩钩尾框技术条件 TB1400－91内燃机车用铸钢轮心技术条件

2.铸钢件裂纹的处理方法

焊补是铸钢件的基本生产工序之一。铸钢件上的铸造缺陷几乎都可以用焊补法修复。电弧焊被广泛采用。

（1）铸钢的焊接性：铸钢的含碳量对焊接性影响极大，合金元素的影响亦相当复杂。碳钢或低合金钢的焊接性通常用碳当量CE估计，近似计算公式颇多，大同小异。

（2）焊补要点：为了保证焊补品质（质量），应认真清理缺陷处的粘砂、氧化皮、夹杂物等；开出坡口；并根据钢的焊接性做好焊前预热和焊后热处理。

2.1打止裂孔及裂纹的消除

裂纹的消除可采用电弧气刨或角型砂轮打磨、风铣刀消磨的冷消除法。建议重要件的裂纹消除尽量采用冷消除，尽可能的减少受热。浅表性裂纹可不做止裂孔，裂的深度、宽度较大必须处理前在裂纹的终端10mm以内，预制5～8mm的止裂孔，防止裂纹的延伸。

2.2预制坡口和间隙

我们在处理厂修车、构架拐壁座、轴箱拉杆座、旁承座等的裂纹时，焊缝要求焊透。一般采用60度V型坡口，预留2mm间隙。对于重要部位，裂纹较严重的T形接头或角接接头，建议对立板开30度V型坡口，这样才能保证熔合质量。 2.3焊前准备处理

焊补铸钢件所用焊条应使熔敷金属的化学成份、机械性能与母材相当。处理裂纹我们建议采用碱性焊条，提高抗裂性和韧性。焊前要求对焊条预热200-250℃，使用温度不底于150℃。环境温度不低于5度。

要求对坡口表面及施焊表面20mm区域内砂轮打磨。坡口表面不充许存在2mm以上沟槽，金属表面无油污、氧化物、铁锈见金属光泽。

建议在施焊前对铸钢件母体进行预热。最好采用整体预热，如不能整体预热时，可采用局部预热。局部预热的范围为焊缝两侧至少各取焊缝处截面厚三倍的宽度。

各种牌号铸钢件的预热温度、焊后保温措施、焊后去除应力的热处理参照表1

表1

铸件牌号 预热温度 焊后保温措施 焊后热处理

ZG230—450 ＞50℃ 不需要 除技术条件规定外一般不做热处理

ZG310—570 ≥150℃

石棉被履盖缓冷或随炉冷却 600℃—650℃ ZG265—480 ≥150℃

ZG415—620 ≥150℃ 318℃—650℃

ZG690—830 150℃—280℃ 430℃—650℃

一些常用铸钢的焊接性

钢种 主要化学成分（%） 焊接性 焊前预热温度（℃） 焊后于560～650℃退火

碳钢 C＜0.3 良 不需 不需

C 0.3～0.4 可 100～150① 最好退火

C 0.4～0.5 尚可 150～300 应进行

锰钢 Mn1.2～1.6，C0.2～0.3 可 100～150① 最好退火

Mn1.2～1.6，C0.3～0.4 尚可 150～300 应进行

铬钢 Cr＜1.0，C＜0.2 良 不需 不需

Cr1.5～1.6，C＜0.3 可 150～200℃① 最好退火

镍钢 Ni＜2.0，C＜0.2 良 不需 不需

Ni2.0～3.0，C0.15～0.30 可 100～150① 最好退火

Ni＞3.0，C0.3～0.4 尚可 150～300 应进行

钼钢 Mo0.4～0.6，C＜0.25 可 100① 最好退火

Mo0.4～0.6，C0.25～0.35 可 100～150① 最好退火

铜钢 Cu＜2.0，C＜0.2 良 不需 不需

2.4焊接过程

焊接操者须经平焊考试合格，具备焊工资质的人员操作。在施焊时应该选择合理的焊接规范。焊接引弧时，应防止电弧击伤铸件表面，禁止在非焊接区域引弧打火。施焊部位应避免人为吹风与穿堂风。对接焊缝不能一次填充过多，采用多层焊，不得少于三层。第一层焊缝采用较小直径的焊条施焊，以较小的熔合比，防止产生热裂纹。每焊完一层后，应彻底清除熔渣(发现裂纹及缺陷应清除)后，再焊下一层。施焊中应保持焊缝层间不低于预热温度。较长焊缝大于200mm的焊接，应采用分段法。每层的起弧和收弧位要错开不少于20mm。尽量避开死角位及终端起弧或收弧。

1.铸铁件的焊补

铸铁件上的气孔、砂眼、夹渣、裂纹、渗漏等缺陷，若不超过焊补的允许范围，可以进焊补修复。但是，铸铁的焊接性能差，焊后常出现气孔、变形，易断裂，难加工，因此焊补铸铁时，应非常慎重。

（1）焊补方法：铸铁的焊补方法通常按工件的预热温度分类

（2）焊前不预热或仅预热到250℃以下，称为冷焊；焊前预热到250～450℃，称为半热焊；焊前预热到500～700℃，称为热焊。铸铁常用焊补方法的特点及适用范围见表2.

（3）铸铁的焊补方法及其适用范围 表2

焊补方法 铸件预热 焊补特点 适用范围

焊条电弧焊 不预热冷焊 通常采用非铸铁焊条。若用镍基焊条，焊后可加工；若用其它种类焊条，焊后加工性差，且焊缝强度和颜色各不相同，有的与母材接近

采用大直径铸铁芯焊条和大电流时，若能严格执行冷焊工艺要点，则焊后可加工，硬度、强度、颜色与母材基本相同。但若缺陷四周刚度大时，焊后易开裂 冷焊、半热焊主要用于非加工面上焊补，有时也用于加工面上焊补 400℃左右半热焊 一般采用钢芯石墨化型铸铁焊条，焊后加工性不稳定，强度与母材相近

500～700℃

左右热焊 一般采用铸铁芯焊条。焊后需保温缓冷。可加工，硬度，强度、颜色与母材基本相同，即使缺陷四周刚度大，焊后亦不易开裂

氧-乙炔气焊 不预热 焊后可加工，硬度、强度、颜色与母材基本相同。但焊后常易开裂 主要用于非加工面

600℃左右热焊 预热后快速焊。焊后在650～700℃左右保温缓冷。可加工，硬度、强度、颜色与母材基本相同 多用于加工面

钎焊 钎料与铸件

一同加热 钎料熔化，流布铸件的缝隙或空洞中。焊后，铸件变形小，易加工，但不宜高温工作 主要用于修补孔洞，裂缝等缺陷

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铸件常见缺陷的判定及形成原因

铸件常见缺陷的判定及形成原因

铸件常见缺陷的判定及形成原因

一、毛刺：

缺陷判定

(1) 铸件大部分或局部有圆形小疙瘩。

(2) 浇口附近有圆形小疙瘩。（面层用的锆浆质量 ）

原因分析：

1.1浆的粘度太低（粘浆越厚、越稠利于控制，不过过厚、过稠又不利于干燥）

1.2滴浆时间太长，浆变的稀薄。

1.3配将搅拌不充分。（锆浆+硅溶胶，面层要求40+2s）

1.4锆浆老化：浆用的时间太长，出现胶凝（一般25天更换一次）超出有效期，强度变小。

1.5锆砂粒太粗，淋沙高度太高。

1.6化学粘砂：金属液与面层浆发生反应（Cro的含量多少）锆粉耐火度不够；浇注温度和培烧温度太高；局部过热。

1.7搅拌设备生锈（L型搅拌器）锆粉含铁磁性高。

1.8浇口附近有热点（一般浇口高15mm）

1.9涂料对蜡膜的浸润性差。

即：控制毛刺的关键在于控制面层质量（锆浆质量）。

二、跑火：

缺陷判定

型壳在浇注时金属液穿透铸件形成不规则的金属凸起，铸件内腔，凹槽内有多余金属称外炮火。

原因分析：

（1） 型壳在空洞或狭缝处的强度太低。

1.1结构不合理（盲孔、细孔，高度/直径>时应无事）（5、5层型壳）

1.2涂挂不良，欲湿、浮砂未清干净。

1.3干燥不良（物理硬化）

1.4浆粘度太低。

（2）型壳整体强度太低（层数不够）

2.1层数不够，一般大于4、5层或7、5层最大到10、5层。

2.2粘度太低。

（3）脱蜡裂（腊膨胀裂）

（4）机械损伤。

（5）耐火材料热稳定性不好，高温强度低。

总论：跑火是因为所用型壳强度不够，或浇注时对型壳冲击力过大，或型壳急冷急热性差，或操作和运输过程中性壳撞击出现裂纹，在浇注时型壳开裂，钢液顺裂口外流 造成。

内腔跑火则是由于内腔和凹槽等处局部未涂上涂料；涂料带气；未撒上砂使型壳存在孔隙，浇注时金属液进入空隙或穿透有缺陷的型壳形成。

三、剥落：

缺陷判定：铸件表面上有大小不等的，形状不规则的疤片状凸起物。

原因分析：

（1）制壳过程。

铸件中常见的主要缺陷

铸件中常见的主要缺陷

铸件中常见的主要缺陷有：

1.气孔

这是金属凝固过程中未能逸出的气体留在金属内部形成的小空洞，其内壁光滑，内含气体，对超声波具有较高的反射率，但是又因为其基本上呈球状或椭球状，亦即为点状缺陷，影响其反射波幅。钢锭中的气孔经过锻造或轧制后被压扁成面积型缺陷而有利于被超声检测所发现，如图5.2所示。

2.缩孔与疏松

铸件或钢锭冷却凝固时，体积要收缩，在最后凝固的部分因为得不到液态金属的补充而会形成空洞状的缺陷。大而集中的空洞称为缩孔，细小而分散的空隙则称为疏松，它们一般位于钢锭或铸件中心最后凝固的部分，其内壁粗糙，周围多伴有许多杂质和细小的气孔。由于热胀冷缩的规律，缩孔是必然存在的，只是随加工工艺处理方法不同而有不同的形态、尺寸和位置，当其延伸到铸件或钢锭本体时就成为缺陷。钢锭在开坯锻造时如果没有把缩孔切除干净而带入锻件中就成为残余缩孔（缩孔残余、残余缩管），如图5.3、5.4、5.5所示。

如果铸件的型模设计不当、浇注工艺不当等，也会在铸件与型模接触的部位产生疏松，如图5.28所示。断口照片中的黑色部分即为疏松部位，其呈现黑色是因为该工件已经过退火处理，使得疏松部位被氧化和渗入机油所致。

W18钢铸件-用作铣刀齿，采用超声纵波垂直入射多次底波衰减法发现的疏松

3.夹渣

熔炼过程中的熔渣或熔炉炉体上的耐火材料剥落进入液态金属中，在浇注时被卷入铸件或钢锭本体内，就形成了夹渣缺陷。夹渣通常不会单一存在，往往呈密集状态或在不同深度上分散存在，它类似体积型缺陷然而又往往有一定线度。

4.夹杂

熔炼过程中的反应生成物（如氧化物、硫化物等）-非金属夹杂，如图5.1和5.6，或金属成分中某些成分的添加料未完全熔化而残留下来形成金属夹杂，如高密度、高熔点成分-钨、钼等，如图5.29，也有如图5.24所示钛合金棒材中的纯钛偏析。

5.偏析

铸件或钢锭中的偏析主要指冶炼过程中或金属的熔化过程中因为成分分布不均而形成的成分偏析，有偏析存在的区域其力学性能有别于整个金属基体的力学性能，差异超出允许标准范围就成为缺陷

铸件常见缺陷及其预防措1

铸件常见缺陷及其预防措1

常见铸件缺陷及措施

序 缺陷名称 缺陷特征 预防措施

1 气孔 在铸件内部、表面或近于表面处，有大小不等的光滑孔眼，形状有圆的、长的及不规则的，有单个的，也有聚集成片的。颜色有白色的或带一层暗色，有时覆有一层氧化皮。 降低熔炼时流言蜚语金属的吸气量。减少砂型在浇注过程中的发气量，改进铸件结构，提高砂型和型芯的透气性，使型内气体能顺利排出。

2 缩孔 在铸件厚断面内部、两交界面的内部及厚断面和薄断面交接处的内部或表面，形状不规则，孔内粗糙不平，晶粒粗大。 壁厚小且均匀的铸件要采用同时凝固，壁厚大且不均匀的铸件采用由薄向厚的顺序凝固，合理放置冒口的冷铁。

3 缩松 在铸件内部微小而不连贯的缩孔，聚集在一处或多处，晶粒粗大，各晶粒间存在很小的孔眼，水压试验时渗水。 壁间连接处尽量减小热节，尽量降低浇注温度和浇注速度。

4 渣气孔 在铸件内部或表面形状不规则的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞着熔渣。 提高铁液温度。降低熔渣粘性。提高浇注系统的挡渣能力。增大铸件内圆角。

5 砂 眼 在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼。 严格控制型砂性能 和造型操作，合型前注意打扫型腔。

6 热 裂 在铸件上有穿透或不穿透的裂纹（注要是弯曲形的），开裂处金属表皮氧化。 严格控制铁液中的 S、P含量。铸件壁厚尽量均匀。提高型砂和型芯的退让性。浇冒口不应阻碍铸件收缩。避免壁厚的突然改变。开型不能过早。不能激冷铸件。 7 冷 裂 在铸件上有穿透或不穿透的裂纹（主要是直的），开裂处金属表皮氧化。

8 粘 砂 在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使铸件表面粗糙。 减少砂粒间隙。适当降低金属的浇注温度。提高型砂、芯砂的耐火度。

9 夹 砂 在铸件表面上，有一层金属瘤状物或片状物，在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂。 严格控制型砂、芯砂性能。改善浇注系统，使金属液流动平稳。大平面铸件要倾斜浇注。

铸件常见缺陷及改善措施

铸件常见缺陷及改善措施

铸件常见缺陷及改善措施

一 拔模不良

缺陷特征：

造型作业时模板上有粘砂，型腔有拔裂、掉砂、浮砂等现象。

形成原因：

A.模板生锈

B.离型液喷洒不均匀

C.排气不畅，射砂不实

D.拔模斜度太小或吃砂量太少

E.模型或流路的光洁度不够，存在倒拔模的情况

F.型砂太干

G.模板预热不充分

改善措施：

A.修补R角，仔细打磨方案，提高光洁度

B.增加透气孔(网)数量,避免射砂不实造成拔模不良

C.必要时增加拔模斜度，若流路拔模不良，用补土补大斜度或使用2a铝流路 D.在通孔内粘贴橡胶头

E.直径较小、深度大的孔内建议镶铜套

二 砂眼、挤砂

缺陷特征：

铸件表面或内部包容着砂粒的孔穴或明显少肉

形成原因：

A.型砂含水量低

B.设计不当，冲型时间长，长时间的烘烤及“水分迁移”造成局部型砂强度低，形成砂眼

C.流路设计不当，浇注时铁水冲刷造成砂眼

D.流路或模具拔模不良，有拔裂、掉砂

E.型腔内有“落砂”，如造型室磨损，浇口杯下沉，压型（实）器压到浇口或造型室上方有落砂

F.砂芯有毛刺或浮砂，下芯时未吹干净

G.模板变形，造成挤砂、落砂

改善措施：

A.抛光模型、打磨流路，减少因拔模不良造成的砂渣眼

B.方案设计时采用综合浇注系统，提高浇注系统的挡渣效果 C.重新计算方案，建议尽量减少冒口入水，以利砂渣上浮

D.增加底注或侧入水

E.模具配件若有磨损及时更换

F.若浇注时间太长或不能同时冲型，重新计算方案

G.若有挤砂，确认镶板无问题时，在挤砂位置合模线处R角或做出防压条

H.减薄入水片或压边量，提高挡渣能力

I.在方案上做出集渣包

J.改变入水口位置，避开易冲砂部位（入水不要做在砂芯吹砂口上）

三冷隔（浇不足）

缺陷特征：

外观铸件不完整，有裂纹状的间隙或断流，裂纹或断流处的金属边缘呈圆滑状

形成原因：

A.方案设计不合理，浇注时间太长或不能同时冲型

B.多处入水的液流头产生了凝固堵塞或流头氧化造成两股流头不能融合在一起 C.浇注温度过低，铁水流动性差