铸（zhù）件晶（jīng）粒粗大（dà）是指经过机械工或进行断口检验时，显（xiǎn）示出晶（jīng）粒（lì）组织过（guò）分粗大而不适合应用的缺陷（xiàn），这种晶粒粗（cū）大的组织，可能是遍布（bù）于铸（zhù）件整体，也可（kě）能发生于铸件的（de）局部。从本质上讲，晶粒（lì）粗大缺陷是一种（zhǒng）冶金缺陷。笔者根（gēn）据多（duō）年的（de）生产实践并参阅有关资料，谈谈铸件晶粒粗大缺陷产生的（de）原因及防止措施（shī）。 

1、铸件结构和工（gōng）艺设计

(1)铸件截面差异过大，会因为较厚的截面冷却缓（huǎn）慢而造成该处晶粒粗大（dà）。灰（huī）铸铁等（děng）对截面（miàn）变化十分敏感（gǎn）的金属（shǔ），更容（róng）易（yì）产生此类（lèi）缺陷。 

防止产生这类缺陷（xiàn）的有效方法是避免铸件截面尺寸过分悬（xuán）殊，但这（zhè）种途径有（yǒu）时是铸造（zào）工（gōng）作（zuò）者所无能为力的。因而（ér）就铸（zhù）造本身言，可通过（guò）采（cǎi）取设置冷（lěng）铁、控制浇注温度（dù）或（huò）通过选择合适（shì）的浇汁系（xì）统（tǒng）来减少这类问题的发生（shēng），降低（dī）这类缺陷的严（yán）重程度。采用冷铁可加快铸件较厚截面的冷却（què）速度；

浇注温度过（guò）高（gāo），会使这类问（wèn）题（tí）更为（wéi）严（yán）重，应予以避免；通过调（diào）节、修正浇（jiāo）注系统（tǒng）设计，使温度（dù）低（dī）的金（jīn）属熔液位于铸件截面较厚的部位，并（bìng）在铸件（jiàn）的厚截面处（chù）设计zui有效的冒口（kǒu），以（yǐ）尽（jìn）可能（néng）减小冒口（kǒu）的尺（chǐ）寸（cùn）。

(2)对于带孔铸件，工艺设（shè）计人员有时没有（yǒu）采用有助于减小有效截面尺寸的型芯，使未设芯的截面过厚而产生此缺陷，因此（cǐ）在工艺（yì）设计（jì）时，应尽可能在较厚的（de）截面中设置（zhì）砂（shā）芯。 

(3)在某些（xiē）情况下，铸件截（jié）面并不太厚（hòu），但因某一较窄（zhǎi）的（de）凹陷部位或型（xíng）芯在铸件中形（xíng）成热汇截（jié）面，其结（jié）果和厚大截面（miàn）一样。例如．在铸件（jiàn）较深部位（wèi）的一个柱状脐子处（chù），可能（néng）需要设置型芯，而（ér）这（zhè）样就（jiù）会造成冷却缓（huǎn）慢。在不能设计进（jìn）行修改的情况下，除非可以降低金属温度，或重新没置浇口，zui好的解决办法（fǎ）是在型芯或铸型截面处设置冷铁。 

(4)工艺设计时加工（gōng）余量留得过大，不仅增加了（le）切（qiē）削加工的费用，还会把较（jiào）致密的（de）铸件表层切削掉，并暴（bào）露出中心（xīn）冷却较慢的疏松部（bù）分。这种设计毫无可（kě）取之处（chù），因为无论（lùn）从（cóng）铸造还是（shì）从机械（xiè）加（jiā）工的角（jiǎo）度（dù）来看都是不合理的，解决办（bàn）法（fǎ）是改变铸件的（de）设计。如果不（bú）允许更改设计，那么正确的方法则是采用冷铁、控制浇（jiāo）注温度及调整浇注系统。 

(5)在厚截面处型芯设计（jì）不合适，型芯（xīn）支撑不正确，或采用（yòng）其他引起偏芯的技术，会造（zào）成铸件截面的变化，从而（ér）引起晶粒粗（cū）大。 

2、浇冒口系统

(1)未（wèi）能实现（xiàn）顺序（xù）凝固　浇注系统未（wèi）能很好地实现顺序凝固，通（tōng）常是造成晶粒粗大（dà）的原因。对于截面变化急剧（jù）的铸件，必（bì）须（xū）允分注意（yì）内（nèi）浇口（kǒu）的数量和位置。为了进行补缩，在冒口的作用区保（bǎo）持灼热的熔融金属，会使（shǐ）厚（hòu）截面的冷却速度（dù）降低到产生粗大（dà）晶粒的程度。冒口设计（jì）不当，如冒口颈过长（zhǎng），冒（mào）口（kǒu）垫设（shè）计不当，或冒口尺寸太大（dà），都会在（zài）较厚截面处造成过多热量的汇（huì）集。 

(2)易于造（zào）成热汇的浇冒口分布（bù）　同样，为了对厚截（jié）面进（jìn）行补缩，常会（huì）在局部区域造成过分的热量汇集。例如，因为（wéi）侧冒口会（huì）造成（chéng）厚截面的过热并减缓冷却速度，所以有时不便于在实际操作中（zhōng）使（shǐ）用。实际（jì）生产中需通过合（hé）理的冒口（kǒu）设（shè）计，尽可能减（jiǎn）小冒口（kǒu）的尺寸。

(3)在内（nèi）浇口或冒口与（yǔ）铸件（jiàn）连接处（chù）造成局部热节　内浇口或（huò）冒口（kǒu）颈部较短，对于补（bǔ）缩是有利的，但（dàn）却会使横浇道或冒口（kǒu）太靠近铸件，减缓了该（gāi）部位（wèi）的冷却速（sù）度（dù）。而增大（dà）冒口（kǒu）颈部（bù），又会给（gěi）补（bǔ）缩带来问题。因此zui好的措（cuò）施是采取（qǔ）有效的冒口设计（jì），尽（jìn）可能减少冒口的尺寸，不使横浇道和冒口过于接近易于形成粗（cū）大品粒（lì）的关键截面，恰当地设置（zhì）横浇道和冒口，以实现补缩。 

(4)内浇口（kǒu）数（shù）量不（bú）足　内浇口（kǒu）数量太少（shǎo），不仅易于造成冲砂，同时还（hái）会造成局部（bù）热节和粗（cū）大晶粒组织。这种现象普遍存在于所（suǒ）有的铸造（zào）金属中，即使是浇注温度较低（dī）的铝合金也会出现这种情况。在某些情况下（xià），因为浇口数量太少（shǎo），会导致产生缩松缺陷。这种缩松缺陷可能会（huì）掩盖（gài）由于同样原（yuán）因造成的晶（jīng）粒粗大的缺陷。实际（jì）上（shàng），当晶粒（lì）粗大缺陷（xiàn）严重恶化时，就变成了一种缩松（sōng）缺陷（xiàn），因而对这（zhè）两种缺（quē）陷（xiàn）的防治措施（shī），常常（cháng）是相同的。

3、型砂

只有当型砂（shā）使型壁产生的位（wèi）移足以导致增加临界截面(易于（yú）形成粗大晶（jīng）粒的截面)的截面尺寸时，型眇才是造成晶粒（lì）粗大缺陷的一个因素。由（yóu）于在厚截面（miàn）处的（de）型（xíng）壁移动可（kě）能（néng）zui大（dà），所以这（zhè）种缺陷还是有可能产生的，此时所产生的品粒粗大缺陷和（hé）胀砂有关。 

4、制芯

生（shēng）产中应避免（miǎn）采用未烘透或空气硬化的油砂芯（xīn），因为（wéi）这（zhè）种型芯可能会产生放热反应，从（cóng）而造成热量（liàng）过分汇集（jí）。这种情况（kuàng）或（huò）出现于大型铸件，或出现于采用具有放（fàng）热（rè）性能粘接剂的厚大型芯。从某种意义来说，这种型芯起着（zhe）一种（zhǒng）***率的绝（jué）热体的作（zuò）用（yòng），并（bìng）把金（jīn）属熔液的冷却速度减缓到了（le）危险的程度。 

5、造型

(1)缺少（shǎo）能促使加快（kuài）冷却（què）速度的通（tōng）气孔就较厚的（de）铸件截面来（lái）说，铸件的冷却速度与通（tōng）过型砂散出热量的速度有关。排（pái）气（qì）充分（fèn）会有助于水气（qì）迅速排出，从（cóng）而（ér）产生一种（zhǒng）致（zhì）冷的效（xiào）应。 

(2)未设（shè）置激冷（lěng）钉（dìng）或（huò）冷铁这种情况通常是因为粗心疏忽所致。 

6、化（huà）学成分

从本质上来说（shuō），晶粒粗大和金属的化学（xué）成分与冷却速度的配合有关，因此选择这种配合是（shì）非常重要的。如果冷却速（sù）度难以调节，那么粗（cū）晶（jīng）组织必定是起因于金（jīn）属的化学成（chéng）分不当。由于金属成分的重要（yào）性（xìng），现将每一种（zhǒng）金（jīn）属简述如（rú）下。 

(1)灰铸铁和可锻铸铁　碳当量过（guò）高，碳（tàn）和（hé）硅效应的数学计（jì）算，通常可以概括为：CE=C+1/3Si，晶（jīng）粒粗大可能是（shì）因（yīn）为碳过量或硅过量，或者碳硅过量所致（zhì）。与硅相比，碳的效应相当其3倍，所以（yǐ）碳的做（zuò）量变化，要比硅（guī）的同量变化危险得多。碳（tàn）、硅（guī）的这种作（zuò）用，既影响到（dào）可锻铸（zhù）铁，也影（yǐng）响到灰铸铁。对可锻铸铁（tiě）而言，晶粒粗大既不呈现为黑色，也不呈现（xiàn）出（chū）表示初生石（shí）墨的麻口，而是以一般的晶粒粗大的形式（shì）呈现，这是由于含碳或含硅量过（guò）高，或者（zhě）二者均（jun1）过高。磷也会对晶粒（lì）粗大产生影响。当wp=0.1％时，会加（jiā）重（chóng）缩孔缺陷，特别是在冷却（què）较缓慢的截面部（bù）位加重晶粒粗（cū）大缺（quē）陷的程度（dù）。 

(2)铸钢　在铸钢的熔化和脱氧操（cāo）作（zuò）中，加入了一些会延缓晶粒长大的元素，因此和锻（duàn）钢（gāng）相比，铸钢不（bú）太容易形（xíng）成品（pǐn）粒粗大（dà）。因成分而引（yǐn）起品（pǐn）粒（lì）粗大的铸（zhù）钢（gāng）件，可（kě）通过退（tuì）火或正火处理得到细化。 

(3)铝合金　铁（tiě）杂质（zhì）会使铸铝件品（pǐn）粒（lì）粗（cū）大，脆性增加，这类缺陷多数是（shì）由于熔化（huà）操作不当所致。在铝合金中，特别是那些要求过（guò）热的铝合金，加（jiā）入适量的细化品粒合（hé）金元素是必要的（de）。 

(4)铜合金　铜（tóng）合金（jīn）中晶粒粗大（dà）的缺陷常被针孔（kǒng）、气孔或缩松所掩盖。铜（tóng）合金因成分（fèn）变化（huà）会造成品粒（lì）粗大，但通常总是先出现针孔、气孔或缩松。

7、熔化

熔化操作小当（dāng）会对合（hé）余的品粒组织（zhī）产生影响。对于（yú）不同的（de）铸造金属，必须采取小（xiǎo）同的熔化工艺。 

(1)冲天炉熔化灰铸铁　鼓风量和焦（jiāo）炭不平衡，会造成过量（liàng）增碳。例如（rú），底焦高（gāo）度过高和降低鼓（gǔ）风量会造成过量（liàng）增碳。当炉衬熔蚀后，增（zēng）碳（tàn）会更加严重。因为冲（chōng）天炉直径变大后，为了保持同样的含碳量，需增加鼓风量。在过高的温度下熔化（huà）会增加（jiā）碳（tàn）量，如果（guǒ）采用热风熔（róng）炼，就会遇到这种情况。根据经验（yàn），鼓风温度（dù）每增加55℃，就会增加0.10％的（de）碳(质量分（fèn）数)。如（rú）果采用氧气来提（tí）高温度，并不一定会（huì）产（chǎn）生（shēng）同样的问题。

出（chū）铁液的（de）间隔过长，或铁液（yè）停留（liú）在炉缸中的时（shí）间过长（zhǎng），也会导致增碳。生产低碳铸铁（tiě）一般都（dōu）采用较浅（qiǎn）的炉缸，并缩短出铁液的间隔时间，尽量做到连续（xù）出铁（tiě）液（yè）。

间断熔化会造成过量增碳（tàn），导致产生粗晶组织。另外，因（yīn）停风而（ér）使熔化（huà）间断，几（jǐ）乎无（wú）一例外地导致碳和硅含量的波动。停（tíng）风之后，通常需（xū）要（yào）15min，才能重新获得原来规定（dìng）的化学（xué）成分。 

(2)可锻铸（zhù）铁　炉（lú）料称重或（huò）配料中产生的偏差（chà）会导致化学成分的（de）变化（huà）；炉内鼓风量没有（yǒu）保证（zhèng），会影响化学成分的控（kòng）制；熔（róng）化过热（rè）或火焰中充烟，都会造成增碳。 

(3)黄铜和青（qīng）铜　采用脏（zāng）污的坩埚，以（yǐ）及在坩埚的底（dǐ）部和（hé）侧壁处留有上一（yī）炉熔化时（shí）所残余（yú）的（de）凝壳或金（jīn）属薄（báo）层（céng），都会造成对下（xià）一（yī）次熔（róng）化的污（wū）染，因此生产中应避免使（shǐ）用来（lái）源不（bú）明的（de）废料，防止在金属炉料内（nèi）掺（chān）入会产（chǎn）生气体的原（yuán）材料（liào），如湿的、油污（wū）染的或其他脏污的材料。 

(4)铝　因熔化（huà）温度控制不（bú）当（dāng）而使铝液（yè）过热（rè），是造成铝合金晶粒粗大（dà）的常见原因。因此生产中应（yīng）将过热（rè）的铝液缓（huǎn）慢（màn）地冷（lěng）却下来，使（shǐ）其降到较低的浇注温度。此外，在配料过程中粗心大意或（huò）者炉料污染，也会引起晶（jīng）粒粗大缺陷。 

8、浇注（zhù）

对所有金属来（lái）说，浇注温度过高都容易造成（chéng）晶粒粗（cū）大缺（quē）陷。 

9、其（qí）它

(1)冷却速度过（guò）慢　除（chú）了与设计、浇（jiāo）注系统和（hé）金属成分有关外，还（hái）与其他因素有关，如型（xíng）砂紧（jǐn）密度偏低、当需要采用而（ér）没有采用冷铁、浇（jiāo）注和落砂之间的时间（jiān）间隔过长，以及（jí）落砂后将灼热的铸（zhù）件堆放在一起等。 

(2)热处（chù）理（lǐ）不当　也是造成某些（xiē）金属品粒粗大的主要原因之（zhī）一。 

(3)机（jī）械加工不当　不（bú）恰（qià）当的机械加工（gōng）会使实际上致（zhì）密的铸件看上去（qù）像是具有晶粒粗大缺陷的样子。所谓机械加工（gōng）不当，是指刀具磨得（dé）不合（hé）理（lǐ）、刀（dāo）具（jù）过（guò）钝、切削速度或进刀（dāo）控制有误，以及（jí）粗加工方法不当等，这些都会造成（chéng）带（dài）有某种损伤的多孔外观，这种外观会使人们认（rèn）为铸件存在（zài）晶粒粗（cū）大（dà）的（de）缺（quē）陷。