铸件（jiàn）晶粒粗大是指经过机械（xiè）工（gōng）或进行断口（kǒu）检验时，显示出（chū）晶粒组织过分粗大而不适合（hé）应用的缺陷（xiàn），这种晶粒粗大的组（zǔ）织，可能是遍布（bù）于铸件整体，也（yě）可能（néng）发（fā）生于铸件的局（jú）部。从本质上讲，晶粒（lì）粗大缺陷是一（yī）种冶（yě）金缺陷。笔者（zhě）根据多年的（de）生产实践并参（cān）阅有关资料，谈谈铸件晶粒粗大缺陷产生的原因（yīn）及（jí）防止措施。 

1、铸件结构和工艺设计

(1)铸件截面（miàn）差异过大（dà），会因为较（jiào）厚的截面冷却缓慢而造成（chéng）该（gāi）处晶（jīng）粒粗大。灰铸铁等对截面（miàn）变化十（shí）分敏感的（de）金属，更容易产生此类缺陷。 

防止产（chǎn）生这类缺（quē）陷的有效方（fāng）法是避免铸件截面（miàn）尺寸过分（fèn）悬殊，但这种途径有时是（shì）铸造工作者所无能为力的（de）。因而就铸造本身言，可通过采取设置冷铁、控制浇注温度或通过选择合适的浇汁系统来减少这类（lèi）问题的（de）发（fā）生，降低这（zhè）类缺（quē）陷的严重程（chéng）度。采用冷铁可加快铸（zhù）件（jiàn）较厚截面的冷却速度；

浇注（zhù）温度（dù）过高，会使这类（lèi）问（wèn）题更为严重，应予（yǔ）以（yǐ）避免（miǎn）；通过调节（jiē）、修正浇注系（xì）统设计，使温度低的金属熔（róng）液位于（yú）铸件（jiàn）截面（miàn）较厚的部位，并在铸件的厚截（jié）面处设计zui有（yǒu）效的冒口（kǒu），以尽可（kě）能减小冒口的尺寸。

(2)对于带（dài）孔铸件，工艺设计人员有时（shí）没有采用有助于减小有效截面尺寸的（de）型芯，使未设芯的截面过（guò）厚而产生此缺（quē）陷（xiàn），因此（cǐ）在工艺设计时，应尽可能在较厚的截面（miàn）中（zhōng）设置砂芯。 

(3)在某些情况下，铸件截（jié）面并不太厚，但因某（mǒu）一较（jiào）窄的凹陷部位或型芯在铸（zhù）件（jiàn）中形成热（rè）汇截面，其结（jié）果和（hé）厚大截面一样。例如．在铸件较深部位的一个柱状脐子处（chù），可能需要设（shè）置型（xíng）芯，而这样就会造成冷却缓慢（màn）。在不能设计（jì）进行修改的情（qíng）况下，除非可（kě）以降低金属温度，或重新没置浇口，zui好（hǎo）的解（jiě）决办法是在型芯或铸型截面处设置冷铁。 

(4)工艺设计时加工（gōng）余（yú）量（liàng）留得过大，不仅增加（jiā）了切削（xuē）加工的（de）费用，还会把较致（zhì）密的铸件（jiàn）表（biǎo）层切（qiē）削（xuē）掉，并暴露出中心冷却较慢的疏（shū）松（sōng）部分。这种设（shè）计毫（háo）无可取之处，因为无论从（cóng）铸造还是从机械加工的（de）角度来看都是不合理的，解决办法是改变铸件的设（shè）计。如（rú）果不允许（xǔ）更（gèng）改设计，那么正确的（de）方法则是采（cǎi）用冷铁、控（kòng）制浇（jiāo）注（zhù）温度及调整浇注系统。 

(5)在厚截面（miàn）处型芯（xīn）设计不合适（shì），型芯支（zhī）撑不正确，或采用（yòng）其他引起（qǐ）偏芯的（de）技术，会造成铸（zhù）件截面的变化，从而引起晶粒粗大。 

2、浇（jiāo）冒口系统

(1)未能实现顺（shùn）序凝固　浇注系统未能（néng）很好地实现顺序凝固，通（tōng）常是（shì）造成晶粒（lì）粗大的（de）原（yuán）因（yīn）。对（duì）于截（jié）面变（biàn）化（huà）急剧的（de）铸件，必须允分注意内浇口的数量（liàng）和（hé）位置。为了进行补缩，在冒口的作（zuò）用区保持（chí）灼热的（de）熔（róng）融金属，会使厚截（jié）面的冷却速度降低到产（chǎn）生粗大晶粒的程度。冒口（kǒu）设计不当，如冒口颈过长，冒（mào）口（kǒu）垫设计不当，或冒（mào）口尺寸太（tài）大，都会在较厚（hòu）截面处造（zào）成过多热量的（de）汇集。 

(2)易于（yú）造成热汇（huì）的浇冒口分布　同样，为了（le）对厚（hòu）截面进行补缩，常会（huì）在局部区域造（zào）成过（guò）分的热量汇集。例如，因为侧冒口会造成厚截（jié）面（miàn）的过（guò）热（rè）并（bìng）减缓冷（lěng）却速度，所以有时不便于在实际操（cāo）作（zuò）中使用。实际生产中（zhōng）需通过合理的（de）冒口（kǒu）设计（jì），尽（jìn）可能减小冒口（kǒu）的尺寸。

(3)在内浇口或冒口与铸件连（lián）接处造成局部热（rè）节　内浇口或冒口颈（jǐng）部较短，对于补缩是有利的（de），但却（què）会使横浇道或冒口（kǒu）太靠近铸件，减缓了该部位（wèi）的冷却（què）速（sù）度（dù）。而（ér）增（zēng）大冒口颈部，又会给补缩（suō）带来问题。因此（cǐ）zui好的措施是（shì）采取有效的冒（mào）口设计，尽（jìn）可（kě）能（néng）减少冒口的尺寸，不使横浇道和冒口过于接近易于形（xíng）成粗大品粒的关键截面，恰当地设置横浇道和冒口，以实（shí）现补缩。 

(4)内浇口数（shù）量不足　内浇口（kǒu）数量太少，不仅易（yì）于造成冲砂，同时还会造成局部（bù）热节和（hé）粗大晶粒组织。这种现象（xiàng）普遍（biàn）存在于（yú）所有的铸造金属中（zhōng），即使是浇注温度较（jiào）低（dī）的（de）铝合（hé）金也会（huì）出现这种情况。在某些情况下，因（yīn）为浇口数量太少（shǎo），会导（dǎo）致产生缩松（sōng）缺陷。这种缩松缺陷可能会掩盖由于同（tóng）样（yàng）原因（yīn）造成的晶粒粗大的缺陷。实（shí）际（jì）上，当晶（jīng）粒粗大缺陷严重恶化（huà）时，就变（biàn）成了（le）一种缩松缺（quē）陷，因而对（duì）这两种缺陷（xiàn）的（de）防治措施，常常是相同的。

3、型砂

只（zhī）有当型砂使型（xíng）壁产生的位（wèi）移足以（yǐ）导致增加临（lín）界截面(易于形成（chéng）粗大晶粒的截面)的截面尺寸（cùn）时，型眇才是造（zào）成晶粒粗大缺（quē）陷的一个（gè）因素。由于在厚（hòu）截面处的型（xíng）壁移动（dòng）可（kě）能zui大（dà），所以这（zhè）种（zhǒng）缺陷还是有可能（néng）产生的，此时所（suǒ）产（chǎn）生的品粒粗大缺（quē）陷和胀砂有关（guān）。 

4、制（zhì）芯

生产（chǎn）中应避免采用未烘透或空气硬化的（de）油砂芯，因（yīn）为这种型芯可能（néng）会产生放热反应，从（cóng）而造成热量过分（fèn）汇集。这种（zhǒng）情况或出现于大型铸（zhù）件（jiàn），或（huò）出现（xiàn）于采用具（jù）有放热性（xìng）能粘接（jiē）剂的厚大型芯。从（cóng）某（mǒu）种（zhǒng）意（yì）义来（lái）说（shuō），这种型芯起着一种（zhǒng）***率的绝（jué）热体的作用，并把金属熔（róng）液的冷却速度减（jiǎn）缓到了危险的（de）程度。 

5、造型

(1)缺少能（néng）促使加快（kuài）冷却速度（dù）的通气孔（kǒng）就（jiù）较厚的（de）铸件截面来说，铸件的冷（lěng）却速度（dù）与通过型砂散（sàn）出热量的速度有关。排气充（chōng）分会有助于水气迅速排出，从而产生一（yī）种致冷的效应。 

(2)未（wèi）设置激冷钉或冷铁（tiě）这种情况（kuàng）通常是因为（wéi）粗心疏忽所致。 

6、化学成分

从本质上来说，晶（jīng）粒粗（cū）大（dà）和（hé）金属的化学成分与冷却（què）速度的配（pèi）合有关（guān），因此选择这种（zhǒng）配合是非常（cháng）重要的。如果冷却速（sù）度难（nán）以调节（jiē），那么粗（cū）晶组织必定（dìng）是起因（yīn）于金属的化（huà）学（xué）成分不当。由于金属成分的重要（yào）性，现将每一（yī）种金属简述如下（xià）。 

(1)灰铸铁和（hé）可锻（duàn）铸铁（tiě）　碳当量过高，碳（tàn）和硅效应的数学计算，通常可以（yǐ）概括为（wéi）：CE=C+1/3Si，晶粒粗大（dà）可能是因为（wéi）碳过量或硅（guī）过（guò）量，或者碳硅过（guò）量所致。与硅（guī）相比，碳的（de）效应相当其3倍，所（suǒ）以碳（tàn）的做量变化，要比硅的（de）同量变化危险得（dé）多。碳（tàn）、硅的这种（zhǒng）作用，既影响到可锻铸铁（tiě），也（yě）影（yǐng）响到灰铸铁。对可锻铸铁而言（yán），晶粒粗大既（jì）不呈现为黑色，也（yě）不呈（chéng）现（xiàn）出表示初生石墨的麻口，而是以一般的晶粒粗大（dà）的（de）形式呈现（xiàn），这是（shì）由于含碳或含（hán）硅量过高，或（huò）者二者均（jun1）过高。磷（lín）也会对晶粒粗大（dà）产生影响。当wp=0.1％时（shí），会加重（chóng）缩孔缺陷，特别是在冷却较缓慢的截面部位加重晶粒粗（cū）大缺陷的程度。 

(2)铸（zhù）钢　在铸钢的（de）熔化和脱（tuō）氧操作中，加入了一些（xiē）会（huì）延缓（huǎn）晶粒长大（dà）的（de）元素（sù），因此和（hé）锻钢（gāng）相（xiàng）比，铸钢不太容易形成品粒粗（cū）大。因成分而引起品（pǐn）粒粗大的铸钢件，可通过退火或正火处理得到细化。 

(3)铝（lǚ）合金　铁杂质会（huì）使铸铝件品粒粗（cū）大，脆性（xìng）增加，这类（lèi）缺（quē）陷多数是由于熔化操作不当所致。在铝合金中，特别是那些要求过（guò）热的铝合金，加入适量的（de）细（xì）化品粒合金元素是必要的。 

(4)铜合金　铜合金中晶（jīng）粒粗大的缺陷常被针孔、气（qì）孔或缩松（sōng）所掩（yǎn）盖。铜（tóng）合金因成分变（biàn）化会（huì）造成品粒粗大，但（dàn）通常总是（shì）先出（chū）现针孔、气孔（kǒng）或缩松（sōng）。

7、熔化

熔化操作小（xiǎo）当会对合余的品粒（lì）组（zǔ）织产（chǎn）生影（yǐng）响。对于不同的铸造（zào）金属，必须采取（qǔ）小同的熔化工艺。 

(1)冲天炉熔化灰铸铁　鼓（gǔ）风量和焦炭不平（píng）衡，会（huì）造成过量增碳。例（lì）如，底焦高度过高和降低鼓风量会造成过（guò）量增碳。当炉衬熔蚀后，增碳会更加（jiā）严重（chóng）。因（yīn）为冲天炉直径变（biàn）大（dà）后，为了保持同样的含碳量，需增（zēng）加鼓风量。在过高的温度下熔化（huà）会增加碳量，如（rú）果采用热风熔炼（liàn），就会遇到这种情（qíng）况（kuàng）。根据经（jīng）验，鼓风温度每增加55℃，就会增加0.10％的碳(质（zhì）量（liàng）分数)。如果采用氧（yǎng）气来提（tí）高温度，并不一定会产（chǎn）生同样的问（wèn）题。

出铁液的间（jiān）隔过长，或铁（tiě）液停留在炉缸中的时间过长，也（yě）会（huì）导致增碳（tàn）。生产（chǎn）低碳铸铁一般都（dōu）采用较（jiào）浅的炉缸，并缩（suō）短出铁（tiě）液的间隔时间，尽（jìn）量（liàng）做到连续出铁液（yè）。

间断熔化会造成过量增碳，导致产生粗晶组织。另外，因停（tíng）风而使熔化（huà）间断，几乎无一例外地导（dǎo）致碳和硅（guī）含量的（de）波动（dòng）。停（tíng）风（fēng）之后（hòu），通常需要15min，才能（néng）重新获得（dé）原来规（guī）定的化学成分。 

(2)可锻铸铁　炉料称重或配料中产生的偏差会导致化学成分的（de）变化；炉内（nèi）鼓风量没（méi）有保证（zhèng），会影响化学（xué）成分的控制；熔化过热或火焰中充（chōng）烟，都会造成增碳。 

(3)黄（huáng）铜和青（qīng）铜（tóng）　采用脏污的坩埚，以及在坩埚的底部（bù）和侧壁处留有上一炉熔化（huà）时（shí）所残（cán）余（yú）的凝壳或（huò）金属薄层（céng），都会造成对下一次（cì）熔化的污染，因此（cǐ）生产中应（yīng）避（bì）免使用来源不明的（de）废料，防止在金属（shǔ）炉（lú）料（liào）内掺入（rù）会产生气体的原材料，如湿的（de）、油（yóu）污染（rǎn）的或（huò）其他脏污的材料。 

(4)铝　因熔（róng）化温度控（kòng）制不（bú）当而使铝液过热，是造成铝合金晶粒粗大的常见原因。因此生产中应将过热的铝液缓慢地（dì）冷却下来，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者炉料污染，也会引起晶粒粗大缺（quē）陷。 

8、浇注

对所有金（jīn）属来（lái）说（shuō），浇注温度过高都容易造成晶粒粗大缺陷。 

9、其它

(1)冷却速度过慢　除了（le）与设（shè）计、浇注系统和金属成分有关外（wài），还与其他（tā）因素有（yǒu）关，如型砂紧密度偏低、当需要采用而没有采用（yòng）冷铁、浇注和（hé）落（luò）砂之（zhī）间的时间间隔（gé）过长，以及（jí）落砂后（hòu）将（jiāng）灼热的铸件堆放在（zài）一（yī）起等。 

(2)热处（chù）理不当　也是造（zào）成某些金属品粒粗大的主要原因之一（yī）。 

(3)机械加工不（bú）当　不恰当的（de）机械加工会使实际上（shàng）致密（mì）的铸件看上去（qù）像是具有晶粒粗大缺陷的样子。所（suǒ）谓机（jī）械（xiè）加工不当（dāng），是指刀具磨得不合理、刀具过钝、切削速度或进刀（dāo）控制有误，以（yǐ）及粗加（jiā）工方（fāng）法不当（dāng）等，这些都会（huì）造（zào）成带有某种（zhǒng）损（sǔn）伤的多（duō）孔外观，这种外（wài）观（guān）会使人们认为铸件存（cún）在晶（jīng）粒粗大（dà）的缺陷。