铸件晶（jīng）粒粗大是指经（jīng）过机械工或进行断口检验时，显示出晶粒组织过分粗大而不适合应用的缺陷，这种晶粒粗大的组织，可能（néng）是遍布于铸件整体，也可能发生于铸（zhù）件的局部。从（cóng）本（běn）质上讲，晶粒（lì）粗大（dà）缺陷是（shì）一（yī）种冶（yě）金缺陷。笔者根（gēn）据多年的生产实践（jiàn）并参阅有关资料，谈（tán）谈铸件晶粒粗大缺陷产生的原因及防止措施。 

1、铸（zhù）件结构和（hé）工艺设计

(1)铸件（jiàn）截（jié）面（miàn）差异过大，会因为较厚的截面冷却缓慢而造成（chéng）该处晶（jīng）粒粗（cū）大。灰铸铁等对截面变化十分敏（mǐn）感的金（jīn）属，更容易产生此类缺陷。 

防止产（chǎn）生这类缺陷的有效（xiào）方法是（shì）避免铸件截面尺寸过分悬殊，但（dàn）这种途径（jìng）有时是铸造工作者所无能为力的。因（yīn）而就铸（zhù）造本身言，可通过采取设置（zhì）冷（lěng）铁、控制浇注温度或通过（guò）选（xuǎn）择合适的浇汁系统（tǒng）来（lái）减少这（zhè）类问题的（de）发生，降低这类缺陷的严（yán）重程度。采用冷（lěng）铁（tiě）可加快铸件（jiàn）较（jiào）厚截面（miàn）的冷（lěng）却速度；

浇注（zhù）温度过高，会使这类问（wèn）题更为严重，应予（yǔ）以（yǐ）避免；通过（guò）调节、修（xiū）正浇注系（xì）统设计，使温度低的金（jīn）属熔（róng）液位于铸件截面较厚的部（bù）位，并在铸（zhù）件（jiàn）的厚截（jié）面处（chù）设计zui有效的冒口，以尽可能减小冒（mào）口的尺寸。

(2)对于带孔铸件（jiàn），工艺设计人员有时没（méi）有采用（yòng）有助于减（jiǎn）小有效截面尺寸的型芯，使未设（shè）芯的截面过厚而产生此缺陷，因此在工（gōng）艺设计时，应尽可能（néng）在较厚的截面中（zhōng）设置砂芯（xīn）。 

(3)在某些情况下（xià），铸件截面并（bìng）不太（tài）厚，但（dàn）因某一较（jiào）窄的凹陷部位或型芯在铸件（jiàn）中形成热（rè）汇截面，其结果和厚大（dà）截面一（yī）样。例如．在铸（zhù）件较深部位的一个（gè）柱（zhù）状脐（qí）子处，可能需要设（shè）置型芯，而这样就会（huì）造成冷（lěng）却缓慢。在不（bú）能（néng）设（shè）计（jì）进行修改的情（qíng）况下，除非（fēi）可以降低金属温度，或重新没置浇口，zui好的解（jiě）决办（bàn）法（fǎ）是在型芯或铸型截面处设置冷铁。 

(4)工艺设计时加工余（yú）量留得过大，不（bú）仅增加（jiā）了切削加工的费用（yòng），还会把较致密（mì）的铸件表层（céng）切削掉，并（bìng）暴露出中心（xīn）冷却较慢的疏松部分。这种设计毫（háo）无可取之处，因为（wéi）无论从铸造还是从机械（xiè）加（jiā）工的角度来看都是不合理（lǐ）的，解（jiě）决办法（fǎ）是改变铸件的设计。如果（guǒ）不允许更改设计，那么正确的（de）方（fāng）法则是采用冷铁、控制（zhì）浇注温度及调整浇注系（xì）统。 

(5)在厚（hòu）截面处型芯设计不合适（shì），型（xíng）芯支撑不正确，或采用其他引（yǐn）起偏芯（xīn）的（de）技术（shù），会造成（chéng）铸（zhù）件截面的变（biàn）化，从（cóng）而引起晶粒粗大（dà）。 

2、浇（jiāo）冒（mào）口系（xì）统

(1)未能实现顺序凝固　浇注（zhù）系统未能很好地实（shí）现顺序（xù）凝固，通（tōng）常是造成晶粒粗大的原因（yīn）。对于截（jié）面变化急（jí）剧的铸件，必须允分注意内浇口的数量和位置。为（wéi）了进行补缩，在（zài）冒口（kǒu）的作用区保持灼热的熔融（róng）金属，会使厚截面的冷却速度降低到产生粗大（dà）晶（jīng）粒的程度。冒（mào）口设计不当，如冒口颈过长，冒口垫设计不当，或冒口（kǒu）尺（chǐ）寸太大，都（dōu）会在较厚（hòu）截面处造成过多热（rè）量的汇集。 

(2)易（yì）于造（zào）成热汇的浇冒（mào）口（kǒu）分布　同样，为了对厚截面进行补缩，常会在局部区域造成过分的热量汇集。例如（rú），因为侧冒（mào）口会造成厚截面的过热并减缓冷却速（sù）度，所以有时不便于在（zài）实际操作中使用（yòng）。实（shí）际生产中需通（tōng）过合理的冒口设计，尽（jìn）可（kě）能（néng）减（jiǎn）小冒口的尺寸。

(3)在内浇（jiāo）口或冒口（kǒu）与铸件连接处造成局部（bù）热节　内浇（jiāo）口或冒口颈部较（jiào）短，对于补缩是有（yǒu）利（lì）的，但却会使横浇道或冒口太（tài）靠近（jìn）铸件，减缓了该（gāi）部位的冷却（què）速度。而增大（dà）冒口颈部，又（yòu）会给补（bǔ）缩带来问题。因此zui好的措施是采取有效的冒（mào）口设（shè）计，尽可（kě）能减少冒口的（de）尺寸，不（bú）使横浇道和冒口过于接近易于形（xíng）成粗大品粒的（de）关键截面，恰当地设置横浇道和冒口，以实（shí）现补（bǔ）缩（suō）。 

(4)内浇（jiāo）口数量不足　内浇（jiāo）口数量太少，不仅易于（yú）造成冲砂（shā），同（tóng）时还会造成局部热节和粗大晶（jīng）粒组织。这（zhè）种现象（xiàng）普遍存在于所有的铸造金属中，即使是浇（jiāo）注温度较低的铝合（hé）金也会出（chū）现这种情况。在某些情（qíng）况下，因为浇口数量太（tài）少，会导致产（chǎn）生缩松缺陷。这种缩松缺陷可能会（huì）掩（yǎn）盖由于同样原因（yīn）造成的晶粒粗大（dà）的（de）缺陷。实（shí）际上，当晶粒（lì）粗大缺陷严重恶化时，就变成了一种缩松缺（quē）陷，因而（ér）对这两种缺陷的防治措施，常常是（shì）相同的。

3、型砂

只有当型砂使型壁（bì）产（chǎn）生的位移足以（yǐ）导致增加临界截（jié）面(易（yì）于形成粗大晶粒的截（jié）面)的截面尺寸时，型（xíng）眇（miǎo）才是（shì）造成晶粒粗大缺（quē）陷的（de）一个因素（sù）。由于在厚截面处的型壁（bì）移动（dòng）可能zui大，所以（yǐ）这种缺陷还是有可能（néng）产生的，此时所产生的品粒粗大缺陷和胀（zhàng）砂有关。 

4、制芯（xīn）

生（shēng）产（chǎn）中应避免采用未烘（hōng）透（tòu）或空气硬化的油砂芯，因为这（zhè）种型芯可（kě）能会产生放热反应，从而造（zào）成热量过分汇集。这（zhè）种情况或出现于大型铸件，或出现于（yú）采用具有放热性能粘接剂的厚大（dà）型芯（xīn）。从某种意（yì）义来说，这种型（xíng）芯起着（zhe）一种***率的绝热体的（de）作用（yòng），并把（bǎ）金（jīn）属熔液（yè）的（de）冷却速度减缓到了危险（xiǎn）的程度。 

5、造（zào）型

(1)缺少能（néng）促使加快冷却速度（dù）的通（tōng）气孔就较厚的铸件截面（miàn）来说，铸件的冷却速度（dù）与通过型砂散出热（rè）量的速度有关。排气充分会有助于（yú）水（shuǐ）气迅（xùn）速（sù）排出，从（cóng）而产生（shēng）一种致冷的效应。 

(2)未（wèi）设置激冷钉或冷铁这种情况通（tōng）常是（shì）因为（wéi）粗心疏忽所致。 

6、化学成（chéng）分

从（cóng）本质（zhì）上来说，晶粒粗大和金（jīn）属的化学成分（fèn）与冷却速（sù）度的配合有（yǒu）关，因此（cǐ）选择这种配合（hé）是（shì）非常重要的。如果冷却（què）速度难以调（diào）节，那（nà）么粗晶组织必（bì）定是起因于金属的化学成分（fèn）不当。由于金属成分的重要性，现将每一种金属简（jiǎn）述如（rú）下。 

(1)灰铸铁和（hé）可锻铸铁　碳当量过高，碳和硅（guī）效应（yīng）的数学计算，通常可以概括为：CE=C+1/3Si，晶粒粗大可能是因为（wéi）碳过量或硅过量，或者（zhě）碳（tàn）硅过量所致。与硅相（xiàng）比（bǐ），碳的效应相当其3倍（bèi），所以碳的做（zuò）量变化，要比（bǐ）硅的同量变化危险得多。碳、硅的这种作（zuò）用，既影响到可锻铸铁，也影响到（dào）灰铸铁。对可锻铸铁而言，晶粒（lì）粗大既不呈现为黑色，也不呈（chéng）现出表（biǎo）示初生石（shí）墨的（de）麻口（kǒu），而是（shì）以一般（bān）的晶粒粗大的形式（shì）呈现，这是由于（yú）含碳或含硅量（liàng）过高，或者二（èr）者均（jun1）过高（gāo）。磷也会对晶粒粗大产生影响（xiǎng）。当wp=0.1％时，会（huì）加重缩孔（kǒng）缺（quē）陷，特（tè）别是在冷却较缓慢的截面（miàn）部位加重晶粒粗大缺陷的（de）程度。 

(2)铸钢　在（zài）铸钢的熔化和脱氧（yǎng）操作中，加入了（le）一些（xiē）会延（yán）缓（huǎn）晶粒长大的（de）元素，因此（cǐ）和锻钢（gāng）相比，铸钢不（bú）太容易（yì）形成品粒（lì）粗大。因成分而引起品粒粗大的（de）铸（zhù）钢件，可通过退火或正火（huǒ）处理得（dé）到细化（huà）。 

(3)铝合金　铁杂质会使铸铝件品粒粗大，脆性增加，这类缺陷多数是由（yóu）于（yú）熔化（huà）操作不当所（suǒ）致。在铝合金中，特别是（shì）那些要求（qiú）过热的铝合金（jīn），加入（rù）适（shì）量的细（xì）化品粒合（hé）金（jīn）元素是必（bì）要的。 

(4)铜合金（jīn）　铜合金中晶（jīng）粒粗大的（de）缺陷常（cháng）被针孔、气孔或缩松所（suǒ）掩（yǎn）盖。铜（tóng）合金（jīn）因成（chéng）分（fèn）变化会造成品粒粗大，但通常总是先出现针孔、气孔或（huò）缩松。

7、熔化

熔化操作小（xiǎo）当会对合余的品粒组织产生（shēng）影（yǐng）响。对于不同（tóng）的铸造金属，必须采取小同的熔化工艺。 

(1)冲天炉熔化灰铸（zhù）铁　鼓风量和焦炭（tàn）不（bú）平（píng）衡，会造成（chéng）过量增碳。例如，底焦高度过高和降低（dī）鼓风量会造成过量增碳。当炉衬熔（róng）蚀后，增（zēng）碳会更加严重。因为冲天炉直（zhí）径变大后（hòu），为了保持同样的含碳量，需增加（jiā）鼓风量。在过高的（de）温度下熔（róng）化会增（zēng）加碳（tàn）量，如果（guǒ）采用热风（fēng）熔炼，就会遇到这种情况。根据经验，鼓风温度每增（zēng）加55℃，就会增加0.10％的碳(质量分数（shù）)。如果（guǒ）采用氧气来提高温度，并不一定会产生同样的问题。

出铁液的间隔过长，或铁液停留（liú）在炉缸中的时间过长，也（yě）会导致增碳（tàn）。生产低（dī）碳铸铁（tiě）一（yī）般（bān）都采用较浅的（de）炉缸，并缩短出铁（tiě）液的间隔时间（jiān），尽量做到连续出铁液。

间断熔化会造成过量增（zēng）碳（tàn），导致产生粗晶（jīng）组（zǔ）织。另（lìng）外，因（yīn）停（tíng）风而使熔化（huà）间断，几（jǐ）乎无一例外地导致（zhì）碳和硅含量的波动。停风之后，通常需要（yào）15min，才能重新获得原来规定的化学成分。 

(2)可锻铸铁　炉料称重或配料中产生的偏差会导致化（huà）学成（chéng）分的（de）变化；炉（lú）内（nèi）鼓风量（liàng）没有保（bǎo）证，会影响化学成分的控制；熔化过（guò）热（rè）或火焰中充烟，都会造成增碳。 

(3)黄铜和青铜（tóng）　采（cǎi）用（yòng）脏污（wū）的坩埚，以及在（zài）坩埚（guō）的底部和侧壁（bì）处留有上一炉熔化时所残余的凝壳或金属（shǔ）薄层，都会造成对（duì）下一次熔化的污（wū）染，因此（cǐ）生产中应避免使用来源不明的废料，防止在金属炉料内掺入会产（chǎn）生气体的原材料，如湿的、油污染的或其他脏污的材料。 

(4)铝　因熔化（huà）温度控制不当而（ér）使铝液（yè）过热，是造成铝（lǚ）合金（jīn）晶粒粗大的常见原因。因此生产中应将（jiāng）过热的铝（lǚ）液缓（huǎn）慢地冷却下来，使其降到较（jiào）低的浇注温度。此外，在配（pèi）料过程中粗（cū）心（xīn）大（dà）意或者炉（lú）料（liào）污染（rǎn），也（yě）会引起晶粒粗大缺陷。 

8、浇注（zhù）

对所有金属来（lái）说，浇注温度过高都（dōu）容易造成晶粒粗大缺陷。 

9、其它

(1)冷却速（sù）度过（guò）慢　除了（le）与设计、浇注系统和金属成（chéng）分有关外，还（hái）与其（qí）他因素有关，如型砂紧密度偏低、当需（xū）要采（cǎi）用而没有采用冷铁（tiě）、浇注和落砂之间的时间（jiān）间（jiān）隔（gé）过长，以及落砂后将灼热的铸件堆放在一起（qǐ）等。 

(2)热处理（lǐ）不当　也是（shì）造（zào）成某些（xiē）金属品粒粗大的主要原（yuán）因之一。 

(3)机械加工不当　不（bú）恰当（dāng）的机械加工会使实际上致（zhì）密的（de）铸件看上去像是具有晶粒粗大缺陷（xiàn）的（de）样子（zǐ）。所谓（wèi）机械加（jiā）工不当，是指刀具磨得不合理、刀具过钝、切削速（sù）度或进刀控制有误，以及粗加工方法（fǎ）不当（dāng）等（děng），这（zhè）些都会（huì）造成带有某种损伤（shāng）的多孔外观，这种外（wài）观会使（shǐ）人们认为铸件（jiàn）存在（zài）晶粒粗（cū）大（dà）的缺陷。