铸（zhù）件晶粒（lì）粗大是指经过机械工或进行断口检验时，显示出（chū）晶粒组织过分粗大而不适合（hé）应用的缺陷，这种晶（jīng）粒粗大的组（zǔ）织，可（kě）能是遍布于铸件（jiàn）整（zhěng）体（tǐ），也可能发生于铸件的（de）局部。从本质上讲（jiǎng），晶粒（lì）粗（cū）大缺（quē）陷是一种冶金缺陷。笔者根据多年的生产实践并参（cān）阅有关（guān）资料，谈谈铸件晶粒粗大缺陷产（chǎn）生的（de）原因及防止（zhǐ）措施。 

1、铸件结构和工艺设（shè）计

(1)铸件截面差异过大（dà），会（huì）因为较厚的截面冷却缓（huǎn）慢（màn）而造（zào）成该处晶粒粗大。灰铸铁等（děng）对截面变化十分（fèn）敏感的金（jīn）属（shǔ），更容易产生此类缺陷。 

防止（zhǐ）产（chǎn）生这类缺陷的有效方法是避免铸件截面尺寸过分（fèn）悬（xuán）殊，但这（zhè）种途径有时（shí）是铸造工作者所无能为力的。因而就铸造（zào）本身言，可通过采取设置（zhì）冷（lěng）铁、控制浇注温度（dù）或通过选择（zé）合适（shì）的浇汁系统来（lái）减少这（zhè）类（lèi）问题的发生，降低这类（lèi）缺陷的严重程度。采用冷铁可加快铸件（jiàn）较厚截面的冷却速（sù）度；

浇注（zhù）温（wēn）度过高，会使这类问题更为严重，应予以避免；通过调节（jiē）、修正（zhèng）浇（jiāo）注系统设计（jì），使（shǐ）温（wēn）度低的金属熔液（yè）位于铸件（jiàn）截面较厚的部位（wèi），并（bìng）在铸件的厚截面处（chù）设计zui有（yǒu）效的冒口，以尽可能减小冒口的尺寸（cùn）。

(2)对于带孔铸件，工艺设计人员有（yǒu）时（shí）没有（yǒu）采用有助（zhù）于减小有效截面尺寸的（de）型（xíng）芯（xīn），使未（wèi）设芯的截面过厚（hòu）而产生此缺陷，因此在（zài）工艺设计时，应尽可能在较厚的截面中设置砂芯。 

(3)在某些（xiē）情（qíng）况下，铸件截面并不太厚，但因某一较窄的凹陷部（bù）位或型芯在铸件中形成热汇截面，其（qí）结果和厚大截面（miàn）一样。例如．在铸件较深部位（wèi）的一个柱状脐子处，可（kě）能需要设置型（xíng）芯，而这（zhè）样就会造成冷却缓慢。在不能设计进行（háng）修改的情况下（xià），除（chú）非可以降低金属温度，或重新没置浇口，zui好（hǎo）的解决办法是在型（xíng）芯或（huò）铸型截（jié）面（miàn）处设（shè）置冷铁。 

(4)工艺设计（jì）时加工余量留得过（guò）大，不仅（jǐn）增（zēng）加了切削加（jiā）工的（de）费用（yòng），还会把较致密的铸（zhù）件表层切削掉（diào），并暴露出中心冷却较（jiào）慢的疏松部分。这种（zhǒng）设计毫无可取之（zhī）处，因为无论（lùn）从铸造还是从（cóng）机（jī）械加（jiā）工（gōng）的角度来看都是不合理的，解决办法是改变（biàn）铸件的设计（jì）。如（rú）果不允许更改（gǎi）设计，那么正确的方法（fǎ）则是采用（yòng）冷铁（tiě）、控制浇（jiāo）注温度（dù）及调整浇注系统。 

(5)在（zài）厚截（jié）面处型（xíng）芯设计不合适，型芯支（zhī）撑不（bú）正确，或采用其（qí）他引（yǐn）起偏（piān）芯的（de）技术，会造成铸件截（jié）面的变化，从而引起晶粒粗大。 

2、浇冒口系统

(1)未能（néng）实现顺序凝固　浇注系统未能很好地实现顺序凝固，通常（cháng）是造（zào）成晶粒粗（cū）大的原因（yīn）。对（duì）于截面（miàn）变化急（jí）剧的铸件（jiàn），必（bì）须允分（fèn）注意内浇口的数量和位置。为了进行（háng）补缩，在（zài）冒口的（de）作用区保（bǎo）持灼热的（de）熔融金属，会使厚截面的冷却速度降低（dī）到（dào）产生粗大晶（jīng）粒的程度。冒口设计不当（dāng），如冒口（kǒu）颈过长（zhǎng），冒口垫设计不（bú）当，或冒口尺（chǐ）寸太（tài）大，都会在较厚截（jié）面（miàn）处造成过多热量的汇集。 

(2)易于造成热汇的浇（jiāo）冒口分布　同（tóng）样，为了对厚（hòu）截面进行补缩，常会在局部（bù）区域造成过分的热量汇集。例（lì）如，因为（wéi）侧冒口会造成厚截面的过热并（bìng）减缓冷却速度（dù），所以有时不（bú）便于在实际（jì）操作中（zhōng）使（shǐ）用（yòng）。实际生产中需通过合理的（de）冒口设（shè）计，尽可能减小（xiǎo）冒口的尺寸（cùn）。

(3)在内浇口或冒口（kǒu）与铸件连（lián）接处（chù）造成局部热节　内浇口或冒口（kǒu）颈部较短，对于补缩是有（yǒu）利的，但却会使横（héng）浇（jiāo）道或冒口（kǒu）太靠近铸件，减缓了该部位的冷却速度。而增（zēng）大冒口颈部，又会给补（bǔ）缩带来问题（tí）。因（yīn）此zui好的措施是采取有效的（de）冒口设（shè）计，尽可能减少冒（mào）口的（de）尺寸，不使横浇道和冒口过于接近易于形成粗大品粒的关键截面，恰当地（dì）设置横浇道和冒口，以实现补缩（suō）。 

(4)内浇（jiāo）口（kǒu）数量（liàng）不足　内（nèi）浇口数量（liàng）太少，不仅（jǐn）易于造成冲（chōng）砂，同（tóng）时还会造（zào）成（chéng）局部热节和粗大晶粒组织。这种现象普遍存在于所有的铸造金属（shǔ）中，即使是（shì）浇注温度较低的铝合金（jīn）也（yě）会出现这种情况。在某些情况下，因为浇口数量太（tài）少，会导致（zhì）产生缩松缺陷。这种缩松缺陷可能会掩盖由于同（tóng）样原因造成的晶粒（lì）粗大的缺陷。实际（jì）上，当（dāng）晶粒粗大缺陷严（yán）重恶化（huà）时（shí），就（jiù）变成了一种缩松缺陷，因而（ér）对这两种（zhǒng）缺陷的防（fáng）治措（cuò）施，常常是相（xiàng）同（tóng）的。

3、型砂（shā）

只有当型砂使型（xíng）壁（bì）产生的位移足以导致增加临（lín）界截面(易于形成粗大（dà）晶粒（lì）的截面)的截面尺寸时（shí），型眇才是造成晶粒粗大缺陷的一个因素。由于在厚截面处的型壁移动可能zui大，所以（yǐ）这种缺陷还（hái）是（shì）有可能产生的，此时所产生的品（pǐn）粒粗大缺陷和胀（zhàng）砂有关。 

4、制芯

生产中（zhōng）应避免采用未烘透或空气硬化的油砂芯，因为这种型（xíng）芯可能（néng）会产生放热反应，从而造成热量过分汇集（jí）。这种情况或（huò）出现（xiàn）于大型铸件，或出（chū）现（xiàn）于采用具有放热（rè）性（xìng）能粘接剂（jì）的厚大型芯（xīn）。从某种意义（yì）来说，这种型芯起着（zhe）一（yī）种（zhǒng）***率的（de）绝热体的作用，并（bìng）把金属熔液（yè）的（de）冷却速度减缓到（dào）了危险的程度（dù）。 

5、造型

(1)缺少能促使加（jiā）快（kuài）冷却速（sù）度的（de）通气（qì）孔就较（jiào）厚的铸件（jiàn）截面来说，铸件的冷却速度与通过（guò）型砂散出热量的速度有（yǒu）关（guān）。排气充分会有（yǒu）助于水气迅（xùn）速排出，从而产生一（yī）种致（zhì）冷的效应。 

(2)未设置激冷（lěng）钉或（huò）冷铁这种情况通常是因（yīn）为粗（cū）心疏（shū）忽（hū）所致。 

6、化学成分（fèn）

从（cóng）本质上来说，晶粒粗（cū）大和金属的化学（xué）成分与冷却（què）速度的配合有关（guān），因此选择这种配合是非常重要的。如果冷却速度难以调节（jiē），那么粗晶组（zǔ）织必定是起因于金（jīn）属的化学成分不（bú）当。由于（yú）金属成分的重要性，现将每一种金属（shǔ）简述（shù）如下。 

(1)灰铸铁（tiě）和可锻铸铁　碳（tàn）当量（liàng）过高，碳和硅效应的（de）数学计（jì）算，通常可以概括（kuò）为（wéi）：CE=C+1/3Si，晶粒粗大可能是（shì）因（yīn）为碳（tàn）过（guò）量或硅过（guò）量（liàng），或者碳硅过量所（suǒ）致。与硅相比，碳（tàn）的效（xiào）应相当其3倍（bèi），所（suǒ）以（yǐ）碳（tàn）的（de）做量变化，要比硅的同量变化危险得多。碳、硅的（de）这种作用，既影响到可锻铸（zhù）铁，也（yě）影响（xiǎng）到灰铸铁。对可锻铸铁（tiě）而（ér）言（yán），晶粒粗大既不呈现为黑色，也不（bú）呈现（xiàn）出表示（shì）初生石墨的麻（má）口，而是以一般的（de）晶（jīng）粒粗大的形式呈现，这是由于（yú）含碳或（huò）含硅量（liàng）过高，或者二者（zhě）均过高。磷也（yě）会对晶（jīng）粒（lì）粗（cū）大产生影响（xiǎng）。当wp=0.1％时，会加重缩孔缺陷（xiàn），特别是在冷却较缓慢的截面（miàn）部位加重晶粒（lì）粗大缺陷的程（chéng）度。 

(2)铸钢（gāng）　在铸钢的熔化和脱氧操作（zuò）中，加入了一些会延缓晶粒长大的元素，因此（cǐ）和（hé）锻钢相比（bǐ），铸钢不太（tài）容（róng）易形成品粒粗大。因成分而（ér）引起（qǐ）品粒（lì）粗大的（de）铸钢件，可通过（guò）退火或正（zhèng）火处理（lǐ）得到细化。 

(3)铝（lǚ）合金　铁杂质会使铸铝件（jiàn）品粒粗大，脆性增（zēng）加，这类缺陷多数是由于（yú）熔化操（cāo）作不当所致。在铝合（hé）金中，特（tè）别（bié）是那（nà）些要求过热的铝合金，加入适（shì）量的细化品粒合金元素是必要（yào）的。 

(4)铜合金　铜合金中晶（jīng）粒（lì）粗大的缺（quē）陷常被（bèi）针孔、气孔或缩松所掩盖。铜（tóng）合金因成（chéng）分变化会造成品粒粗（cū）大，但通常总是先（xiān）出现针孔、气孔（kǒng）或缩松。

7、熔化

熔（róng）化操作小当（dāng）会对合余的品粒组织（zhī）产生影响。对于不同的铸造金属（shǔ），必须采取小（xiǎo）同的熔化工（gōng）艺。 

(1)冲天炉（lú）熔（róng）化（huà）灰铸铁　鼓风量和焦（jiāo）炭不（bú）平衡，会造成过量增（zēng）碳（tàn）。例如，底焦高度过高和降低鼓风量会造成过量增碳。当炉衬熔（róng）蚀后，增碳会更加严重。因为冲天炉直径变大后（hòu），为了保持同样的含碳量，需增加鼓风量（liàng）。在（zài）过高的温度下熔化（huà）会增加碳量，如果采用热风熔炼，就会遇到这种情况。根据（jù）经验，鼓风温度每增加55℃，就会增加（jiā）0.10％的碳（tàn）(质量分数（shù）)。如果采用氧气来提高温（wēn）度，并不一定会产生同样的问题。

出铁（tiě）液的间隔过长，或铁液停留在炉（lú）缸（gāng）中的（de）时间过长，也会导（dǎo）致增碳。生产低（dī）碳铸铁一般都（dōu）采用较（jiào）浅的炉缸（gāng），并缩短出铁液的间隔时间（jiān），尽量（liàng）做到（dào）连（lián）续（xù）出铁液。

间断熔化会造成过（guò）量增碳，导致产生（shēng）粗晶（jīng）组织。另外（wài），因（yīn）停风而使熔化间断，几（jǐ）乎无一例外（wài）地导致碳和（hé）硅含量的波动。停风（fēng）之后，通（tōng）常需要（yào）15min，才能（néng）重新获得（dé）原（yuán）来规（guī）定的化学成（chéng）分。 

(2)可锻铸铁　炉料称重或（huò）配料（liào）中产生的（de）偏差（chà）会导（dǎo）致（zhì）化（huà）学成（chéng）分的变（biàn）化（huà）；炉内鼓（gǔ）风量没（méi）有保证，会（huì）影响化学成分的（de）控制；熔化过热或火焰中充（chōng）烟，都会（huì）造成（chéng）增碳。 

(3)黄铜和青铜　采用（yòng）脏污的坩（gān）埚（guō），以及在（zài）坩（gān）埚的底部和侧壁处留有上一炉熔化时所（suǒ）残余（yú）的（de）凝壳或（huò）金（jīn）属（shǔ）薄层，都会造成对下一次熔（róng）化的污染，因此生产中应避免使用（yòng）来源不明的废料，防止在金（jīn）属炉料内掺（chān）入会产生气体的原材（cái）料，如湿的、油污染的或其他脏污的（de）材料。 

(4)铝　因熔化（huà）温度控制不当而使（shǐ）铝液过热，是造成铝合金晶粒粗大的常见原因。因此生（shēng）产中应将过热的铝液缓慢地冷却下来，使其降到较低的（de）浇注（zhù）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（cū）大（dà）缺陷。 

8、浇注

对所有（yǒu）金属来（lái）说，浇注温度过高都容易造成（chéng）晶粒（lì）粗大（dà）缺（quē）陷（xiàn）。 

9、其它

(1)冷却速度过慢　除（chú）了与设计、浇注（zhù）系统和金属成分有关外，还与其（qí）他因（yīn）素有关，如型砂紧密度偏（piān）低、当（dāng）需要采用而（ér）没有采用冷铁、浇注和落砂之（zhī）间的时间间隔过（guò）长，以及落砂后将灼热的铸件堆放在一起等。 

(2)热处理不当（dāng）　也是造成某些金属品（pǐn）粒粗大的主要原因（yīn）之一。 

(3)机械加工不（bú）当　不恰当（dāng）的机械加工会（huì）使实（shí）际上致密的铸（zhù）件看（kàn）上去像是具有晶粒（lì）粗（cū）大缺陷（xiàn）的样子。所谓机械加工不（bú）当，是指刀具磨得不合理、刀具过钝（dùn）、切（qiē）削速度（dù）或进刀控制有（yǒu）误，以及粗加工方（fāng）法不（bú）当等（děng），这些都会造成带有某种（zhǒng）损伤的多孔外观，这种（zhǒng）外（wài）观（guān）会使人们认为铸件（jiàn）存在晶粒粗大的缺陷（xiàn）。