铸（zhù）件晶粒（lì）粗（cū）大是指经（jīng）过机械工或进行断口检验时，显（xiǎn）示出晶（jīng）粒组织过分粗大（dà）而不适合应用的缺陷，这种晶粒粗大的组织，可（kě）能是遍布于铸件整体，也可能（néng）发生于铸件的局（jú）部。从本质（zhì）上讲，晶粒（lì）粗大缺（quē）陷是一种（zhǒng）冶金（jīn）缺陷。笔者根据多年的生产（chǎn）实践并（bìng）参（cān）阅有关资料，谈谈铸件晶粒粗大缺（quē）陷产（chǎn）生的原因及防（fáng）止措施。 

1、铸件（jiàn）结构和工艺设（shè）计

(1)铸件截面差异过大，会因为较厚（hòu）的（de）截面（miàn）冷（lěng）却缓慢而造成（chéng）该处晶粒粗大。灰（huī）铸铁等对截面变化十分敏感的金（jīn）属，更容易产生此类（lèi）缺陷。 

防止产生（shēng）这类缺陷的有（yǒu）效方法是避（bì）免（miǎn）铸件截面尺寸过分悬殊，但这种（zhǒng）途径有时是（shì）铸造工作者所（suǒ）无能（néng）为力的。因而就铸造本身言，可通过采取设置冷铁、控制（zhì）浇注温度或通过选择合（hé）适的浇汁系统来减少这类问题的发生，降低这类缺陷的严重程（chéng）度。采用冷（lěng）铁可加快铸件较厚（hòu）截面的冷却（què）速度；

浇注（zhù）温度过高，会使这类问（wèn）题更为严重，应予以避（bì）免；通（tōng）过调节、修正浇注系统设计（jì），使温度低的金属熔液位于（yú）铸件截面较厚的部位，并（bìng）在铸（zhù）件（jiàn）的厚截（jié）面处设计zui有效的冒口，以尽可能（néng）减（jiǎn）小冒口的尺寸。

(2)对于（yú）带孔（kǒng）铸件，工艺（yì）设计人（rén）员有时没有采（cǎi）用有助于（yú）减（jiǎn）小有效截面尺寸的型芯（xīn），使未设芯的截面过厚而产生此（cǐ）缺陷，因此（cǐ）在工艺（yì）设计（jì）时，应尽可能在较厚的截面中设（shè）置砂芯（xīn）。 

(3)在某些情（qíng）况下，铸件（jiàn）截面并不太厚，但（dàn）因（yīn）某一较窄的凹陷部位（wèi）或型（xíng）芯在铸件中形成热（rè）汇截面，其（qí）结果和厚（hòu）大截面一样。例如（rú）．在铸件（jiàn）较深部位的一个柱状脐（qí）子处（chù），可能需要设置（zhì）型芯，而（ér）这样就会（huì）造成冷却（què）缓慢。在不能（néng）设计进行修改的情况（kuàng）下，除非可以降低金属温度，或（huò）重新没置浇口，zui好的解（jiě）决办（bàn）法是在型芯或铸型截面处设置冷（lěng）铁（tiě）。 

(4)工艺设（shè）计时（shí）加工余（yú）量留得过大，不仅增（zēng）加了切削加工的（de）费用，还会把（bǎ）较（jiào）致密的铸（zhù）件表层切削掉（diào），并暴露（lù）出中（zhōng）心冷却较（jiào）慢的疏松部分（fèn）。这种设计毫无（wú）可取之（zhī）处，因（yīn）为无论从铸造还是从机械加工的角度来看都是不合（hé）理的，解决办法是（shì）改变铸件的设计。如果不（bú）允许更改设计（jì），那（nà）么正确的方法（fǎ）则是采（cǎi）用冷（lěng）铁（tiě）、控制浇（jiāo）注温度（dù）及调整（zhěng）浇注（zhù）系统。 

(5)在厚截面处型芯设计不（bú）合适，型芯支（zhī）撑不正确，或（huò）采用其他（tā）引起偏芯的技术，会造成铸件截面（miàn）的变化，从而引起晶粒粗大。 

2、浇冒口系统

(1)未能（néng）实现（xiàn）顺序凝（níng）固　浇注系统未能很好地（dì）实现顺序（xù）凝固（gù），通常是造成晶粒（lì）粗大的原因。对（duì）于截面变化急剧的铸（zhù）件（jiàn），必须允（yǔn）分（fèn）注意内浇口（kǒu）的数量（liàng）和位置。为了进（jìn）行补缩，在冒口的作（zuò）用区保持灼热的熔融（róng）金（jīn）属，会（huì）使（shǐ）厚截面的（de）冷却速度降低到产生粗（cū）大晶粒的程度。冒口设（shè）计不当（dāng），如冒口颈（jǐng）过长，冒口垫设计不当，或冒口尺寸太大，都会在较厚截面（miàn）处（chù）造成过多热（rè）量（liàng）的汇集。 

(2)易于造成热汇的浇冒口分布　同（tóng）样，为了对（duì）厚截（jié）面（miàn）进行补缩（suō），常会在局（jú）部（bù）区域造成（chéng）过分的（de）热量汇集。例如，因为侧冒口会造成（chéng）厚截面的过热（rè）并减缓冷却速（sù）度，所以有（yǒu）时不便于在实际（jì）操（cāo）作中（zhōng）使用。实际生产（chǎn）中需通过（guò）合理的冒口设计，尽可（kě）能减小冒口（kǒu）的尺寸（cùn）。

(3)在内浇口或（huò）冒口与铸件连（lián）接（jiē）处造成局部热节　内浇口或冒口颈（jǐng）部较短，对于（yú）补（bǔ）缩是有利的，但却会使（shǐ）横（héng）浇道或（huò）冒（mào）口（kǒu）太靠近铸件，减缓了该部（bù）位的冷却（què）速（sù）度。而增大冒口颈部，又会（huì）给补缩带来问题。因此（cǐ）zui好（hǎo）的措施（shī）是采取有效的冒口设计，尽可能（néng）减少冒（mào）口（kǒu）的（de）尺寸，不使横浇道和冒口过于接近（jìn）易于形成粗大品粒的关键截面，恰当（dāng）地设置横浇（jiāo）道和冒口，以实现（xiàn）补（bǔ）缩。 

(4)内浇口数量不足　内浇口数（shù）量太少，不（bú）仅易（yì）于造成冲砂，同（tóng）时还会造成局部热节和粗大晶粒（lì）组织。这种现象普遍存在于（yú）所（suǒ）有的（de）铸造金属中，即（jí）使（shǐ）是（shì）浇注温度较（jiào）低的铝合（hé）金也会（huì）出现这种情况。在某些（xiē）情况下，因为浇口数量太少，会（huì）导致产生缩松缺陷。这种缩松缺陷可能会掩盖由于同样原因造成的（de）晶（jīng）粒粗大（dà）的（de）缺陷。实际上，当晶粒粗大缺陷严重恶化时（shí），就变成了（le）一种缩（suō）松缺陷，因而对这两（liǎng）种（zhǒng）缺陷的防治措施，常常是（shì）相同的。

3、型砂

只有当型砂使（shǐ）型壁产生的（de）位移足以导致增加临界截面(易于形成粗大晶（jīng）粒的截面)的截面尺寸（cùn）时（shí），型（xíng）眇才是造成晶（jīng）粒粗大缺陷的一个（gè）因素。由（yóu）于在厚截面处的型壁移动可能（néng）zui大（dà），所以这种缺陷还（hái）是有可能产（chǎn）生的（de），此时所产生的品粒粗大缺陷和胀砂有关。 

4、制芯

生产中应避免（miǎn）采用（yòng）未烘透或空气硬化（huà）的（de）油砂芯，因（yīn）为这种（zhǒng）型芯可（kě）能（néng）会产（chǎn）生放热反应，从（cóng）而造成热量过分汇集。这种情况或出现（xiàn）于大型铸件（jiàn），或出现于采用具有（yǒu）放（fàng）热性能粘接剂的厚大型（xíng）芯（xīn）。从某种意义来说，这种型（xíng）芯起着一（yī）种***率的绝热体的作（zuò）用，并（bìng）把（bǎ）金属熔液的冷（lěng）却（què）速（sù）度减（jiǎn）缓到了危险的程度。 

5、造（zào）型

(1)缺（quē）少（shǎo）能促（cù）使加快冷却速度的（de）通气孔就较厚（hòu）的铸（zhù）件截面来说，铸件的冷却速度与通过型砂散出热量的速（sù）度有关。排气充分会有助于水（shuǐ）气（qì）迅（xùn）速排出，从（cóng）而产生一种致冷的效应。 

(2)未（wèi）设置激冷钉或（huò）冷铁这种情况通常是因为粗心疏忽（hū）所致。 

6、化学成分

从本（běn）质上来说，晶粒（lì）粗大和金属（shǔ）的化学成（chéng）分与冷却（què）速度的配（pèi）合有关，因此选择这种配合是非常重要的。如（rú）果冷却速度难以调节，那么粗晶组织必定（dìng）是起因于金属的化学（xué）成（chéng）分不当。由于金属成分的重要性，现将（jiāng）每一（yī）种（zhǒng）金属简述如（rú）下。 

(1)灰铸铁和可（kě）锻（duàn）铸铁　碳（tàn）当量过高，碳和（hé）硅效应的（de）数学计算，通（tōng）常可以概括为：CE=C+1/3Si，晶（jīng）粒粗大可能是因（yīn）为碳过量（liàng）或硅过量，或者碳硅过量所致。与硅相比（bǐ），碳的效应相当其3倍，所以（yǐ）碳的（de）做量（liàng）变化（huà），要比硅的同量变化（huà）危险得（dé）多。碳、硅的这种作用，既影响到（dào）可锻铸铁，也影响到灰（huī）铸铁。对可锻铸（zhù）铁而言，晶粒粗（cū）大既不（bú）呈现为黑色，也（yě）不呈现（xiàn）出表示初生石墨的麻口，而是以一般（bān）的（de）晶粒粗大（dà）的形式呈（chéng）现，这是由于含碳或含硅量（liàng）过高，或者二者均过高（gāo）。磷也会对晶粒粗（cū）大产生影响。当wp=0.1％时（shí），会加重缩孔缺陷，特别是在（zài）冷却较缓慢的截面部位加重晶（jīng）粒粗大缺陷的程度。 

(2)铸钢　在铸钢的熔化和脱氧操作中，加入了一（yī）些会（huì）延缓晶粒长大（dà）的元素，因此和锻钢相比，铸钢不太容易形成品粒（lì）粗（cū）大。因成分（fèn）而引起品粒粗（cū）大的（de）铸（zhù）钢件，可通过（guò）退火或正火处（chù）理得到（dào）细（xì）化。 

(3)铝（lǚ）合（hé）金（jīn）　铁杂质（zhì）会使铸（zhù）铝件品（pǐn）粒（lì）粗大，脆（cuì）性增加，这类缺陷多数是由（yóu）于熔化操作不（bú）当所致。在铝合金中（zhōng），特别是那些（xiē）要（yào）求过（guò）热的铝合金，加入适量的细化品粒合金元素是必要的。 

(4)铜合金　铜合金中晶粒粗大的缺陷（xiàn）常被针孔、气孔或缩松所掩（yǎn）盖。铜（tóng）合金因成分变化会造成（chéng）品（pǐn）粒粗大，但通常总（zǒng）是先出现针孔、气孔或缩松（sōng）。

7、熔化

熔化操作小当会对合（hé）余的（de）品粒组（zǔ）织（zhī）产生影响。对（duì）于不（bú）同的铸（zhù）造金属，必（bì）须（xū）采（cǎi）取小同的熔化（huà）工艺。 

(1)冲天炉（lú）熔化灰铸铁　鼓风（fēng）量和（hé）焦炭不平衡，会造成过量增碳。例如，底焦高度过高和降（jiàng）低鼓风量会造成过量（liàng）增碳。当（dāng）炉衬熔（róng）蚀（shí）后（hòu），增（zēng）碳会更加严重。因为冲天炉直径变大后（hòu），为了保持（chí）同（tóng）样的含碳量，需增（zēng）加鼓风量。在过高的（de）温度（dù）下熔化会（huì）增加碳量，如（rú）果采用热风熔炼（liàn），就会遇到（dào）这种情况。根（gēn）据（jù）经验，鼓（gǔ）风温度每增加（jiā）55℃，就（jiù）会增加0.10％的碳（tàn）(质量（liàng）分数)。如（rú）果采用氧（yǎng）气来（lái）提高温度，并不一定（dìng）会产（chǎn）生同（tóng）样的问题。

出铁液的间隔过长，或（huò）铁液停（tíng）留在炉（lú）缸中的（de）时间过长，也会（huì）导致增碳。生（shēng）产低碳铸铁一般都采用较（jiào）浅的（de）炉缸，并缩短（duǎn）出铁液的间隔时间（jiān），尽（jìn）量做到连续出铁液。

间断熔化会造成过量（liàng）增碳，导致产生（shēng）粗晶组织。另外，因停风而使熔化间断，几乎（hū）无一例外地导致碳和硅（guī）含量的波动。停（tíng）风之后，通常需要15min，才（cái）能重（chóng）新（xīn）获得原（yuán）来规定的化学成（chéng）分（fèn）。 

(2)可（kě）锻铸（zhù）铁（tiě）　炉料称重或（huò）配（pèi）料中产生的（de）偏（piān）差会导（dǎo）致（zhì）化（huà）学成分的变化；炉内鼓风（fēng）量（liàng）没有保证，会影响化学成分（fèn）的控制（zhì）；熔化（huà）过热或火焰中充烟（yān），都会造成增碳。 

(3)黄铜和（hé）青铜　采（cǎi）用脏污的坩埚（guō），以及在坩埚的底部和侧（cè）壁处留有上一炉熔化时所残余（yú）的凝壳或金属薄层，都会造成对下一次熔化（huà）的污染，因此生产中应避免使用来（lái）源不明的废料（liào），防止在（zài）金属炉（lú）料内掺入会产生（shēng）气体的原材料，如湿的、油污染的或（huò）其他脏污的材料。 

(4)铝　因熔化（huà）温度（dù）控制不当而使铝液过热，是造成铝合金晶粒粗（cū）大的常见原因。因（yīn）此生产中应（yīng）将过（guò）热的铝液缓慢地冷却下来，使其降到较（jiào）低的浇注温度。此外，在配料（liào）过（guò）程中粗心大意或者炉料（liào）污（wū）染，也会引起晶粒（lì）粗大缺陷（xiàn）。 

8、浇注

对所有金属（shǔ）来（lái）说，浇注温度过高（gāo）都容易造成晶（jīng）粒粗大（dà）缺陷（xiàn）。 

9、其它

(1)冷却速度过（guò）慢（màn）　除了与设计、浇（jiāo）注系统和金属成分有关外，还与其他（tā）因素（sù）有关，如型砂紧密度偏（piān）低、当需要采用而没有采用冷（lěng）铁、浇（jiāo）注（zhù）和（hé）落砂之间的时间（jiān）间隔过长，以（yǐ）及落砂后（hòu）将灼热的铸件堆（duī）放（fàng）在一起等。 

(2)热处理不当　也是（shì）造（zào）成（chéng）某（mǒu）些金属品粒（lì）粗大的主要原因之一。 

(3)机械加工不当　不恰当的机械加工会使实（shí）际上致密（mì）的铸件看上去像是具有晶粒粗大缺陷的样子。所谓机（jī）械加工不当（dāng），是指（zhǐ）刀具磨（mó）得不合理、刀具过钝、切削速（sù）度或进刀控制有误，以及粗加工方法不当等，这（zhè）些都（dōu）会造成带有某种损伤的多孔外观（guān），这种外观会使人们（men）认为铸件存（cún）在晶（jīng）粒粗大的缺陷。