铸件晶粒（lì）粗大是指经过（guò）机械工或进行（háng）断口检（jiǎn）验时，显（xiǎn）示出晶粒组织过分粗大而不适合（hé）应用（yòng）的（de）缺（quē）陷，这种晶粒（lì）粗大的组织（zhī），可能（néng）是遍布（bù）于铸件整（zhěng）体，也可能发（fā）生于铸件的局部。从（cóng）本质上讲，晶（jīng）粒粗大缺（quē）陷是一（yī）种冶金缺（quē）陷。笔者根（gēn）据多年的生产实践并参阅有关资料，谈谈铸件（jiàn）晶粒（lì）粗大缺陷产生的原因及防止措施。 

1、铸件结构和工艺设计

(1)铸件截面差异过大，会因为较厚的（de）截面冷却缓慢而造成（chéng）该处晶（jīng）粒粗大。灰铸（zhù）铁等（děng）对截面变（biàn）化（huà）十分敏（mǐn）感的金（jīn）属，更容易产生此类（lèi）缺（quē）陷。 

防止产生（shēng）这（zhè）类缺陷的有效方法（fǎ）是（shì）避免铸件（jiàn）截面（miàn）尺（chǐ）寸过分悬（xuán）殊（shū），但这种途径有时是铸造工（gōng）作（zuò）者所无能为力的。因（yīn）而就铸造本身言（yán），可通过采（cǎi）取设置冷铁、控制浇注温（wēn）度（dù）或通过（guò）选择合适的浇汁系统来减少（shǎo）这类（lèi）问题的发生，降低这（zhè）类（lèi）缺（quē）陷的严重（chóng）程（chéng）度。采用冷铁可加快（kuài）铸件较厚截（jié）面的冷却速度；

浇注温度过（guò）高（gāo），会（huì）使这（zhè）类问题更为（wéi）严重，应予以避免；通（tōng）过（guò）调节（jiē）、修正（zhèng）浇注（zhù）系统设计（jì），使温度低的（de）金属熔液位于铸件截面较厚的部位，并在铸件的厚截面处设（shè）计zui有效的冒口，以尽可能减小（xiǎo）冒（mào）口的尺寸（cùn）。

(2)对（duì）于（yú）带孔铸件（jiàn），工艺（yì）设计人员有（yǒu）时没有采用有（yǒu）助于减小有效截面（miàn）尺寸的型芯，使未设（shè）芯的截面过厚而产生此缺（quē）陷，因此在（zài）工（gōng）艺设计时，应尽可（kě）能在较厚的截面中设置砂芯。 

(3)在某些情况下，铸件截面并不太厚，但因某（mǒu）一较窄的凹陷部位或型芯在铸（zhù）件中形成热（rè）汇截面，其结果（guǒ）和（hé）厚大截（jié）面一样（yàng）。例如．在（zài）铸件较深部位的一个柱（zhù）状脐（qí）子（zǐ）处，可能需要设置型（xíng）芯，而这样就（jiù）会造成（chéng）冷（lěng）却缓慢。在不能（néng）设计进行（háng）修改的情况下，除（chú）非可以降低金（jīn）属温度，或重新没置浇口，zui好的解决办法是在型芯或（huò）铸型截面处设置冷铁。 

(4)工艺设计时加工余量留得（dé）过大，不仅增加（jiā）了（le）切削加工的费用，还会把较致（zhì）密的铸件表层切削掉（diào），并暴露出中心冷却较（jiào）慢的疏（shū）松部分。这种（zhǒng）设计毫无可取（qǔ）之处，因为（wéi）无论从铸造还是（shì）从机械加（jiā）工的（de）角度来（lái）看都是不合理（lǐ）的，解决办法是（shì）改变铸（zhù）件的设（shè）计。如（rú）果不允许更改（gǎi）设计，那（nà）么正确（què）的方法则是采用冷铁、控制浇注温（wēn）度及调整浇（jiāo）注系统。 

(5)在厚截面处型（xíng）芯设计不合适，型芯支撑不正（zhèng）确（què），或采（cǎi）用其他引起偏芯的技术（shù），会造成（chéng）铸件截面的变化，从（cóng）而引起晶粒粗大。 

2、浇冒口系统（tǒng）

(1)未能（néng）实（shí）现（xiàn）顺序凝固　浇注系统未（wèi）能很好地实现顺序凝固（gù），通常是造（zào）成晶粒粗大的原因（yīn）。对（duì）于截（jié）面变化急（jí）剧的铸件，必须允分注意内浇（jiāo）口的数量和位（wèi）置。为了进行（háng）补缩（suō），在冒口的（de）作用区保持灼热的熔（róng）融金属（shǔ），会（huì）使厚截面的（de）冷却速（sù）度降（jiàng）低到产生粗（cū）大晶粒的程度。冒口（kǒu）设计不当（dāng），如冒（mào）口颈过长，冒口垫设计不（bú）当，或冒口（kǒu）尺寸（cùn）太大，都会在较厚截面处造成过多（duō）热量的汇（huì）集（jí）。 

(2)易于（yú）造成热汇的浇（jiāo）冒（mào）口分布　同（tóng）样，为（wéi）了对厚截（jié）面进行补缩，常会在局部（bù）区域造成过分的热量（liàng）汇（huì）集。例如，因为侧冒口会（huì）造成厚（hòu）截面的过热（rè）并减缓冷却（què）速度，所（suǒ）以有时不便于在（zài）实际操作中使用。实际生产中需通过合（hé）理的冒口设计，尽可能减（jiǎn）小（xiǎo）冒口的尺（chǐ）寸。

(3)在内（nèi）浇口（kǒu）或（huò）冒口与（yǔ）铸件连接处造（zào）成局部（bù）热节（jiē）　内浇（jiāo）口（kǒu）或冒口颈部（bù）较短，对于补（bǔ）缩是有（yǒu）利的，但却（què）会使（shǐ）横浇道（dào）或冒口太靠近（jìn）铸（zhù）件，减缓了该部位的冷却速（sù）度。而增大冒口颈（jǐng）部，又会给补缩带来问题。因（yīn）此zui好的措（cuò）施（shī）是采（cǎi）取有效的冒口设计（jì），尽可（kě）能减少（shǎo）冒（mào）口的尺寸，不（bú）使横浇道和冒口过于（yú）接（jiē）近（jìn）易于形成粗（cū）大（dà）品粒的关键截面，恰（qià）当地设置（zhì）横（héng）浇道和冒（mào）口，以（yǐ）实现补（bǔ）缩（suō）。 

(4)内浇（jiāo）口数量不足　内浇口数量太少，不仅易于造成冲砂，同时还会造成局部热（rè）节和（hé）粗大晶粒组织。这种现（xiàn）象（xiàng）普遍存（cún）在（zài）于所有的铸造金属中，即使是浇注（zhù）温度较低（dī）的铝合（hé）金也会出现这种（zhǒng）情况（kuàng）。在某些情况下，因为浇口（kǒu）数量太（tài）少（shǎo），会（huì）导致产（chǎn）生缩松（sōng）缺陷。这种缩（suō）松缺陷可能（néng）会掩（yǎn）盖由于同（tóng）样原因造成的晶粒粗大的缺陷。实际上，当晶粒（lì）粗大缺陷严重（chóng）恶（è）化时（shí），就变成了（le）一种缩（suō）松缺陷，因而（ér）对这（zhè）两（liǎng）种缺陷（xiàn）的防治措施，常常是（shì）相同的（de）。

3、型砂

只有当型砂使型壁（bì）产生（shēng）的位移足以导致增加临（lín）界截面(易于形（xíng）成粗大晶粒的截面)的截面尺寸时，型眇才是造成晶粒粗大缺陷（xiàn）的一个因素。由于在厚截面处的型壁移动可能zui大（dà），所以这（zhè）种缺陷（xiàn）还是有可能产（chǎn）生的，此时所产生（shēng）的（de）品粒粗大（dà）缺（quē）陷（xiàn）和胀砂有（yǒu）关。 

4、制（zhì）芯

生产中应避免采（cǎi）用未烘透或空（kōng）气硬化的油砂芯，因为这种（zhǒng）型芯（xīn）可能会产生放（fàng）热反应（yīng），从而造成热量（liàng）过（guò）分汇（huì）集。这种情（qíng）况或出现（xiàn）于大（dà）型铸件，或（huò）出现于采用具（jù）有放热性能粘接剂的厚大型芯。从某种意义来说（shuō），这种（zhǒng）型（xíng）芯起着一种***率的绝热体（tǐ）的作用，并把金属熔液（yè）的冷却速度减缓（huǎn）到了危险的程度。 

5、造型

(1)缺少能（néng）促使加（jiā）快冷（lěng）却速（sù）度（dù）的通气孔就较厚的铸件（jiàn）截面来说（shuō），铸件（jiàn）的冷却（què）速度与（yǔ）通过型砂散（sàn）出（chū）热量的（de）速度有关。排气（qì）充分（fèn）会有（yǒu）助于水气迅速排（pái）出（chū），从而产生一种（zhǒng）致冷（lěng）的效应（yīng）。 

(2)未设置（zhì）激冷钉或冷铁这种情况（kuàng）通常是因（yīn）为粗心疏忽（hū）所（suǒ）致。 

6、化学成分

从（cóng）本质上来（lái）说，晶粒粗大和金属的化学成分与冷（lěng）却（què）速度（dù）的配（pèi）合（hé）有关（guān），因此选择这种配（pèi）合是非（fēi）常重要的。如（rú）果冷却速度难以（yǐ）调（diào）节，那么粗晶组织必定（dìng）是起（qǐ）因于金属的化学成（chéng）分不当。由（yóu）于金属成分的重要性（xìng），现将每一种金（jīn）属简（jiǎn）述如（rú）下（xià）。 

(1)灰铸铁和（hé）可锻铸铁　碳当量过高，碳（tàn）和（hé）硅效应的数学计算（suàn），通常可以概括为：CE=C+1/3Si，晶粒（lì）粗（cū）大可能（néng）是因为碳过（guò）量或硅过量，或者碳硅过量所致。与硅相比，碳的效应相当其3倍，所以碳的做量变化，要比硅的同量变化危险得多（duō）。碳、硅的这种（zhǒng）作用（yòng），既影（yǐng）响（xiǎng）到可（kě）锻（duàn）铸铁，也影（yǐng）响到灰铸铁。对（duì）可锻铸（zhù）铁而言，晶（jīng）粒粗大既（jì）不（bú）呈现为黑（hēi）色，也（yě）不呈现出表示初生石墨的麻口，而是以一般的晶粒粗大的形式呈现，这是（shì）由于含（hán）碳或含硅（guī）量过高（gāo），或者二者均过高。磷（lín）也（yě）会对晶（jīng）粒粗大产（chǎn）生影响。当wp=0.1％时，会加（jiā）重缩孔缺陷，特（tè）别是在冷（lěng）却较缓慢的截面部位（wèi）加重晶粒（lì）粗大缺陷的程（chéng）度。 

(2)铸钢　在铸钢的熔化和（hé）脱氧（yǎng）操作中，加入（rù）了一些（xiē）会（huì）延缓晶粒长大的元素，因此和锻（duàn）钢相比，铸钢（gāng）不（bú）太容易形成品（pǐn）粒粗大（dà）。因成分（fèn）而引起品粒粗（cū）大（dà）的铸钢件，可（kě）通过退火或（huò）正火处理得（dé）到细（xì）化。 

(3)铝合金（jīn）　铁（tiě）杂（zá）质会使铸铝件品粒粗大，脆性增加，这类缺陷（xiàn）多数（shù）是由于熔化操作（zuò）不当所致。在铝合金（jīn）中，特别是那（nà）些要（yào）求过热的铝合金，加（jiā）入适（shì）量的细化品粒合金元（yuán）素是必要的。 

(4)铜（tóng）合金　铜合金中晶粒（lì）粗大的缺陷常被针（zhēn）孔、气孔（kǒng）或（huò）缩松所掩盖。铜（tóng）合金因成（chéng）分变化会造成（chéng）品粒粗大，但（dàn）通（tōng）常总是先出现针孔（kǒng）、气孔或缩松。

7、熔化

熔化操作小当会对合余的品粒组（zǔ）织（zhī）产生影响（xiǎng）。对于不（bú）同的铸造金属，必须采取小同的熔（róng）化工艺。 

(1)冲天炉熔化（huà）灰铸铁　鼓（gǔ）风量和焦炭不平衡，会造成（chéng）过量增碳。例如，底焦高度过高（gāo）和降低鼓风量（liàng）会造成过量（liàng）增碳（tàn）。当炉衬熔蚀后，增碳（tàn）会更加严重。因为冲天炉直（zhí）径变大后，为了保持同样（yàng）的含碳量（liàng），需增加鼓风量。在过高的（de）温度下熔化会增加碳量，如果采用热（rè）风熔炼，就会遇到这种情况。根（gēn）据经验，鼓风温度每增加（jiā）55℃，就会增加0.10％的（de）碳(质量分数)。如（rú）果（guǒ）采用（yòng）氧气来（lái）提高温度，并（bìng）不一定（dìng）会（huì）产生（shēng）同样的问题。

出（chū）铁液的间隔（gé）过长，或铁液停留在炉缸中的时间过长，也会（huì）导致增碳（tàn）。生（shēng）产低碳铸（zhù）铁一般（bān）都采（cǎi）用较浅的炉缸，并缩短出铁液的间隔时间，尽量做到连续出铁液。

间断（duàn）熔（róng）化会造（zào）成过量（liàng）增碳，导致产生粗（cū）晶组织。另外，因停风而使熔化间断，几（jǐ）乎无一例外地导致碳和（hé）硅含量的波动。停风（fēng）之后，通（tōng）常需要15min，才能重新获得原来规定的化学成分（fèn）。 

(2)可锻铸铁（tiě）　炉料称重或配料中产生的偏差会导致化学成分的变化；炉内（nèi）鼓风量没有保证（zhèng），会影响化（huà）学成分的（de）控（kòng）制；熔（róng）化过热或火焰中充烟，都会造成增碳。 

(3)黄铜和（hé）青铜　采用脏污的坩埚，以（yǐ）及在坩（gān）埚的底部和侧壁处留有上一炉熔化时（shí）所残余的凝壳或金属薄层，都会造成对（duì）下一次熔化的污（wū）染，因此生产中应避免使用来（lái）源（yuán）不（bú）明的废料，防止（zhǐ）在金属炉料内掺（chān）入（rù）会产（chǎn）生（shēng）气（qì）体的原材料，如湿的、油污染（rǎn）的或其他脏污的材（cái）料。 

(4)铝　因熔化温度控制不当（dāng）而使铝液过热，是造成（chéng）铝合（hé）金晶粒粗大的常见原（yuán）因（yīn）。因此（cǐ）生产中（zhōng）应将过热的铝液缓慢地冷却下来，使其降（jiàng）到较低的浇（jiāo）注（zhù）温度。此（cǐ）外，在配料过程中（zhōng）粗心大意或者炉料污染（rǎn），也（yě）会引起（qǐ）晶粒粗大缺（quē）陷。 

8、浇注

对所有金属来说，浇（jiāo）注（zhù）温度（dù）过高都容易造成晶粒粗（cū）大缺陷。 

9、其它

(1)冷却速（sù）度过慢（màn）　除了与设计（jì）、浇注系（xì）统（tǒng）和金属成分有关（guān）外，还与其他因（yīn）素有关，如型（xíng）砂紧（jǐn）密度（dù）偏低（dī）、当需要采用而没有（yǒu）采用冷铁、浇注和落砂之间的时间间隔过长，以及落（luò）砂后将灼热的（de）铸件堆放在一起等。 

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

(3)机械加工不当　不恰当（dāng）的机械（xiè）加工会使实际上（shàng）致密的铸件（jiàn）看上去像是（shì）具有（yǒu）晶粒粗大缺陷的样（yàng）子。所谓机械加（jiā）工不当（dāng），是指（zhǐ）刀具磨得不合理、刀（dāo）具过钝、切削速度或进刀控制有误（wù），以（yǐ）及粗（cū）加工方法不当等，这些都会造成带有某种损伤的（de）多（duō）孔外观（guān），这种外观会（huì）使人们认（rèn）为铸件存在（zài）晶粒粗（cū）大的缺陷。