铸件晶粒粗大（dà）是指经（jīng）过机械工或进行断口检验（yàn）时，显示出晶粒组织过分粗大而不适（shì）合应用的缺陷（xiàn），这种晶粒粗大的组织（zhī），可能是遍（biàn）布于铸件整（zhěng）体，也可能发生于铸件的局部（bù）。从本质上讲，晶粒粗大缺（quē）陷是一种冶金缺陷。笔者根据多年（nián）的生产实践并参（cān）阅有关资料，谈（tán）谈铸件晶粒粗大缺（quē）陷（xiàn）产生（shēng）的原（yuán）因及防止（zhǐ）措施。 

1、铸件结构和工艺（yì）设计

(1)铸件截面差异过大（dà），会因为较厚的截面冷却缓慢而造成该处晶粒粗大（dà）。灰铸（zhù）铁等对截（jié）面变化（huà）十分敏感的金（jīn）属，更容易产生此类缺陷。 

防（fáng）止产生这类缺陷的有（yǒu）效方法（fǎ）是避免铸（zhù）件（jiàn）截面尺寸过分（fèn）悬殊，但这种途（tú）径（jìng）有（yǒu）时是铸造（zào）工作者所无能为力的。因而就（jiù）铸造本身（shēn）言，可通过（guò）采取设（shè）置冷铁（tiě）、控制浇注温度或通过选择合适的浇（jiāo）汁系统来减少这类问题的发生，降低这类缺陷（xiàn）的严重程度。采用冷铁可加快铸件较厚截面（miàn）的冷却速度；

浇注温度过（guò）高，会使这类问题更为严重，应予以避免；通过（guò）调节、修正浇（jiāo）注系统设计，使温（wēn）度低的金属熔液位于铸件截面较厚（hòu）的部位，并在铸件的厚截面处设计（jì）zui有效的冒口（kǒu），以尽可能减小（xiǎo）冒口的尺寸。

(2)对于带孔铸（zhù）件（jiàn），工艺（yì）设计人员有时没有采用有助于（yú）减小有（yǒu）效截面尺寸的型（xíng）芯，使（shǐ）未设芯的截面过厚而产生此缺陷（xiàn），因此（cǐ）在（zài）工艺设计时（shí），应（yīng）尽可能在较厚（hòu）的截面中设置砂（shā）芯。 

(3)在某些情况（kuàng）下，铸件截面（miàn）并不太厚，但因某一较窄的凹陷部位或型芯在铸（zhù）件中形成热汇截（jié）面（miàn），其结果和厚大截面一样（yàng）。例如．在铸（zhù）件较深部（bù）位的一个（gè）柱（zhù）状脐（qí）子处（chù），可能需要设置型芯，而这样就（jiù）会造成冷却缓慢。在（zài）不能设计进（jìn）行修改的情（qíng）况下（xià），除非可以（yǐ）降低金属温度，或重新没置浇口，zui好的解决（jué）办（bàn）法是在型芯（xīn）或铸（zhù）型截面处设（shè）置冷铁。 

(4)工（gōng）艺设计时加工余（yú）量留得过大，不仅增加（jiā）了切削（xuē）加工（gōng）的费用，还会把较（jiào）致密的铸件（jiàn）表层切削（xuē）掉，并暴露出（chū）中心冷（lěng）却较慢（màn）的疏松部分。这种设（shè）计（jì）毫（háo）无可取之处，因为无论从铸（zhù）造（zào）还（hái）是从机械加（jiā）工的角度来看都是不（bú）合理的，解决办法是改变（biàn）铸件的设计。如果不允许更改（gǎi）设计，那么正（zhèng）确的方法则（zé）是采（cǎi）用冷铁（tiě）、控制浇注温度及调整浇注（zhù）系统（tǒng）。 

(5)在厚（hòu）截面处型芯设计不合适，型芯支撑不正确，或采用其他引起偏芯的技（jì）术，会（huì）造成（chéng）铸件截（jié）面的变化，从而引起晶（jīng）粒粗大。 

2、浇冒（mào）口系统

(1)未能实现顺序凝（níng）固　浇注（zhù）系统未能很好地实现顺序（xù）凝固，通常是造成晶粒粗大（dà）的原（yuán）因。对于截面变化（huà）急剧的铸件，必须（xū）允分（fèn）注意内浇口的数量和位置（zhì）。为了进行（háng）补缩，在冒口的作用区保（bǎo）持（chí）灼热的（de）熔（róng）融金属，会使（shǐ）厚截面的冷却速度降低到产生（shēng）粗大晶粒的程（chéng）度。冒口设计不当，如冒口（kǒu）颈过（guò）长，冒口垫设计不当，或冒（mào）口尺寸太大（dà），都（dōu）会在较厚（hòu）截面处造成（chéng）过多热量的汇集。 

(2)易于（yú）造成热（rè）汇的浇冒口分布　同样（yàng），为了对厚截面进行补缩，常会在局部区域造成过（guò）分的（de）热量汇集。例如（rú），因为侧冒口会造成厚截（jié）面的过热并减缓冷（lěng）却速度（dù），所（suǒ）以有时（shí）不便于在实际操作中使用（yòng）。实际生产中需通过合理的冒口设计，尽可能（néng）减（jiǎn）小冒口的尺（chǐ）寸。

(3)在内浇口或冒口与铸件连接处造成局部热节　内浇口或冒口颈（jǐng）部较短，对于补（bǔ）缩是（shì）有利的，但（dàn）却会使横浇道或冒口（kǒu）太靠近铸件，减缓了该（gāi）部位的冷却速度。而增（zēng）大冒口颈（jǐng）部，又会给补缩带来问题。因此zui好的措施是采取有（yǒu）效的冒（mào）口设（shè）计，尽可能减少冒（mào）口的尺寸，不使（shǐ）横浇道和冒口过于接（jiē）近易于形成粗大品粒的（de）关键截面（miàn），恰当地设置（zhì）横浇道和冒（mào）口，以实现补缩。 

(4)内浇口数量不足　内浇口数量太（tài）少，不仅易于造成冲（chōng）砂，同时还会造成局部热节和粗大晶粒组织。这种现（xiàn）象（xiàng）普遍存在于所有的铸造金属中（zhōng），即使是浇注温度（dù）较低的铝合金也（yě）会出（chū）现这（zhè）种情况。在某些情况下（xià），因为浇口数量太少，会导致产生缩松（sōng）缺陷。这种缩松缺陷可能会掩盖由于同（tóng）样原因造成的（de）晶粒粗大的缺陷。实际上（shàng），当晶粒粗大（dà）缺（quē）陷严（yán）重（chóng）恶化时，就变（biàn）成了一种（zhǒng）缩（suō）松缺陷，因而对这（zhè）两（liǎng）种缺陷的防治措施，常常是相同的。

3、型砂

只有当型砂使型壁（bì）产生的位移足以导致增加临界截面(易（yì）于形（xíng）成粗大晶粒的截面)的截面尺寸时（shí），型眇才是造成晶粒粗（cū）大缺陷的一（yī）个因素。由于在厚截面（miàn）处的型壁（bì）移动可能（néng）zui大，所以这种缺（quē）陷（xiàn）还（hái）是有可能产生的，此时所产生（shēng）的品粒粗大缺陷和胀砂有关。 

4、制芯

生产（chǎn）中应避免采用未烘透（tòu）或空气硬化的油砂（shā）芯，因（yīn）为这（zhè）种型芯可能（néng）会产生放热反（fǎn）应，从而造（zào）成热量过（guò）分汇集（jí）。这种情（qíng）况（kuàng）或出现于（yú）大型铸（zhù）件（jiàn），或出现于采用（yòng）具有放热性能粘接（jiē）剂的厚大（dà）型芯。从某种意（yì）义来说，这种型芯起着一（yī）种***率的绝热体的作用（yòng），并把金属熔液的冷却速度减缓到了危险的程（chéng）度。 

5、造（zào）型

(1)缺少能促使加快冷却速度的通气孔就较厚的铸（zhù）件截面来说，铸（zhù）件的（de）冷却速（sù）度与（yǔ）通过型砂散出（chū）热量的速度（dù）有关。排气充分会有助于水气迅速排（pái）出，从而（ér）产生一种（zhǒng）致冷的效应。 

(2)未设置激冷钉或冷铁这种情（qíng）况通（tōng）常是（shì）因为粗心疏忽（hū）所致（zhì）。 

6、化（huà）学成（chéng）分

从本（běn）质上来说（shuō），晶粒（lì）粗大和（hé）金属的（de）化学成分与冷却（què）速度的（de）配合有关，因此选择这种配合是非常重要的。如果（guǒ）冷（lěng）却速度难以调（diào）节，那么粗晶（jīng）组织必定是起因（yīn）于金属的化学成分不当（dāng）。由（yóu）于金（jīn）属成（chéng）分的重要性，现将每（měi）一种（zhǒng）金属简述如下。 

(1)灰铸铁（tiě）和可锻铸铁　碳当（dāng）量过高，碳（tàn）和硅效应（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（yīn）为碳过（guò）量或硅过量，或者碳硅过量所（suǒ）致。与硅相比，碳（tàn）的效应相（xiàng）当其3倍，所以碳（tàn）的做量变（biàn）化，要比硅的同量变化危险得多。碳、硅的这（zhè）种作用，既影响到可锻铸（zhù）铁，也（yě）影响到灰铸铁。对可锻铸铁（tiě）而言，晶粒粗大既不呈现为黑色（sè），也不呈现出表示（shì）初（chū）生石墨的麻口（kǒu），而（ér）是以一般的晶粒（lì）粗大的形式呈现（xiàn），这是由于含碳或含硅量过高，或者二者均过高。磷也会对晶（jīng）粒粗（cū）大产生影响。当wp=0.1％时（shí），会加重缩孔缺陷（xiàn），特别是在冷却较缓慢的截面部（bù）位加重晶粒粗大缺（quē）陷的程（chéng）度。 

(2)铸钢（gāng）　在铸（zhù）钢的熔化和脱氧操作中，加入了一些（xiē）会（huì）延缓晶粒长大的元素，因此和锻钢相（xiàng）比，铸钢不太容易形成品粒粗大。因成分（fèn）而引起品粒粗大的铸钢件，可通过（guò）退火或正火处理（lǐ）得（dé）到细化。 

(3)铝合（hé）金（jīn）　铁（tiě）杂质会（huì）使铸铝件品粒粗大（dà），脆（cuì）性（xìng）增加，这类缺（quē）陷（xiàn）多（duō）数是由于熔化操作不当（dāng）所致。在铝合金中，特别是那（nà）些要求过热的铝合金，加入适量的细化品粒合金元素是必要的（de）。 

(4)铜合金　铜合金中晶（jīng）粒粗大的缺陷常被针孔、气孔或（huò）缩松所掩盖。铜（tóng）合金因成分变化会造成品（pǐn）粒粗大，但通常（cháng）总是先出（chū）现针孔（kǒng）、气孔或缩（suō）松（sōng）。

7、熔化

熔化操作小当会（huì）对合余（yú）的品粒组织产生影（yǐng）响。对于（yú）不同的铸造金属（shǔ），必（bì）须采取小同（tóng）的熔化工艺。 

(1)冲（chōng）天炉熔化（huà）灰（huī）铸铁　鼓风（fēng）量和（hé）焦炭不平衡，会造成过量增（zēng）碳。例如，底（dǐ）焦高度过高和降低鼓风量会造（zào）成过量增碳。当炉衬熔蚀后，增碳会更（gèng）加严重。因（yīn）为冲天炉直径变（biàn）大（dà）后，为（wéi）了（le）保持同样的含碳量（liàng），需增加鼓风量。在过（guò）高的温度下熔化会增加碳量，如果采用（yòng）热（rè）风熔炼，就（jiù）会遇到这种情况。根据经验，鼓风（fēng）温度每增（zēng）加55℃，就会增加（jiā）0.10％的碳(质（zhì）量分数（shù）)。如果采用氧（yǎng）气来（lái）提高温度（dù），并不一定会产生同样的问题（tí）。

出铁（tiě）液的间（jiān）隔（gé）过长，或铁液停留在炉（lú）缸（gāng）中的时间过长，也会导致（zhì）增碳（tàn）。生产低碳铸铁一般都采用较浅的（de）炉缸，并缩短出铁液的间隔（gé）时（shí）间，尽（jìn）量做到连续出铁（tiě）液。

间断（duàn）熔化会造成过量（liàng）增碳，导（dǎo）致产生粗晶组织。另外，因停风而使熔化间断，几乎无一例外地导致碳和硅（guī）含量的（de）波（bō）动。停风之后，通常需要15min，才能重新获得原（yuán）来规定的化学成分。 

(2)可锻铸铁　炉料称重（chóng）或配料（liào）中产生的偏差会导致化学成（chéng）分的（de）变化；炉内鼓（gǔ）风量（liàng）没有（yǒu）保证，会影响化学成分的控制；熔化过热或火焰中充（chōng）烟，都会造成增碳。 

(3)黄铜（tóng）和（hé）青（qīng）铜　采（cǎi）用脏污的坩埚，以及在坩（gān）埚的底部和（hé）侧壁（bì）处留有上一炉熔化（huà）时所残余的凝壳或金属薄层，都会造成对下一（yī）次（cì）熔化的污染，因此生（shēng）产中应避免使用（yòng）来源不（bú）明的废（fèi）料，防止（zhǐ）在（zài）金属（shǔ）炉料内掺（chān）入会产生气（qì）体（tǐ）的原材（cái）料，如（rú）湿的、油污染的（de）或其他脏污的（de）材料。 

(4)铝　因熔化温（wēn）度控（kòng）制不（bú）当而使铝液过热，是造（zào）成铝合金晶粒粗大的常见（jiàn）原因。因此生产中应将过热的铝（lǚ）液缓慢地冷却（què）下来，使其降到较（jiào）低（dī）的浇注温度。此外，在（zài）配料（liào）过（guò）程（chéng）中粗心（xīn）大（dà）意或者（zhě）炉料污（wū）染，也会引起晶粒粗大缺陷。 

8、浇注

对所有金属来说（shuō），浇注温度过（guò）高（gāo）都容易造成（chéng）晶（jīng）粒粗大（dà）缺陷。 

9、其（qí）它

(1)冷却（què）速（sù）度过慢　除了（le）与（yǔ）设（shè）计、浇注（zhù）系统和（hé）金属成分有（yǒu）关外，还与其他因（yīn）素（sù）有（yǒu）关，如型（xíng）砂紧密（mì）度偏低、当（dāng）需要采用而（ér）没（méi）有（yǒu）采用（yòng）冷铁（tiě）、浇注和落砂之间的时间间隔过长，以及落砂后将灼热的铸件（jiàn）堆放在一起等。 

(2)热处理不（bú）当（dāng）　也（yě）是（shì）造成某些金属品粒粗大的主要原（yuán）因（yīn）之一。 

(3)机械加工不（bú）当　不恰（qià）当（dāng）的机械加工（gōng）会使实（shí）际上（shàng）致密（mì）的铸件看上去像是具（jù）有晶（jīng）粒粗（cū）大缺陷的（de）样（yàng）子（zǐ）。所谓机械（xiè）加工不当，是指刀具磨得不（bú）合理、刀具过钝、切削速度或进刀控制有误（wù），以及（jí）粗（cū）加工方（fāng）法不（bú）当等，这些都（dōu）会造成带有某种损伤的多孔外观，这种外观会使人们认为铸件存在晶粒粗（cū）大（dà）的（de）缺陷。