铸件晶粒粗大是（shì）指经（jīng）过机（jī）械工或（huò）进行断口检验时，显示出（chū）晶粒组织过分粗大而不适合应用（yòng）的（de）缺陷，这种（zhǒng）晶粒粗大的组织，可能是遍布于铸（zhù）件（jiàn）整体，也可能发生（shēng）于铸件的（de）局部。从（cóng）本质（zhì）上讲（jiǎng），晶（jīng）粒粗大缺陷是一种冶（yě）金缺陷。笔者根据多年的（de）生产（chǎn）实践（jiàn）并参阅有关资料（liào），谈谈铸件（jiàn）晶粒粗大缺陷产生的原因及防止措施（shī）。 

1、铸件结构和工艺设（shè）计

(1)铸（zhù）件截面差异（yì）过大，会因为（wéi）较厚的截面冷（lěng）却缓慢而造成该处（chù）晶粒粗大。灰铸铁等对截（jié）面（miàn）变（biàn）化（huà）十（shí）分敏感的金属（shǔ），更容易（yì）产生此类缺陷。 

防（fáng）止产生这类缺陷的有（yǒu）效方法（fǎ）是避免铸件（jiàn）截（jié）面尺（chǐ）寸过分悬殊，但这（zhè）种途（tú）径有时是（shì）铸造工作者所无能为力（lì）的。因而（ér）就铸造本身（shēn）言，可（kě）通过采（cǎi）取设置冷铁、控制浇注温度（dù）或通过选择合适的浇（jiāo）汁系统来减（jiǎn）少这类问（wèn）题的（de）发生，降低这类缺（quē）陷的严重程度。采（cǎi）用冷（lěng）铁可（kě）加快铸件（jiàn）较厚截面的冷却速度；

浇注温度过高，会使这类问题更为严重（chóng），应予（yǔ）以避免（miǎn）；通（tōng）过调节、修正浇注系统设计，使温度低的（de）金属熔液位于（yú）铸件截面较（jiào）厚的部位，并在铸件的厚截面处设计zui有效的冒（mào）口，以（yǐ）尽可能减小（xiǎo）冒口（kǒu）的尺寸。

(2)对于带孔铸件（jiàn），工艺设计人员有时没有采（cǎi）用有助于（yú）减小（xiǎo）有效（xiào）截面（miàn）尺寸的型芯，使（shǐ）未设芯的截（jié）面过厚而产生此（cǐ）缺陷（xiàn），因此（cǐ）在工艺设（shè）计（jì）时（shí），应（yīng）尽可能在较厚的截面中设置砂（shā）芯。 

(3)在某些情况下，铸件截面并不太厚，但因某一较窄的凹（āo）陷部位或（huò）型芯在（zài）铸件中形成（chéng）热汇截面，其结果和厚大截面一样。例（lì）如．在铸件较深部位的一个柱状（zhuàng）脐（qí）子处，可能需要设置型芯，而这样就会造（zào）成冷却缓慢。在（zài）不能设计进行修（xiū）改的（de）情（qíng）况下，除非可以降低金属温度（dù），或重（chóng）新没（méi）置浇口，zui好的解决办法是在型芯或铸型截面处设置冷铁。 

(4)工艺设计时（shí）加工余量留得过大，不仅增加了切削加工的（de）费用，还会（huì）把较致密（mì）的（de）铸件表（biǎo）层切削掉（diào），并暴（bào）露出中心冷（lěng）却较慢的疏松部分。这种设计毫无可取之处，因为无（wú）论从铸造还是从机械（xiè）加工的角度（dù）来看都是（shì）不合理（lǐ）的（de），解决办法是改变铸件的设计。如果不允许更改设计（jì），那（nà）么正确的方法则是采（cǎi）用冷铁、控制浇（jiāo）注温度及（jí）调（diào）整浇（jiāo）注系统。 

(5)在厚截面处（chù）型芯（xīn）设（shè）计不合适（shì），型芯支撑不正确（què），或采用（yòng）其他引（yǐn）起偏芯的技术，会造成（chéng）铸件截面的（de）变化，从而（ér）引起晶粒粗大。 

2、浇冒（mào）口系统

(1)未（wèi）能（néng）实（shí）现顺序凝固（gù）　浇（jiāo）注系统未能很好地实现顺序凝（níng）固，通常是造成晶粒粗大（dà）的（de）原因（yīn）。对于截面变化急剧的铸件（jiàn），必须允分注意内浇（jiāo）口的数量和位置。为了进（jìn）行补缩，在（zài）冒（mào）口的作用区保持（chí）灼热的熔融金属，会使厚（hòu）截面的冷（lěng）却速（sù）度降低到产生粗大晶粒的程度。冒（mào）口设计不当，如冒口颈过长（zhǎng），冒口垫设计不当（dāng），或（huò）冒口尺（chǐ）寸太大（dà），都会在较厚截面（miàn）处造成过（guò）多热量的汇集。 

(2)易于造成热（rè）汇（huì）的浇冒口分布　同样（yàng），为了对厚截面（miàn）进（jìn）行补缩（suō），常会在局部区域造成过分的热量汇集。例如，因为侧冒口会造成厚截面（miàn）的过热并减缓冷（lěng）却速度（dù），所（suǒ）以有时不（bú）便于在实际操作中（zhōng）使用（yòng）。实（shí）际生（shēng）产中需通（tōng）过合理（lǐ）的冒口设计，尽可（kě）能减小冒口的尺（chǐ）寸。

(3)在内浇口或冒口（kǒu）与铸（zhù）件连（lián）接处造成局部热节（jiē）　内浇口或冒口颈部较（jiào）短（duǎn），对于补缩是有利的，但却会使横浇道或冒口太靠近铸（zhù）件（jiàn），减缓了该部位的（de）冷却速度。而（ér）增大冒口颈部，又会（huì）给补缩带（dài）来问（wèn）题。因此zui好的措（cuò）施是采取（qǔ）有效（xiào）的冒口设（shè）计，尽（jìn）可能减少（shǎo）冒口（kǒu）的（de）尺寸，不使横浇道和冒口（kǒu）过于接近易于形成粗大（dà）品粒的关键截面，恰（qià）当地设置横浇（jiāo）道和（hé）冒口，以实现补缩。 

(4)内浇口数量不足　内（nèi）浇口数量太少（shǎo），不仅易于造（zào）成冲砂，同时（shí）还会造成局部（bù）热节和粗大（dà）晶粒（lì）组织。这（zhè）种现象（xiàng）普遍存（cún）在于所有的（de）铸（zhù）造金（jīn）属中，即使是（shì）浇注（zhù）温度较低的铝合金（jīn）也会出现这种（zhǒng）情况。在某些情况（kuàng）下，因为浇口数（shù）量太少，会导致产生缩松（sōng）缺陷（xiàn）。这种缩松缺陷可能会掩盖由于同样原因造成的晶粒粗大的（de）缺（quē）陷。实际上，当晶（jīng）粒（lì）粗大缺陷严重（chóng）恶（è）化时，就（jiù）变（biàn）成了（le）一种缩松缺陷，因而（ér）对这两种缺陷的防（fáng）治（zhì）措施，常（cháng）常是相同（tóng）的。

3、型（xíng）砂

只有当（dāng）型砂使型壁（bì）产（chǎn）生的（de）位移足以导致增加临界（jiè）截面(易于形成粗大（dà）晶粒的截面（miàn）)的截面（miàn）尺寸时，型眇才是造成晶粒粗大缺陷的一个（gè）因素。由于在厚截面处的型壁（bì）移（yí）动可能zui大，所以这种缺（quē）陷还是有可能（néng）产生的，此时所产生的（de）品粒粗大缺陷和胀砂有关（guān）。 

4、制芯

生产（chǎn）中应避免采用（yòng）未（wèi）烘（hōng）透或空气硬化的（de）油砂（shā）芯（xīn），因为这种型芯（xīn）可能会（huì）产生放热反应（yīng），从而造成热量（liàng）过分汇（huì）集。这（zhè）种情况或出现于（yú）大型铸件，或出（chū）现于采用具（jù）有放（fàng）热性能（néng）粘（zhān）接（jiē）剂的厚大型芯。从某种意义（yì）来说，这种（zhǒng）型芯起着一种***率的绝热（rè）体的作用（yòng），并把金属熔液的冷却速（sù）度（dù）减缓到（dào）了危险的程度。 

5、造型

(1)缺（quē）少能促使加（jiā）快冷（lěng）却（què）速度的通气（qì）孔就较厚的（de）铸件截面来说，铸件的（de）冷却速度（dù）与通过型砂散出热量的（de）速（sù）度有关。排（pái）气充分会有助于水（shuǐ）气迅速排出，从（cóng）而（ér）产生一种致（zhì）冷的效（xiào）应。 

(2)未设置激冷（lěng）钉或冷铁这种情况通常是因为（wéi）粗心（xīn）疏忽所致（zhì）。 

6、化学成分

从本质（zhì）上来说，晶（jīng）粒粗大和金属的化（huà）学成分与冷却速度的（de）配合（hé）有关，因此选择这种配（pèi）合是（shì）非常重要的。如果冷（lěng）却速度难以（yǐ）调节（jiē），那（nà）么粗晶组织必定是起因于金（jīn）属的化学成分不当。由（yóu）于金（jīn）属（shǔ）成分的重要性（xìng），现将每（měi）一种金属简述如（rú）下。 

(1)灰铸铁（tiě）和可锻铸铁　碳当（dāng）量过高，碳和（hé）硅效应（yīng）的数学（xué）计算，通常可以（yǐ）概括为（wéi）：CE=C+1/3Si，晶粒粗大可能是（shì）因为碳过量或硅（guī）过量，或（huò）者碳硅过量所致。与硅（guī）相（xiàng）比（bǐ），碳的效应（yīng）相当其3倍，所以碳的做量变化，要比硅的同量变化危险（xiǎn）得（dé）多。碳、硅（guī）的这种作用，既影响到可（kě）锻铸铁（tiě），也（yě）影响到灰铸铁。对（duì）可锻铸铁而言，晶粒（lì）粗（cū）大既（jì）不呈现为黑色，也不呈现出表（biǎo）示初生（shēng）石墨的（de）麻口，而是以（yǐ）一般的晶（jīng）粒粗大（dà）的形式呈现，这是由于含碳或含硅量过高（gāo），或者二者均过高（gāo）。磷也会对晶粒粗大产生影（yǐng）响。当wp=0.1％时，会加重缩孔缺（quē）陷，特别是在冷却（què）较缓慢的截（jié）面部位（wèi）加重（chóng）晶粒粗大缺陷的程度（dù）。 

(2)铸（zhù）钢　在铸钢的（de）熔化和脱氧操（cāo）作中，加入了一（yī）些会延缓晶粒长（zhǎng）大的元素，因此和锻钢相比，铸钢不太容易（yì）形成品粒粗大。因成（chéng）分而引起品粒（lì）粗大的铸（zhù）钢件，可（kě）通过退火或正火（huǒ）处理（lǐ）得到细化。 

(3)铝合（hé）金　铁杂质会使铸铝（lǚ）件品粒粗大，脆性增加，这（zhè）类缺（quē）陷多数是由于熔化操作（zuò）不当所致。在铝合金（jīn）中，特别是那些要求过热（rè）的铝合金，加入适量的细化品（pǐn）粒合（hé）金元素是必要的。 

(4)铜合金（jīn）　铜合金中晶粒粗大的缺陷常被针（zhēn）孔、气孔或缩松所掩盖。铜合金因成分变化会（huì）造成（chéng）品粒粗大，但通常总是先出现（xiàn）针孔、气孔或缩松。

7、熔化

熔化操作小当会对（duì）合余的品粒组织产（chǎn）生（shēng）影响。对于不（bú）同的铸造（zào）金（jīn）属，必须采取小同的熔化工艺。 

(1)冲（chōng）天炉（lú）熔化灰铸铁　鼓（gǔ）风量和焦炭不平衡，会（huì）造成过量（liàng）增碳。例如，底焦高度过高和降（jiàng）低鼓风量会造成过量增碳（tàn）。当炉衬熔蚀后（hòu），增碳会更加严重。因为冲天炉直径变（biàn）大后，为了保持同样的含碳（tàn）量，需增加鼓风（fēng）量。在过（guò）高的温度下熔化会增加碳（tàn）量（liàng），如果（guǒ）采用热风熔炼，就会遇到这种情况。根据经验，鼓风温（wēn）度每增加（jiā）55℃，就（jiù）会增加0.10％的碳（tàn）(质量分数)。如果采用氧气来提高（gāo）温度，并不一定会产生同样的问题。

出（chū）铁（tiě）液（yè）的间隔（gé）过（guò）长，或铁液停留在（zài）炉缸中的时间过长（zhǎng），也（yě）会导致（zhì）增（zēng）碳。生产（chǎn）低（dī）碳铸铁（tiě）一般都采用较浅的（de）炉（lú）缸，并缩（suō）短出（chū）铁液的间隔时间，尽量做到连续出铁液（yè）。

间断熔化会（huì）造（zào）成过量增碳，导致产（chǎn）生粗晶组织。另外，因停风而使熔化间断，几乎无一例外地导（dǎo）致碳和硅含（hán）量的波动。停（tíng）风之后，通（tōng）常需（xū）要（yào）15min，才能（néng）重新（xīn）获（huò）得原来规定的化学成（chéng）分。 

(2)可锻铸（zhù）铁　炉料称重或（huò）配料中产生的偏差会导致（zhì）化学成分（fèn）的（de）变化；炉内（nèi）鼓风（fēng）量没有保（bǎo）证，会影响化学成分的（de）控制；熔化过（guò）热或火焰中充烟（yān），都会造成增碳。 

(3)黄铜（tóng）和青铜　采用脏污的坩（gān）埚，以及在（zài）坩（gān）埚（guō）的底（dǐ）部和（hé）侧（cè）壁处（chù）留有上一炉熔化（huà）时所残余（yú）的凝壳或（huò）金属（shǔ）薄层，都会（huì）造（zào）成（chéng）对（duì）下一次熔化（huà）的污染，因此生产（chǎn）中应避（bì）免使（shǐ）用来源（yuán）不明的废料，防止（zhǐ）在（zài）金属炉料（liào）内掺（chān）入会产（chǎn）生气体的原（yuán）材（cái）料，如湿的、油污染的或其他（tā）脏污的材料。 

(4)铝　因（yīn）熔化温度控制不当而使铝液过（guò）热（rè），是造成铝合金晶粒（lì）粗大的常见原因。因此生产中应将过热的铝液缓慢地冷却下来，使其降（jiàng）到（dào）较低的浇注（zhù）温度。此外，在（zài）配（pèi）料（liào）过程（chéng）中（zhōng）粗心大意或者炉料污（wū）染（rǎn），也会引起晶（jīng）粒粗大缺陷。 

8、浇注

对所（suǒ）有金属（shǔ）来说，浇注温度过高（gāo）都容易造成晶粒粗大缺陷。 

9、其它（tā）

(1)冷（lěng）却速（sù）度（dù）过慢　除了与设计、浇注系统和金属成分有关外，还（hái）与其他因素有关，如型（xíng）砂紧密度偏低、当需要（yào）采用而没有采（cǎi）用冷（lěng）铁、浇注和落砂之间的时间间隔过长，以及落砂后将灼热的（de）铸件堆放在（zài）一起等。 

(2)热处理不当　也（yě）是造成某些金属品粒粗大的主要原因之一。 

(3)机械加工不当　不恰当的机械加工会使实（shí）际上致密（mì）的铸件（jiàn）看上去像是具有（yǒu）晶粒粗大缺（quē）陷的样（yàng）子（zǐ）。所谓机械加工不当（dāng），是指刀（dāo）具磨得不合理、刀具过钝、切（qiē）削（xuē）速度或（huò）进刀控（kòng）制有误，以及粗加（jiā）工方法不当等，这些都（dōu）会（huì）造成带有某种损伤（shāng）的多孔外观，这种外观（guān）会使人们（men）认（rèn）为铸（zhù）件存（cún）在晶粒粗大的缺陷。