铸件晶（jīng）粒（lì）粗大是指经过机（jī）械工或进行断口检验时，显示（shì）出晶粒组（zǔ）织过分粗大而不适（shì）合（hé）应用的缺（quē）陷（xiàn），这种晶粒粗大的组（zǔ）织，可（kě）能是遍（biàn）布于铸件整体，也可能（néng）发生于铸件的局部。从本质上（shàng）讲，晶（jīng）粒粗（cū）大缺（quē）陷是（shì）一种冶金（jīn）缺陷。笔者根据多年的生产（chǎn）实践并参阅有关资料，谈谈铸件（jiàn）晶粒（lì）粗大（dà）缺（quē）陷产生的（de）原因（yīn）及防止措施。 

1、铸（zhù）件结构和（hé）工艺设计

(1)铸件截面差（chà）异过（guò）大，会因为较厚（hòu）的截面冷却缓慢而（ér）造成该处晶粒粗大。灰铸铁等对（duì）截面变化十分敏感（gǎn）的金属，更（gèng）容易产生此类缺（quē）陷。 

防（fáng）止产生这类缺陷（xiàn）的有（yǒu）效方法是避（bì）免（miǎn）铸件截（jié）面（miàn）尺（chǐ）寸过分悬殊，但这种途径（jìng）有时（shí）是铸（zhù）造工作者（zhě）所无能为力的。因而就铸造本（běn）身言（yán），可通过采取设置冷铁、控制（zhì）浇注温度或通过选择合适的浇汁（zhī）系统来减少（shǎo）这类问题的发生，降（jiàng）低（dī）这类缺陷的严重（chóng）程度。采用冷铁（tiě）可加快铸件（jiàn）较厚截面的（de）冷（lěng）却速度；

浇注（zhù）温（wēn）度过高（gāo），会使这类（lèi）问题更（gèng）为严重，应予以避免（miǎn）；通过调节、修正浇注系统设（shè）计，使温度低的金（jīn）属熔液（yè）位于铸（zhù）件截面较厚的部位（wèi），并（bìng）在铸（zhù）件的（de）厚截面（miàn）处设计zui有效的冒口，以尽可（kě）能减小冒（mào）口的尺寸。

(2)对于带孔铸件，工艺设计人员有（yǒu）时没有采用有助（zhù）于减小有效截面尺寸（cùn）的型芯，使（shǐ）未设芯的截面过厚而产生此缺（quē）陷，因（yīn）此在工艺设计时，应尽可能（néng）在较厚的（de）截面中设置砂芯。 

(3)在某（mǒu）些情况下，铸件截面并不太厚（hòu），但因（yīn）某一较窄的凹陷部位或型芯（xīn）在（zài）铸件中形成热汇截面，其结（jié）果和厚大截面一样。例如．在铸（zhù）件较深部位的一（yī）个柱（zhù）状脐子（zǐ）处，可能需（xū）要设（shè）置型芯，而这样就（jiù）会造成冷却缓（huǎn）慢。在不能设计进行修改的情况（kuàng）下，除非可以降（jiàng）低（dī）金属（shǔ）温（wēn）度，或重新没置（zhì）浇口，zui好的解（jiě）决办法是在型（xíng）芯（xīn）或铸型截面处设置冷（lěng）铁。 

(4)工艺设计时加工余量（liàng）留得过大，不仅增（zēng）加了切削加工的费用，还会（huì）把（bǎ）较（jiào）致密的铸件（jiàn）表层切削掉，并暴露出中心冷却较慢的疏松部分。这种设计（jì）毫无可取（qǔ）之（zhī）处（chù），因为（wéi）无论从铸造还（hái）是从机械加工的角度来看都是不合理的，解（jiě）决办法是改变（biàn）铸件（jiàn）的设计。如果不允许更改设计，那么正确的方法则是采用冷铁、控制浇注温度及（jí）调整浇注系统（tǒng）。 

(5)在（zài）厚（hòu）截面（miàn）处（chù）型芯设计不合适，型芯支撑（chēng）不（bú）正确，或采（cǎi）用其他引起偏芯的技术（shù），会造成铸件截面的变化，从而引起晶粒粗大。 

2、浇冒（mào）口系统

(1)未能实现顺序凝固　浇（jiāo）注系统未能很好地实现顺序凝固（gù），通（tōng）常是造（zào）成晶（jīng）粒粗大的（de）原因。对于截面变化急剧的铸件（jiàn），必须允分注意内（nèi）浇口的数量（liàng）和位置。为了（le）进行补缩，在冒口的（de）作用（yòng）区保（bǎo）持灼热的熔融金属，会（huì）使厚截面的冷（lěng）却速度降低到产生粗大晶粒的程度。冒口设计（jì）不当，如（rú）冒口颈过长（zhǎng），冒口垫（diàn）设计不当，或冒口（kǒu）尺寸太大，都会在（zài）较厚截面处造成过多热量的汇集。 

(2)易于（yú）造成（chéng）热汇的浇冒口分布　同（tóng）样（yàng），为了对厚（hòu）截面进行（háng）补缩，常会在局部区域造成过分的热量汇集（jí）。例如，因为侧冒口会造成厚截面的过热并减缓冷却速（sù）度，所以有时不便于在（zài）实际操作中使用。实际生产（chǎn）中需通过合理（lǐ）的冒口设（shè）计，尽可能减小冒（mào）口（kǒu）的尺（chǐ）寸。

(3)在内浇口或冒（mào）口与（yǔ）铸件连接处造成局部热节（jiē）　内浇口或冒口颈部较短，对于补缩是有利的，但却会使横浇（jiāo）道或冒口太靠近铸件，减缓了（le）该部位的冷却速度。而（ér）增大冒口颈部，又会（huì）给补（bǔ）缩带来问题。因此zui好的措施是采取有效的（de）冒（mào）口设计，尽（jìn）可能减少冒口的尺寸，不使横浇道和（hé）冒口过（guò）于（yú）接近易（yì）于形成粗大（dà）品粒的关键截面，恰当地设置横（héng）浇道和冒口，以实现补缩。 

(4)内浇口数量不足　内浇口数量太少，不仅易于造成（chéng）冲（chōng）砂，同时还（hái）会造成局部热节和粗大晶粒组织。这种现（xiàn）象普遍存在于所（suǒ）有的铸造金（jīn）属中，即使是（shì）浇注（zhù）温度较低的铝合金也（yě）会出现这种情况。在某些情况下，因为浇口数量太少，会导致产生缩（suō）松缺（quē）陷。这种（zhǒng）缩松缺陷可能（néng）会掩盖由（yóu）于同（tóng）样（yàng）原（yuán）因造成的晶粒粗大的缺陷。实（shí）际上，当晶（jīng）粒粗大缺陷严重恶（è）化时（shí），就变成了（le）一种缩松（sōng）缺陷，因（yīn）而对（duì）这两（liǎng）种缺陷的防治（zhì）措施，常常是相同的。

3、型砂

只有当型砂使型壁产生的位移足以导致增（zēng）加临界（jiè）截面（miàn）(易于形成（chéng）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的（de）一个因素。由于（yú）在厚截面处（chù）的（de）型（xíng）壁（bì）移动可能zui大，所（suǒ）以这种缺陷还是有可能产生（shēng）的，此时所产生的品（pǐn）粒（lì）粗大（dà）缺陷和胀砂有关。 

4、制芯（xīn）

生产中应（yīng）避免（miǎn）采用未烘透（tòu）或空气硬化的油砂芯，因为这种型芯可能会（huì）产生放热反应，从（cóng）而造成热量过（guò）分汇集。这种情况（kuàng）或出现于大型铸件，或出（chū）现于采用具有放热（rè）性（xìng）能（néng）粘接剂（jì）的厚大型（xíng）芯。从某种意（yì）义来说，这种型芯起着一（yī）种***率的绝热体的（de）作用，并把金属熔液的冷却（què）速度减缓（huǎn）到了危险的程度。 

5、造（zào）型

(1)缺少能促使（shǐ）加（jiā）快冷却（què）速度的通气孔就较厚的铸件截（jié）面来说，铸（zhù）件（jiàn）的冷却速度与通（tōng）过（guò）型砂散（sàn）出热量（liàng）的速度有（yǒu）关。排气充分会（huì）有助于水气迅速排出，从而产生一种致冷（lěng）的效应。 

(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（huà）学（xué）成分

从（cóng）本质上来说，晶粒（lì）粗大和金属的化（huà）学成分与冷却速（sù）度（dù）的配（pèi）合有关，因此选择这种配合是非常重要的。如果冷却速度难（nán）以调（diào）节，那么粗晶（jīng）组织（zhī）必定是起因于金属的化学成分不当。由于（yú）金属成分的（de）重要性，现将（jiāng）每一（yī）种金属简述（shù）如下。 

(1)灰铸铁（tiě）和可锻铸（zhù）铁　碳当量过高，碳（tàn）和硅（guī）效应的数学计算（suàn），通常可以概括为（wéi）：CE=C+1/3Si，晶粒粗大可能（néng）是（shì）因为碳过量或硅过（guò）量，或（huò）者（zhě）碳（tàn）硅过量所（suǒ）致。与硅相比，碳的（de）效应相当其3倍，所（suǒ）以（yǐ）碳的做量（liàng）变化，要比硅的（de）同量变化危险得多。碳、硅（guī）的这种作用，既影响（xiǎng）到可锻铸铁，也（yě）影响到灰铸铁。对可锻铸铁而（ér）言，晶粒粗大既不呈现为黑色，也不呈现出表示（shì）初生石墨（mò）的（de）麻口，而是以一般的晶（jīng）粒粗大的形式呈现，这是由于含碳或含硅量过高，或者二者均过高。磷也会（huì）对晶粒粗大产生影响。当wp=0.1％时（shí），会加重缩（suō）孔缺陷，特别是在冷却较缓慢的（de）截面部位加重晶粒（lì）粗大缺陷的程（chéng）度。 

(2)铸钢　在（zài）铸钢（gāng）的熔化和脱氧操作中，加入了（le）一些会（huì）延缓晶粒长大的元素，因此和锻（duàn）钢相比，铸钢（gāng）不太（tài）容易形成品粒粗大（dà）。因成分而引起品粒粗大的铸（zhù）钢件（jiàn），可通过退火或正火处理得到（dào）细化。 

(3)铝合金　铁杂质会使铸铝件品粒粗（cū）大（dà），脆性增加，这（zhè）类（lèi）缺陷多（duō）数是由于熔化操作不当所致。在铝合（hé）金中，特别是那些要（yào）求过热的铝（lǚ）合金，加入适（shì）量的（de）细化品粒合金元素是必要（yào）的。 

(4)铜合金　铜合金中晶粒粗大的缺陷常被针孔、气（qì）孔或缩松所掩盖。铜合金因成分变化会（huì）造（zào）成品粒（lì）粗大，但通常总是（shì）先出现（xiàn）针孔（kǒng）、气孔（kǒng）或缩松（sōng）。

7、熔化

熔化操作小当会对合余（yú）的品粒组织产生影响（xiǎng）。对于（yú）不同的铸（zhù）造金（jīn）属，必须采取小（xiǎo）同的熔化工艺。 

(1)冲天炉熔化灰铸铁（tiě）　鼓风量和焦炭不平衡，会造成过量增碳。例如，底焦高度过（guò）高和降低鼓风量会（huì）造成过（guò）量增碳。当（dāng）炉衬熔（róng）蚀后，增碳会更加严重。因为（wéi）冲天炉直径变大后，为了（le）保持同样的含碳（tàn）量，需（xū）增（zēng）加鼓（gǔ）风（fēng）量。在过高的（de）温度下熔化会增（zēng）加碳（tàn）量，如果采用热风（fēng）熔炼，就会遇到这种情况。根据经验，鼓（gǔ）风温度每增加55℃，就会（huì）增加0.10％的碳(质量分数（shù）)。如果采用氧气来提高（gāo）温度，并不一（yī）定会产（chǎn）生同样的（de）问题。

出铁液的间（jiān）隔过长（zhǎng），或铁液停留（liú）在炉缸中的时间过长，也会导致增碳。生产低碳铸铁一般都采用较浅的炉缸，并缩短出铁液的间隔时间，尽量做到连续（xù）出铁液（yè）。

间断（duàn）熔（róng）化会造成（chéng）过量（liàng）增碳，导致（zhì）产生粗晶组织。另外，因（yīn）停风而使熔（róng）化间断（duàn），几（jǐ）乎无一（yī）例外地导致碳和硅（guī）含量（liàng）的波动。停风之后（hòu），通常需要15min，才（cái）能重新获得原来（lái）规定的（de）化学成分。 

(2)可锻铸铁　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（fēng）量（liàng）没（méi）有保（bǎo）证（zhèng），会（huì）影响化学成分的控制；熔（róng）化过热或火焰中充烟，都会造成增碳。 

(3)黄铜和青（qīng）铜　采用脏污的坩埚，以及（jí）在（zài）坩埚（guō）的底部和侧壁处留（liú）有（yǒu）上一炉熔化（huà）时所（suǒ）残余的凝壳或金属薄（báo）层，都会造成对下一次熔化的污染，因此生产中应避免使用来源不明的（de）废料，防止在金属炉（lú）料内（nèi）掺入会（huì）产生（shēng）气体的原材料，如（rú）湿（shī）的、油（yóu）污染（rǎn）的或（huò）其（qí）他脏污（wū）的（de）材料。 

(4)铝　因熔化温度控制不当而使（shǐ）铝液过热，是造成铝合（hé）金晶（jīng）粒粗大的常（cháng）见原（yuán）因。因此（cǐ）生产中应将过热的铝液缓慢（màn）地冷却下来（lái），使其降到较低（dī）的浇注温度。此外，在（zài）配料过程中粗心大意或（huò）者炉料污染，也会引起晶粒粗大缺陷。 

8、浇注

对所有金（jīn）属来说，浇（jiāo）注温度过（guò）高都（dōu）容易造成晶粒粗大缺陷（xiàn）。 

9、其它

(1)冷却速（sù）度过慢（màn）　除（chú）了与设计、浇注系统和金属成（chéng）分有关外，还与其他因（yīn）素有关，如型砂紧密度偏低、当需要采用而没有采用冷铁、浇注和（hé）落砂之间的时间间（jiān）隔过长，以及落砂后将灼热（rè）的铸件堆放在一起等（děng）。 

(2)热处理不当　也是造成某（mǒu）些（xiē）金属品粒粗（cū）大的（de）主要（yào）原因之（zhī）一。 

(3)机械加工（gōng）不当　不恰（qià）当的机械加工会使（shǐ）实际上（shàng）致密的铸件看上去像是具（jù）有晶粒（lì）粗大缺（quē）陷的样子。所谓机械（xiè）加（jiā）工不当，是指（zhǐ）刀具磨得不合理、刀具过（guò）钝、切削速（sù）度或进刀控（kòng）制有误，以及粗加工（gōng）方法不当等，这些都会造成（chéng）带（dài）有某种损伤的多孔外观（guān），这种外（wài）观会使（shǐ）人们认为铸件存（cún）在晶粒（lì）粗大的缺陷。