铸件晶粒（lì）粗大（dà）是指经过机械（xiè）工或进行断口检验时，显示出晶粒组织过分（fèn）粗大而不适合（hé）应用的缺陷，这种晶粒粗（cū）大的组织，可能是遍布（bù）于铸件整体，也（yě）可能发生于铸件的局部。从本质上（shàng）讲（jiǎng），晶粒粗大缺陷是一种冶金缺陷。笔者根据多（duō）年的生产实践并参阅有关资料，谈谈铸件晶粒粗（cū）大缺（quē）陷产生的（de）原因及（jí）防止措施。 

1、铸（zhù）件结（jié）构和工艺设计

(1)铸件截面差（chà）异过大（dà），会因为较厚的截面冷却缓慢（màn）而造成该处晶（jīng）粒粗大（dà）。灰铸（zhù）铁等对截面变化十分敏感的金属，更（gèng）容易产生此类缺陷。 

防止产生（shēng）这类缺陷的有效方法是避免铸件（jiàn）截面尺（chǐ）寸（cùn）过分（fèn）悬殊，但这（zhè）种途径有时是铸造工作者（zhě）所无（wú）能为力的。因而（ér）就铸造本身言，可通过采取设（shè）置冷铁、控制浇注温度或通（tōng）过选（xuǎn）择合（hé）适的浇（jiāo）汁系统来减少这类问题的发（fā）生，降低（dī）这类缺陷的严重程度。采用冷铁（tiě）可加（jiā）快铸（zhù）件较厚截面的冷却速度（dù）；

浇注温度过高，会使这类问题更为严（yán）重，应予以避免（miǎn）；通过调（diào）节、修正浇注系统设计，使温度低的金属熔液位于铸件（jiàn）截面较厚的部位，并在（zài）铸件的（de）厚截面（miàn）处设计（jì）zui有效的冒口，以尽（jìn）可能减小冒口的尺寸。

(2)对于（yú）带孔铸件，工艺设计人员有时没有采用有助于（yú）减小有（yǒu）效截面尺寸的（de）型芯，使未设芯的截面过厚而产生此缺陷，因此（cǐ）在工艺设计时，应尽可能（néng）在较厚的截面中设置砂芯。 

(3)在某些（xiē）情（qíng）况下，铸件（jiàn）截面并（bìng）不（bú）太厚，但因某一较窄的（de）凹陷部位或型芯（xīn）在铸件中形成热汇截面，其结果和厚大截面一样。例如．在铸件较深部位的一个柱状脐子（zǐ）处，可能需（xū）要（yào）设置型芯，而（ér）这样就会造成冷却缓（huǎn）慢。在不能设计进行修改的情况下（xià），除非可以降低金属温度，或重（chóng）新没置浇口，zui好的（de）解决办法是在型芯或铸型截面处设置冷铁。 

(4)工艺设（shè）计（jì）时加工余量留得过大，不仅增加了切削加工的费（fèi）用，还会把较（jiào）致密（mì）的铸件表层切（qiē）削掉，并暴露出（chū）中心冷却较（jiào）慢的（de）疏松部分。这种设计毫无可取之处，因为无论从（cóng）铸造还（hái）是从机（jī）械加（jiā）工的角（jiǎo）度来看都是（shì）不合理的，解决（jué）办（bàn）法是改变铸件的设计。如果不允许更改设计，那么正确的方法则是采用冷铁、控制浇注温度及调（diào）整浇（jiāo）注系统。 

(5)在厚截面处型芯（xīn）设计不合适，型芯支撑不正确，或采（cǎi）用其他引起偏（piān）芯（xīn）的技术，会造成铸件截面的变化，从（cóng）而引（yǐn）起晶粒粗大。 

2、浇冒口系统（tǒng）

(1)未能实现顺序凝固　浇注系统未能（néng）很好地实现顺序凝固，通常是造成晶粒粗大（dà）的原因（yīn）。对于截面（miàn）变化急剧的铸（zhù）件，必须允分注意（yì）内浇口的（de）数量（liàng）和（hé）位置（zhì）。为了进行补（bǔ）缩，在（zài）冒口的作用区保持灼热（rè）的熔融金属，会使（shǐ）厚截（jié）面的冷（lěng）却（què）速度（dù）降低到产生粗大晶粒的程度。冒口设计不当，如冒口颈过长，冒口垫（diàn）设（shè）计不当，或冒口尺寸太大，都（dōu）会在较（jiào）厚截（jié）面处造成过多热（rè）量的汇集（jí）。 

(2)易于造成（chéng）热汇的浇冒口分布（bù）　同样，为了（le）对厚截面进（jìn）行补（bǔ）缩，常会在局部区域造成过分的热量汇集。例如，因为（wéi）侧冒口（kǒu）会造成厚截面的过热并减缓冷却（què）速度，所以（yǐ）有时（shí）不便于（yú）在实际操作中使用（yòng）。实际生（shēng）产中需通过合理（lǐ）的冒口设计，尽（jìn）可（kě）能减小冒口的（de）尺寸。

(3)在内（nèi）浇口或冒口与铸件（jiàn）连接处造成局部（bù）热节　内（nèi）浇口或冒口颈部较短，对于补缩（suō）是（shì）有利（lì）的，但却会使横浇道或冒口太靠近铸件，减缓了该部位的冷却速度。而增（zēng）大冒口颈部，又会给补缩带来问题。因此（cǐ）zui好的措（cuò）施是采（cǎi）取有（yǒu）效的（de）冒口设计，尽可能减少冒口的尺寸，不使（shǐ）横浇道和冒口过于接近易于形成粗大品（pǐn）粒的关键截面，恰（qià）当地设置横浇道和冒口（kǒu），以实（shí）现补（bǔ）缩（suō）。 

(4)内浇口数量不足　内浇口数量太少，不仅（jǐn）易于（yú）造成冲砂，同（tóng）时还会造成局部热（rè）节和粗大晶粒组（zǔ）织。这种现（xiàn）象（xiàng）普（pǔ）遍（biàn）存在于所有的（de）铸造金属中，即使是（shì）浇注温（wēn）度较低（dī）的铝合金也会（huì）出现这（zhè）种情况（kuàng）。在某些情况（kuàng）下，因为（wéi）浇口（kǒu）数量太少（shǎo），会（huì）导致产生（shēng）缩松缺陷。这种缩松（sōng）缺陷可能会掩盖由（yóu）于（yú）同样原（yuán）因造成的晶粒粗（cū）大的缺陷。实际上，当晶粒（lì）粗大缺陷（xiàn）严重恶化（huà）时，就变（biàn）成了一种缩松缺陷，因而对这两种缺陷的防治措施，常常是相（xiàng）同的。

3、型砂

只有（yǒu）当（dāng）型砂（shā）使型壁产生的位移足以导致增（zēng）加临界截面(易于形成粗大晶粒的（de）截面)的（de）截面尺寸时，型眇才是造（zào）成晶粒粗大缺陷的一个因素。由（yóu）于在厚截面处的型壁移动可能zui大，所以（yǐ）这种缺陷还是有可能产生的，此时所（suǒ）产生的（de）品粒粗大缺陷和胀砂有（yǒu）关。 

4、制芯

生产中应避免采用未烘透或空气硬化的油（yóu）砂芯（xīn），因为这种型芯可能（néng）会（huì）产生放热反应，从（cóng）而造成热量过分汇集。这种情况（kuàng）或（huò）出现于大型（xíng）铸件，或出现（xiàn）于（yú）采用具有放（fàng）热性能粘（zhān）接剂的厚大型芯。从某种意义来说，这种型芯起着一（yī）种***率的绝热体的作用，并把金属熔（róng）液的冷（lěng）却速度减缓到了危险的程度。 

5、造型（xíng）

(1)缺少能促使加快冷却速（sù）度（dù）的通气孔就较（jiào）厚的铸件截面来说，铸件的冷却速度与通过型砂散出热量的速度有关。排气充分会有（yǒu）助于水气迅速排出，从而产生一种（zhǒng）致冷（lěng）的效应。 

(2)未（wèi）设置（zhì）激冷钉或冷（lěng）铁这种（zhǒng）情况通常是因为粗心疏忽（hū）所致。 

6、化学成分（fèn）

从本质（zhì）上来说，晶粒粗大和（hé）金属的化学成分（fèn）与冷却速度的配合有关，因此选择（zé）这（zhè）种配合是非常重要的（de）。如果冷却速（sù）度难（nán）以调节，那么（me）粗晶组（zǔ）织必定是起因于金属的化（huà）学成分（fèn）不（bú）当。由于金属成分的重要性，现将每一种金属简述如下。 

(1)灰铸铁和可锻铸铁（tiě）　碳当量过高，碳和硅效应的数学计算，通（tōng）常可以（yǐ）概括为：CE=C+1/3Si，晶（jīng）粒粗大可能是因为碳过量或硅过量（liàng），或者碳（tàn）硅（guī）过量所致。与硅相比（bǐ），碳（tàn）的（de）效应相当其3倍，所（suǒ）以碳的（de）做量变化（huà），要比硅的同量变（biàn）化危（wēi）险（xiǎn）得（dé）多。碳（tàn）、硅的这种作用，既影响到可锻铸铁（tiě），也影响到灰铸铁。对可锻铸铁（tiě）而言，晶（jīng）粒粗大（dà）既不呈现为黑色，也不呈现出表示（shì）初（chū）生石墨的麻口，而是以一般的晶粒粗大的形式呈现，这是由于含碳或含硅量过高，或者二者均过高。磷（lín）也会对晶粒粗（cū）大（dà）产生影（yǐng）响。当wp=0.1％时，会加重缩（suō）孔缺陷，特别是在冷（lěng）却（què）较缓慢（màn）的截面部位加重晶（jīng）粒（lì）粗大缺陷（xiàn）的程度。 

(2)铸钢　在铸钢的熔化（huà）和脱氧（yǎng）操作中，加入了一（yī）些会延缓晶粒长大的（de）元（yuán）素，因此和（hé）锻钢相比，铸钢不太容易形成品粒粗大。因成分而引（yǐn）起品粒粗大（dà）的铸钢件，可通过退火或正（zhèng）火处（chù）理得到细化。 

(3)铝合金　铁杂（zá）质会使铸（zhù）铝件品粒粗大，脆（cuì）性增（zēng）加（jiā），这（zhè）类缺陷多数是（shì）由于熔化操作不当所致。在铝合（hé）金中，特别是那些要求过（guò）热的铝合金，加入（rù）适量的细化（huà）品粒合（hé）金元素是必要的。 

(4)铜合（hé）金　铜合金（jīn）中晶粒粗（cū）大的缺陷（xiàn）常被针孔、气孔或（huò）缩松（sōng）所掩（yǎn）盖。铜合金因成分变（biàn）化会造成品粒粗大（dà），但通常总是先（xiān）出现针孔、气孔或缩松。

7、熔化

熔化操（cāo）作小当会对合余的品粒组织产生影响。对于不同的铸造（zào）金属，必须采取（qǔ）小同的（de）熔化工艺。 

(1)冲天（tiān）炉熔化灰铸铁　鼓风量和焦炭不平衡，会造成过量（liàng）增碳。例如，底焦（jiāo）高度过高和（hé）降低鼓风量（liàng）会（huì）造成（chéng）过量增碳。当炉衬熔蚀后，增碳会更加严重。因为冲天（tiān）炉直径变大后，为了保持同样的含碳量，需增（zēng）加鼓风量。在（zài）过高的温度下熔化会增加碳量（liàng），如果采用（yòng）热风（fēng）熔炼，就会遇到这种情况（kuàng）。根据（jù）经验，鼓（gǔ）风温度每增加55℃，就会增加（jiā）0.10％的碳(质量分数)。如果采用氧气来提高温度，并不一定会产生同样的问题。

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

间断熔化会造成（chéng）过量（liàng）增碳，导致产生粗（cū）晶（jīng）组（zǔ）织。另外，因（yīn）停风而（ér）使熔化间断，几乎（hū）无一例外地导（dǎo）致碳和（hé）硅含量的（de）波（bō）动。停（tíng）风之（zhī）后，通常（cháng）需要15min，才能重新获得原来规定的化学成分。 

(2)可（kě）锻铸铁（tiě）　炉料称（chēng）重或配料中产生的偏差会导（dǎo）致化（huà）学成分的变化；炉（lú）内鼓（gǔ）风量没有保证，会影响化学成分（fèn）的控制；熔（róng）化过热或（huò）火焰中（zhōng）充烟，都（dōu）会（huì）造（zào）成（chéng）增碳。 

(3)黄铜和青铜　采（cǎi）用脏污的坩埚，以（yǐ）及（jí）在坩埚的（de）底部（bù）和（hé）侧壁处留有上一炉（lú）熔化时（shí）所残（cán）余（yú）的（de）凝壳或金属薄层（céng），都会造成对（duì）下一次熔化（huà）的污染，因此生产中应避免使用（yòng）来源不明的废料，防止在金属（shǔ）炉料内掺（chān）入会产生气体的原（yuán）材料（liào），如（rú）湿的、油污染的或其他脏污的（de）材料。 

(4)铝（lǚ）　因（yīn）熔化温度控制不当而使铝液（yè）过热，是造成铝合金晶粒粗大的常见（jiàn）原因。因此生（shēng）产中（zhōng）应（yīng）将过（guò）热的（de）铝液（yè）缓慢地冷却下来，使其（qí）降到较低的浇注温度（dù）。此外，在配料（liào）过（guò）程中（zhōng）粗心大意或者（zhě）炉料（liào）污染，也会（huì）引起晶粒（lì）粗大（dà）缺陷。 

8、浇注

对所有金属来说，浇（jiāo）注温度过高都容易造成晶（jīng）粒（lì）粗大缺陷。 

9、其它

(1)冷（lěng）却速度过慢　除了与设计、浇注系统和金属成分有（yǒu）关外，还与其他因（yīn）素有（yǒu）关（guān），如型砂紧密（mì）度偏低、当需要采（cǎi）用而没（méi）有采（cǎi）用冷铁（tiě）、浇注和落砂之间的时间间隔过长，以及落砂（shā）后将灼热的铸件堆放在一起等（děng）。 

(2)热处理不当　也是（shì）造成某（mǒu）些金属品粒粗大的主要原因之一。 

(3)机械加（jiā）工（gōng）不当　不（bú）恰当的（de）机械加工（gōng）会使实际上致密的铸件看上去像是（shì）具有晶粒（lì）粗大（dà）缺陷的样子。所（suǒ）谓机械加（jiā）工不当（dāng），是指刀具磨得（dé）不合理（lǐ）、刀具过钝、切削速度或（huò）进（jìn）刀控制有误，以及（jí）粗（cū）加工方法不当等，这些都会造成带有（yǒu）某种损伤的多孔外（wài）观，这（zhè）种外（wài）观会使人们（men）认为（wéi）铸（zhù）件存在（zài）晶粒粗大的（de）缺陷。