（一）白口铸铁的收缩
1.铸铁的液态收缩
白口铸铁的典型收缩过程如图11-7所示。由于白口铸铁一般碳当量较低，且铸态没有石墨析出，其收缩过程为：液态收缩a，凝固收缩b、c（奥氏体析出时收缩b，莱氏体转变膨胀c）及固态收缩d。而灰铸铁（曲线2）液态收缩a′阶段几乎和白口铸铁具有相同的体收缩系数（a和a′线段平行），但接着就是体积膨胀过程b′，且体积膨胀开始温度远高于共晶温度，不过还是称为共晶膨胀（或奥氏体—石墨共晶膨胀、石墨化膨胀等）。因此，在共晶膨胀之前的液态收缩阶段，灰铸铁和白口铸铁具有相同体收缩系数，但以后则收缩特性差异很大，应分别讨论。
铸铁的液态收缩系数αⅤL随碳当量增高而加大，其平均值为
图11-7 铸铁的收缩过程曲线
1—白口铸铁；2—灰铸铁
式中 w C——铸铁中总含碳量（质量分数）。
根据状态图可知，铸铁的含碳量每增加1%，液相线温度下降约90℃。由此得白口铸铁的液态体收缩率为：
式中 t P——浇注温度；
1540——Fe的熔点（1538℃）的近似值。
2.白口铸铁的凝固收缩
由凝固温度范围内的温度降低和液—固转变两种收缩值叠加而成。亚共晶白口铸铁由液态转变为固态时的体收缩率平均为εⅤ（L-S）=3.0%；凝固温度范围内的体收缩系数αⅤ（L-S）的平均值为1.0×10-6/℃。所以凝固时的体收缩率为：
3.白口铸铁的固态收缩
同碳钢类似，由于白口铸铁在铸造过程中无石墨化过程，固态收缩主要表现为珠光体转变前的收缩、共析转变时的膨胀和珠光体转变后的收缩。
（二）铸态析出石墨的铸铁之收缩
灰铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁在凝固过程中，由于存在体积膨胀阶段，且膨胀的大小、出现的早晚，均受到冶金质量和冷却速度的影响，因而有别于其他合金。凝固过程可分为一次收缩、体积膨胀、二次收缩和固态收缩等四个阶段（见图11-8）。其特点为：
（1）在凝固完毕前，要经历一次（液态）收缩、体积膨胀和二次收缩的过程。(www.xing528.com)
（2）液态收缩、体积膨胀和二次收缩的大小和终止温度并非确定值，而是在很大范围内变化的。液态体收缩系数为（0.016～0.0245）×10-2/℃，体积膨胀量在3.0%～6.0%之间。二次收缩的范围也很大。最后是固态收缩阶段。
球墨铸铁出现体积膨胀，许多文献上称为“石墨化膨胀”或“缩前膨胀”，但并不单纯是因奥氏体—石墨共晶转变引起的：其一，体积膨胀开始温度可高于共晶温度；其二，对石墨化膨胀所作的计算证明，每析出1%重量的石墨，铸铁的体积增大0.89%[1]～0.95%。而实验数据表明，每析出1%重量的石墨，铸铁的体积增大约2%。因此不能认为析出石墨是造成体积膨胀的惟一因素。有人指出，体积膨胀还与气体析出有关。
凝固最后阶段的二次收缩现象是由碳的偏析引起的，共晶时石墨是领先相，最后凝固的铁液中严重缺碳，几乎像钢液一样，具有3%的体收缩率。
（三）影响球墨铸铁体积变化的因素
影响球墨铸铁的液态收缩、体积膨胀、二次收缩的大小、进程的主要因素是：铸铁的冶金质量和冷却速度。
1.冶金质量的影响
冶金质量可看作是铸铁体积收缩倾向的大小。冶金质量好的铸铁，在同样冷却速度下，液态收缩、体积膨胀和二次收缩都小，形成缩孔、缩松和铸件胀大变形的倾向小，容易获得健全的铸件。可以用试样上单位面积内石墨球数来评定球铁的冶金质量：从25.4mm厚（模数为0.79cm）的Y形试样上取样作金相检查，以1mm2面积上的石墨球数作为评定标准，见表11-3。
图11-8 球墨铸铁的体积变化
实线—冷却速度高，冶金质量差；虚线—冷却速度低，冶金质量高；a1、a2—液态收缩；b1、b2—体积膨胀；c1、c2—二次收缩
表11-3 球铁冶金质量等级
在评定铸铁的冶金质量时，还需注意影响冶金质量的其他因素：
（1）炉型的影响。经验证明采用冲天炉最佳，其次是反射炉、无芯感应炉，电弧炉较差。
（2）炉料的影响。高炉新生铁最佳，废钢次之，球铁回炉料较差。
（3）化学成分的影响。增加促进石墨化和石墨球数的元素和降低反石墨化元素，有利于冶金质量的提高。
（4）铁液的停留时间。在熔炉内铁液的停留时间长、温度高（不宜超过1500℃）则降低冶金质量。
（5）孕育的影响。孕育效果好有利于冶金质量。
2.冷却速度的影响
冷却速度越慢，铸铁的液态收缩、体积膨胀和二次收缩率越低。在砂型铸造的条件下，铸件金属的冷却速度主要决定于铸件的模数。模数越大，表明铸件越厚实，铸件金属凝固时间长、降温慢。在同样冶金质量的条件下，模数大时，铸铁的液态收缩、体积膨胀和二次收缩率小。当模数大于2.5cm的厚壁铸件时，适于采用无冒口铸造。而对于中等壁厚的铸件，例如模数在0.5～2.5cm时，却应该安放冒口。
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