铸件质量检查及缺陷分析

铸件质量检查对不同岗位的人来说具有不同的目的。质量检查人员检查铸件质量的目的在于发现不合格铸件，避免造成“废品旅行”；铸造工程技术人员检查铸件质量的目的在于对铸件缺陷进行分析以便改进铸件质量。

准确判断铸件的缺陷是分析缺陷产生原因的前提，全面分析缺陷产生原因是制定铸造缺陷预防措施的基础。掌握铸造缺陷的特征、准确识别缺陷、全面分析缺陷产生原因、提出缺陷预防措施是铸造工程技术人员必须具备的重要技能。

（一）铸件质量检查

铸件质量一般包括三个方面：

（1）外观质量。外观质量一般包括铸件的形状、表面质量（表面粗糙度和外表铸造缺陷、铸件表面清理质量等）、尺寸和重量精度（尺寸公差、形位公差、重量公差等）等。

（2）内在质量。包括铸件材料的质量（化学成分、金相组织、冶金缺陷、物理及力学性能和某些特殊性能等）和铸件的内在铸造缺陷等。

（3）使用质量。它包括切削性、耐蚀性、耐磨性、焊接性和工作寿命等。

一般质量管理员检查的目的是发现铸件的不符合项，以判断铸件质量是“合格”“返修”还是“报废”。而作为铸造工程技术人员检查质量的目的是分析缺陷形成的原因，以便提出改进质量的措施。

铸件的外观质量检查的依据是铸件的有关标准、技术条件和图样。

1.铸件形状检查

铸件形状检查应是铸件质量检查的第一步，主要检查铸件的内、外部形状及位置是否与铸件图一致。

2.铸件表面缺陷的检查

铸件上的缺陷，应按图纸的具体技术要求分为3 类。

（1）按照技术条件允许存在的缺陷。带有这类缺陷的铸件应视为合格。

（2）允许修复的缺陷。包括可以铲除的多肉，可以焊补的疵孔，可以校正的变形和可以浸渗处理的渗漏等。有这类缺陷的铸件，应按要求做好修复工作，然后再次检验。

（3）存在但不允许修复的缺陷。有这类缺陷的铸件应予以报废。

铸件表面缺陷的检验一般靠目视观察，包括使用小于十倍的放大镜的方法进行检验。

3.铸件尺寸的检查

检查铸件的尺寸时，应以毛坯图的尺寸为依据。大多数工厂一般没有铸件毛坯图，直接采用零件图绘制成工艺图，在这种情况下，铸件的尺寸由零件尺寸、加工余量、拔模斜度和其他工艺余量构成，其他工艺余量包括分型负数、反变形量、工艺补贴量等。

（1）铸件尺寸公差。

铸件尺寸公差应按毛坯图或技术条件规定的尺寸公差等级执行，当技术文件未规定尺寸公差时，则应以GB/T 6414—2017 为依据。

（2）铸件尺寸的检查方法。

铸件尺寸的检查方法归纳起来有以下5 种：实测法、画线法、专用检具法、样板检查法和用仪器测量法。

生产批量小、要求不太严格的简单件，可采用首件检查和定期抽查的方法来控制铸件的尺寸精度；对于大型或要求严格的铸件，应逐个检查，发现问题及时解决，以免造成不必有的经济损失。

4.重量检查

只在设计图纸要求以铸件的重量公差作为验收依据时，才进行重量检验。检查标准为GB/T 11351—2017。铸件重量公差标准与GB/T 6414—2017 配套使用，公差等级与GB/T 6414—2017 规定的尺寸公差等级对应选取。

5.表面粗糙度的评定

本项目只在图纸或订货合同有要求时，才作为验收依据。根据国际通用规则，用比较样块作为铸件表面粗糙度的测量工具。检查标准为GB/T 6060.1—2018。

6.表面清理质量

（1）厚的铸件外表面上，一般不允许有粘砂、氧化皮和影响零件装配及影响外表美观的缺陷。

（2）机械加工基准面（孔）或夹固面应光洁平整。

（3）铸件内腔应无残留砂芯块、芯骨，以及飞翅、毛刺等肉类缺陷。

（4）铸件几何形状必须完整，非加工面上的清理损伤不应大于该处的尺寸偏差，加工面上的损伤不应大于该处加工余量的1/2。

（5）除特殊情况外，铸件表面允许存留的浇冒口、毛刺、多肉残余量应按表 3.4 的要求进行。

（6）有特殊清理要求的铸件，应另附图说明要求。

表3.4　浇冒口、毛刺、多肉等允许残留量值

（二）铸件化学成分的检验

铸件的成分缺陷，是指实际的化学成分与规定的化学成分不相符合。不同铸造合金的化学成分标准不同，几种铸件参考如下：

灰铸铁件的质量检验规则参照GB/T 9439—2010 的规定。

球墨铸铁件的质量检验规则参照GB/T 1348—2009 的规定。

一般工程用铸造碳钢件的质量检验规则参照GB/T 11352—2009 的规定。

一般工程与结构用低合金钢铸件的质量检验规则参照GB/T 14408—2014 的规定。

工程结构用、高强度不锈钢铸件的质量检验规则参照GB/T 6967—2009 的规定。

高锰钢铸件的质量检验规则参照GB/T 5680—2010 的规定。(www.xing528.com)

（三）铸件力学性能的检验

1.试样的取样方法

（1）从铸件本体切取试样。试样自铸件指定部位（一般选在铸件上受力最大的部位）上截取，能比较真实地反映该部位铸件本身的力学性能。但这一方法的缺点是损伤铸件，且制造困难，因此只可能在有限的情况下得到应用。

（2）附铸试样。为不损伤铸件本体可采用试样与铸件在同一铸型内铸成。试样与铸件一样均与浇注系统相连，或作铸件某一指定部分的延续。附铸试样只有在试样与铸件有可能实现相同的冷却速度的情况下值得推荐应用，一般情况下少采用附铸试样。

（3）单铸试样。单独浇铸的试样，不能真实反映铸件的力学性能。

2.铸件力学性能的检验

灰铸铁件的力学性能检验规则参照GB/T 9439—2010 的规定。

球墨铸铁件的力学性能检验规则参照GB/T 1348—2009 的规定。

一般工程用铸造碳钢件的力学性能检验规则参照GB/T 11352—2009 的规定。

焊接结构用碳素钢铸件的力学性能检验规则参照GB/T 7659—2010 的规定。

一般工程与结构用低合金钢铸件的力学性能检验规则参照GB/T 14408—2014 的规定。

工程结构用、高强度不锈钢铸件的力学性能检验规则参照GB/T 6967—2009 的规定。

高锰钢铸件的力学性能检验规则参照GB/T 5680—2010 的规定。

3.铸件硬度的检查

如果要求以灰铸铁的硬度作为验收条件，应在订货时经供需双方协商同意，并按GB/T 9439—2010 标准的附录选定硬度级别，规定铸件测试硬度的位置。对其他材质的铸件，如需方提出了硬度要求，供需双方协商同意后，可在合同中规定有关事项。

（四）铸造缺陷分析

铸件缺陷可分为多肉类，孔洞类，裂纹、冷隔类，表面缺陷、残缺类，形状及重量差错类，夹杂类，性能、成分、组织不合格等八类缺陷。

砂型铸造铸件缺陷主要有：裂纹、冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等。

1.裂　纹

根据形成时的温度高低不同，裂纹可分为热裂和冷裂。

（1）热裂是铸件生产中最常见的铸造缺陷之一，裂纹表面呈氧化色（铸钢件裂纹表面近似黑色，铝合金呈暗灰色），不光滑，可以看到树枝晶。裂纹是沿晶界产生和发展的，外形曲折。

研究表明，合金的热裂倾向性与合金结晶末期晶体周围的液体性质及其分布有关。铸件冷却到固相线附近时，晶体周围还有少量未凝固的液体，构成液膜。温度越接近固相线，液体数量越少，铸件全部凝固时液膜即消失。如果铸件收缩受到某种阻碍，变形主要集中在液膜上，晶体周围的液膜被拉长。当应力足够大时，液膜开裂，形成晶间裂纹。

（2）冷裂外形呈连续直线状或圆滑曲线状，常常穿过晶粒，断口有金属光泽或呈轻微的氧化色。形状复杂的大型铸件容易产生冷裂。有些冷裂纹在打箱清理后即能发现，有些在水爆清砂后发现，有些则是因铸件内部有很大的残余应力，在清理和搬运时受到震击形成的。冷裂是铸件中应力超出合金的强度极限而产生的。冷裂通常出现在铸件受拉伸的部位，特别是有应力集中的部位和有铸造缺陷的部位。影响冷裂的因素与影响铸造应力的因素基本是一致的。

2.气　孔

金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡在铸件中形成的孔洞，称之为气孔，气孔属于孔壁光滑的孔洞类铸件缺陷。与缩松，缩孔，砂眼，夹渣是不一样的，其形成原因也非常复杂。或是因为砂型中的水分含量过高，或是型腔的排气不好，砂芯之间通气不畅，或炉料未烘干等都易造成气孔缺陷。根据气孔形成的机理分为侵入气孔，裹携气孔，析出气孔。

（1）侵入气孔是当金属液浇入砂型中的某一时刻，金属液对砂型（芯）产生剧烈的热作用，使型腔表面的砂层迅速加热到接近金属液的温度，由于水分的蒸发、有机物的燃烧和挥发形成了大量的气体，其中一部分气体通过透气的砂型逸走，但是如果由于型砂或芯砂的发气量大，发气速度快，而使一部分气体不能及时通过型砂逸走时，就可能侵入金属液中，当铸件凝固时，就会在接近铸件的表面形成梨形气孔。

（2）析出性气孔是从液体金属中析出的气体形成的。这种气孔或是球形，或是不规则的形状或针状。在凝固前期析出形成的气孔可能呈球形；但在凝固后期，气孔的形状受凝固界面的影响较大，而呈不规则形状，可能是椭球状气孔或链珠状气孔；凝固后期由于受凝固收缩流动的影响，在铸件的某些部位出现负压，气体将更容易析出，此时的气孔与缩孔是孪生的，即形成所谓气缩孔。析出性气孔可分为过溶析出性气孔和反应析出性气孔两类。

① 过溶析出性气孔是由于溶入液体金属中的气体过饱和析出而形成。在金属凝固过程中，随着温度降低，气体溶解度降低，气体就会析出，如果析出的气体以分子状态存在，就形成了气泡，这种气泡留存在凝固以后的金属中，这就是过溶析出性气孔。这种气孔多为分散小圆孔，直径 0.5～2 mm，或者更大，肉眼能观察到麻点状小孔，表面光亮。常呈大面积、均匀分布在铸坯断面上，而在最后凝固的部位较多。

② 反应析出性气孔由液体金属中化学反应产生的气体析出形成。金属液凝固时，金属本身化学成分元素与溶解于金属液的化合物，或化合物之间发生化学反应，产生气体，形成气泡而出现的气孔。这种气孔是由于金属液本身的原因而产生的，所以它是一种内生式气孔。

（3）裹携气孔是由于浇注时，浇注系统中的金属液流裹携着气泡，气泡液流进入型腔，或液流冲击型腔内金属液面，将气泡带入金属液中，当气泡不能从型腔金属液中排除，就会使铸件产生气孔。

3.缩　孔

缩孔是由于金属的液态收缩和凝固收缩得不到补足时，在铸件最后凝固处出现的较大的集中孔洞，分散在铸件内的细小的缩孔称为缩松。缩孔形状不规则、内腔极粗糙。

4.冷隔和浇不足

液态金属充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金属液便停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。浇不足时，会使铸件不能获得完整的形状；冷隔时，铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全融合的接缝，铸件的力学性能严重受损。

防止浇不足和冷隔：提高浇注温度与浇注速度。

5.粘　砂

铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿命。如铸齿表面有粘砂时容易损坏，泵或发动机等机器零件中若有粘砂，则将影响燃料油、气体、润滑油和冷却水等流体的流动，并会污染和磨损整台机器。

防止粘砂：在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。

6.夹　砂

在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷，在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的部位，型腔上表面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎，留在原处或被带入其他部位。铸件的上表面越大，型砂体积膨胀越大，形成夹砂的倾向性也越大。

7.砂　眼

在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。

8.胀　砂

浇注时在金属液的压力作用下，铸型型壁移动，铸件局部胀大形成的缺陷。