漏的微量元素还有Ti、A1等，它们都会增加铁液的收缩倾向，要严格控制。 6 材质性能方面的缺陷
纵观国内外发动机技术发展趋势；都在追求减薄铸件壁厚，从而减轻铸件乃至整机重量，达到降低油耗的目的。目前发动机单位功率的缸体缸盖重量达到1.8kg／kw左右，相应的铸件主要壁厚仅3.5mm左右，这就对铸件的材质性能提出了很高要求。概括起来说，主要为：
a、干型单铸试棒的抗拉强度σb≥250MPa，指定本体部位的抗拉强度σb≥200MPa； b、铸件指定部位的硬度在180HB以上，铸件厚薄断面的硬度差在30HB以下；
c、铸件本体的主要部位珠光体含量在90％以上，石墨形态应大部分为A型，允许表面有少量B、D型，石墨最大长度应在2501xm以下。尽管我国大多数专业发动机铸件生产厂家，通过技术改造和技术引进，达到了现代生产条件，但也经常出现达不到上述材质要求方面的缺陷。 6.1原因
6.1.1 铁液熔炼温度偏低，过冷度小，使得后续的孕育强化效果差。
6.1.2 炉料(金属炉料与非金属炉料)质量差，微量元素及非金属夹杂物含量高。
6.1.3 合金化措施不当(或合金元素选择不当，或合金加入量不当，或合金化方法不当)。 6.1.4 孕育措施不当(孕育剂成分、孕育剂形态、孕育量、孕育方法等)。
6.1.5 在保温炉内处置不当(如频繁且大幅度调整化学成分，使铁液在炉内保温时间过长，元素变化大)，成分控制精度差。 6.2 对策
6.2.1 提高熔炼温度以提高铁液的稳定性，增加其过冷倾向，消除原材料的“遗传性”；并保证出铁温度大于1480℃，以确保初始浇注温度达到1450℃，而终了浇注温度达1400℃。
6.2.2 加强冲天炉控制，使之炉况稳定，从而保证进入保温电炉的铁液成分稳定(减少成份烧损的波动)。这样可减少电炉内成分调整所需的时间，以免增加铁液的收缩倾向和白口倾向。
6.2.3 保温电炉内不得已需要增C操作时，一要选择吸收率高的增碳剂，二要保证有充分电磁搅拌和充分吸收的时间，否则所取铁水样不能反应整个熔体真实含C量，导致实际碳当量发生偏差。 6.2.4 减少碳当量的波动，提高成份控制精度，要求求△GE≤0.05％，△ASi≤0.1％。
6.2.5 对于形状复杂、薄壁高强度的缸体、缸盖类铸件的铁液，既要有高强度，也要有良好的铸造性能。为此通常其成份设计为高碳当量(3.9-4，1％)，使其具有良好的铸造性能，而为了达到较高的力学性能，则采用低合金化措施。
a、根据我国资源情况以及多数企业的经验与习惯，多采用Cr、Cu等合金元素，有利于增加并细化和稳定珠光体，改善石墨形态，从而得到较高的力学性能。
b、合金的加入量必须加以控制。Cr是一种促进形成并稳定珠光体的元素，且能细化珠光体，因而能显著提高灰铸铁的强度；然而Cr与C又有较强的亲和力，是一种强碳化物元素，这就会增加铁液的白口化倾向；同时Cr元素还会降低铸铁的共晶凝固温度，使铁液的凝固温度范围扩大，因此加大了灰铸铁的缩松、缩孔倾向，降低铸件的致密性，这就可能影响Cr对灰铁的强化作用。当Cr是在0.2-0.3％范围时，则能避害趋利。
同样，Cu也是促进并稳定和细化珠光体的元素，Cu又是促进石墨化的元素，这就可以抵消Cr增大白口倾向的
不利影响。Cu的适宜加入量为0.4—0.5％。
由此，推荐Cr与Cu组合使用，会取得更好的效果，既保证了良好的铸造性能，又提高了铸铁的力学性能。 这里需要指出的是，由于Cr、Cu元素的作用，增加珠光体并稳定和细化珠光体成片间距很小的层片状组织，改善石墨形态(呈A型)、分布与大小，因此缸体、缸盖在热交变应力作用下抵抗热疲劳产生裂纹的能力也得到提高(即具有好的热稳定性)。
6.2.6 采取恰当的孕育处理，可以提高缸体、缸盖铸件的材质强度，特别是提高其硬度和显微组织的均匀性，改善厚薄截面的敏感性，使得硬度差在30HB以内，并具有良好的切削加工性。这里恰当的孕育处理包括： a、选用合适的孕育剂。在众多孕育剂中，含Ba、Ca、Sr(锶)等元素的孕育剂，不仅有很好的抗孕育衰退作用，且具有强烈的石墨化作用，可显著改善铸件截面敏感性，避免铸件在最小壁厚处的白口倾向，且显微组织也更加均匀。
b、合适的孕育方法，在包内孕育、喂丝孕育、型内孕育、随流孕育等方法中，以随流孕育最简便，最适宜于大批量流水生产，效果也最好。推荐粒度为0.5-1.0mm，加入量为0.1—0.2％。
c、需要指出的是，BaSi孕育剂会使铸件硬度偏低，可加人微量Sn(0。04—0.06％)或Sb(锑)(0.02％)，可弥补硬度偏低的不足。
6.2.7 严格控制炉料，标准是(1)微量元素低；(2)洁净；(3)严禁混人合金元素。 7 收缩
汽缸体(汽缸盖)铸件结构复杂，壁厚差别较大。园弧曲面凸起的厚大部位，大批量流水生产时，工艺上又不便采取冒口补缩之类的措施。当其他工艺处置不当时，这些厚大热节处往往会产生集中收缩，严重时会产生较深的缩裂缺陷。 7.1 原因
7.1.1 上述部位的根部，时有造型充填不紧实，该部位铸型硬度／刚度不足的情形。当铁液凝固石墨化膨胀时，发生型壁位移。 7.1.2 浇注温度偏高 7.1.3 铸液收缩倾向较大 7.2 对策
7.2.1提高型砂的流动性，控制合适的型砂紧实率，对气冲造型或气流预紧实的造型方法，模型相应部位增加排气塞，采取这些措施后，可提高缺陷发生部位的铸型硬度／刚度，使高碳当量铁液凝固时不会因为石墨化膨胀产生型壁位移，从而能实现无冒口自补缩。
7.2.2在满足充型要求，不得产生气孔等缺陷的情况下，切勿盲目提高浇注温度。(浇注温度太高，还会引起跑火漏箱和粘砂等缺陷)
7.2.3保证铁液有良好的铸造性能，尤其要防止铁液的白口倾向和收缩倾向。
a)要精确控制碳当量(3.9—4.1％)，低于下限时，则铁液的收缩倾向加大，在前述部位出现缩孔缺陷的可能性就增大。
b)对高碳当量铁液低合金化处理时，要控制可能由此引起收缩增大的倾向。一些增大灰铁白口倾向、收缩倾向的合金元素，要严格用量。如前述Cr，会降低共晶温度扩大凝固温度区间，其用量不得超过0.035％等。
c)电炉内采用增碳剂调整碳当量(碳量)时，一定要有充分吸收增C的时间，否则会出现增碳假象。这样的铁水浇注的产品，往往会出现收缩。
d)要控制原铁水中非合金化带来的一些有害元素的含量，如P、Ti、V等也会增加铁液的收缩倾向。 8 加工性能
切削加工性能差是我国发动机铸件普遍存在一个问题，也是与国外铸件质量最大差距所在。即使国产铸件与进口KD件的化学成分，基体金相组织乃至硬度值相近，但国产铸件的切削加工性能仍远不及进口KD件，有时刀具消耗相差一倍以上。 8.1 原因
8.1.1 来自原材料的微量元素的影响
a、铁中微量元素超标，如Ti、V、Pb、Be、B等，这些微量元素含量较高时，有的呈游离碳化物，氮化物等硬质点形式存在(碳化钛、氮化钛等)；有的使硬质相索氏体数量明显增加(如V等)。 b、废钢中混入合金钢(如Ti、V等)，或使用了带有镀层的废钢，如镀Pb的废钢板。 c、有的元素(如Pb、Be)增加铸件的白口倾向。
8.1.2 熔炼工艺不当，如在电炉中熔炼时间过长，铁液白口化倾向加大。
8.1.3 孕育等工艺不当，即所选用的孕育剂或孕育工艺未能消除铸件断面的敏感性，尤其未能消除5mm薄壁处的显微组织硬质相。 8.2 对策
8.2.1 选择恰当的生铁，控制生铁中微量元素的含量，Ti＜0.05％，V≤0.01％，采用低碳钢废钢，严禁废钢中混入合金钢。
8.2.2 避免合金化过程中产生过多的且分布不均匀的硬质相显微组织。通常为保证良好的铸造性能和达到较高的力学性能，一般都采用高碳当量辅以合金化措施。合金化的目的是增加珠光体量，并细化和稳定珠光体，但要避免产生白口化倾向，避免产生偏析，避免硬质相显微组织出现。这就要合理选择并组合合金化元素，并最好采用孕育方式加入。
8.2.3 改善切削加工性能十分重要的一环是：采取有效的孕育工艺。一是选用含Ca、Ba的孕育剂要优于传统的75SiFe孕育剂，二是采取随流孕育处理。这样的孕育工艺可获得均匀的组织以及均匀的显微硬度。尤其是对壁厚差较大的汽缸体(汽缸盖)铸件，其最小壁厚5mm处的显微组织与性能更趋均匀。
以上是根据我国发动机铸造企业近年来取得较大技术进步、铸造材料供应也有较大改观、总体水平有了较大提升的情况，对中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体(汽缸盖)铸件生产中常见的、较为普遍遇到的铸造缺陷及其对策所作的一个肤浅的分析。由于技术进步，一些不常见到、不常发生或是所占比例很小的铸造缺陷，如机械损伤、尺寸偏差、粘砂等，这里不再涉及。
内容摘要:铸铁不是纯铁，它是一种以Fe、C、Si为主要成分且在结晶过程中具有共晶转变的多元铁基合金。为了提高铸铁的机械性能 ，通常在铸铁成分中添加少量Cr、Ni、C。、Mi、等合金元素制成合金铸铁。1 铸铁的特点和分类一、铸铁的特点1.成分与组织特点铸铁与碳钢相比较，其化学成分中除了有较高的C、Si含量外(C2.5%～4，0%、Si1.0%一3.0%)，还含有较高的杂质元素Mn、P，S，在特殊性能的合金铸铁中，还含有某些合金元素。
铸铁不是纯铁，它是一种以Fe、C、Si为主要成分且在结晶过程中具有共晶转变的多元铁基合金。化学成分一般为：C2.5%-4.0%、Si1.0%一3，0%、P0.4%～1.5%、S0.02%-02%。为了提高铸铁的机械性能 ，通常在铸铁成分中添加少量Cr、Ni、C。、Mi、等合金元素制成合金铸铁。
1 铸铁的特点和分类 一、铸铁的特点 1.成分与组织特点
铸铁与碳钢相比较，其化学成分中除了有较高的C、Si含量外(C2.5%～4，0%、Si1.0%一3.0%)，还含有较高的杂质元素Mn、P，S，在特殊性能的合金铸铁中，还含有某些合金元素。所有这些元素的存在及其含量，都将直接影响铸铁的组织和性能。
由于铸铁中的碳主要是以石墨(G)形式存在的，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。铸铁的金属基体有珠光体、铁素体和珠光 体加铁素体三类，它们相当于钢的组织。因此，铸铁的组织特点，可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。 2.铸铁的性能特点
铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低。虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨的存在，却赋予铸铁许多为钢所不及的性能。如良好的耐磨性、高消振性、低缺口敏感性以及优良的切削加工性能。此外 ，铸铁的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此铸铁的熔点低，约为1200℃左右，铁水流动性好，由于石墨结晶时体积膨胀，所以传送收缩率小，其铸造性能优于钢，因而通常采用铸造方法制成铸件使用，故称之为铸铁。 二、铸铁的分类
铸铁的分类方法很多。根据碳存在的形式可分为三种： 1.白口铸铁(简称白口铁)
白口铸铁中的碳主要以渗碳体(Cm)形式存在，断口呈白亮色。其性能硬而脆，切削加工困难。除少数用来制造硬度高、耐磨、不需要加工的零件或表面要求硬度高、耐磨的冷硬铸件外(如破碎机的压板、轧辊、火车轮等 )，还可作为炼钢原料和可锻铸铁的毛坯。 2.灰口铸铁(简称灰口铁)
灰口铸铁中的碳主要以片状石墨的形式存在，断口呈灰色。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，且价格低廉，制造方便，因而应用比较广泛。 3.麻口铸铁(简称麻口铁)
麻口铸铁中的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在。断口来杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨，故称为麻口铁。生产中很少用麻口铁。 根据石墨形状的不同，将铸铁分为以下四种： (1)灰口铸铁，铸铁中的石墨形状呈片状。
(2)蠕墨铸钟持铁中的石墨大部分为短小蠕虫状
(3)球墨铸铁(又称玛铁、玛钢)，铸铁中的石墨是不规则团絮状。 (4)球墨铸铁：铸铁中的石墨呈球状。 此外，为了获得某些特殊性能，应使铸铁中的常规元素高干规定的含量，并且加入一定的合金元素，此称之为 特殊性能铸铁。例如、耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等。 2 铸铁的结晶
通过金属学的学习我们已经知道，铸铁的结晶过程和组织转变依化学成分和铸造工艺条件不同，可
以按Fe-Fe3C系进行或者按Fe-G系进行。研究铸铁时为了方便起见 ，通常将这两种状态图叠加在一起称为Fe-C合金双重状态图，如图所示。
由图可见，亚共晶成分的发口铸铁(简称灰铸铁)结晶时，首先拆出的是初生奥氏体A，以后残留下的液相再经过共晶转变 ，变为固态。共晶转变完毕后继续冷却时，还要发生碳自A中脱港析出那以后的共折转变，完成结晶过程，形成亚共晶铸铁的最终纷纷通常把初生A的析出和以后共晶转变称为铸铁的一次结晶；而把凝固后进行的碳自A中的 脱溶、共析转变称为二次结晶。