一般說來，球墨鑄鐵件產(chǎn)生縮孔、縮松的傾向比灰鑄鐵件大得多，防止收縮缺陷往往是工藝設(shè)計(jì)中十分棘手的問題。在這方面，從實(shí)際生產(chǎn)中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)很不一致，各有自己的見解：有人認(rèn)為應(yīng)該遵循順序凝固的原則，在.后凝固的部位放置大冒口，以補(bǔ)充鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的體積收縮；有人認(rèn)為球墨鑄鐵件只需要采用小冒口，有時不用冒口也能生產(chǎn)出健全的鑄件。

要在確保鑄件質(zhì)量的條件下.大限度地提高工藝出品率，僅僅依靠控制鑄鐵的化學(xué)成分是不夠的，必須在了解球墨鑄鐵凝固特性的基礎(chǔ)上，切實(shí)控制鑄鐵熔煉、球化處理、孕育處理和澆注作業(yè)的全過程，而且要有效地控制鑄型的剛度。

一、球墨鑄鐵的凝固特性

實(shí)際生產(chǎn)中采用的球墨鑄鐵，大多數(shù)都接近共晶成分。厚壁鑄件采用亞共晶成分，薄壁鑄件采用過共晶成分，但偏離共晶成分都不遠(yuǎn)。

共晶成分、過共晶成分的球墨鑄鐵，共晶凝固時都是先自液相中析出小石墨球。即使是亞共晶成分的球墨鑄鐵，由于球化處理和孕育處理后鐵液的過冷度增大，也會在遠(yuǎn)高于平衡共晶轉(zhuǎn)變溫度的溫度下先析出小石墨球。..批小石墨球在1300℃甚至更高的溫度下就已形成。

在此后的凝固過程中，隨著溫度的降低，首批小石墨球有的長大，有的再次溶入鐵液，同時也會有新的石墨球析出。石墨球的析出和長大是在一個很寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。

石墨球長大時，其周圍的鐵液中碳含量降低，就會在石墨球的周圍形成包圍石墨球的奧氏體外殼。奧氏體外殼形成的時間與鑄件在鑄型中的冷卻速率有關(guān)：冷卻速率高，鐵液中的碳來不及擴(kuò)散均勻，形成奧氏體外殼就較早；冷卻速率低，有利于鐵液中的碳擴(kuò)散均勻，奧氏體外殼的形成就較晚。

奧氏體外殼形成以前，石墨球直接與碳含量高的鐵液直接接觸，鐵液中的碳易于向石墨球擴(kuò)散，使石墨球長大。奧氏體外殼形成后，鐵液中的碳向石墨球的擴(kuò)散受阻，石墨球的長大速度急劇下降。由于自鐵液中析出石墨時釋放的結(jié)晶潛熱多，約3600 J/g，自鐵液中析出奧氏體時釋放的結(jié)晶潛熱少，約200 J/g，在石墨球周圍形成奧氏體外殼、石墨球的長大受阻，就會使結(jié)晶潛熱的釋放顯著減緩。在這種條件下，共晶凝固的進(jìn)行要靠進(jìn)一步降低溫度以產(chǎn)生新的晶核。因此，球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變要在頗大的溫度范圍內(nèi)完成，其凝固的溫度范圍是灰鑄鐵的二倍或更多一些，具有典型的糊狀凝固特性。

簡略說來，球墨鑄鐵的凝固特性主要有以下幾方面。

1、凝固溫度范圍寬

從鐵－碳合金的平衡圖看來，在共晶成分附近，凝固的溫度范圍并不寬。實(shí)際上，鐵液經(jīng)球化處理和孕育處理后，其凝固過程偏離平衡條件很遠(yuǎn)，在共晶轉(zhuǎn)變溫度（1150℃）以上150℃左右，即開始析出石墨球，共晶轉(zhuǎn)變終了的溫度又可能比平衡共晶轉(zhuǎn)變溫度低50℃左右。

凝固溫度范圍這樣寬的合金，以糊狀凝固方式凝固，很難使鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固。因此，按鑄鋼件的冒口設(shè)計(jì)原則，使鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固，在.后凝固的熱節(jié)部位設(shè)置大冒口的工藝方案不是很合適的。

由于在很高的溫度下即有石墨球析出，并發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，液－固兩相共存的時間很長，鐵液凝固過程中同時發(fā)生液態(tài)收縮和凝固收縮。因此，要像鑄鋼件那樣，通過澆注系統(tǒng)和冒口比較充分地補(bǔ)充液態(tài)收縮也是不太可能的。

2、共晶轉(zhuǎn)變過程中石墨的析出導(dǎo)致體積膨脹

在共晶溫度附近，奧氏體的密度約為7.3g/cm3，石墨的密度約為2.15g/cm3。鑄件凝固過程中，石墨的析出會導(dǎo)致系統(tǒng)的體積膨脹，大約每析出1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的石墨可產(chǎn)生3.4%的體積膨脹。

妥善地利用鑄鐵中的石墨化膨脹，可以有效地補(bǔ)償凝固過程中的體積收縮，在一定的條件下，可以不用冒口生產(chǎn)健全的鑄件。

應(yīng)該著重提出的是：灰鑄鐵和球墨鑄鐵都在共晶轉(zhuǎn)變過程中析出石墨、發(fā)生體積膨脹，但是，由于兩種鑄鐵中石墨形態(tài)和長大的機(jī)制不同，石墨化膨脹對鑄鐵鑄造性能的影響也很不一樣。

灰鑄鐵共晶團(tuán)中的片狀石墨，與鐵液直接接觸的尖端優(yōu)先長大，石墨長大所發(fā)生的體積膨脹大部分作用于石墨尖端接觸的鐵液，有利于迫使其填充奧氏體枝間的空隙，從而使鑄件更為致密。

陜西球墨鑄鐵中的石墨，是在奧氏體外殼包圍的條件下長大的，石墨球長大所發(fā)生的體積膨脹主要是通過奧氏體外殼作用在相鄰的共晶團(tuán)上，有可能將其擠開，使共晶團(tuán)之間的空隙擴(kuò)大，也易于通過共晶團(tuán)作用在鑄型的型壁上，導(dǎo)致型壁運(yùn)動。

以上是小編為大家整理的球墨鑄鐵凝固特點(diǎn)，冒口設(shè)計(jì)特點(diǎn)，希望對大家有所幫助！