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摘要：随着社会经济不断发展，我国机械制造业取得了长足发展，并获得了“世界工厂”之称。机床、轻工机械铸造水平也随之发展，为工业现代化生产提供了极大的支持，但在发展中，我们发现铸造质量却存在很多问题和不足，导致产品在实践应用中无法发挥其实用价值，不仅缩短了产品寿命，且不利于机械制造业持续发展，如何避免灰铸铁件缺陷受到了广泛关注。文章对灰铸铁件基本概况进行梳理，分析灰铸铁件质量检验，并探讨灰铸铁件缺陷分析及质量控制措施。
关键词：灰铸铁件；缺陷分析；质量控制
前言：当前，我国灰铸铁件作为重要的工业生产产品，年产量超过4000万吨，位居世界首位。灰铸铁件在生产中，受到诸多因素的影响，由于质量问题导致灰铸铁件出现问题，将会造成废品量达到30多万吨。废品回炉再造浪费大量资源，且生产产生的三废，对生态环境构成了负面影响。不但如此，产品缺陷还会对设备日后使用构成影响，无论是精度、还是寿命都将大打折扣，严重情况下还会出现危险事故，威胁到工人生命安全。因此加强对灰铸铁件缺陷分析至关重要，能够找到缺陷产生原因，并采取科学、合理的质量控制措施加以调整。
1. 灰铸铁概述
灰铸铁作为铸造行业常用产品，有HT/100、150、200、250、300等五个牌号。产品是由金属基体、片状石墨组成，力学性能偏低。但同时，它具备缺口敏感性小、减震效果好等优势，加上自身具有的铸造、切割加工性能，决定了它具有广阔的应用市场。灰铸铁产品在所有铸铁产量当中占比为80%。灰铸铁是铁制品的一种，其力学性质、基体组织等与石墨关系密切。另外，基体中的片状石墨结构，能够形成一种应力集中和分布密切的关系，使得产品的抗拉强度等远低于钢结构，但抗压强度却远高于钢结构。
2.灰铸铁件质量检验
针对产品的质量检验，主要对其外观质量进行检验，内在质量检验、铸件质量综合鉴定，通过对铸件产品检验，可以将产品确定为合格品、返修品及废品。其中合格品，是外观与内在质量均达到标准和要求的产品。返修品是外观、内在质量没有达到标准，但是通过合理处理和优化，能够符合应用要求。废品，即外观和内在质量均不符合标准，无法进行返修、或者返修后依旧无法达到验收目标的产品。
2.1外观质量检验
灰铸铁件外观质量主要通过铸件形状、尺寸、外观缺陷及重量偏差等进行衡量。如针对尺寸来说，铸件尺寸主要根据工艺图，对零件尺寸、加工余量等进行测量。铸件尺寸检验，采用的公差以GB/T6414-1999位根据，其代号为“CT”，根据不同的规模、造型方式，规定具体的公差等级，判断铸件是否合格，具体可以按照表1进行选取。对于铸件检验方法，常用画线法、实测法等。
此外，对产品外表面的检查，可以通过对气孔、砂眼、飞边及裂纹等细节之处进行检查，并通过经验，利用听觉、视觉等进行检查，以此来判断产品的质量。针对一般铸件，重量公差可以不作为验收依据，而大型铸件，要根据具体情况将其纳入到参考依据当中。
2.2内在质量检验
铸件内部质量主要体现在力学、化学及特殊性能等方面。其中力学性能表现为常规与非常规，前者主要通过对产品的抗拉、屈服及延伸率等进行判断，后者则通过产品的疲劳性能、断裂韧度进行判断。对于灰铸铁材质是否合格而言，一般可以抗拉强度、硬度、金相等为主要依据，化学成分作为参考依据[1]。
当代社会，针对铸件内部缺陷，可以通过无损检测技术，如射线、超声波检测法，发现铸件内部的气孔、裂纹及缩松等情况，确定出缺陷平面投影的位置、大小。而超声波则能够发现形状简单的夹渣等缺陷，但无法判断出缺陷的性质和种类。灰铸铁件生产过程中，整个过程相对繁琐，产生缺陷的原因也较多，任何一个环节出现问题，都会影响到产品质量。而化学成分检测多作为参考依據，但是其与铸件性能存在密切联系，尤其是碳、硅、锰等五大元素，其中磷是控制使用元素，硫则为限制性元素。铸件的化学分析可以通过炉前检验、终端检验两个途径进行，通过检验，能够将化学成分控制在标准范围之内，从而优化铸件力学性能，使其能够在实际生产中充分发挥产品实用价值。
3.灰铸铁缺陷产生原因分析
我国正处于市场经济转型阶段，解决灰铸铁件铸造关键技术，不仅与企业经济效益密切有关，且能够提高企业综合实力。但相比较来看，我国与国外发达国家灰铸铁件生产技术还存在一定距离，导致灰铸铁件质量不尽人意，究其根本主要体现在四个方面：
3.1冷却速度
铸铁是一种对冷却速度要求较高的材料，同一铸件厚壁、薄壁，内外组织也会有所差别，出现不均匀性特点。由于石墨化过程是由冷却速度所决定。
3.2铁液孕育
孕育处理是铁液进入铸件型腔前，将孕育剂附加到铁液当中，以此来改变铁液冶金状态以及铸铁的显微组织和性能。
3.3铁液过热处理
提高铁液过热温度，能够增加化合碳含量，减少石墨碳含量。细化石墨，能够有效消除铸铁遗传性。铁液保温也会出现上述作用。
3.4炉料特性
在实践生产中，我们会发现金属炉料改变，但化学成分保持不变，能够使得铸铁形成不同的组织和性能，可见原料性质，直接决定其熔炼出来的铸铁性质。
4.灰铸铁件缺陷分析与控制对策
4.1气孔缺陷
气孔作为灰铸铁件常见缺陷之一，其存在和出现在一定程度上增加了铸件成为废品的可能性。通常情况下，在灰铸铁件加工中，受到温度因素的影响，会加快冷却系数与速度，导致器件出现气孔现象。该问题主要是铸件内外温差偏大，产生不均匀性所致，或者是设备运行中型腔排气孔设置不充分，导致排气系统横截面过小引起。
针对气孔缺陷的处理，可以在模型较高位置设置数量足够、截面合理的出气孔，同时在芯头位置设置排气空腔，将多余的气体能够排除到型外。通常来说，排气截面应为内浇道总截面的1.5～1.8倍[2]。浇注系统在运行中，要做到半开放和封闭状态，并加强对夹渣的拦截，确保铁液填充能够顺畅和平稳，不会对铸型构成一定冲击。此外，还要加强对浇注系统截面大小的有效控制，将其控制在8～10㎏/s速度进行计算，铁液的熔炼温度要在1500℃以上，加强对生产条件有效控制，能够从源头上保证产品质量，避免气孔缺陷的产生。 4.2砂眼缺陷
与气孔一样，砂眼常见于灰铸铁件表面，其中一部分出现在铸件主体位置。目前，针对砂眼问题产生原因来看，主要是铸件浇注系统设置不科学、不合理，再者就是型砂系统管理不到位所致。
对此，可以从两个方面加以控制：一方面是合理控制浇注速度，如果截面小，要降低浇注速度，铁液上升速度太慢，铁液温度过高会对上型进行过度烘烤，极易引发型砂爆裂，甚至会出现成片脱落情况。因此对于浇注系统比例的调整，要确保铁液能够稳定注入其中，以免出现紊流、喷射现象。另一方面是尽可能使铁液流经整个通道，在砂芯内生成，以此来承受高温铁液的冲刷[3]。直浇道要设置在外模的砂型中，此时可以在直浇口与横浇口交叉位置，实现在直浇道内冲下来的散砂、夹渣等进行过滤处理，以此来减少砂眼和渣眼。
4.3夹渣缺陷
灰铸铁件夹渣缺陷，主要是氧化夹渣以团絮状存在铸件内部，呈现黄色、灰白色状态，溶剂夹渣以暗褐色点状分布。对夹渣进行清除后，会呈光滑表面的空洞，如果在空气中暴露后，还会造成腐蚀情况，在浇注死角较为多见。
对于夹渣缺陷的控制，操作人员要严格按照精炼编制浇注工艺流程，保证生产过程的铁液能够平稳流入到铸型当中。同時引入过滤技术，确保炉料能够保持清洁，如果处理回炉料，要严格按照工艺规章进行操作，以此来确保产品质量。
4.4冷裂缺陷
冷裂缺陷是在逐渐凝固之后形成的裂纹，明显存在于产品表面，且断口位置有金属光泽，可以通过肉眼直接发现。主要是浇冒口系统运行不合理，或者硫磷超标，导致合金抗拉强度下降，无法达到标准。
针对冷裂缺陷的处理，要积极引进先进生产工艺，优化浇冒口系统与结构，加强对化学成分的有效控制。同时要降低浇注温度，在生产中，要加大对整个生产流程的关注，及时排渣排气，从源头上消除冷裂缺陷的产生。
4.5热裂缺陷
热裂缺陷形成于铸件凝固之后，在高温影响下形成的裂纹。和冷裂缺陷不同的是，在断口位置既没有金属光泽、且没有出现氧化现象。造成该缺陷的原因是浇冒口系统不合理，开箱过早，加上型、芯等阻碍其收缩[4]。因此在质量控制中，要适当延长开箱时间，且在搬运过程中要注意磕碰等问题的出现，避免浇注温度过高，控制好浇注速度。对于砂型紧实度等要控制在合理范围之内，有效排除杂渣，最大限度上提高产品生产质量。
4.6性能不合格
性能不符合标准表现在抗拉强度低、硬，且碳、硅等含量不合理，在质量检验中，可以借助化学分析、力学性能测试等对其进行鉴别。导致该问题的原因是在生产之前，炉料不准确，且没有进行准确的化学分析，加上铁液、孕育处理不当。故在生产中要根据具体生产要求，按照科学、合理比例进行配料，以免出现串料现象。同时要在炉前进行准确分析，实现对铁液与孕育的高效控制目标。
4.7冷隔缺陷
冷隔是铸件没有完全融合。由于在生产中浇注温度过低，速度过慢，出现断流情况。同时铸件壁过薄，铁液当中的碳硅含量不符合标准。因此要尽可能提高浇注温度与速度，避免断流[5]。同时，适当增加壁厚度，调整化学成分后，使得生产能够有序进行，从而消除该缺陷。
针对灰铸铁件的缺陷，产生的原因既可能是单一，也可能属于多元因素。因此在实践中要广泛收集信息，对其进行分析。灰铸铁件缺陷产生原因相对复杂，各要素之间联系密切，要对铸件缺陷进行调查，明确缺陷产生原因。同时，还要做好统计工作，对缺陷种类进行排列和总结，并引入现代技术，实现对铸件加工、使用的监督，及时发现问题并予以解决。
结论：根据上文所述，当代社会，铸造是设备制造的主要手段和方法。质量是产品的生命线，铸造技术水平、产品品质与工业现代化发展进程存在密切联系。我国作为铸造大国，要不断提高产品质量，加强对各方面的管理。在实践中，要加强对灰铸铁件缺陷分析，通过外观和内在的检验技术发现产品缺陷，针对不同的缺陷，要坚持针对性原则采取合理措施加以处理，确保产品质量符合标准。同时还要积极引进先进技术，不带创新产品缺陷分析手段，减少废品产出，做到高质低耗，从而推动我国绿色铸造梦想的实现。
参考文献：
[1]马敬仲.灰铸铁质量概念及国内外差距——优质原铁液和高效孕育是保证灰铸铁内在质量的基础（1）[J].现代铸铁，2009，（01）：15-20.
[2]李传栻.灰铸铁和球墨铸铁凝固过程中的几个问题[J].现代铸铁，2015，（03）：74-80.
[3]南红艳，胡玉昆，米国发.灰铸铁轴承座的两种铸造工艺方案数值模拟对比与选定[J].热加工工艺，2012，（21）：86-88.
[4]闫世兴，董世运，徐滨士，王玉江，任维彬，方金祥.激光熔覆过程中熔池对流运动对熔覆层气孔和元素分布的影响（英文）[J].红外与激光工程，2014，（09）：2832-2839.
[5]贺关水，曹玉亭，王文胜，丁康荣.利用数值模拟解决灰铸铁制动盘缩松的问题[J].现代铸铁，2014，（05）：38-41.
关键词：灰铸铁件；缺陷分析；质量控制
前言：当前，我国灰铸铁件作为重要的工业生产产品，年产量超过4000万吨，位居世界首位。灰铸铁件在生产中，受到诸多因素的影响，由于质量问题导致灰铸铁件出现问题，将会造成废品量达到30多万吨。废品回炉再造浪费大量资源，且生产产生的三废，对生态环境构成了负面影响。不但如此，产品缺陷还会对设备日后使用构成影响，无论是精度、还是寿命都将大打折扣，严重情况下还会出现危险事故，威胁到工人生命安全。因此加强对灰铸铁件缺陷分析至关重要，能够找到缺陷产生原因，并采取科学、合理的质量控制措施加以调整。
1. 灰铸铁概述
灰铸铁作为铸造行业常用产品，有HT/100、150、200、250、300等五个牌号。产品是由金属基体、片状石墨组成，力学性能偏低。但同时，它具备缺口敏感性小、减震效果好等优势，加上自身具有的铸造、切割加工性能，决定了它具有广阔的应用市场。灰铸铁产品在所有铸铁产量当中占比为80%。灰铸铁是铁制品的一种，其力学性质、基体组织等与石墨关系密切。另外，基体中的片状石墨结构，能够形成一种应力集中和分布密切的关系，使得产品的抗拉强度等远低于钢结构，但抗压强度却远高于钢结构。
2.灰铸铁件质量检验
针对产品的质量检验，主要对其外观质量进行检验，内在质量检验、铸件质量综合鉴定，通过对铸件产品检验，可以将产品确定为合格品、返修品及废品。其中合格品，是外观与内在质量均达到标准和要求的产品。返修品是外观、内在质量没有达到标准，但是通过合理处理和优化，能够符合应用要求。废品，即外观和内在质量均不符合标准，无法进行返修、或者返修后依旧无法达到验收目标的产品。
2.1外观质量检验
灰铸铁件外观质量主要通过铸件形状、尺寸、外观缺陷及重量偏差等进行衡量。如针对尺寸来说，铸件尺寸主要根据工艺图，对零件尺寸、加工余量等进行测量。铸件尺寸检验，采用的公差以GB/T6414-1999位根据，其代号为“CT”，根据不同的规模、造型方式，规定具体的公差等级，判断铸件是否合格，具体可以按照表1进行选取。对于铸件检验方法，常用画线法、实测法等。
此外，对产品外表面的检查，可以通过对气孔、砂眼、飞边及裂纹等细节之处进行检查，并通过经验，利用听觉、视觉等进行检查，以此来判断产品的质量。针对一般铸件，重量公差可以不作为验收依据，而大型铸件，要根据具体情况将其纳入到参考依据当中。
2.2内在质量检验
铸件内部质量主要体现在力学、化学及特殊性能等方面。其中力学性能表现为常规与非常规，前者主要通过对产品的抗拉、屈服及延伸率等进行判断，后者则通过产品的疲劳性能、断裂韧度进行判断。对于灰铸铁材质是否合格而言，一般可以抗拉强度、硬度、金相等为主要依据，化学成分作为参考依据[1]。
当代社会，针对铸件内部缺陷，可以通过无损检测技术，如射线、超声波检测法，发现铸件内部的气孔、裂纹及缩松等情况，确定出缺陷平面投影的位置、大小。而超声波则能够发现形状简单的夹渣等缺陷，但无法判断出缺陷的性质和种类。灰铸铁件生产过程中，整个过程相对繁琐，产生缺陷的原因也较多，任何一个环节出现问题，都会影响到产品质量。而化学成分检测多作为参考依據，但是其与铸件性能存在密切联系，尤其是碳、硅、锰等五大元素，其中磷是控制使用元素，硫则为限制性元素。铸件的化学分析可以通过炉前检验、终端检验两个途径进行，通过检验，能够将化学成分控制在标准范围之内，从而优化铸件力学性能，使其能够在实际生产中充分发挥产品实用价值。
3.灰铸铁缺陷产生原因分析
我国正处于市场经济转型阶段，解决灰铸铁件铸造关键技术，不仅与企业经济效益密切有关，且能够提高企业综合实力。但相比较来看，我国与国外发达国家灰铸铁件生产技术还存在一定距离，导致灰铸铁件质量不尽人意，究其根本主要体现在四个方面：
3.1冷却速度
铸铁是一种对冷却速度要求较高的材料，同一铸件厚壁、薄壁，内外组织也会有所差别，出现不均匀性特点。由于石墨化过程是由冷却速度所决定。
3.2铁液孕育
孕育处理是铁液进入铸件型腔前，将孕育剂附加到铁液当中，以此来改变铁液冶金状态以及铸铁的显微组织和性能。
3.3铁液过热处理
提高铁液过热温度，能够增加化合碳含量，减少石墨碳含量。细化石墨，能够有效消除铸铁遗传性。铁液保温也会出现上述作用。
3.4炉料特性
在实践生产中，我们会发现金属炉料改变，但化学成分保持不变，能够使得铸铁形成不同的组织和性能，可见原料性质，直接决定其熔炼出来的铸铁性质。
4.灰铸铁件缺陷分析与控制对策
4.1气孔缺陷
气孔作为灰铸铁件常见缺陷之一，其存在和出现在一定程度上增加了铸件成为废品的可能性。通常情况下，在灰铸铁件加工中，受到温度因素的影响，会加快冷却系数与速度，导致器件出现气孔现象。该问题主要是铸件内外温差偏大，产生不均匀性所致，或者是设备运行中型腔排气孔设置不充分，导致排气系统横截面过小引起。
针对气孔缺陷的处理，可以在模型较高位置设置数量足够、截面合理的出气孔，同时在芯头位置设置排气空腔，将多余的气体能够排除到型外。通常来说，排气截面应为内浇道总截面的1.5～1.8倍[2]。浇注系统在运行中，要做到半开放和封闭状态，并加强对夹渣的拦截，确保铁液填充能够顺畅和平稳，不会对铸型构成一定冲击。此外，还要加强对浇注系统截面大小的有效控制，将其控制在8～10㎏/s速度进行计算，铁液的熔炼温度要在1500℃以上，加强对生产条件有效控制，能够从源头上保证产品质量，避免气孔缺陷的产生。 4.2砂眼缺陷
与气孔一样，砂眼常见于灰铸铁件表面，其中一部分出现在铸件主体位置。目前，针对砂眼问题产生原因来看，主要是铸件浇注系统设置不科学、不合理，再者就是型砂系统管理不到位所致。
对此，可以从两个方面加以控制：一方面是合理控制浇注速度，如果截面小，要降低浇注速度，铁液上升速度太慢，铁液温度过高会对上型进行过度烘烤，极易引发型砂爆裂，甚至会出现成片脱落情况。因此对于浇注系统比例的调整，要确保铁液能够稳定注入其中，以免出现紊流、喷射现象。另一方面是尽可能使铁液流经整个通道，在砂芯内生成，以此来承受高温铁液的冲刷[3]。直浇道要设置在外模的砂型中，此时可以在直浇口与横浇口交叉位置，实现在直浇道内冲下来的散砂、夹渣等进行过滤处理，以此来减少砂眼和渣眼。
4.3夹渣缺陷
灰铸铁件夹渣缺陷，主要是氧化夹渣以团絮状存在铸件内部，呈现黄色、灰白色状态，溶剂夹渣以暗褐色点状分布。对夹渣进行清除后，会呈光滑表面的空洞，如果在空气中暴露后，还会造成腐蚀情况，在浇注死角较为多见。
对于夹渣缺陷的控制，操作人员要严格按照精炼编制浇注工艺流程，保证生产过程的铁液能够平稳流入到铸型当中。同時引入过滤技术，确保炉料能够保持清洁，如果处理回炉料，要严格按照工艺规章进行操作，以此来确保产品质量。
4.4冷裂缺陷
冷裂缺陷是在逐渐凝固之后形成的裂纹，明显存在于产品表面，且断口位置有金属光泽，可以通过肉眼直接发现。主要是浇冒口系统运行不合理，或者硫磷超标，导致合金抗拉强度下降，无法达到标准。
针对冷裂缺陷的处理，要积极引进先进生产工艺，优化浇冒口系统与结构，加强对化学成分的有效控制。同时要降低浇注温度，在生产中，要加大对整个生产流程的关注，及时排渣排气，从源头上消除冷裂缺陷的产生。
4.5热裂缺陷
热裂缺陷形成于铸件凝固之后，在高温影响下形成的裂纹。和冷裂缺陷不同的是，在断口位置既没有金属光泽、且没有出现氧化现象。造成该缺陷的原因是浇冒口系统不合理，开箱过早，加上型、芯等阻碍其收缩[4]。因此在质量控制中，要适当延长开箱时间，且在搬运过程中要注意磕碰等问题的出现，避免浇注温度过高，控制好浇注速度。对于砂型紧实度等要控制在合理范围之内，有效排除杂渣，最大限度上提高产品生产质量。
4.6性能不合格
性能不符合标准表现在抗拉强度低、硬，且碳、硅等含量不合理，在质量检验中，可以借助化学分析、力学性能测试等对其进行鉴别。导致该问题的原因是在生产之前，炉料不准确，且没有进行准确的化学分析，加上铁液、孕育处理不当。故在生产中要根据具体生产要求，按照科学、合理比例进行配料，以免出现串料现象。同时要在炉前进行准确分析，实现对铁液与孕育的高效控制目标。
4.7冷隔缺陷
冷隔是铸件没有完全融合。由于在生产中浇注温度过低，速度过慢，出现断流情况。同时铸件壁过薄，铁液当中的碳硅含量不符合标准。因此要尽可能提高浇注温度与速度，避免断流[5]。同时，适当增加壁厚度，调整化学成分后，使得生产能够有序进行，从而消除该缺陷。
针对灰铸铁件的缺陷，产生的原因既可能是单一，也可能属于多元因素。因此在实践中要广泛收集信息，对其进行分析。灰铸铁件缺陷产生原因相对复杂，各要素之间联系密切，要对铸件缺陷进行调查，明确缺陷产生原因。同时，还要做好统计工作，对缺陷种类进行排列和总结，并引入现代技术，实现对铸件加工、使用的监督，及时发现问题并予以解决。
结论：根据上文所述，当代社会，铸造是设备制造的主要手段和方法。质量是产品的生命线，铸造技术水平、产品品质与工业现代化发展进程存在密切联系。我国作为铸造大国，要不断提高产品质量，加强对各方面的管理。在实践中，要加强对灰铸铁件缺陷分析，通过外观和内在的检验技术发现产品缺陷，针对不同的缺陷，要坚持针对性原则采取合理措施加以处理，确保产品质量符合标准。同时还要积极引进先进技术，不带创新产品缺陷分析手段，减少废品产出，做到高质低耗，从而推动我国绿色铸造梦想的实现。
参考文献：
[1]马敬仲.灰铸铁质量概念及国内外差距——优质原铁液和高效孕育是保证灰铸铁内在质量的基础（1）[J].现代铸铁，2009，（01）：15-20.
[2]李传栻.灰铸铁和球墨铸铁凝固过程中的几个问题[J].现代铸铁，2015，（03）：74-80.
[3]南红艳，胡玉昆，米国发.灰铸铁轴承座的两种铸造工艺方案数值模拟对比与选定[J].热加工工艺，2012，（21）：86-88.
[4]闫世兴，董世运，徐滨士，王玉江，任维彬，方金祥.激光熔覆过程中熔池对流运动对熔覆层气孔和元素分布的影响（英文）[J].红外与激光工程，2014，（09）：2832-2839.
[5]贺关水，曹玉亭，王文胜，丁康荣.利用数值模拟解决灰铸铁制动盘缩松的问题[J].现代铸铁，2014，（05）：38-41.