一、 优化化学成分（利用 “共晶膨胀”）

1. 调整碳当量 (CE)：
   • 原则：将碳当量控制在共晶点附近（4.2% - 4.3%）。
   • 原理：灰铸铁在共晶转变时，石墨析出会产生体积膨胀（约 3%）。如果碳当量足够高，这个膨胀可以抵消液态收缩，从而消除缩孔。
   • 操作：在保证强度（牌号）的前提下，尽量提高碳（C）和硅（Si）的含量。
2. 控制碳硅比 (C/Si)：
   • 一般控制在 C/Si = 1.8 - 2.5。
   • 适当提高硅含量有利于石墨化，增加膨胀量，减少缩松。
3. 降低有害元素：
   • 硫 (S)：S < 0.12%。硫会阻碍石墨化，增加收缩倾向。
   • 锰 (Mn)：Mn 适量。锰能抵消硫的有害作用，但过高会稳定珠光体，减少石墨膨胀。

二、 工艺设计：实现 “顺序凝固”

1. 避免局部热节：
   • 结构设计：尽量使铸件壁厚均匀。如果必须有厚薄过渡，应采用圆角或锥形过渡，避免形成孤立的 “热岛”。
2. 浇注系统设计：
   • 内浇口位置：将内浇口开设在铸件的厚实处（热节处）。
   • 理由：高温铁水直接进入热节，保证该处最后凝固，利用后续进入的铁水进行补缩。
   • 注意：这与铸钢件的 “从薄壁处引入” 相反，是灰铸铁的特殊工艺。

三、 冒口与冷铁的应用（强制补缩）

1. 冒口 (Risers)

• 设置原则：只在无法通过石墨化膨胀消除的大热节处设置冒口。
• 类型选择：
  • 明冒口：便于观察和补浇。
  • 发热 / 保温冒口：延长冒口凝固时间，提高补缩效率。
• 位置：必须位于铸件的最高点或最厚处。

2. 冷铁 (Chills) —— 消除缩松的神器

• 外冷铁：放置在砂型表面，加速局部冷却。
  • 作用：人为制造一个 “激冷面”，引导凝固方向，将缩松推向冒口。
• 内冷铁：放置在型腔内部的金属块（需干燥、洁净）。
  • 作用：在极厚大断面中心形成核心，防止中心缩松。

四、 型砂性能控制（关键：刚度与退让性）

1. 提高铸型刚度 (Stiffness)：
   • 核心逻辑：灰铸铁凝固时会膨胀，如果砂型太软（刚度低），铸件会 “胀大”，导致石墨膨胀力无法挤压液体流向缩孔处，反而把缩孔 “拉” 大了。
   • 措施：使用树脂砂或水玻璃砂，或者在湿型砂中加入膨润土，提高型砂的紧实度。
2. 防止胀砂：
   • 刚度也不能无限大，否则会导致铸件表面胀砂或变形。需根据铸件大小适度调整。

五、 浇注工艺控制

1. 浇注温度：
   • 不宜过高：过高的浇注温度会增加液态收缩量，且延长凝固时间，容易导致缩孔和缩松。
   • 推荐：一般控制在 1380℃ - 1420℃（视铸件大小而定）。
2. 浇注速度：
   • 慢浇：对于容易产生缩松的薄壁大件，适当慢浇可以减少热量集中，防止局部过热。
   • 快浇：对于厚大件，需快速充满型腔，防止冷隔，然后依靠冒口补缩。

总结：避坑指南