根据球墨铸铁的熔炼特性，球墨铸铁件容易产生沙眼缩孔缺陷，因此很难实现无冒口铸造。 讨论了实现球墨铸铁件无冒口铸造工艺应具备的铁水成分、浇注温度、冷铁工艺、结晶器硬度及挠度、孕育处理、铁水过滤、钢坯模量等条件，并采用大量模数钢坯和小模数钢坯铸造工艺的例子证明了我的观点。
球墨铸铁的熔化行为
球墨铸铁和灰铸铁的熔炼方式不同，是由于球墨和鳞片石墨的生长方式不同造成的。
在亚晶界灰铸铁中，石墨开始在初生奥氏体边缘析出后，石墨片的一侧被奥氏体包围并从奥氏体中吸收石墨而变厚，石墨片的尖端在液体吸收石墨并生长。
在球墨铸铁中，由于石墨呈球形，石墨球析出后，石墨球开始吸收周围的石墨，周围的液体因w(C)的增加而变成固态奥氏体包围石墨球； 因为石墨球被奥氏体包围，只能从奥氏体中吸收的碳比较有限，碳在液体中通过固体扩散到石墨球的速度很慢，被奥氏体包围限制了其生长; 所以，虽然球墨铸铁的碳当量比灰口铸铁高很多，但球墨铸铁的石墨化比较困难，所以没有足够的石墨化膨胀来抵消熔融收缩； 为此，球墨铸铁很容易形成砂眼。
另外，石墨球周围奥氏体层的宽度通常为石墨球直径的1.4倍，也就是说，石墨球越大，奥氏体层越厚，碳化越困难在液体中通过奥氏体转移到石墨球。 大的。
低硅球墨铸铁易结白的根本原因也是球墨铸铁的熔炼方法。 如前所述，由于球墨铸铁石墨化困难，石墨化形成的结晶热容量不足以释放到型腔中，使过冷度降低，在石墨析出之前就产生了氮化物。 据悉，球墨铸铁的快速衰退也是造成过冷的原因之一。
无冒口球墨铸铁的铸造条件
从球墨铸铁的熔炼特性不难看出，实现球墨铸铁件的无冒口铸造难度更大。 笔者根据本人多年的生产实践经验，对球墨铸铁实现无冒口铸造工艺所需要的条件做了一些总结，在此与各位同仁分享。
铁水成分的选择
碳当量 (CE)
在相同条件下，微小的石墨在铁水中易溶解，不易长大； 随着石墨的长大，石墨的生长速度也变快，因此使铁水在晶界之前形成初生石墨，对促进晶界的熔化石墨化是极为有利的。 只有含有晶界成分的铁水才能满足这样的条件，但CE值太低，使石墨在晶界熔化之前就长大，当石墨长大到一定尺寸时，开始上浮下来，形成石墨悬浮缺陷。 此时石墨化引起的体积膨胀只会引起铁水液位升高，对钢坯的焊接没有意义，但由于石墨在液态下吸收了大量的碳，会导致铁水液位升高。而是在晶界熔化。 α中少量的w(C)不能形成足够的晶界石墨，因此不能抵消晶界熔化引起的收缩。 实践证明，将CE值控制在4.30%~4.50%最为理想。
硅 (Si)
一般认为，在Fe-C-Si合金中，Si是石墨化元素，w(Si)含量高有利于石墨化膨胀，可以减少砂眼的产生。 很少有人知道Si限制晶界的熔化和石墨化。 因此，无论从熔焊的角度，还是从避免破碎球形石墨的形成的角度，只要通过加强孵化等措施可以避免白孔的形成，w(Si)的用量应该是尽可能减少。
碳 (C)
在CE值合理的情况下，应尽可能增加w(C)的量。 事实证明，球墨铸铁的w(C)含量控制在3.60%~3.70%，钢坯的收缩率最小。
硫 (S)
S是限制石墨球化的主要元素。 球化处理的主要目的是去除S。但球墨铸铁的快速下降与w(S)含量低有直接关系； 因此，适当的w(S)含量是必要的。 w(S)的添加量可以控制在0.015%左右，通过MgS的成核作用可以减少石墨的核心颗粒，从而减少石墨球的数量，减少衰变。
镁 (Mg)
Mg也是限制石墨化的元素，所以在球化率能达到90%以上的前提下，Mg越低越好。 在原铁水中w(O)和w(S)含量不高的情况下，残余w(Mg)含量可控制在0.03%～0.04%，最为理想。
其他元素
所有阻碍石墨化的元素如Mn、P、Cr应尽可能低。
注意Ti等微量元素的影响。 当w(Ti)含量低时，它是一种强烈促进石墨化的元素。 同时，Ti是产生晶粒的元素，是影响球化和促进蠕虫状石墨形成的元素。 因此，w(Ti)的量控制得越低越好。 . 笔者所在的公司曾经有非常成熟的无冒口铸造工艺。 由于一时缺乏原料，采用了w(Ti)含量为0.1%的生铁。 生产出来的铸钢不仅表面有缩孔，而且加工后内部还集中。 型沙眼。
事实上，纯原料有利于提高球墨铸铁的自熔焊接能力。
3个
铸造温度
实验表明，球墨铸铁铸造温度从1350℃到1500℃对坯料的缩孔量无明显影响，但沙眼的形状逐渐由集中向分散变化。 石墨球的规格也随着铸造温度的降低而逐渐增大，石墨球的数量逐渐减少。 因此，无需批评铸造温度高。 只要型腔硬度足以抵抗铁水的静压力，铸件温度就可以高一些。 型腔被铁水加热，降低晶界熔化时的过冷度，使石墨化有足够的时间进行。 但浇注速度应尽可能快，以尽量减少铸型内铁水的温差。
冷铁
根据笔者使用冷熨的经验和上述理论分析，说冷熨可以去除沙眼缺陷是不准确的。 一方面，局部使用冷铁（如打孔部位）只能转移沙眼，不能去除沙眼； 降低型腔硬度而不是冷铁可减少液体或晶界熔化收缩。 事实上，冷铁用量过多，会影响石墨球的生长和石墨化程度，反而会减缓收缩。
型腔硬度和挠度
由于球墨铸铁多选用晶界或晶界成分，铁水在型腔内冷却到晶界温度的时间较长，即型腔承受铁静水压力的时间比晶粒长边界组件。 灰口铸铁更长，型腔更容易形成压缩变形。 当石墨化膨胀引起的体积减小不能抵消液体收缩+熔融收缩+空腔变形体积时，沙眼的形成是不可避免的。 因此，足够的型腔挠度和抗压硬度是实现无冒口铸造的重要条件。 实现无冒口铸造的覆砂铸铁工艺有很多，这就是这一理论的证明。
孵化处理
强大的保温剂和瞬时信噪比的后保温过程，不仅可以赋予铁水大量的核心颗粒，还可以避免保温衰退，从而确保球墨铸铁具有足够的石墨在晶界熔化时结节； 越来越小的石墨球减少了液体中C到石墨芯的转移距离，促进了石墨化的速度。 大量的晶界在短时间内熔化，可以释放更多的结晶热容量，从而降低过冷度。 避免形成白口，又加强了石墨化膨胀。 所以。 强孵化对提高球墨铸铁的自熔焊接能力非常重要。
铁水过滤
铁水过滤后，过滤器不仅起到部分氧化和混合作用，而且改善了铁水的微观流动性，可以降低微观沙眼的形成几率。
钢坯模数
因为铸态硬质合金球墨铸铁需要加入限制石墨化的元素，影响石墨化程度，对钢坯自熔焊有一定影响。 因此，有报道无冒口铸造适用于铸铁以下钢种的球墨铸铁。 此外，由铸钢形状和规格决定的模数应大于3.1厘米。
值得注意的是，长度<50mm的板坯难以实现无冒口铸造。
还有资料表明，上述球墨铸铁实现无冒口铸造工艺的条件是其模量应小于3.6cm。
