灰铸铁的收缩缺陷：从宏观缩孔到微观缩松的成因与对策

收缩缺陷是灰铸铁生产中另一大类常见问题，根据表现形式和形成机理可分为宏观缩孔和微观缩松两种类型，二者都与铁液在凝固过程中的体积补偿不足有关，但具体形成条件和防治方法有所差异。

宏观缩孔通常出现在铸件热节部位（如厚大断面与薄壁交接处），表现为形状不规则、表面粗糙的集中孔洞，尺寸较大且位置相对固定。这种缺陷的形成主要与三个因素有关：一是碳当量（CE=C+1/3Si）过低（<3.6%），导致石墨析出量少，无法充分补偿凝固收缩；二是浇注温度过高（>1420℃）增大了液态收缩率；三是砂型刚性不足（紧实度<85%），在铁液静压力作用下发生型壁移动。某汽车发动机缸体生产中的案例显示，当CE从3.5%提高到3.8%时，缩孔缺陷率从12%降至3%。解决方案包括：优化成分设计，使CE控制在3.7-4.1%范围内；采用阶梯式浇注系统，使厚大部位最后凝固；设置足够尺寸的冒口（冒口直径≥热节直径的1.5倍）并采用保温覆盖剂；提高砂型紧实度至85-90%，对于复杂砂芯可采用水玻璃砂或树脂砂增强刚性。

微观缩松则表现为铸件内部大量分散的细小孔洞，通常在加工或探伤时发现，水压试验会出现渗漏现象。这种缺陷与磷含量密切相关，当P>0.15%时，低熔点的磷共晶（Fe-Fe₃P，熔点950℃）在最后凝固阶段阻碍补缩通道形成。此外，过度孕育（孕育剂>0.6%）导致共晶团数量过多，团间微区补缩困难也是重要原因。某液压阀体生产数据显示，将P从0.18%降至0.12%后，缩松导致的废品率从8%降至2%。防治措施包括：严格控制P含量在0.15%以下，对于高牌号铸铁（HT250以上）建议P<0.10%；优化孕育工艺，采用随流孕育（0.1-0.3%硅钡）代替包内孕育；合理设置冷铁（厚度为冷却部位壁厚的0.8-1.2倍）创造顺序凝固条件；对于重要承压件可采用过滤网（10-20ppi）净化铁液减少夹杂。