摘要：高鉻鑄鐵磨輥鑄件表面脈紋毛刺缺陷, 經3種工藝方案的試驗及對該缺陷產生原因分析，表明石英砂的高溫膨脹是導致脈紋毛刺的根本原因，應用受熱時不發生體積膨脹的其他型砂：如鋁釩土砂是消除脈紋毛刺缺陷的的有效措施。

一般情況下，石英砂體積的膨脹不會對鑄件產生明顯的影響，但多方面的不利因素同時出現時，就很容易表現出來，某廠就出現一例因石英砂體積膨脹而產生鑄件缺陷。

某廠生產一種高鉻鑄鐵磨輥（903輥），其化學成分w為2.0%～2.6%C；0.4%～1.0%Si；0.5%～1.0%Mn，≤0.06%S；≤0.1%P。鑄件質量3200kg，其缺陷位置、鑄件尺寸及鑄造工藝見圖1、圖2。

1 缺陷特征

某廠生產的903輥，向熱電廠供貨，鑄件表面脈紋毛刺現象一直存在。2000年底由此一次報廢20件，損失40萬元 。其缺陷外觀打磨前為0～1.5mm凸起的毛刺，打磨后毛刺處呈凹陷狀態。

2 對比試驗 

（1）試驗1，嚴格舂砂工藝。根據鑄件外觀缺陷現象，先是懷疑鑄型緊實度不夠造成，于是決定對10個鑄件進行試驗，嚴格按照填砂工藝操作，結果缺陷反而加重。

（2）試驗2，縮短澆注時間。大流澆注，縮短澆注時間，降低澆注溫度。缺陷有所減輕但無法杜絕。

（3）試驗3，更換石英砂。原工藝是鑄型采用水玻璃石英砂，中間芯子采用鋁礬土砂， 考慮到鑄型吃砂量小，而石英砂在高溫時其膨脹量要遠遠大于其余型砂，于是全部改用鋁礬土砂造型，首批投入3件，結果脈紋現象全部消失，且以后將鋁礬土砂造型方案固定下來，至今從未出現過脈紋毛刺現象。

3 原因分析

對比3種試驗方案，發現產生缺陷的原因為：

（1）鑄型吃砂量偏小，緊實度大。

（2）澆注系統為封閉式，澆注時間125～145s，偏長。

（3）金屬液進入型腔后, 型腔表面層溫度急劇升高，因而發生膨脹，SiO₂顆粒發生如下多晶形轉變：型腔溫度升至575℃，線膨脹量0.875%；等溫膨脹為0.5%，總膨脹量為 0.875%+0.5%=1.375%，當型腔高溫烘烤時間超過30s時，石英砂逐步達到較大膨脹量， 見圖3。如果砂型緊實度高、砂粒粗和粒度集中、粉塵含量高、加熱速度快，則型砂的微觀膨脹減小，而相應的宏觀膨脹增加。型腔外部100mm處為厚大的圓型砂箱，阻礙砂粒間力的釋放，其受力方向只有向鑄型型腔內壁轉移，造成表面層開裂而產生脈紋毛刺 。

4 結論

（1）石英砂的高溫膨脹是導致脈紋毛刺的根本原因。

（2）采用更換石英砂為鋁礬土砂, 杜絕了脈紋毛刺缺陷。