根据从事冲天炉铸造生产、工艺设计和铸造缺陷研究的经验总结发现，冲天炉生产砂型孕育铸铁件产品时，产品易出现硬度大缺陷的原因可分为铁水、冷却条件和热处理等三种。

1、铁水原因

铁水原因包括化学成分、熔炼质量和原材料遗传性等。

首先，铁水化学成分的原因是指产品的化学成分超出规定的标准范围内，常规元素如碳、硅量过低、综合碳当量低于正常的0.25%（如碳量小于2.7%、初硅量小于1.4%等）；另外，锰含量过高，锰量大于1.3%。使石墨化元素含量低，而反石墨化元素含量高，造成石墨的析出能力很低，凝固结晶过程中形成大量的渗碳体；从而提高了铸件硬度。同时，灰铸铁中Pb或Bi的质量分数为0.08％时，会激烈增加灰铸铁的白口倾向；极少量的Bi和Te能显著提高灰铸铁的白口倾向（如Te＝0.005％时）。

其次，铁水熔炼质量的影响．在熔炼时冲天炉风量太大或太小、热风柜热风效率低、风口不通畅、焦碳质量差或焦碳加入量过少、原材料块度太细、氧化严重等均会造成铁水出炉温度低、氧化严重．造成铁水中合金元素的大量烧损，出炉铁水表面发白，流动性差；炉前敲开三角试块，断口白口宽度太大甚至出现全白口。进行成分化验时，由于元素的过量烧损，碳硅含量异常低；这种铁水就是不合格的铁水。如果浇注成产品，将会出现硬度大、缩孔、缩松严重等缺陷。

再次，铸铁的遗传性是指由一种金属炉料改换成另一种金属炉料时，虽铁水化学成分不变，但铸铁的组织（如石墨形态、石墨化程度、白口倾向等）却会发生变化；这种炉料和铸件组织的关系就叫遗传性。在此就是看熔炼所用的生铁、废钢、回炉料及合金硬度是否太大。通常配料情况下，合格的生铁、废钢和合金是不会出现问题的；主要还是看所使用的回炉料是否有硬度大的缺陷，如大量使用的是硬度很高的回炉料，布氏硬度达到HB250以上甚至HB280。即使产品的常规化学成分合格、熔炼质量也没有问题，但却造成产品的硬度高而铸件综合机械性能不合格。

2、冷却条件原因

冷却条件造成的硬度大的机理是，浇入铸型的铁水在急冷条件下，合金过冷度大，内部形核结晶能力强，石墨析出能力差、结晶时渗碳体含量多，凝固过程中，石墨析出不充分甚至造成非扩散性马氏体相变；造成铸件基体白口倾向大，出现产品硬度大。

出现该类缺陷主要是由于调整了砂的粗细、砂水份含量多、碾砂不均匀、造型后型腔硬度大使得透气性不好，以及铸型内刷水太多，铁水在进入型腔时，挥发的水蒸气无法及时通畅的排出，在型腔内对铁水形成急冷或局部急冷造成。另外，铁水的浇注温度过低、铸件在铸型中的冷却时间过短或落砂过早均是造成硬度大的主要原因。

3、热处理原因

孕育铸铁件在进行热处理时，铸件堆放不好、温度把握不良、退火时间不够均会造成灰铁件的硬度大。

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孕育铸铁件在进行热处理时，铸件堆放不好、温度把握不良、退火时间不够均会造成灰铁件的硬度大。