<一>、球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝

凝固過程體積變化和壓力損失是鑄件縮松缺陷產(chǎn)生的直接原因。由于球墨鑄鐵的凝固過程既有金屬液態(tài)收縮又有石墨化膨脹，既有初生階段體積變化又有共晶階段體積變化，所以球墨鑄鐵縮松產(chǎn)生的機理研究更顯復雜。雖然有學者對球墨鑄鐵凝固過程的體積變化作了大量研究，但由于試驗條件和方法不同得出的結(jié)論不甚一致。提出的體積變化計算模型(動態(tài)膨脹收縮疊加法)綜合考慮了球墨鑄鐵凝固過程中的各個階段，可以比較準確得出體積變化。凝固過程壓力損失目前還沒有準確計算模型。

但是將壓力項引入到鑄件縮松預測判據(jù)中，且比Niyama判據(jù)更的縮松預測圖形。這充分說明凝固過程壓力損失是縮松產(chǎn)生的主要因素之一。球墨鑄鐵體積變化和壓力損失由球鐵鑄件生產(chǎn)的工藝決定。影響縮松產(chǎn)生的主要工藝因素有化學成分、孕育程度、模數(shù)及鑄型強度等。

殘余鎂量高時，球鐵縮孔縮松傾向大的觀點已經(jīng)普遍認同?？s孔縮松缺陷的形成，主要與鎂在組織中分布不均和較大白口傾向有關。鎂主要富集于珠光體和碳化物中，而該區(qū)是成分偏析和共晶凝固的區(qū)域，也是縮孔縮松危發(fā)區(qū)，鎂的偏析，尤其是鎂夾雜的富集為縮孔縮松形成創(chuàng)造了條件。

<二>、球墨鑄鐵的微觀凝固過程

從20世紀80年代開始，很多學者對球墨鑄鐵的微觀凝固過程提出新的認識，包括：①亞共晶球墨鑄鐵，先析出初生奧氏體。共晶球墨鑄鐵，在非平衡凝固條件下，首先析出初生奧氏體。過共晶球墨鑄鐵則首先析出初生石墨球。②共晶結(jié)晶時，發(fā)生離異共晶。共晶奧氏體與石墨球分別單獨形核。③初生枝晶和暈圈枝晶交替生長，促成石墨球周圍奧氏體殼形成。奧氏體以石墨生長面為襯底形核、生長，在初生石墨球周圍形成環(huán)狀封閉奧氏體殼。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔體對流等原因，石墨球與奧氏體發(fā)生碰撞，形成共晶晶粒?；谶@些新的認識，可以將球墨鑄鐵的微觀凝固過程近似表述為，當溫度下降到液相線溫度以下某一溫度時，亞共晶球墨鑄鐵有初生奧氏體枝晶、共晶和過共晶球墨鑄鐵有初生石墨球在液相中析出。共晶結(jié)晶時，共晶奧氏體與石墨球分別單獨形核。

石墨球在液體中自由長大到尺寸后，在石墨球外圍形成奧氏體暈圈。同時奧氏體按枝晶狀方式生長，并逐漸在枝晶旁析出石墨球。石墨球與奧氏體枝晶的碰撞與接觸形成共晶晶粒，石墨球被奧氏體包圍。碳原子通過奧氏體殼向石墨球擴散，石墨球顯著長大。隨著溫度降低，石墨-奧氏體共晶晶粒不斷長大，游離奧氏體也會自由生長。當所有液相變成固相后，凝固結(jié)束。對球墨鑄鐵凝固過程的認識建立在球墨鑄鐵屬于離異共晶以及熔液內(nèi)存在運動兩個事實的基礎上，強調(diào)奧氏體枝晶的單獨存在和它在凝固過程中的作用。采用著色腐蝕技術，金相顯示了球墨鑄鐵縮松區(qū)中奧氏體枝晶的組織形貌，分析了球鐵縮松的形成機制。研究表明，奧氏體枝晶對縮松缺陷的類型及形成機制具有顯著影響?？梢姡s松形成于上述形成過程的階段，枝晶形成骨架后，凝固較早的區(qū)域?qū)嶂行牡漠惖爻槲后w流動是球鐵縮松形成的主要原因。并且，隨冷卻速度增大，枝晶析出量增大，而石墨析出量減小，共晶前期凝固收縮增大，縮松傾向也增大。指出宏觀縮松常常出現(xiàn)在枝晶晶簇間隙，產(chǎn)生于共晶凝固前期樹枝晶骨架形成后，是異地凝固收縮造成對熱節(jié)中心(厚壁處)鐵液抽吸流動的結(jié)果；微觀縮松是于凝固末期，晶簇間隙中的凝固收縮得不到補償而產(chǎn)生的微小孔洞；枝晶數(shù)量增多，形態(tài)趨于發(fā)達，液態(tài)金屬異地抽吸作用增強，易于形成宏觀縮松；反之，枝晶數(shù)量減少，形態(tài)粗壯，傾向于形成顯微縮松。