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铸造技术培训
第1章基础知识
第1节铸铁
铸铁是一种含碳量在2.0%以上的铁碳合金。
碳、硅、锰、磷、硫是铸铁的主要合金元素，通常称之为铸铁的五大元素。
此外，铸铁中还含有多种微量元素，如：
钛、钒、铬、铜、砷、铝、铅、镁、铋、锡等。
1．铸铁的分类、特征及用途
1）分类
根据碳在铸铁中存在的形式和断口特征，可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁。
根据石墨的形状，灰口铸铁又可分为普通灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁。
根据使用性能，铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、冷硬铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。
根据化学成分，铸铁可分为普通铸铁和合金铸铁。
按照合金元素的含量不同，合金铸铁又可分为低合金铸铁（合金元素含量小于3%）、中合金铸铁（合金元素含量3～10%）和高合金铸铁（合金元素含量大于10%）。
2）特征及用途
铸铁的特征及主要用途见表7.1.1。
表7.1.1
序号
名称
特征
主要用途
1.
灰铸铁
碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色
用于要求抗拉强度100～300MPa，对延伸率，耐磨性没有特殊要求的机械零件，是适合用途广泛的金属材料
2
球墨铸铁
铁液经球化处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁
用于要求抗拉强度400～900MPa，对延伸率和耐磨性有一定要求的机械零件，如汽缸、轴承座、打桩锤等
3
蠕墨铸铁
铁液经蠕化处理，使石墨大部分呈蠕虫状的铸铁
用于要求抗拉强度350～400MPa，对导热性和耐热疲劳性有一定要求的机械零件，如大功率柴油机气缸盖、排气管等
4
可锻铸铁
（马铁）
白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳可锻化处理，改变其金相组织和成分而获得的有较高韧性的铸铁，其石墨呈团絮状
用于要求抗拉强度300～450MPa，对塑性和韧性具有一定要求的机械零件，如铁路零件，汽车后桥等
5
白口铸铁
碳主要以游离碳形式出现的铸铁，断口呈银白色
用于高耐磨性的机械零件，如：
耐磨机内衬板和磨球等
2．铸铁的凝固
1）碳当量
碳当量表示铸铁中硅和磷对铁碳共晶综合影响的指标，用来估计某一铸铁成分在一定冷却速度时接近共晶的程度。
CE=C+1/3（Si+P）
式中CE——碳当量（%）；
C——总碳含量（%）；
Si——硅含量（%）；
P——含磷量（%）。
2）共晶度普通铸铁中含碳量与共晶点含碳量的比值。
反映铸铁成分接近共晶的程度。
Sc=C/[4.26-1/3（Si+P）]
Sc——共晶度；
C——总碳含量（%）；
Si——硅含量（%）；
P——含磷量（%）。
3）铸铁冷却曲线
冷却曲线反映铸铁合金的凝固结晶情况，是快速测定铸铁碳当量和碳、硅含量的依据。
典型的铸铁冷却曲线见图7.1.1。
图7.1.1铸铁的冷却曲线
4）铸铁的凝固结晶过程及其组织
根据碳当量或共晶度，铸铁可分为CE＜4.26%或Sc＜1为亚共晶铸铁、CE=4.26%或Sc=1为共晶铸铁、CE＞4.26%或Sc＞1为过共晶铸铁。
表7.1.2铸铁的组织
铸铁类别
按稳定系结晶
按介质稳定系结晶
共晶铸铁
F+G（G共晶+CⅡ+G共析）
P+Le+CⅡ+G共析
亚共晶铸铁
F+G（G共晶+CⅡ+G共析）
P+Le+CⅡ+G共析
过共晶铸铁
F+G（GⅠ+G共晶+CⅡ+G共析）
P+Le+CⅡ+G共析
注：
1.Le（莱氏体）=A共晶+C共晶。
2.F为铁素体，G为石墨，P为珠光体，C为渗碳体。
3．影响铸铁组织和性能的因素
灰铸铁金相组织包括石墨与金属基体两个部分。
1）铸铁中石墨的形状、分布、大小和数量对铸铁机械性能有着重要影响。
表7.1.3铸铁的石墨形状与其抗拉强度的关系
石墨形状
抗拉强度（MPa）
延长率（%）
片状石墨铸铁（灰铸铁）
100～300
～0.5
蠕虫状石墨铸铁
350～400
～1.0
絮状石墨铸铁（可锻铸铁）
350～450
2～10
球状石墨铸铁
400～900
2～12
在石墨均匀分布的条件下，石墨尺寸越大，铸铁的性能越差。
细小分布的石墨可有效地提高铸铁的力学性能。
此外，铸铁中石墨的数量对力学性能亦产生一定影响，通常石墨数量越多，机械性能越差。
2）灰铸铁的基体可分为铁素体基体、铁素体和珠光体混合基体、珠光体基体等三类。
以铁素体为基体的铸铁机械性能强度差、硬度和塑性亦较差。
铁素体和珠光体混合基体灰铸铁强度和硬度随着珠光体数量的增多而提高。
以珠光体为基体的灰铸铁强度和硬度均较高，并且随着珠光体的细化而明显提高。
铸铁中磷共晶若呈网状存在时，其强度大大降低，脆性增加。
因此磷共晶在铸铁中以分散孤立分布为好。
铸铁基体中如果出现碳化物和自由渗碳体，则使铸铁性能恶化，强度降低，脆性增加，硬度剧增，切削加工性能也变坏。
因此对铸铁中的自由渗碳体和碳化物要严加限制。
3）化学元素对组织与性能的影响见表7.1.4。
表7.1.4
化学元素
对金相组织的影响
对力学性能的影响
碳、硅
铸铁中碳、硅量增加，石墨粗大，数量增加，基体中铁素体增加、珠光体减少。
碳、硅量过低，铸铁中出现E型石墨，甚至出现麻口、白口组织。
铸铁的强度和硬度低组织疏松。
当碳、硅量恰当，使铸件得到均匀分布的石墨和珠光体时，力学性能提高。
碳、硅量过低，强度下降、硬度升高。
硫、锰
当铸铁中锰量较低时，硫形成共晶体以及其他富铁硫化物。
当锰量高时，则能形成高熔点MnS存在于铸铁中。
过量的锰可增加铸铁中的珠光体和化合碳。
硫在铸铁中恶化铸造性能，如降低流动性，增加铸件裂纹倾向。
铸铁中锰与硫生产MnS后剩余的锰能显著提高铸铁的强度和硬度。
磷
在铸铁中形成二元或三元磷共晶
磷共晶本身硬而脆。
铸铁的硬度随着含磷量增加而提高，而韧性则随之降低。
铜、镍
阻碍珠光体分解，可使珠光体数量增多和细化，强化铁素体
能提高铸铁强度和硬度，又能防止白口的产生
铬、钼、矾
具有细化石墨和强化基体的作用，使铸件得到细小均匀分布的珠光体基体
能有效地提高铸铁的强度和硬度。
但碳当量低而Cr、Mo、V等元素含量过高，促使铸铁产生白口
钛
在铸件中多形成特殊碳化物。
钛可促使高碳当量铸铁石墨细化
能提高铸铁的强度和耐磨性
4）铸件冷却速度对铸铁组织与性能的影响:
在保证析出石墨的冷却速度范围内，冷却速度慢，过冷度小，石墨粗大；反之石墨细化。
冷却速度过快，过冷度大，则形成细小的过冷石墨。
影响铸件冷却速度的因素很多，主要有：
（1）铸件壁厚的影响
表7.1.5
铸件壁厚
冷却速度
金相组织
力学性能
减少
增加
石墨细小，基体中珠光体数量增加，铁素体量减少
强度和硬度均有所提高
过薄
加剧
局部或全部出现白口（渗碳体+珠光体）
脆性和硬度增加，而韧性下降
厚大
很低
石墨粗大，组织疏松，基体中铁素体数量增加
强度和硬度均降低
（2）浇注温度的影响
浇注温度高，冷却速度慢，铸件石墨粗大，铁素体量增加，铸件的强度和和硬度降低。
反之，浇注温度低，铸件冷却速度快，促进石墨细化，增加珠光体数量，提高铸件强度和硬度。
（3）铸型材料的影响
不同的铸型材料与冷却速度的关系见表7.1.6。
表7.1.6铸型材料与冷却速度的关系
试样直径（mm）
平均冷却速度（℃/mm）
湿砂型
干砂型
预热型
金属型
30
20.5
12.0
9.1
35
300
1.7
1.2
0.5
2.3
（4）浇注系统的影响
铁液经直浇道、横浇道和内浇道进入型腔，浇道附近的铸件被加热，降低了铸件的冷却速度，从而使该部分铸件晶粒粗大，铁素体量增加。
冒口附近亦如此。
4．普通铸铁件常见缺陷和防止方法
1）常见的缺陷：
气孔、疏松、针孔、表面气泡；冷隔、接缝、起皮；铁豆；粗晶组织；
缩孔：
外缩孔、内缩孔、缩松；热裂、冷裂；材质硬化，如局部硬化、白口化、反白口；浇不足、冷疤；夹杂物；夹渣滓、包砂、夹砂、结疤；石墨漂浮；化学粘砂、机械粘砂；表面粗糙等。
2）产生原因与防止方法：
（1）气孔
气孔产生的原因：
铁水中产生气体的主要原因是熔化过程中铁水的氧化，铁水的氧化取决于所用的原材料及熔化气氛中带入的氧气，以及浇包未烘干、冷铁表面状态不适当（如有铁锈、大气中凝结的水分）等。
气孔防止方法：
获得纯净的铁水可减少气体含量；使用无锈和无粘附杂物的干净原材料。
在熔化时还要根据熔化时设备采取适当的防止方法。
冲天炉熔化时关键在于避免过量的送风，并保证有适当的底焦高度。
电炉熔化时存在着铁水与大气接触的问题，提高熔化温度是必不可少的措施。
保持铸型内适宜的水分。
使铸型中产生的气体能够从铸型中直接排出，设计铸造工艺时提高铸型的透气性，开设透气孔。
（2）疏松
呈分散状态分布，每个空洞的尺寸较小。
疏松不一定出现在铸件的表层，铸件内部同样存在。
形成疏松的原因与气孔相同，因此其防止方法与气孔一样。
（3）针孔
针孔是一种在铸件表面局部区域存在，像针尖扎过的细小空洞的缺陷，往往出现于铸件的表层或皮下。
产生原因与气孔和疏松一样，主要由铁水中的氧化物与碳反应生成的一氧化碳，或铁水与型砂接触而产生的气体，以及铸型中的水分等引起的，它特别容易出现于薄壁铸件。
此外，在加入的孕育剂（硅铁合金等）未充分干燥，铝等特殊元素含量较多或浇注在强还原性气氛中熔化的铁水等情况下，也较易产生针孔。
防止方法首先必须获得纯净的铁水，适当地降低浇注温度，并尽可能地缩短浇注时间。
其次采用水分少的造型材料，以及避免在型砂中混入有机物等材料，是防止产生针孔的好方法。
（4）缩孔
铸件的缺陷中，缩孔的产生比例最高。
由于金属从开始凝固直至冷却到室温的过程中，一般都产生体积收缩，但是对凝固过程中析出石墨的铸铁来说，由于石墨的析出会引起一定的体积膨胀。
因而与其他金属相比，铸铁产生的倾向要小得多。
但也有难以避免的情况。
防止方法：
设计铸件时，尽可能减少壁厚差。
设置足够的冒口以补偿厚壁部分的凝固收缩。
但是过量的冒口不仅不经济，而且还会引起其它缺陷。
为加速厚壁部分的冷却，可使用冷铁等。
在可能的范围内提高碳硅含量，以促进石墨化。
使用不含阻碍石墨化的杂质元素的优质材料。
为更有效地发挥冒口的作用，使用发热保温剂、冒口搅拌法以及补浇高温铁水等方法。
（5）粗晶组织（缩松）
在厚壁处由于冷却缓慢，石墨得到了很好的成长，形成粗大组织，有时即使用肉眼也能看出断口颜色和光泽的差别。
稍微粗点的组织并不是一种缺陷，但在壁厚极厚的铸件中，如果化学成分调整不当，碳硅过多时，往往呈现出极端粗大组织。
如果此时再切断凝固收缩时的铁水补给，就会形成粗晶组织或缩松的缺陷。
缩松的形成机理与缩孔一样，它的特点是在局部凝固迟的部位汇集了铁水中低熔点的物质，而这些物质收宿时已无法再得到铁水的补给。
防止方法与缩孔完全相同，但特别要注意含碳量。
（6）浇不足，冷疤
浇入铸型的铁水不能完全浇到铸型的每个角落，而使边缘成圆角的情况称为浇不足。
最有效的防止方法是提高浇注温度。
此外，提高浇注速度、抑制型砂和涂料等产生气体，以及使型内的气体顺利排出型外等也很重要。
（7）热裂、冷裂
热裂和冷裂的产生条件完全相同，都是由于铁水在凝固和冷却过程中存在着不均匀的冷却，使铸件的某一部分在膨胀、收缩阶段变形，产生内应力，当铸件经受不住这个应力时，便产生热裂和冷裂。
热裂是铸件在达到室温前冷却过程中产生的裂纹，它的断口呈茶褐色或紫红色。
冷裂是冷却后形成的裂纹，其断口一般呈灰色。
防止方法
设计铸件时，尽量减少壁厚差。
设计铸造工艺时，考虑壁厚不同时如何使整个铸件均匀冷却，如在厚壁处设置冷铁等。
在同一条件下，由于碳当量越高收缩越少，因此在允许范围内，也可考虑选用碳当量高的铁水。
铸型的强度不必过高，使铸型能顺利地适应铸件的收缩。
（8）其他缺陷
因型砂性能而产生的缺陷有包砂、夹砂、机械粘砂和表面粗糙等。
其主要因素有：
砂子的耐火度不够。
砂子粒度不恰当而引起的透气性差或表面粗糙。
粘结剂过多而使透气性不足。
水分过多而造成强度不够。
过分紧实后铸型强度过高而引起的透气性不足。
为防止由型砂引起的这些缺陷，可改善型砂本身的性能或改善造型条件等，同时结合型砂性能选用铸造工艺是最有效的措施。
第2节铸钢
1．铸钢的分类及组织特征
含碳量低于2.0%的铁-碳二元合金称。
铸钢可按化学成分分为：
碳素铸钢和合金铸钢。
碳素铸钢按碳含量分为：
C≤0.20%为低碳铸钢；C0.2～0.5%为中碳钢；C≥0.5%为高碳钢。
合金钢按合金元素含量分为：
低合金钢（一般合金元素总量在8%以下）和高合金钢（一般合金元素总量在8%以上）。
铸钢按用途可分为：
结构铸钢、耐磨铸钢、不锈铸钢、耐热铸钢及工具铸钢等。
铸钢按组织分为：
珠光体类铸钢、铁素体类铸钢、马氏体类铸钢和奥氏体类铸钢等。
2．铸钢的凝固特性和凝固方式的控制
1）钢液的流动性
液体金属的铸造性能，即液体金属充填铸型的能力好坏（称为流动性），决定着铸件生产的难易程度。
液体金属的流动性受到粘性、表面张力及成分的影响，但主要取决于浇注温度至凝固温度之间的温度差和浇注开始至凝固结束的时间。
温差越大，时间越长，则流动性越好。
由于铸钢凝固开始的温度（液相线温度）比铸铁高，所以相同温度铸铁的流动性比铸钢好。
为使铸钢流动性良好，需过热到较高的温度，但这不仅会增加钢水的吸气量，而且也促使氧化，同时从铸型材料的耐火度等方面也存在问题。
所以浇注温度应不超过液相线以上约50℃为好。
另外，铸钢也容易产生各种各样的缺陷，因此不能制造壁厚极薄的铸件。
2）凝固组织与收缩量、缩孔
浇入铸型内的钢水，由于铸型的热传导而散失热量，并从与铸型相接触的表面层开始顺序凝固并冷却。
铸钢件的凝固组织由最外层无方向性的细等轴晶，里层垂直于铸型壁并具有方向性的柱状晶（树枝状晶）及铸件中心部分无方向性的粗等轴晶所组成。
各结晶的大小取决于凝固时的冷却速度（随铸件壁厚及化学成分而变化）。
铸钢在冷却过程中体积会发生变化。
铸型内铸件的收缩分为液态时由于温度下降而产生的液态收缩；钢水凝固时所产生的凝固收缩；以及凝固后冷却过程中所产生的固体收缩。
铸钢的收缩显然比铸铁要大得多。
其中，固态收缩可在制造模型时由工艺设计人员根据实际情况用缩尺加以补正，而液态收缩和固态收缩必须用冒口来进行补缩。
为提高冒口的补缩效果，最好是从离冒口最远处向冒口方向顺序凝固，冒口在最后凝固。
这时凝固前沿始终保持有从冒口中流出来的钢水，对凝固收缩充分进行补缩，从而可以制得无缩孔的铸件。
这种使凝固向冒口方向进行的过程称作为方向性顺序凝固，它是铸钢工艺人员在进行铸件工艺设计时最基本、最重要的思路。
3）凝固组织与裂纹
铸型中的钢水，由于凝固和冷却产生收缩。
当铸件形状复杂且强度较大时，自由收缩如受到阻碍便产生裂纹。
因此希望铸件形状尽可能简单，凹凸和壁厚的变化也尽可能少些。
例如：
铸件壁交叉成“T”型，交叉处圆角半径小时，该部分铸型层突出的形状，铸型散热少，凝固也缓慢。
结果该部分铸件表面层的细等轴晶和柱状晶壁其他部分薄弱。
冷却收缩而引起的拉应力大，圆角处就产生裂纹。
为防止裂纹，加大圆处的曲率半径，但曲率半径过大，增加此处的断面积，使中心部分的冷却缓慢。
这样虽然防止了表面裂纹，结果却在内部形成了缩孔。
所以此时应在铸造工艺上下工夫，利用冷铁、加强筋、局部采用高耐火度的型砂等以使该部分方向性顺序凝固良好。
4）凝固组织与偏析
处于熔融状态的钢水成分是均匀的，由铁-碳状态图可知，凝固开始时，碳等溶质元素少的结晶优先析出，剩下的是富化了的溶质元素的钢液。
所以，从微观方面看，结晶与结晶之间的成分存在差别；从宏观方面看，铸件早凝固部分与晚凝固部分之间也存在着成分差别。
这种现象任何铸件都会发生，小型铸件由于整体凝固速度快，因而不显著，铸件越大则越显著。
所以对于大型铸件，特别是不能有偏析的部分，应局部使用冷铁，让该部分凝固速度加快，从而减轻偏析。
尽可能减少硫、磷等杂质元素的含量，也是减轻偏析的有效方法。
5）凝固与变形、残余应力
铸件凝固后要产生固态收缩。
由于铸件壁后不同，或者部位不同造成冷却速度差，缓慢冷却部分产生拉应力，快速冷却部分产生压应力。
这种应力待铸件完全冷却后残留下来，所以称为残余应力。
由于这种残余应力的作用，在受压应力侧产生弯曲等变形，而对于大型铸钢件来说，严重时会造成裂纹等缺陷。
另外，在铸件同一断面内部，冷却速度快的表面层，与冷却速度慢的中心部位之间也会产生残余应力。
凝固后冷却速度慢的部分结晶晶粒粗大，强度也低。
在残余应力大的情况下，外观上虽然没有裂纹产生，但在壁厚均匀化方面有困难时，可采用冷铁与加强筋来缓和冷却速度的不均匀性，或者提早开箱，将处于高温状态的铸件移入加热炉中缓慢冷却。
另外，也可采用估计变形情况来制造相应的铸型。
但当存在残余应力时，在机械加工及长期使用过程中会继续变形，所以对于铸钢件来说，需要进行充分消除应力的退火热处理。
3．铸钢件常见缺陷和防止方法
铸造具有将复杂形状零件简单成型的优点，但由于生产方式是将材料从高温液态急剧冷却到室温，而且是浇入用天然砂制成的铸型中，所以要完全防止产生铸造缺陷是困难的。
因此在使用铸钢件时，应了解铸件的特性，切不可盲目要求铸件无缺陷，并且适当确定铸件缺陷的允许范围。
当然，另一方面在铸造生产过程中，也应当努力探求缺陷的产生原因，以建立防止产生缺陷的措施。
这样除了可以提高质量外，还可以取得提高工效和降低成本等方面的效果。
1）铸钢件缺陷的分类
按照缺陷产生的位置进行分类见表7.1.7。
表7.1.7
分类
缺陷的种类
内部缺陷
缩孔、粗晶组织、显微缩孔
表面缺陷
高温裂纹、低温裂纹
气体缺陷
夹砂、夹渣、包砂、冲砂
粘砂、结疤、起格子
冷隔、铁豆、表面粗糙
形状不良
涨箱、壁厚不均、掉砂、飞边
2）铸造缺陷的特征、产生原因及防止方法
（1）高温裂纹（热裂）
高温裂纹又称热裂,是危害性最大的缺陷之一。
产生高温裂纹的位置和特征:
高温裂纹产生在铸件的热节部分。
所谓热节乃是指铸件中长期保持高温状态,并最后凝固和冷却的部位。
图7.1.2形成热节的位置
图7.1.2中箭头所示为按照形状容易形成热节的位置,铸件转角处和壁厚相交的地方都容易产生高温裂纹。
另外,热节是随铸件各部分的凝固和冷却速度的相对差别而变化的，因此当并列使用冷铁时,冷铁间也容易产生裂纹。
这是因为与放置冷铁的位置相比，砂型部分成为热节的缘故。
高温裂纹的断口形状,全部由小球状的凹凸面所组成。
这些小球状凹凸面即是凝固时树枝状晶的端部,而热裂则是在凝固过程处于液膜状态时产生的。
如将沿裂纹深度方向上的断面研磨腐蚀后进行观察的话,则可看到脉状偏析,而且高温裂纹的端部与脉状偏析相连。
这是因为凝固时在液膜期由于受到收缩而引起的拉应力作用,使结晶间分离和扩张,而成分浓缩的低熔点钢液向扩张处流去,在这种状态下凝固,在浓缩钢液不能充分补给的地方便形成高温裂纹。
产生高温裂纹通常有以下三个必要条件：
铸件受到由于体积收缩而产生的拉应力作用；
铸件中存在热节；
钢水补缩不充分。
铸件凝固冷却时产生收缩,如受到铸型形状的影响而不能自由收缩时,即产生拉应力,热节部分则由于受到应力集中的作用而产生高温裂纹。
此时,如果浓缩钢液能够补缩裂纹则形成脉状偏析,如果不能充分补缩则形成高温裂纹。
因此,作为防止高温裂纹的措施,应是使铸型具有良好的退让性,以减轻拉应力。
具体的说,就是采用高温下能燃烧分解的有机物作粘结剂或附加材料。
其次是减轻热节,常使用冷铁和加强筋以加快热节的冷却。
（2）低温裂纹（冷裂）
在铸件冷却不均匀和收缩不充分的情况下,当冷却到常温附近时,即产生很大的内应力。
因此,在到达常温附近的低温时,就以存在于拉应力作用部位的切口为起点,产生脆性开裂。
这种脆性开裂称作低温裂纹，或称为冷裂,容易造成严重事故。
冷裂纹的形状为一根长直线形龟裂,很少有分枝,断面大都象个劈开面,与高温裂纹不一样,很容易识别。
防止低温裂纹的根本措施,是采用可减小内应力的冷却方法。
然而,实际中有很多困难,因此在可能产生低温裂纹的场合,在落砂时在铸件完全冷却到常温前就再加热,可缓和内应力并改善组织。
（3）气体缺陷
气体缺陷包括气孔、针孔和皮下气孔等各种名称的缺陷。
在所有情况下,气孔的形状都带圆形，并且是具有光滑内表面的孔穴。
这些气体缺陷在铸件所有部位都可能产生,但在铸件薄壁部分的表皮下面更容易产生。
另外,在使用不干净的外冷铁和内冷铁的地方也容易产生气孔。
气体缺陷带有圆形的事实,表明了气体缺陷是在钢处于熔融状态时形成的。
铸件凝固时,由于钢中氢、氧和氮的溶解度减少而析出,形成的气泡如不能上浮分离,便留在铸件内部形成铸钢件的气体缺陷。
气体的来源有存在于钢水中的气体,浇注过程中吸入的气体以及铸型内产生的气体。
因此,防止气体缺陷的基本措施是,在熔化精炼过程中进行脱气,并充分进行脱氧。
浇注过程中吸入的气体，可以通过改善浇注系统来减少浇注时的涡流加以避免。
最成问题的是铸型内产生的气体被钢水吸收的问题。
其防止措施,主要是铸型透气性要好,使产生的气体尽快逸出铸型。
发气量特别大的铸型是湿型和有机粘结剂铸型。
对于湿型重要的是控制浇注时的铸型水分。
有机粘结剂常温自硬铸型中的钢水吸氢量比干型要大得多，但在铬铁矿砂铸型中钢水的吸氢量可减少到接近于干型。
（4）夹砂和夹渣
钢中的非金属夹杂物有脱氧产物和由外来夹杂物所造成的夹砂和夹渣等。
脱氧产物形状细小，所以在铸钢中的问题不大。
而夹砂和夹渣,一般比较大而且形状不规则。
其产生的位置与气体相同，大都在铸件上表面的表皮下。
砂子的来源为,铸型局部开裂和受到冲刷而掉落下来的砂子，以及掉到浇道内的面纱和涂料等。
熔渣则来源于钢包中与钢水一起浇入铸型中的熔渣,和浇道砖熔化下来的熔渣等。
防止的措施是设置浇注系统方案，彻底清扫浇道以及提高浇道砖的质量等,这样就可防止砂子和熔渣从浇注系统进入铸型。
改善铸型质量,防止浇注过程中型砂的剥落也是有必要的。
但是，对于无法防止进入铸型的砂子，则应在内浇口的位置上下工夫,使其集中到冒口中去，以避免残留在铸件本体中。
（5）包砂和冲砂
包砂和冲砂是铸型高温性能和浇注系统工艺不当所造成的表面缺陷。
铸型表面由于热膨胀而突起，使铸件表面缺陷。
有时相反，一部分铸型剥落，使铸件表面形状凸出，这类缺陷名称很多,即使是同一种现象也有不同名称,这点必须注意。
图7.1.3包砂系缺陷的模式图
包砂缺陷的模式如图7.1.3所示。
因中（a）称作鼠尾,它是由于钢水的流动作用,铸型受热膨胀,一部分型砂被推向铸件而形成的缺陷。
在铸件表面呈不规则的细小线条。
图中（b）称作鼠尾或膨胀型包砂,其产生原因与鼠尾基本相同,铸型表面的型砂剥离开来,但仍然和铸型连在一起而没有脱落,钢水钻入到开口的下面所形成的包砂。
图中（c）称为包砂或冲砂。
铸型膨胀开裂而剥落下来的砂子被冲到其他地方而形成的包砂，或冲砂和由浇入的钢水冲刷铸型而带走的型砂所形成的包砂两种,后者又叫作冲刷包砂。
为了防止产生这些缺陷,主要是减少铸型的热膨胀或热应力。
石英砂在574℃发生相变,膨胀很大,如果添加可以在574℃以下燃烧并产生空隙的可燃物,则可减少铸型的热膨胀。
这方面的附加物有木屑、淀粉、糊精、煤粉和沥青等。
此外,由于包砂是型砂从温度上升到100℃左右的铸型表面层的脆弱层剥落下来而形成的现象,因此提高该层的连接强度也是有效的防止方法。
（6）粘砂
一般把型砂粘附在铸件表面,造成清砂困难的现象称作粘砂。
根据粘砂产生的原因,可按表7.1.8所
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