六类铸造缺陷怎么区分
不同缺陷在截面和断口上的样子差别明显，对应的工艺原因也完全不同。下表是我们判定时依据的主要特征。
| 缺陷 | 截面或断口特征 | 常见工艺原因 |
|---|---|---|
| 气孔 | 圆形或椭圆形，内壁光滑，多在铸件上部或皮下 | 金属液吸气，型砂或涂料水分高，排气不畅，压铸卷气 |
| 缩孔 | 形状不规则，内壁粗糙，可见树枝晶，集中在热节 | 补缩不足，冒口位置或尺寸不合适 |
| 缩松 | 分散的细小孔隙沿枝晶间分布，断口呈暗灰色海绵状 | 凝固区间宽，厚大部位冷却慢，补缩通道过早封闭 |
| 夹渣和夹杂 | 形状不规则的非金属物，成分和熔渣、氧化膜或型砂一致 | 扒渣不净，浇注系统挡渣不良，型腔冲砂 |
| 冷隔 | 未完全熔合的接缝，边缘圆钝，截面上有氧化膜隔开 | 浇注温度偏低，流程过长，浇注中断 |
| 热裂 | 曲折的沿晶裂纹，裂纹面严重氧化，可见枝晶 | 凝固收缩受阻，热节处应力集中，合金热裂倾向大 |
最容易混淆的两组缺陷
气孔和缩孔都是孔洞，但气孔内壁光滑，缩孔内壁能看到凝固时长出的树枝晶。前者要查熔炼除气和型腔排气，后者要查补缩设计，查错了方向，改了也没有效果。
热裂和冷裂都是裂纹。热裂在凝固末期形成，沿晶界曲折扩展，裂纹面在高温下已经氧化发暗。冷裂在铸件冷却到较低温度后由残余应力引起，裂纹较直、多为穿晶，断面颜色较亮。热裂要改铸型退让性和合金成分，冷裂要改冷却速度和去应力工艺。
无损检查方法怎么选
X 射线照相对和射线方向平行的裂纹不敏感，怀疑有裂纹时要换角度透照，或者配合表面检测。工业 CT 按 GB/T 29070-2012 执行，能给出缺陷的三维分布，帮助我们决定从哪里剖开。
| 方法 | 能发现什么 | 适用情况 |
|---|---|---|
| X 射线照相 | 气孔、缩孔、缩松、夹渣等体积型缺陷 | 批量筛查，按 GB/T 5677-2018 评定缺陷等级 |
| 工业 CT | 缺陷的三维位置、尺寸和孔隙率 | 复杂结构件，需要确定缺陷深度或切割位置 |
| 渗透检测 | 表面开口的裂纹、冷隔和针孔 | 非多孔材料表面，按 GB/T 9443-2019 |
| 磁粉检测 | 表面和近表面裂纹 | 铸钢和铸铁等铁磁性材料，按 GB/T 9444-2019 |
缺陷是不是断裂的原因
铸件里有缺陷很常见，关键是这个缺陷有没有导致这次断裂。判断的依据是断口：疲劳源或起裂点正好落在缺陷上，缺陷就是直接原因；起裂点在别处，缺陷只是伴随存在。
缺陷的危害取决于位置和尺寸。同样大小的气孔，在高应力区、靠近表面时对疲劳寿命影响最大，在心部低应力区影响很小。所以我们会同时测量缺陷到表面的距离，并对照零件的受力分布。
缺陷在图纸或标准允许的等级以内，零件仍然断了，分析重点就转向设计应力、实际载荷或材料组织。
材料和组织检查
缺陷之外，铸件的组织也会影响强度和韧性。我们按 GB/T 13298-2015 检查金相组织。铝合金看共晶硅形态和晶粒大小，球墨铸铁看球化情况和基体组织，铸钢看是否经过正火或调质、晶粒是否粗大。化学成分按牌号要求逐项核对。
力学性能尽量从铸件本体上取样。单铸试棒冷却条件好、组织致密，性能通常高于铸件厚大部位。试棒合格而本体性能偏低，说明问题在铸件本身的凝固条件。
铸件渗漏怎么查
壳体、阀体和泵体在试压时渗漏，多数是缩松或气孔连成了贯穿壁厚的通道。我们按渗漏位置做 CT 或 X 射线检查，找出通道走向，再沿通道切截面，测量缩松区的范围和壁厚。
缩松集中在壁厚突变和热节处，说明需要调整冒口或冷铁；分布在大面积薄壁区，说明浇注温度或模具温度偏低。浸渗处理可以封住微小的贯穿孔隙，但工艺不改，下一批还会漏。
压铸件的特有问题
铝合金和镁合金压铸件充型速度快，型腔里的空气和涂料挥发物容易被卷进金属液，形成皮下气孔。这类气孔在铸态下不明显，铸件经过高温固溶处理或焊接后，气体受热膨胀，表面就会鼓起气泡。
压铸件里还常见氧化膜和冷料。它们在截面上呈细长的薄片或带状分布，会把金属隔开，成为裂纹源。我们用扫描电镜和能谱确认这些夹杂中的氧含量和分布形态，区分卷气、氧化膜和冷料，对应调整排气、真空度或模温。
送样和资料
- 失效铸件，断口单独包装，渗漏件标出漏点位置
- 同批次合格铸件 1–2 件，用于对比检查
- 合金牌号，铸造方法：砂型、金属型、低压、压铸或熔模
- 浇注位置、浇冒口和冷铁布置示意图
- 热处理状态，原有的 X 射线或 CT 检查记录
- 断裂或渗漏发生时的工况：试压压力、装配载荷或使用时间
报告内容和周期
无损检查和截面分析 5–7 个工作日完成。大型铸件超出 CT 检测尺寸时，需要先确定切割位置，天数在受理时说明。
- X 射线或 CT 图像，缺陷位置和尺寸
- 截面金相和断口电镜照片，缺陷类型判定和依据
- 能谱分析结果，夹杂物和夹渣的成分
- 化学成分、组织和本体力学性能，与牌号要求对照
- 缺陷与断裂或渗漏的关系，工艺原因和整改建议
用到的设备
微焦点X射线CTZEISS VersaXRM 615；Waygate Phoenix V|tome|x M300
金相显微镜及体视显微镜ZEISS Axio Imager 2 Materials + Stemi 508
金相制样系统Struers Secotom-60 + Tegramin-30 + CitoPress-15
场发射扫描电镜及能谱ZEISS GeminiSEM 460 + Oxford Instruments Ultim Max Infinity EDS
磁粉/着色渗透检测套装Magnaflux Y-2交流磁轭 + SK-816渗透套装
电子万能材料试验机Instron 68FM-300（300 kN）
常用标准
- GB/T 5677-2018铸件 射线照相检测
- GB/T 29070-2012无损检测 工业计算机层析成像（CT）检测 通用要求
- GB/T 9443-2019铸钢铸铁件 渗透检测
- GB/T 9444-2019铸钢铸铁件 磁粉检测
- GB/T 13298-2015金属显微组织检验方法
常见问题
怎么区分气孔和缩孔？
看孔洞内壁。气孔内壁光滑，形状规则；缩孔内壁粗糙，能看到树枝晶。必要时在电镜下观察，判断很明确。
铸件试压漏气，用什么方法找缺陷？
按漏点位置做 CT 或 X 射线检查，找到贯穿通道后剖开截面确认。漏点不明确时，先做气泡法或氦检漏定位，缩小检查范围。
单铸试棒合格，为什么铸件本体还是断了？
试棒的冷却条件和铸件厚大部位不同，组织更致密，性能更好。我们从铸件断裂部位附近取样做拉伸和金相，能看出本体性能和试棒差多少。
X 射线和 CT 选哪个？
批量筛查和按标准评级用 X 射线照相，效率高。需要知道缺陷在什么深度、三维形状如何，或者结构复杂、重叠多时，用工业 CT。
缺陷在验收等级以内，零件还是断了，怎么办？
说明这次断裂的主因在缺陷以外。我们会核对断口起裂点的位置，再复核设计应力、实际载荷和材料组织，找出真正的原因。
多久出报告？
无损检查、金相、断口和成分分析在样品受理后 5–7 个工作日出报告。大型铸件需要切割或加做力学性能时，受理时一并说明天数。