球墨鑄件在凝固過程中的共晶石墨析出會產生膨脹力，又因為糊狀凝固特性導致球墨鑄件在凝固初期難以形成堅硬外殼，此時凝固產生的膨脹壓力便會作用于鑄型，當鑄型強度不夠好時，會產生脹型，使球墨鑄件收縮增大，當鑄型強度比較好時，膨脹壓力作用于球鐵鑄件本身實現自補縮，收縮量減小，因此球墨鑄件的冒口設計不同于鑄鋼件，需要綜合考慮鑄型強度、球墨鑄件結構等多種復雜因素;并且目前球墨鑄件結構越來越復雜，球墨鑄件熱節分析比較困難，冒口的位置難以確定，因此設計復雜球墨鑄件的冒口比較困難。

目前應用于球墨鑄件的冒口設計方法主要有收縮模數法、實用冒口法和通用冒口法?；趲缀蔚拿翱趦灮椒āｋm然能對冒口大小設計進行優化，但沒有考慮合金材質，對球墨鑄件不適用。

收縮模數法設計冒口的原理是均衡凝固技術，將球墨鑄件作為一個整體，由于每個部分的凝固速度都不一樣，發生收縮和體積膨脹的時間也不相同，通過將所有單元在同一個時刻的收縮和體積膨脹疊加，可以整個球墨鑄件體積隨時間的變化規律，將收縮和膨脹動態疊加和為零時，對應的時間為收縮時間，該時間對應的模數稱為球墨鑄件收縮模數，在此時間之后，收縮和膨脹動態疊加和大于零，因此，冒口設計充分利用自補縮效果，僅提供收縮時間之前的液態收縮量。球墨鑄件整個凝固過程中體積隨溫度變化可以分為液態收縮、體積膨脹、二次收縮三個部分。在鑄型強度比較好時，冒口頸如果在體積膨脹階段凝固，球墨鑄件便可以利用自身的體積膨脹來抵消后期的二次收縮，充分利用石墨析出產生的膨脹壓力，從而實現自補縮效果，而在鑄型強度比較差時，需要冒口釋放的膨脹壓力，冒口頸凝固稍晚。模數法計算冒口時只考慮球墨鑄件模數，這種方法可以應用于鑄鋼件、鑄鐵件等，但這種方法沒有考慮球墨鑄件的自補縮作用，對于鑄型強度條件好的球墨鑄件，采用這種方法設計的冒口偏大，會造成材料浪費，導致工藝出品率低。為此，本文提出了一種考慮鑄型強度的球墨鑄件冒口計算方法，并應用于實際球墨鑄件的冒口設計。

<二>、球墨鑄鐵件防治措施

1.形成原因

石墨漂浮缺陷一般出現在球墨鑄鐵的頂部、死角處以及砂芯的下表面，產生這類缺陷的主要原因是球鐵液中的碳當量和硅含量較高所引起的，且鐵液中S的含量過高，鎂和稀土含量過少，造成的溶解度下降，而球墨鑄鐵件的含碳量在3.7%左右，這將造成大量的石墨析出，導致石墨漂浮的產生。此外，冷卻速度比較慢、澆注時間過長、球化和澆注溫度過高等也導致石墨漂浮的產生四。石墨漂浮缺陷的產生導致球墨鑄鐵件的強度、硬度和沖擊韌度等性能降低，另外也將導致其表面質量下降。

2.防治措施

(1)嚴格控制碳當量，一般控制在4.6%~4.7%(2)在保持碳當量在合適的值時，盡量降低Si的含量，一般控制在1.8%~2.2%。

(3)為了加快鐵液的冷卻速度，可以將冷鐵放在熱節或厚壁處。

(4)嚴格控制澆注溫度和球化溫度，澆注溫度控制在1360~1400℃，球化溫度一般控制在1380~1450℃。

(5)可以通過適量添加一些阻礙石墨化的元素，如Cr，W，Mo，V。

(6)嚴格控制S的含量，盡量降低S的含量，一般原球鐵液中S的含量控制在0.06%以下。