球墨鑄鐵件具有良好的力學性能和較好的鑄造性能，在整個鑄件生產選材中占有優勢地位。雖然球墨鑄鐵凝固過程中石墨的析出將帶來體積膨脹，但由于其糊狀凝固方式，及石墨膨脹力導致的鑄型型壁變形和位移，所以收縮缺陷、尤其是縮松是球墨鑄鐵件的缺陷，也是導致鑄件報廢的主要原因之一。

縮松缺陷分為宏觀縮松和微觀縮松。宏觀縮松是鑄件內部成片分散存在的細小孔洞群。肉眼不可見的晶間孔洞稱作微觀縮松。準確分析球墨鑄鐵件的縮松形成機理，依此進行工藝改進、鑄件質量預測和降低廢品率，可以產生明顯的經濟效益。

目前，關于球墨鑄鐵縮松形成機理的研究主要集中在球鐵的凝固特點、凝固過程和生產工藝三個方面。旨在依此綜述球墨鑄鐵的縮松缺陷形成機理研究的狀況。

球墨鑄鐵呈“糊狀”凝固。與灰鑄鐵相比，共晶凝固時間長，共晶團數多，凝固膨脹壓力大。球墨鑄鐵這些特有的凝固特點是縮松形成的根本原因。球墨鑄鐵的成分在共晶點附近，凝固斷面上液-固兩相區寬，當包圍石墨的奧氏體臨近接觸時，尚未凝固的液態金屬被分割成一個個不連續的熔池，失去了補縮通道，呈現出糊狀狀態。糊狀凝固是球墨鑄鐵的固有屬性。

球墨鑄鐵共晶凝固時間長的原因是共晶凝固方式為非共生共長方式。當石墨長大進入共晶階段后，奧氏體殼已經形成，碳原子由鐵液通過固態的奧氏體殼擴散到石墨球上，同時鐵原子從石墨-奧氏體界面處擴散出去，這一過程比碳原子在鐵液中的擴散速度要慢得多。因此球墨鑄鐵的共晶凝固時間較長。球墨鑄鐵的導熱系數比灰鑄鐵小20%~40%，散熱慢，所以球墨鑄鐵的凝固時間要比灰鑄鐵長。

由于石墨比容大于鐵的比容，石墨析出時會引起體積膨脹。石墨球在奧氏體殼包圍下生長，奧氏體殼相互接觸后，石墨長大引起的體積膨脹受到阻礙，產生膨脹壓力。由于鐵液的孕育處理，球墨鑄鐵的共晶團數量約為灰鑄鐵的100~200倍。所以球墨鑄鐵的凝固膨脹壓力要比灰鑄鐵大得多。

球墨鑄鐵共晶結晶時，由于加鎂處理的結果，石墨球核心在液相中長到尺寸時，即被奧氏體包圍，由于奧氏體外殼阻礙碳原子自熔液向石墨球擴散而使石墨球生長速度減慢，共晶反應除了靠已有共晶團長大完成外，還靠新的晶核析出和長大完成，因而共晶轉變在一個較寬的溫度范圍內進行，導致鑄件在很寬斷面上固、液兩相共存，呈糊狀凝固。由于球墨鑄鐵呈糊狀凝固，使得球墨鑄鐵件在澆注后，外殼長時間內剛度不夠，共晶團接觸后產生的凝固膨脹力在使奧氏體枝晶間隙增大同時也使不很結實的鑄件外殼向外脹大，從而使鑄件凝固部分得不到足夠液態金屬的補縮，形成縮松。

[二]、球墨鑄鐵熱處理過程的特點

球墨鑄鐵由于具有良好的強韌性，因而作為結構材料已廣泛的應用。近十余年來，馬氏體基體球墨鑄鐵、貝氏體基體球墨鑄鐵及馬氏體一貝氏體基體球墨鑄鐵作為材料也已被廣泛應用于磨球、襯板、錘頭及過流部件等件。因此，球墨鑄鐵熱處理已成為提高這些件壽命的重要途徑。

球墨鑄鐵件熱處理與鋼的熱處理基本相似，但由于有石墨相的存在，而且其含硅量較高，因此，又有它本身的特點。

(1)球墨鑄鐵是多元合金，主要是鐵一碳一硅當、元素，因此，可以近似用Fe-C-Si三元合金相圖來研究其固態相變過程。與鋼不同，球墨鑄鐵共析轉變是發生在一個相當寬的溫度范圍內，攔日之個溫度范圍內同時存在著鐵素體、奧氏體和石墨(或滲碳體)三相的穩定(或介穩定)平衡。在馬氏體轉變的各個不同溫度不鐵素體和奧氏體有不同的含碳量，所以，控制不同的加熱溫度和保溫時間，淬火(正火)后可以獲得不同比例的鐵素體和馬氏體(珠光體)，從而可以大幅度調整球墨鑄鐵的力學性能。需要指出，在這個溫度區間加熱所的鐵素體，其冷卻后的形態多為條塊狀、破碎狀和網狀，與通常的牛眼狀鐵素體不同。這種形態的鐵素體有利于塑性和韌性的提高。

(2)球墨鑄鐵化學成分對其臨界溫度有很大的影響。由于對球墨鑄件性能要求不同，其含硅量的變化也較大，而硅對臨界溫度范圍的影響是很大的。一般來講，含硅量提高1%可提高共析轉變的上臨界點約40℃，可提高其下臨界點約30℃。由此可見：在加熱時，硅對上臨界點的影響比下臨界點的影響為大，同時硅也促使共析轉變的臨界溫度范圍變寬。而錳卻降低共析轉變穩定，錳含量增加100，加熱時臨界點降低15~18℃，冷卻時臨界點降低40~50℃。對于普通球墨鑄鐵與馬氏體球墨鑄鐵，由于錳含量控制較低，故錳對共析轉變臨界溫度的影響可忽略不計。但對以硅、錳為主要合金元素的貝氏體球墨鑄鐵，錳的影響不可忽略。

(3)在熱處理過程中，球狀石墨作為球鐵中的一個相，也參與相變過程。石墨的存在相當于一個“貯碳庫”，在加熱時，球狀石墨表面的碳會部分溶入奧氏體中，供應其平衡所的碳量，加熱溫度愈高，球狀石墨溶入奧氏體的碳量愈高，故可以通過控制加熱溫度來控制奧氏體的含碳量。淬火冷卻后可以含碳量不同的馬氏體。而奧氏體化后的球墨鑄鐵在共析轉變溫度以下緩慢冷卻時又會析出石墨，或沉積在原有石墨表面上，或形成退火石墨。如冷卻速度較快時，其將沿奧氏體晶界析出網狀滲碳體。

從上述球墨鑄鐵熱處理相變特點來看，熱處理時加熱溫度的選擇是相當重要的。由于球墨鑄鐵含硅量較高，其共析轉變臨界溫度較高，同時石墨的導熱性較差，故石墨向奧氏體中的溶解較滲碳體困難。因此，球墨鑄鐵熱處理時，加熱溫度較高，保溫時間也較長。隨著奧氏體化溫度的提高，奧氏體含碳量增加，如圖3所示。而隨著奧氏體化溫度奧氏體溶碳量增加，則淬火冷卻后殘余奧氏體數量也較多。球墨鑄鐵在不同加熱溫度下淬火，經過250℃回火后其硬度和沖擊韌性，隨著奧氏體化溫度升高，其硬度趨向提高，沖擊韌性趨向降低。不過奧氏體化溫度進一步提高，其硬度與沖擊韌性降低的趨勢則趨向緩和。