铸铁件冒口设计手册
诸葛胜
福士科铸造材料（中国）有限公司
铸 铁 冒 口 设 计 手 册
一、概述
冒口是一个个储存金属液的空腔 。其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积
变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中 出现的收缩类型缺陷（如 图 1 和图 2 所
示），而这些需要补偿 的体积变化可能有：
图 1 各种缩孔 图 2 缩孔生产图 a) 和冒 口的补缩图 b)
1—一次缩孔 2 —二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2 —型腔胀大 3—铸件( 虚线 以内)
4 —显微缩松 5—缩陷 （缩凹，外缩孔）
（1 ）铸型的胀大
（2 ）金属的液态收缩
（3 ）金属的凝固收缩
补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类 的不同而异 。此外，冒
口还有排气及浮渣和非金属夹杂物 的作用。铸件制成后，冒口部分 （残留在铸件上 的
凸块）将从铸件上除去 。由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒 口应尽可能 的小
些，以节省金属液，提高铸件成品率 。
由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。FOSECO 公
司的发热保温冒口具有高达 35 % 的补缩效率 ；因而，具有极高的成品率和极其优越 的
经济性。在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。另外，高品质发热
保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保
证。
二、铸铁的特点
铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共 同之处）如凝 固前期均析
出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下 的收缩），但也有不同的特
点。其根本不同之处是铸铁在凝 固后期有“奥 氏体+ 石墨 ”的共晶转变，析出石墨而发
生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有 “自
补缩的能力 ”。因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的 冒口进
行补缩。
灰铸铁在共 晶转变过程 中析出石墨，并在与枝 晶间的液体直接接触 的尖端优先长
大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行 “自补缩”。对于
一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝
固时的体收缩，故不需要设置冒 口，只放排气 口。但对高牌号的灰铸铁件，因碳、硅
含量较低，石墨化不完全，其产生的体积膨胀量不足以补偿铸件的液态和凝固体收
缩，此时必须要设置 冒口。
球墨铸铁在共晶转变时石墨的析 出同样会产生体积膨胀，但是它产生缩松的倾 向
性却比灰铸铁大得多 。因为球墨铸铁共晶团 的石墨核心是在奥氏体包 围下长大的，石
墨球长大时所产生的体积膨胀要通过奥氏体 的膨胀来发生作用，这个膨胀只有一小部
分被传递到枝晶间的液体上，而大部分却是作用在相邻 的共晶团或初生奥氏体骨架
上，正因为如此，导致 了球墨铸铁产生缩前膨胀的倾向 比灰铸铁大得多。另外，球墨
铸铁呈“糊状凝固”，在整个凝 固期间它的外壳的坚实程度远远比不上灰铸铁，如果
铸型刚性不够，会使石墨化产生的体积膨胀的大部了分消耗于外壳膨胀，结果枝 晶间
或共晶团之 间的内部液体的液态收缩和凝固收缩得不到补偿；同时 由于球墨铸铁凝 固
时析出的石墨共晶团细而多，即使使用冒田进行补缩，当冒口效率不高，保持液态时
间不够长或压力不够大时，效果常不理想。因此设计球墨铸铁件冒 口比灰铸铁件更具
有重要的意义 。
三、模数计算：
（一）模数的概念
在铸件材质、铸型性质和浇注条件确定之后，铸件的凝 固时间主要决定于铸件的
结构形状和尺寸。而千差万别的铸件形体，对凝固时间 的影响主要表现在铸件 的体积
和表面积 的关系上。铸件体积愈大，则金属液愈多，它所包含的热量也愈多，凝 固时
间就长。铸件体积相等，液体金属的重量及所含的热量就相等，如果铸件的结构不一
样，则散热表面积就不相等。显然，表面积愈大，散热就愈快，凝固时间愈短；反
之，表面积愈小，凝固时间就愈长 。
为了反映铸件体积和表面积对凝 固时间的影响，引用了模数的概念，其数学表达
式为：
V（ 体积）
