一、铸铁的体收缩
灰铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁在凝固过程中，由于析出石墨而体积膨胀，且膨胀的大小、出现的早晚，均受冶金质量和冷却速度的影响，因而有别于其他合金。以球铁为代表，其凝固过程可分为一次收缩（primary contraction）、体积膨胀（volume expansion）和二次收缩（secondry contraction）等三阶段（见图16-21）。其特点为：
（1）在凝固完毕前要经历一次（液态）收缩、体积膨胀和二次收缩过程。
（2）一次收缩、体积膨胀和二次收缩的大小并非确定值，而是在很大范围内变化。液态体收缩系数为（0.016～0.0245）×10-2/℃，体积膨胀量为3%～6%。
球铁凝固期出现的体积膨胀，许多文献中称为“石墨化膨胀”或“缩前膨胀”，但也有人认为不单纯是因奥氏体—石墨共晶转变引起的：其一，体积膨胀开始的温度可高于共晶温度；其二，对石墨化膨胀所作的计算表明，每析出1%质量的石墨，铸铁体积增大0.89%～0.95%。而实验数据表明，每析出1%质量的石墨，铸铁体积增大约2%。因而认为体积膨胀还与气体析出有关。
影响铸铁的一次收缩、体积膨胀和二次收缩的大小、进程的主要因素是冶金质量、冷却速度和化学成分。
（一）冶金质量的影响
冶金质量好的铸铁，在同样化学成分、冷却速度下，液态收缩、体积膨胀和二次收缩值都小，因而形成缩孔、缩松和铸件胀大变形的倾向小，容易获得健全的铸件。设计冒口时要密切注意现场铁液的冶金质量，它可以用试样的石墨球数来评定：从25.4mm厚（M=0.79cm）的Y形试样上取样作金相检查，以1mm2面积上的石墨球数为准，即当球数大于150个/mm2评为冶金质量“好”，90～150个/mm2为“中”，小于90个/mm2为“差”。还需注意影响冶金质量的其他因素，这些因素是：
（1）炉料的组成及品质。高炉新生铁最佳，废钢次之，回炉料最差。新生铁本身的品质优或劣，对收缩、膨胀特性影响很大。
（2）炉型。经验表明，用冲天炉最佳，其次为反射炉、无芯感应炉，电弧炉最差。
（3）铁液的停留时间。铁液停留时间长，温度高（超过1500℃），降低冶金质量。
（4）孕育。孕育效果好，则有利于冶金质量。(https://www.daowen.com)
（二）冷却速度的影响
研究表明：对C E=3.80%～3.84%、w Si/w C=0.46～0.52的亚共晶铸铁，冷却速度3℃/min（与测定平衡图时的冷却速度相近），冷却后奥氏体数量为20.5%（体积分数）（与用平衡图计算结果相近）。当把该铸铁的冷却速度提高到200℃/min时（与Φ30mm球试样的干砂型冷却条件相当），对应初生奥氏体枝晶数量占44.6%（体积分数）。这和平衡状态相比，初生奥氏体数量增大到2.2倍，显然这会增加灰铸铁共晶前的体收缩。
图16-21 球墨铸铁的体积变化
实线—冷却速度高，冶金质量差；虚线—冷却速度低，冶金质量高；a1、a2—一次收缩；b1、b2—体积膨胀；c1、c2—二次收缩
冷却速度越大，铸铁的液态收缩、体积膨胀和二次收缩值也越大。在砂型铸造条件下，铸件的冷却速度主要取决于铸件模数。对小模数的薄壁件，例如M C＜2.5cm，就应安放冒口补缩。相反，大模数铸件，M C≥2.5cm，凝固时间长、降温慢，对补缩要求低，创造适当工艺条件，可用无冒口工艺。
（三）化学成分的影响
碳、硅含量对球铁件缩松的影响见图16-22。虚线方块示出常用的碳硅范围，高于3.9=w C+w Si/7线的区域为致密区。可见碳量对消除球铁件的缩松比硅的作用强7倍之多。碳硅比（w c/w Si）对球铁的体收缩率εⅤ、线收缩率εl、流动性λ的影响见图16-22（b）。当w C/w Si=1.18时，εⅤ具有最小值。
图16-22 碳硅比（w c/w Si）对球铁收缩缺陷的影响
εⅤ—体收缩率；εl—线收缩率；λ—流动性（试样长度）