防止气孔措施

气孔形成的原因及解决的措施

在工厂的生产实践中，人们对气孔的叫法不一样。有的叫气眼、气泡、气窝，丛生气孔，划为一体统称为“气孔”。

气孔是铸件最常见的缺陷之一。在铸件废品中，气孔缺陷占很大比例，特别是在湿模砂铸造生产中，此类缺陷更为常见，有时会引起成批报废。球墨铸铁更为严重。气孔是在铸件成型过程中形成的，形成的原因比较复杂，有物理作用，也有化学作用，有时还是两者综合作用的产物。有些气孔的形成机理尚无统一认识，因为其形成的原因可能是多方面的。

各类合金铸件，产生气孔缺陷有其共性，但又都是在特定条件下生成的，因此又都具有特殊性。所以要从共性中分析产生气孔的一般规律，也要研究特性中的特有规律，以便采取有效的针对性措施，防止气孔缺陷的产生。

一、气孔的特征

气孔大部分产生在铸件的内表面或内部、砂芯面以及靠近芯撑的地方。形状有圆形的、长方形的以及不规则形状，直径有大的、小的也有似针状丛生孔形。气孔通常具有干净而光滑的内孔面，有时被一层氧化皮所覆盖。光滑的孔内颜色一般是白色，或带有一层暗蓝色，有的气孔内壁还有一个或几个小铁豆豆，常把这种气孔称作“铁豆气孔”。距铸件表面很近的气孔，又叫“皮下气孔”，往往通过热处理、清滚或者机械加工后才被发现。还有一种常见的气孔，叫做“气缩孔”，是气体和铸件凝固时的收缩而共同促使其产生的，形状又有其特殊性。铸钢和高牌号铸铁都常出这种名称的缺陷，但形成的机理有所差异。

气孔和缩孔是可以区别开的，一般说来气孔是圆形或梨形的孔洞，内壁光滑。而不像缩孔那样内表面比较粗糙。

二、气体的来源

各类铸造合金在熔炼及成型过程中，总要和气体相接触的，气体就会进入并以各种形式存在于合金中，气体来源是多方面的，归纳起来，主要来自以下几个方面：

1、原材料带进的。各种铁类、铁合金、燃料、熔剂等，自身就含有气体，有的带有雨雪潮湿，有的锈蚀，有的带有浊污，在熔炼过程中都有可能产生气体，其中一部分就会滞留在合金液中。有人提出：炉料上带的雨水、雪湿、浊污随炉料进入炉内，在炉料还是固态仅发红时，它们就已蒸发或烧掉，怎么会留存在铁水里呢？在资料里，用语言详细解释的不多，但在实践中，只要炉料（生铁、废钢、回炉料）受雨雪淋湿，湿着入炉，铁水一定会氧化，这确是事实。潮湿炉料在炉内的变化是无法看到的，但是废钢、生铁夏天被雨淋后，其表面很快就会有一层黄色的锈，这则是常见的！这层黄色的锈就是铁氧化的象征。

[Fe]+[H2O]——[FeO]+2[H]↑

另外我们还会常见到这种现象，露天堆放的生铁、废钢经雨雪淋后，冬天生锈发黄的时间慢，夏天生锈发黄的时间快，夏天经雨淋后一个晚上就可以发黄。

2、熔炼过程中吸收的。从炉气、炉料、炉衬、工具中吸收的。

3、出炉浇注过程中卷入的。

4、化学无素反应产生的。有位老师傅说：“一千多度的铁水里面会有气体？没话想话说”。其不知铁中含有碳（C），风机吹的风中有氧（O），二者结合物中一部分是氧化碳（CO）或者是二氧化碳（CO2），这都是气体，只不过不是全部残留在铁水中。铸件在成型过程中，合金元素之间，合金元素与铸型之间，合金元素与熔渣之间，铁水与空气之间都会发生化学反应，有的则产生大量气体。

5、热作用侵入的。高温液态金属浇入铸型后，在金属与铸型界面上发生强烈的热作用，在热作用下，铸型（芯）中的水分蒸发，粘结剂和各种附加物（煤粉、重油）燃烧和挥发而产生大量气体，同时原来型腔中和砂粒空隙中的气体也受热膨胀，随着温度的升高，这些气体的压力越来越大，部分气体一方面通过砂粒间隙以及通气道排出型（芯）之外；如果型腔排气不畅，型砂透气性能差，另一部分不易排出的气体，在型腔内足够大的气体压力作用下，就有可能侵入进金属液中，凝固时排不出来滞留在合金里，而形成气孔。

尽管产生气孔的原因很复杂，但通常情况下把其归纳为二大类：一类是金属液在冷却过程中，金属液自身析出的气体，造成的气孔，称为“析出气孔”。

另一类是由铁水外部侵入的气体（主要来自型砂，砂芯等）形成的气孔，称之为“侵入气孔”。

析出气孔的形成：

金属在固态时，就具有吸收气体和溶解气体（如：氢、氧、氮）的能力，由于太小或者是以化合状态存在的，只是用肉眼看不到，用高倍金相显微镜，就可以清楚地看到。科技发达国家钢材制成的零件为什么耐用，其中一个原因就是因为钢材中这些杂质含量少（不是没有），而且他们又采取有效的变质措施，改变了这些杂质的存在形态，以减少对钢材基体的切割和破坏，从而提高了钢材的综合性能强度。金属在固态情况下尤其是这样，那么由固体变成液体时，吸收和溶解气体的能力急剧的增加，金属液温度越高，气体溶解度越大。可以打

个比喻，盐在冷水中10—12%就饱和了，但是在热水中可含20—30%。金属液过热度越高，溶化时间越长，金属吸收气体的量就越多（特别是用电炉冶炼操作不当时），含气量大的金属液浇注到砂型中后，金属液在冷却凝固过程中，气体就会重新析出，析出的气泡如果能从金属液中浮出液面散去，铸件就不会产生气孔。当气体溶解度过多，特别是氧化严重的金属液，而又没有采取脱氧措施，来不及浮出散掉的气体，当金属液凝固后，铸件就会出现气孔。

金属液在冷却凝固时，靠近型腔的金属液首先凝固，而壁厚地方的金属液冷却相对较慢，当处于液态铁水中的气泡上浮时，铸件已形成外壳，气泡就存留在液体和固体结合部之间，所以常常在铸件上表面外壳下，产生的气孔最多。

另外，在金属液溶化过程中，由于金属液发生化学反应产生的气体，而造成铸件的气孔。如果金属液氧化严重（风压风量过大，炉料本身就严重氧化或含杂质过多），金属液中就会含有较多的氧化铁，氧化铁就有可能与钢铁中的碳发生化学变化，生成一氧化碳或二氧化碳气体，由于这些极微小的气体亲和能力很强，就会聚集在一起形成气泡。这些气泡如果不能排出，铸件就会产生气孔。

析出气孔严重的时候有一个特点，那就是整个铸件的任何断面上都布满着大小不一的孔洞，特别是铸件最后凝固部位会形成蜂窝状气孔，而且是同一炉次铁水浇注的铸件大都有这种缺陷。1975年9月4日，河南省驻马店地区柴油机厂铸造车间，由于使用热处理车间的废旧气体渗碳罐等锈蚀严重的废物作回炉料，