浅谈铸件缺陷――气孔

技师专业论文
工种：铸造工
浅谈铸件缺陷――气孔
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目录
一、引言 1
二、气孔分类 1 （一）侵入性气孔 1
1、特征 2
2、侵入性气孔的形成条件 2
3、防止侵入性气孔的主要方法和工艺措施 3 （二）析出性气孔 3
1、特征 3
2、析出性气孔的形成机理 4
3、防治析出性气孔的方法 4 （三）反应性气孔的形成机理 4
1、特征 5
2、反应性气孔的形成机理 5
3、防止反应性气孔的措施 5
三、结束语 6
摘要：材料的合理选用，正确的工艺操作过程，才能减少铸件气孔的产生。

关键词：气孔气孔的分类气孔的形成预防工艺措施
一、引言
从2007年3月份转为车间中间检验岗位工作。

在这十三年的实际操作及学习中，了解并懂得了一些粗浅的铸造知识。

现在结合我们公司的生产实际简单谈谈我对铸件缺陷——气孔的认知。

二、气孔的分类
根据调查统计资料，由于气孔所导致的铸件废品占废品总数的三分之一左右。

气孔是气体聚集在铸件表面、皮下和内部而形成的孔洞。

气孔的孔壁光滑，捎带氧化色彩，无一定形状、尺寸和位置，气孔有各种类型，其产生的原因各不相同，按照气体来源的不同一般将气孔分为三类：侵入性气孔、析出性气孔和反应性气孔。

（一）侵入性气孔
由于浇注过程中液态金属对铸型激烈的热作用，使型砂和芯砂中的发气物（如水份、粘结剂和附加物质等）气化、分解和燃烧，生成大量气体以及型腔中原有的气体侵入液态金属内部而不能逸出所产生的孔洞称为侵入性气孔
1、特征侵入性气孔尺寸较大，孔壁光滑，有光泽，稍带氧化色，
呈圆形或腰圆形，多数呈梨形，位于铸件表面或内部。

如下图所示：
2、侵入性气孔的形成条件由于浇注时型芯砂在金属液的高温作用下，产生大量气体，使金属液和砂型界面上的气体压力骤然增加，气体可能侵入金属液，也可能从砂型或排气孔中排出型外，只有满足下列条件的情况下，型砂中的气孔才会侵入金属液。

如下图所示：
P液
B
（a）（b）（c）
即P气＞P液＋P阻＋P腔
公式中P气——金属液和砂型界面的气体压力。

P液——金属液静压力（P液＝ρgh 其中ρ金属液的密度；g为重力加速度；h为金属液的高度）。

P阻——气体侵入金属液时，由于金属液表面张力而引
起的阻力。

P腔——型腔中金属液面上的气体压力。

3、防止侵入性气孔形成的主要方法和工艺措施（在我公司的铸件气孔缺陷中主要为侵入性气孔）
①选用粒度适宜含泥量少的原砂且保证新砂的烘干度，以及加大新砂的混制比例；控制粘上水分及附加物的加入量，保证型砂有良好的透气性。

②在不影响砂型强度的前提下，尽量减少树脂加入量及提高砂芯上涂后的烘干度，并及时使用烘干后的砂芯。

③适当增加铸型排气孔洞数量，保证铸型、砂芯排气孔洞的畅通。

④适当提高浇注温度，浇铸温度控制在1415℃――1430℃之间，使侵入的气体有充分的时间从金属液中上浮和排出。

⑤加快浇注速度，使浇铸速度控制在15秒――18秒，或增大直浇道的横截面积（即：采用使用双排内浇道），提高金属液的静压力。

⑥应设置平稳的浇注系统，防止气体卷入。

（二）析出性气孔
溶解在金属液中的气体，在冷却和凝固过程中，由于溶解度降低而析出形成的孔洞称为析出性气孔。

1、特征数量多，尺寸小，形状呈圆形、椭圆形或针状。

在
铸件断面呈大面积均匀分布。

同一炉次铸件大部分有气孔，主要是氢气孔和氮气孔，这是铝合金和钢铸件中常见的缺陷。

我公司所使用的灰铁铸件中出现此类缺陷的几率相对较少。

2、析出性气孔的形成金属具有吸附和溶解气体的能力（如氢、氧、氮等）。

尤其在液态时能溶解大量气体。

溶解在液态金属中的气体，在温度和外界压力降低时，就会从金属中析出，析出的方式有两种：一种是气体原子从金属内部扩散到金属表面，脱离吸附状态，另一种是气体原子在金属内部形成气体分子和气泡上浮排出。

3、防止析出性气孔的方法
①减少合金的吸气量。

清洁炉料，烘干炉衬和浇注工具，缩短熔炼时间，以避免液态金属和炉气的接触，减少熔炼吸气等。

②对金属液进行除气处理，可用加入元素除气法，吹入不溶性气体及真空除气法等。

③阻止气体的析出。

如提高铸件的冷却速度，正确设置浇冒系统，提高外界的压力等。

（三）反应性气孔
由于液态金属与铸型界面之间，液态金属与渣之间或液态金属内部某些元素之间发生了化学反应产生气体而形成的孔洞，成为反应性气孔。

1、特征这种气体孔一般均匀成群分布，且往往产生于铸件皮下。

又因为形状呈针头或细长腰圆形状，又称针孔。

此类气孔在
铸钢件、球墨铁中出现较多。

下面着重阐述球墨铸铁。

2、反应性气孔的形成机理皮下气孔的形成过程是一个复杂的物理、化学过程。

受各种因素的影响气体来源原子内部析出或外部的侵入。

铁液内部析出的气体有：镁的蒸气，硅铁和稀土合金中的氢气及铁液凝固时溶解度急剧降低而析出的气体；外部侵入的气体主要是铁液和铸型界面上产生某种化学反应所生成的气体。

如：铁液中逸出的镁或铁液表面的硫化镁与铸型中的水蒸气，发生如下反应：
Mg + H2O = MgO + H2
MgS + H2O ＝MgO + H2S
内部析出的气体受到铁液表面氧化膜的阻止不能尽快逸出液面，外部界面反应的气体凭较大的压力侵入有糊状凝固特性而表层较长时间内不能完全凝固的球墨铸铁液体中，待表面凝固后，滞留于铸件表皮下形成皮下气孔。

3、防止反应性气孔的措施
①在保证球化的前提下，尽量减少残留镁量，使镁的质量分数控制在0.03﹪－00.4﹪之间，并尽可能降低原铁液的含硫量。

②尽量控制型砂中的水份，水的质量分数：中压造型低于5﹪，高压造型低于4﹪。

③选择合适的原砂，尽可能降低型砂的强度，提高型砂的透气性。

④孕育硅铁要预热，烘烤。

⑤控制冷却速度，冷却凝固速度快或缓慢两种情况产生皮下气孔都会很少。

⑥在型砂中配入一定的煤粉（FS、MD粉），在金属－－铸型界面上造成还原性气氛保护层，防止铁液氧化。

⑦尽可能提高浇注温度，温度控制在1415℃――1430℃。

⑧设置平稳的浇注系统，防止气体卷入及铁液飞溅搅动造成镁蒸气挥发和燃烧产生气体。

三、结束语
铸造缺陷――气孔对铸件质量和铸造生产有很大的危害。

要迅速有效地消除气孔，必须作系统地调查研究，准确地判断气孔地种类，查明产生地原因，经综合分析和实践验证，方可采取相应地防止措施。