铸造缺陷
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一、铸件缺陷的分类
铸件缺陷种类繁多，不同的铸造方法会产生不同特点的 缺陷，国内国外的铸件缺陷分类方法也不尽相同，但大都以 缺陷的外观特征（性质与形状）作为分类依据。
（1）我国的铸件缺陷分类，主要有五大类（详见表1-11 所示）。
1）孔眼：气孔、缩孔、缩孔、渣眼、砂眼、铁豆； 2）裂纹：热裂、冷裂、温裂； 3）表面缺陷：粘砂、结疤、夹砂、冷隔； 4）铸件形状、尺寸和重量不合格； 5）铸件成分、组织及性能不合格。
如表4-3所示，铝产生析出气孔的可能性最大、而镁产生 析出气孔的可能性最小。
④.防治措施
i. 控制或减少金属液中的气体含量。如：对原材料进行 去水、去油、除锈等，减少炉气或空气中的湿度。
ii. 脱气处理。如：铝合金的脱气精炼，旋转搅拌除气等。 iii. 采用金属型。金属型比砂型更能有效地防止析出气孔。 iv. 浇注后使金属液在压力下凝固，阻止已溶解的气体析 出，可防止析出气孔。
③.形成原因和防治措施
i.液流自由下落裹入气泡
表4－2 裹携气孔形成原因和防治措施图示1 H和d越大，裹入气泡越多，气泡进入金属液的深度越 深，越不易上浮，易产生裹入性气孔。
ii.形成旋涡漏斗而裹入气泡
表4－2 裹携气孔形成原因和防治措施图示2 为了防止裹入性气孔，hj不能过高，Hy应设计为 （2.7~3.0）dz，用扁椭圆形浇口杯取代倒圆锥形浇口杯。
①.定义：浇注系统中的金属液流裹携着气泡，气泡随液 流进入型腔，或液流冲击型腔内金属液面，将气泡卷入金属 液中。当气泡不能从型腔金属液中排除，就会使铸件产生气 孔。又称卷入气孔。
②.目视特征： i.尺寸、形状和部位：尺寸较大；通常为圆球形、团球 形或扁球形；以浇注位置为基，气孔越趋于铸件上部，其尺 寸越大、越易成为扁球形气孔。 ii.分布：弥散性地分布于内浇道作用区的铸件截面积中。 iii.孔壁表面面貌：孔壁平滑，气孔壁呈氧化色，是发暗 的。
iii.不充满式浇注系统而裹入气泡
表4－2 裹携气孔形成原因和防治措施图示3 充满式浇注系统（直浇道为上大下小的倒锥 形），比不充满式浇注系统（圆柱形）有利于克服裹 入气泡。
3) 析出气孔
①.定义：以原子态溶解于金属液中的氢、氮气体元素， 金属液凝固时它们以分子态气相析出，形成气泡而使铸件产 生的气孔，称为析出气孔。由于氢析出而形成的析出气孔， 称为氢气孔；由于氮析出而形成的析出气孔，称为氮气孔。
③.形成原因及防治措施：
以内生式CO反应气孔为例：
形成的根本原因：冶炼时钢 液脱氧不良。
[C]+[O]→CO 防治措施：冶炼时，钢液要 脱氧完全。可以加入硅铁、锰铁、 硅钙等脱氧剂，最后用Al终脱氧。
④.防治措施
防止侵入性气体应主要从减小pA，增加气体进入金属液 的阻力和使气泡容易从金属液中浮出等方面入手：
i.减少砂型（芯）在浇注时的发气量。严格控制湿型的 水分含量等。
ii.使浇注时产生的气体容易从砂型（芯）中排出。如多 扎出气孔等。
iii.提高气体进入金属液的阻力。如表面施用涂料等。
2) 裹携气孔（或卷入气孔）
（2）国际铸件缺陷分类有七大类（详见表1-13）
A. 多肉类； B. 孔洞类； C. 裂纹类； D. 表面缺陷； E. 铸件残缺类； F. 尺寸或形状差错类； G. 夹杂物和金相组织不合格类
（3）按缺陷形成的机理分类
按缺陷形成的机理分类，详见表1-14。 表1-15，是对表1-14中A2型砂性能造成缺陷的说明。 它为铸件缺陷分析提供了思路，找出产生缺陷的各种原因。
形成该气孔的气体来自外部气体源，所以侵入气孔是一 种外生式气孔。
②.目视特征
i.形状――圆球形、团球 形的异形孔洞；有时是梨形 气孔，如图4－11示。
ii.孔壁表面面貌：孔壁平 滑。
iii.尺寸大小：尺寸通常较 大，最大尺寸达几毫米以上。
iV.部位：常为内部气孔，按浇注位置，常处于铸件上表 面的截面中。
（3）位置：气孔可分布在铸件的任何位置。可分为： 内部气孔、皮下气孔、表面气孔。
内部气孔存在于铸件的内部，目视检查无法发现；如图 4－10所示。
皮下气孔成串横列于铸件表面以下1~3mm，一般为圆球 形、团球形、泪滴形或长针形；如图4－3、图4－4所示。
表面气孔存在于铸件毛坯表面，落砂清理后可以发现， 如图4－6所示。
4）内生式反应气孔
①.定义：金属凝固时，金属本身化学成分元素与溶解于 金属液中的化合物，或化合物之间发生化学反应，产生气 体，形成气泡而出现的气孔，称为内生式反应气孔。
②.目视特征： i. 尺寸、形状和分布：气孔孔洞大，孔径可达几毫米； 圆球形、团球形、异形孔；弥散性气孔。 ii. 孔壁表面面貌和部位： 孔壁平滑，表面呈金属光亮色。
1、气孔缺陷
（1）定义：金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡 在铸件中形成的孔洞。或“在铸件内部、表面或近于表面处
有 大小不等的光滑孔眼”。
（2）形状及颜色：气孔的形状有圆的、长的、不规则 的（气孔的形状详见图4-1）；有单个的、也有聚集成片 的；颜色为白色或带一层暗色，有时表面还覆有一层氧化皮。
（4）气孔的种类：
从气孔的形成原因或形成机理来分类，气孔可分为5种 类型：
A. 侵入气孔; B. 裹携气孔（或卷入气孔）; C. 析出气孔; D. 内生式反应气孔; E. 外生式反应气孔。
1) 侵入气孔
①.定义：从浇注到铸件表面凝固成固体壳的期间，外部 气体源（型砂、芯砂等）发生的气体侵入型腔内的金属液 中，形成气泡而产生的气孔，称为侵入气孔。
V.分布：大多数情况下，是单个或几个聚集的，尺寸较 大的气孔。有时成为局部聚集的蜂窝状气孔（如图4－10 示），很少成为弥散性气孔或针孔。
③.形成机理
分三个阶段形成：第一阶段，气体侵入金属液；第二阶 段，型壁上气泡形成；第三阶段，气泡在型腔金属液中的滞 留或排出。
侵入性气孔形成的条件是：
pA＞（p0+pm+pz） pA――“金属－铸型”界面上气泡所在处的压力； p0――型腔中的气体压力，一般为标准大气压力； pm――金属液静压力，pm＝ρ•g•h； pz――金属液的表面阻力。
②.目视特征： i.尺寸、形状和分布：孔洞小，约1mm；一般为圆球形 或团球形；分布为弥散性气孔。如图4－26所示。 ii.孔壁表面面貌和部位：孔壁平滑、发亮，呈金属本色。 一般总是内部气孔。 iii.流行性缺陷。
③.形成机理
气体元素在铸件中的存在形式有三种：溶解于液态或固 态金属中、与金属中其它元素形成化合物；金属液凝固时， 以分子态气体析出，形成气泡。
二、砂型铸造典型缺陷
铸造缺陷多种多样，不同的铸造方法通常有不同 缺陷特征。
砂型铸造的典型缺陷包括：
1、孔缺陷
2、铸件体积亏损缺陷
3、裂纹和变形缺陷
4、表面粗糙和粘砂缺陷
5、膨胀缺陷
6、充填缺陷
7、夹杂类缺陷
8百度文库操作缺陷
9、尺寸和重量超差缺陷 10、组织异常缺陷等。
这里主要介绍：孔缺陷、铸件体积亏损缺陷、 膨胀缺陷、充填缺陷、夹杂类缺陷。
铸件缺陷种类繁多，不同的铸造方法会产生不同特点的 缺陷，国内国外的铸件缺陷分类方法也不尽相同，但大都以 缺陷的外观特征（性质与形状）作为分类依据。
（1）我国的铸件缺陷分类，主要有五大类（详见表1-11 所示）。
1）孔眼：气孔、缩孔、缩孔、渣眼、砂眼、铁豆； 2）裂纹：热裂、冷裂、温裂； 3）表面缺陷：粘砂、结疤、夹砂、冷隔； 4）铸件形状、尺寸和重量不合格； 5）铸件成分、组织及性能不合格。
如表4-3所示，铝产生析出气孔的可能性最大、而镁产生 析出气孔的可能性最小。
④.防治措施
i. 控制或减少金属液中的气体含量。如：对原材料进行 去水、去油、除锈等，减少炉气或空气中的湿度。
ii. 脱气处理。如：铝合金的脱气精炼，旋转搅拌除气等。 iii. 采用金属型。金属型比砂型更能有效地防止析出气孔。 iv. 浇注后使金属液在压力下凝固，阻止已溶解的气体析 出，可防止析出气孔。
③.形成原因和防治措施
i.液流自由下落裹入气泡
表4－2 裹携气孔形成原因和防治措施图示1 H和d越大，裹入气泡越多，气泡进入金属液的深度越 深，越不易上浮，易产生裹入性气孔。
ii.形成旋涡漏斗而裹入气泡
表4－2 裹携气孔形成原因和防治措施图示2 为了防止裹入性气孔，hj不能过高，Hy应设计为 （2.7~3.0）dz，用扁椭圆形浇口杯取代倒圆锥形浇口杯。
①.定义：浇注系统中的金属液流裹携着气泡，气泡随液 流进入型腔，或液流冲击型腔内金属液面，将气泡卷入金属 液中。当气泡不能从型腔金属液中排除，就会使铸件产生气 孔。又称卷入气孔。
②.目视特征： i.尺寸、形状和部位：尺寸较大；通常为圆球形、团球 形或扁球形；以浇注位置为基，气孔越趋于铸件上部，其尺 寸越大、越易成为扁球形气孔。 ii.分布：弥散性地分布于内浇道作用区的铸件截面积中。 iii.孔壁表面面貌：孔壁平滑，气孔壁呈氧化色，是发暗 的。
iii.不充满式浇注系统而裹入气泡
表4－2 裹携气孔形成原因和防治措施图示3 充满式浇注系统（直浇道为上大下小的倒锥 形），比不充满式浇注系统（圆柱形）有利于克服裹 入气泡。
3) 析出气孔
①.定义：以原子态溶解于金属液中的氢、氮气体元素， 金属液凝固时它们以分子态气相析出，形成气泡而使铸件产 生的气孔，称为析出气孔。由于氢析出而形成的析出气孔， 称为氢气孔；由于氮析出而形成的析出气孔，称为氮气孔。
③.形成原因及防治措施：
以内生式CO反应气孔为例：
形成的根本原因：冶炼时钢 液脱氧不良。
[C]+[O]→CO 防治措施：冶炼时，钢液要 脱氧完全。可以加入硅铁、锰铁、 硅钙等脱氧剂，最后用Al终脱氧。
④.防治措施
防止侵入性气体应主要从减小pA，增加气体进入金属液 的阻力和使气泡容易从金属液中浮出等方面入手：
i.减少砂型（芯）在浇注时的发气量。严格控制湿型的 水分含量等。
ii.使浇注时产生的气体容易从砂型（芯）中排出。如多 扎出气孔等。
iii.提高气体进入金属液的阻力。如表面施用涂料等。
2) 裹携气孔（或卷入气孔）
（2）国际铸件缺陷分类有七大类（详见表1-13）
A. 多肉类； B. 孔洞类； C. 裂纹类； D. 表面缺陷； E. 铸件残缺类； F. 尺寸或形状差错类； G. 夹杂物和金相组织不合格类
（3）按缺陷形成的机理分类
按缺陷形成的机理分类，详见表1-14。 表1-15，是对表1-14中A2型砂性能造成缺陷的说明。 它为铸件缺陷分析提供了思路，找出产生缺陷的各种原因。
形成该气孔的气体来自外部气体源，所以侵入气孔是一 种外生式气孔。
②.目视特征
i.形状――圆球形、团球 形的异形孔洞；有时是梨形 气孔，如图4－11示。
ii.孔壁表面面貌：孔壁平 滑。
iii.尺寸大小：尺寸通常较 大，最大尺寸达几毫米以上。
iV.部位：常为内部气孔，按浇注位置，常处于铸件上表 面的截面中。
（3）位置：气孔可分布在铸件的任何位置。可分为： 内部气孔、皮下气孔、表面气孔。
内部气孔存在于铸件的内部，目视检查无法发现；如图 4－10所示。
皮下气孔成串横列于铸件表面以下1~3mm，一般为圆球 形、团球形、泪滴形或长针形；如图4－3、图4－4所示。
表面气孔存在于铸件毛坯表面，落砂清理后可以发现， 如图4－6所示。
4）内生式反应气孔
①.定义：金属凝固时，金属本身化学成分元素与溶解于 金属液中的化合物，或化合物之间发生化学反应，产生气 体，形成气泡而出现的气孔，称为内生式反应气孔。
②.目视特征： i. 尺寸、形状和分布：气孔孔洞大，孔径可达几毫米； 圆球形、团球形、异形孔；弥散性气孔。 ii. 孔壁表面面貌和部位： 孔壁平滑，表面呈金属光亮色。
1、气孔缺陷
（1）定义：金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡 在铸件中形成的孔洞。或“在铸件内部、表面或近于表面处
有 大小不等的光滑孔眼”。
（2）形状及颜色：气孔的形状有圆的、长的、不规则 的（气孔的形状详见图4-1）；有单个的、也有聚集成片 的；颜色为白色或带一层暗色，有时表面还覆有一层氧化皮。
（4）气孔的种类：
从气孔的形成原因或形成机理来分类，气孔可分为5种 类型：
A. 侵入气孔; B. 裹携气孔（或卷入气孔）; C. 析出气孔; D. 内生式反应气孔; E. 外生式反应气孔。
1) 侵入气孔
①.定义：从浇注到铸件表面凝固成固体壳的期间，外部 气体源（型砂、芯砂等）发生的气体侵入型腔内的金属液 中，形成气泡而产生的气孔，称为侵入气孔。
V.分布：大多数情况下，是单个或几个聚集的，尺寸较 大的气孔。有时成为局部聚集的蜂窝状气孔（如图4－10 示），很少成为弥散性气孔或针孔。
③.形成机理
分三个阶段形成：第一阶段，气体侵入金属液；第二阶 段，型壁上气泡形成；第三阶段，气泡在型腔金属液中的滞 留或排出。
侵入性气孔形成的条件是：
pA＞（p0+pm+pz） pA――“金属－铸型”界面上气泡所在处的压力； p0――型腔中的气体压力，一般为标准大气压力； pm――金属液静压力，pm＝ρ•g•h； pz――金属液的表面阻力。
②.目视特征： i.尺寸、形状和分布：孔洞小，约1mm；一般为圆球形 或团球形；分布为弥散性气孔。如图4－26所示。 ii.孔壁表面面貌和部位：孔壁平滑、发亮，呈金属本色。 一般总是内部气孔。 iii.流行性缺陷。
③.形成机理
气体元素在铸件中的存在形式有三种：溶解于液态或固 态金属中、与金属中其它元素形成化合物；金属液凝固时， 以分子态气体析出，形成气泡。
二、砂型铸造典型缺陷
铸造缺陷多种多样，不同的铸造方法通常有不同 缺陷特征。
砂型铸造的典型缺陷包括：
1、孔缺陷
2、铸件体积亏损缺陷
3、裂纹和变形缺陷
4、表面粗糙和粘砂缺陷
5、膨胀缺陷
6、充填缺陷
7、夹杂类缺陷
8百度文库操作缺陷
9、尺寸和重量超差缺陷 10、组织异常缺陷等。
这里主要介绍：孔缺陷、铸件体积亏损缺陷、 膨胀缺陷、充填缺陷、夹杂类缺陷。