【正文】 時形成氣孔。 　　 熔煉設(shè)備及工具的影響 　　不同熔煉設(shè)備熔化鋁合金時，鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的。影響針孔形成的主要因素有： 　　 原材料、輔助材料的影響 　　在鋁合金熔煉澆注過程中，所使用的原材料、輔助材料、一些材料中的結(jié)晶水和鋁銹AL（OH）2分解會產(chǎn)生水分，造型材料中有多種有機和無機輔料帶有的水分，鑄型材料中的輔料、涂料等因為預(yù)熱不良含有的水分等等，在鋁合金熔煉澆注時，會因水蒸氣的分解而產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體都有可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔。 　　5． 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素 　　綜上所述，針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對鑄件品質(zhì)造成一定影響的一種鑄造缺陷，氫是造成針孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中80%90%是氫），而氫的主要來源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。對鋁合金鑄件切取性能試樣要求，鑄件允許存在的針孔級別詳見GB94388 　　這里應(yīng)當(dāng)指出的是，由于鑄件壁厚效應(yīng)的影響，即使針孔嚴(yán)重程度相同，壁厚大的部位力學(xué)性能下降，壁厚小的則較高。為此，在鋁合金鑄件生產(chǎn)實踐中，加強對氣孔等級對力學(xué)性能的影響研究，通過控制針孔等級來保證鋁合金鑄件品質(zhì)是非常重要的。不同溫度下活性氫原子在鋁液或鋁合金中的溶解度見表1。 　　在鋁合金熔煉時，周圍空氣中的氫氣含量并不多，氫的最通常的來源是鋁和水蒸氣的反應(yīng)，而水蒸氣主要來源于爐氣中的水分、設(shè)備及工具吸附的水分、一些材料的結(jié)晶水與鋁銹Al(OH)2分解出來的水分等，其反應(yīng)式如下： 　　3H2O(水蒸氣)+2Al=Al2O3+6[H](1) 　　含鎂鋁合金由于還發(fā)生下列反應(yīng)，更容易吸收氫： 　　H2O(水蒸氣)+ Mg=MgO+2[H](2) 　　另外，金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應(yīng)也能生成氫： 　　4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3) 　　鎂、鈉、鋰可以改變鋁的表面的氧化膜，使活性氫原子容易進入；金屬氟和鈹則能在鋁的表面形成更致密的氧化膜，降低氫向鋁液或鋁合金中擴散的速度，對鋁合金起到保護作用。惰性氣體不能溶于鋁或鋁合金，其他氣體一般與鋁或鋁合金反應(yīng)形成鋁的化合物，如Al2OAlClAlN、Al4C3等等。 　　鋁合金生產(chǎn)實踐證明，氫是唯一能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體，是導(dǎo)致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中最有害的氣體，也是鋁合金中溶解度最大的氣體。普通焦炭坩堝爐，爐氣成分主要為二氧化碳、二氧化硫和氮氣；煤氣、重油坩堝爐主要為水蒸氣、氮氣；而對目前大多數(shù)熔煉廠家使用的電爐熔煉來說，爐氣成分主要是氫氣。在鋁合金熔煉過程中，通常接觸的爐氣有：氫氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，這些氣體主要是由燃料燃燒后產(chǎn)生的，而耐火材料、金屬爐料及熔劑、與氣體接觸的工具等也可以帶入一定量的氣體，如新砌的爐襯、爐子的耐火材料、坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時間，其化學(xué)結(jié)合的氫才能充分從粘結(jié)劑中釋放出來。 　　3． 形成氣孔的氫氣的來源與析出 　　鋁合金中氣孔的產(chǎn)生，是由于鋁合金吸氣而形成的，但氣體分子狀態(tài)的氣體一般不能溶解于合金液中，只有當(dāng)氣體分子分解為活性原子時，才有可能溶解。這是因為在一般鑄造生產(chǎn)條件下，鑄件具有寬的凝固溫度范圍，使鋁合金容易形成發(fā)達的樹枝狀結(jié)晶。這就是我們在生產(chǎn)中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時節(jié)鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。 　　在一般生產(chǎn)條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn)生。因過飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來不及上浮排出的，就在凝固過程中形成細小、分散的氣孔，即平常我們所說的針孔（gas porosity）。（氫在純鋁中的溶解度與溫度的關(guān)系見圖1③）。 　　2． 針孔的形成 　　鋁合金在熔煉和澆注時，能吸收大量的氫氣，冷卻時則因溶解度的下降而不斷析出。 　　(3) 綜合性氣孔：它是點狀針孔和網(wǎng)狀針孔的中間型，從低倍組織上看，大針孔較多，但不是圓點狀，而呈多角形。這種針孔容易與縮孔、縮松等予以區(qū)別開來。針孔（gas porosity/pinhole），通常是指鑄件中小于1mm的析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。 你應(yīng)該在乎的是，你要比現(xiàn)在的你強。觀山觀水皆得妙，更將何物污靈臺？美國作家威廉 能與貧人共年谷，必有明月生蚌胎。7．正確控制熱處理溫度，降低淬火冷卻速度?；虼嬖谄渌苯鹑毕輹r產(chǎn)生產(chǎn)生原因：1．鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，有尖角，壁的厚薄變化過于懸殊2．砂型(芯)退讓性不良3．鑄型局部過熱4．澆注溫度過高5．自鑄型中取出鑄件過早6．熱處理過熱或過燒，冷卻速度過激防止方法:1．改進鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免尖角，壁厚力求均勻，圓滑過渡2．采取增大砂型(芯)退讓性的措施3．保證鑄件各部分同時凝固或順序凝固，改進澆注系統(tǒng)設(shè)計4．適當(dāng)降低澆注溫度5．控制鑄型冷卻出型時間。 2．熱處理裂紋：由于熱處理過燒或過熱引起，常呈穿晶裂紋。 1．鑄造裂紋。 缺陷特征：鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部氣孔 氣泡可通過X光透視或機械加工發(fā)現(xiàn)氣孔 氣泡在X光底片上呈黑色產(chǎn)生原因：1．澆注合金不平穩(wěn)，卷入氣體2．型(芯)砂中混入有機雜質(zhì)(如煤屑、草根 馬糞等)3．鑄型和砂芯通氣不良4．冷鐵表面有縮孔5．澆注系統(tǒng)設(shè)計不良防止方法 ：1．正確掌握澆注速度，避免卷入氣體。斷口多呈灰白色或黃色，經(jīng)x光透視或在機械加工時發(fā)現(xiàn)，也可在堿洗、酸洗或陽極化時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因：1．爐料不清潔，回爐料使用量過多3．合金液中的熔渣未清除干凈4．澆注操作不當(dāng)，帶入夾渣防止方法：1．爐料應(yīng)經(jīng)過吹砂，回爐料的使用量適當(dāng)降低2．改進澆注系統(tǒng)設(shè)計，提高其擋渣能力4．澆注時應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)并應(yīng)注意擋渣5．精煉后澆注前合金液應(yīng)靜置一定時間 二 氣孔 氣泡鋁鑄件常見缺陷及分析一 氧化夾渣 缺陷特征：氧化夾渣多分布在鑄件的上表面，在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。 缺陷特征：三鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形，具有光滑的表面，一般是發(fā)亮的氧化皮，有時呈油黃色。2．型(芯)砂中不得混入有機雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量3．改善(芯)砂的排氣能力4．正確選用及處理冷鐵5．改進澆注系統(tǒng)設(shè)計三 縮松在鑄態(tài)時斷口為灰色，淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍 斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因：1．冒口補縮作用差2．爐料含氣量太多3．內(nèi)澆道附近過熱4．砂型水分過多，砂芯未烘干5．合金晶粒粗大6．鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)7．澆注溫度過高，澆注速度太快防止方法：1．從冒口補澆金屬液，改進冒口設(shè)計2．爐料應(yīng)清潔無腐蝕3．鑄件縮松處設(shè)置冒口，安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用4．控制型砂水分，和砂芯干燥5．采取細化品粒的措施6．改進鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度四 裂紋缺陷特征 : 沿晶界發(fā)展，常伴有偏析，是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn)常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過劇。6．鑄件變形時采用熱校正法。藏書萬卷可教子，遺金滿籯常作災(zāi)。山隨宴坐圖畫出，水作夜窗風(fēng)雨來。?？思{說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。”[樓 主] | Posted: 0216 10:02潮戈級別: 論壇版主精華: 5 發(fā)帖: 264威望: 121 點金錢: 1559 RMB貢獻值: 12 點在線時間:38(小時)注冊時間:20020701最后登錄:20060222 鋁合金鑄件氣孔與預(yù)防關(guān)鍵字：鋁合金 編輯： 日期：20051014 點擊數(shù)： 1．氣孔類別 　　由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向，熔煉過程中又直接與爐氣或外界大氣相接觸，因此，如熔煉過程中控制稍許不當(dāng)，鋁合金就很容易吸收氣體而形成氣孔，最常見的是針孔。根據(jù)鋁合金析出性氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類①，即： 　　(1) 點狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點狀，針孔輪廓清晰且互不連續(xù)，能數(shù)出每平方厘米面積上針孔的數(shù)目，并能測得出其直徑。 　　(2) 網(wǎng)狀針孔： 在低倍組織中針孔密集相連成網(wǎng)狀，有少數(shù)較大的孔洞，不便清查單位面積上針孔的數(shù)目，也難以測出針孔的直徑大小。 　　鋁合金生產(chǎn)實踐證明，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要氣體成分是氫氣，并且其出現(xiàn)無一定的規(guī)律可循，往往是一個爐次的全部或多數(shù)鑄件均存在有針孔現(xiàn)象；材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產(chǎn)生針孔。有的資料介紹②，鋁合金中溶解的較多的氫，其溶解度隨合金液溫度的升高而增大，隨溫度的下降而減少，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時，氫在鋁合金中的溶解度下降19倍。因此鋁合金液在冷卻的凝固過程中，氫的某一時刻，氫的含量超過了其溶解度即以氣泡的形式析出。在氫氣泡形成前達到的過飽和度是氫氣泡形核的數(shù)目的函數(shù)，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用。在相對濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金，鑄件中的針孔尤其嚴(yán)重。 　　一般說來，對鋁合金而言，如果結(jié)晶溫度范圍較大，則產(chǎn)生網(wǎng)狀針孔的機率也就大得多③。在凝固后期，樹枝狀結(jié)晶間隙部分的殘留鋁液可能相互隔絕，分別存在于近似封閉的小小空間之中，由于它們受到外界大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小，當(dāng)殘留鋁液進一步冷卻收縮時能形成一定程度的真空（即補縮通道被阻塞），從而使合金中過飽和的氫氣析出而形成針孔。合金液中氣體能溶解的數(shù)量多少，不僅與分子是否容易分解為活性原子有關(guān)，還直接與氣體原子類別有關(guān)。一般而言，爐氣成分是由燃料種類以及空氣量來決定的。因此，采用不同的熔煉爐熔煉時，鋁合金的吸氣量和產(chǎn)生氣孔的程度是不同的。在鑄件凝固過程中由于氫的析出而產(chǎn)生的孔隙，不僅減少了鑄件的實際截面積而且是裂紋源。由圖1可知，氫在液態(tài)鋁或鋁合金中的溶液解度很大，而幾乎不溶解于固態(tài)鋁（在室溫條件下，﹪以下）。形成氫化物的元素，如鈣、鈦、鋰、銫等金屬均能強烈地擴大氫在鋁液中的溶解度。 　　4．氣孔對鋁合金鑄件性能的影響 　　針孔對鋁合金性能的影響主要表現(xiàn)在能使鑄件組織致密度降低，力學(xué)性能下降。針孔等級評定，低倍檢驗按GB1085189進行，當(dāng)有爭議時按表2規(guī)定執(zhí)行；X射線照相按GB1134689鋁合金鑄件針孔分級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)選用目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的兩種合金ZL101（AlSiMg系）和ZL201（AlCuMn系）, 并在T4狀態(tài)測定бb和σ5的試驗結(jié)果表明（ZL101TZL201ST4各種針孔試樣的力學(xué)性能分別見表表4）：鑄件力學(xué)性能與針孔等級之間是線性相關(guān)關(guān)系，隨著針孔等級級別增加，力學(xué)性能逐步下降；針孔等級每增加一級，力學(xué)性бb下降3%左右，σ5下降 5%左右。由于鑄件的力學(xué)性能取決于多種因素，不僅與針孔等級有關(guān)，還與合金的化學(xué)成分的波動、鑄 件的凝固速度、熱處理效果、其他缺陷的存在因素有關(guān)，所以同一級別的針孔試樣，力學(xué)性能將在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因，也就是直接影響針孔形成的主要因素。涂料中粘結(jié)劑，雖然可以增加涂層厚度，但也相應(yīng)增大了發(fā)氣量。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝，使用前應(yīng)吹砂或用其他方法清除干凈，并加熱至700℃800℃，保溫2h4 h，以去除坩堝所吸附的水分和其它化學(xué)物質(zhì)，否則會因含有水分而在熔煉澆注時產(chǎn)生水蒸氣而導(dǎo)致形成氣孔。 　　熔煉用的工具如澆包、除氣用的鐘罩等，使用前應(yīng)將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈；鋁鎂合金使用的工具，使用前則要求放在光鹵石等熔劑中洗滌干凈。如果預(yù)熱不良，表面吸咐的水分，會在熔煉澆注過程因加熱形成水蒸氣而產(chǎn)生大量的氣體，導(dǎo)致鑄件針孔的形成。當(dāng)然，空氣濕度大時，鋁合金錠 、熔煉設(shè)備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸附量，因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護措施，以減少氣孔的產(chǎn)生。生產(chǎn)實踐表明，鋁液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān)，還與合金熔煉溫度、熔煉時間等有較大的關(guān)系。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近似成比例增加。 　　 砂型鑄造鑄型的影響 　　鑄型含水量高，鋁合金中含氫量就越高