第13章气孔与夹杂

1、第十三章第十三章 气孔与夹杂气孔与夹杂13-1 13-1 气孔的种类气孔的种类含含氢氢量量2、反应性气孔、反应性气孔溶质分布方程：溶质分布方程： 01( )1exp()LLkvCxCxkD液相中气体浓度超过某饱和气体浓度液相中气体浓度超过某饱和气体浓度SL时，才析出气泡，则产生过饱和浓度区时，才析出气泡，则产生过饱和浓度区X（x=x，CL=SL）：）： 01ln1LLDkxvSkC gg, 22, 1, 1cos（4）从铸型）从铸型侵入型气孔侵入型气孔的形成机理与此相似的形成机理与此相似P气Pa+ H 2/r1）渣气孔）渣气孔例例 钢中钢中 CO不溶，但氧或氧化物与碳反应形成不溶，但氧或氧化物

2、与碳反应形成CO（FeO）+C = CO+Fe（MnO）+C = CO+Mn（SiO2）+2C = 2CO+ Si（Cu2O）+2H = 2Cu+H2O (气气)（2）金属液内反应性气孔）金属液内反应性气孔2）金属液中元素间反应性气孔）金属液中元素间反应性气孔碳氧反应气孔碳氧反应气孔水蒸气反应气孔水蒸气反应气孔碳氢反应气孔碳氢反应气孔13-3 13-3 影响气孔的因素及防止措施影响气孔的因素及防止措施3析出性气孔的防止析出性气孔的防止以下主要因素影响析出性气孔的形成：以下主要因素影响析出性气孔的形成：金属液原始含气量金属液原始含气量C C0 0 C0含量愈高，含量愈高，CL、x和和t都将增大，

3、都将增大，C0高时，凝固前沿的液相能较早析出气泡。高时，凝固前沿的液相能较早析出气泡。C0不高时，就依附缩孔较不高时，就依附缩孔较迟析出。迟析出。冷却速度冷却速度 冷却速度愈快，凝固区域就愈小，枝晶不易封闭液冷却速度愈快，凝固区域就愈小，枝晶不易封闭液相，凝固速度相，凝固速度V愈大，则愈大，则x和和t愈小，气体来不及扩散，因而气孔愈小，气体来不及扩散，因而气孔不易形成。不易形成。合金成分合金成分 影响原始含气量影响原始含气量C0 ，决定分配系数决定分配系数k和扩散系数和扩散系数DL以及合金收缩大小及凝固区域。以及合金收缩大小及凝固区域。气体性质气体性质 氢比氮的扩散速度快氢比氮的扩散速度快可从

4、以下途径来防止或减少它的产生。可从以下途径来防止或减少它的产生。1减少金属液的原始含气量减少金属液的原始含气量C0减少金属液的吸气量减少金属液的吸气量 尽量减少或防止气体进入金属内。尽量减少或防止气体进入金属内。对金属液采取除气处理对金属液采取除气处理 （a a）浮游去气，即向金属液中吹入不溶于金属的气体，使溶解浮游去气，即向金属液中吹入不溶于金属的气体，使溶解的气体进入气泡而排除；的气体进入气泡而排除；（b b）采用真空去气；采用真空去气；（c c）氧化去气，对能溶解氧的金属液（如铜液），可先吹氧去氧化去气，对能溶解氧的金属液（如铜液），可先吹氧去氢，然后再脱氧；氢，然后再脱氧；（d d）冷

5、凝除气法，即缓慢冷到凝固温度，然后迅速加热至浇注冷凝除气法，即缓慢冷到凝固温度，然后迅速加热至浇注温度。温度。 2阻止气体析出阻止气体析出阻止浇入铸型内的金属液析出气体的方法有：阻止浇入铸型内的金属液析出气体的方法有：提高铸件冷却速度提高铸件冷却速度 对易产生析出性气孔的铝合金尽量采用金属型铸造。对易产生析出性气孔的铝合金尽量采用金属型铸造。提高铸件凝固时的外压提高铸件凝固时的外压 这可以有效阻止气体的析出。如将浇注的铝合金铸型放在通入这可以有效阻止气体的析出。如将浇注的铝合金铸型放在通入46大气压的压缩空气的压力宝中凝固大气压的压缩空气的压力宝中凝固, ,可有效地减少或消除铝合金可有效地减少

6、或消除铝合金铸件中的气孔。铸件中的气孔。 按形成时间先后：初生夹杂物按形成时间先后：初生夹杂物 次生夹杂物次生夹杂物 二次氧化夹杂物二次氧化夹杂物2、危害、危害： 连续性，均匀性破坏连续性，均匀性破坏机械性能机械性能 致密性致密性 耐蚀性能耐蚀性能 红脆红脆 热裂（低熔点相）热裂（低熔点相） 裂纹源裂纹源钢中钢中MnS夹杂物引起的裂纹源及扩张过程夹杂物引起的裂纹源及扩张过程a)原始状态原始状态 b)受力后产生裂纹受力后产生裂纹 c)d)裂纹继续扩展裂纹继续扩展3、初生夹杂物的形成及防止措施、初生夹杂物的形成及防止措施4、二次氧化夹杂物的形成及防止措施、二次氧化夹杂物的形成及防止措施（1）形成）

7、形成浇注及填充铸型的过程中氧化形成浇注及填充铸型的过程中氧化形成（2）防止）防止合理的浇注工艺及浇冒口系统，合理的浇注工艺及浇冒口系统，平稳充型平稳充型 控制金属液的易氧化元素控制金属液的易氧化元素 铸型内铸型内造造还原型气氛还原型气氛5、次生夹杂物、次生夹杂物凝固过程中，溶质再分配，溶质富集，偏晶结晶析出夹杂物凝固过程中，溶质再分配，溶质富集，偏晶结晶析出夹杂物例如：例如：Fe中富集中富集Mn和和S时：时：图图 夹杂物粘附晶体示意图夹杂物粘附晶体示意图 （a)粘附后粘附后 （b)粘附前粘附前粘附发生的条件：粘附发生的条件：LcLiic图图 偏析夹杂物被粘附陷入晶内示意图偏析夹杂物被粘附陷入晶内示意图夹杂物被排斥推入液相示意图夹杂物被排斥推入液相示意图131323231212sinsinsin晶界残留