第13章氣孔與夾雜

1、第十三章第十三章 氣孔與夾雜氣孔與夾雜13-1 13-1 氣孔的種類氣孔的種類含含氫氫量量2、反應(yīng)性氣孔、反應(yīng)性氣孔溶質(zhì)分布方程：溶質(zhì)分布方程： 01( )1exp()LLkvCxCxkD液相中氣體濃度超過(guò)某飽和氣體濃度液相中氣體濃度超過(guò)某飽和氣體濃度SL時(shí)，才析出氣泡，則產(chǎn)生過(guò)飽和濃度區(qū)時(shí)，才析出氣泡，則產(chǎn)生過(guò)飽和濃度區(qū)X（x=x，CL=SL）：）： 01ln1LLDkxvSkC gg, 22, 1, 1cos（4）從鑄型）從鑄型侵入型氣孔侵入型氣孔的形成機(jī)理與此相似的形成機(jī)理與此相似P氣Pa+ H 2/r1）渣氣孔）渣氣孔例例 鋼中鋼中 CO不溶，但氧或氧化物與碳反應(yīng)形成不溶，但氧或氧化物

2、與碳反應(yīng)形成CO（FeO）+C = CO+Fe（MnO）+C = CO+Mn（SiO2）+2C = 2CO+ Si（Cu2O）+2H = 2Cu+H2O (氣氣)（2）金屬液內(nèi)反應(yīng)性氣孔）金屬液內(nèi)反應(yīng)性氣孔2）金屬液中元素間反應(yīng)性氣孔）金屬液中元素間反應(yīng)性氣孔碳氧反應(yīng)氣孔碳氧反應(yīng)氣孔水蒸氣反應(yīng)氣孔水蒸氣反應(yīng)氣孔碳?xì)浞磻?yīng)氣孔碳?xì)浞磻?yīng)氣孔13-3 13-3 影響氣孔的因素及防止措施影響氣孔的因素及防止措施3析出性氣孔的防止析出性氣孔的防止以下主要因素影響析出性氣孔的形成：以下主要因素影響析出性氣孔的形成：金屬液原始含氣量金屬液原始含氣量C C0 0 C0含量愈高，含量愈高，CL、x和和t都將增大，

3、都將增大，C0高時(shí)，凝固前沿的液相能較早析出氣泡。高時(shí)，凝固前沿的液相能較早析出氣泡。C0不高時(shí)，就依附縮孔較不高時(shí)，就依附縮孔較遲析出。遲析出。冷卻速度冷卻速度 冷卻速度愈快，凝固區(qū)域就愈小，枝晶不易封閉液冷卻速度愈快，凝固區(qū)域就愈小，枝晶不易封閉液相，凝固速度相，凝固速度V愈大，則愈大，則x和和t愈小，氣體來(lái)不及擴(kuò)散，因而氣孔愈小，氣體來(lái)不及擴(kuò)散，因而氣孔不易形成。不易形成。合金成分合金成分 影響原始含氣量影響原始含氣量C0 ，決定分配系數(shù)決定分配系數(shù)k和擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)DL以及合金收縮大小及凝固區(qū)域。以及合金收縮大小及凝固區(qū)域。氣體性質(zhì)氣體性質(zhì) 氫比氮的擴(kuò)散速度快氫比氮的擴(kuò)散速度快可從

4、以下途徑來(lái)防止或減少它的產(chǎn)生?？蓮囊韵峦緩絹?lái)防止或減少它的產(chǎn)生。1減少金屬液的原始含氣量減少金屬液的原始含氣量C0減少金屬液的吸氣量減少金屬液的吸氣量 盡量減少或防止氣體進(jìn)入金屬內(nèi)。盡量減少或防止氣體進(jìn)入金屬內(nèi)。對(duì)金屬液采取除氣處理對(duì)金屬液采取除氣處理 （a a）浮游去氣，即向金屬液中吹入不溶于金屬的氣體，使溶解浮游去氣，即向金屬液中吹入不溶于金屬的氣體，使溶解的氣體進(jìn)入氣泡而排除；的氣體進(jìn)入氣泡而排除；（b b）采用真空去氣；采用真空去氣；（c c）氧化去氣，對(duì)能溶解氧的金屬液（如銅液），可先吹氧去氧化去氣，對(duì)能溶解氧的金屬液（如銅液），可先吹氧去氫，然后再脫氧；氫，然后再脫氧；（d d）冷

5、凝除氣法，即緩慢冷到凝固溫度，然后迅速加熱至澆注冷凝除氣法，即緩慢冷到凝固溫度，然后迅速加熱至澆注溫度。溫度。 2阻止氣體析出阻止氣體析出阻止?jié)踩腓T型內(nèi)的金屬液析出氣體的方法有：阻止?jié)踩腓T型內(nèi)的金屬液析出氣體的方法有：提高鑄件冷卻速度提高鑄件冷卻速度 對(duì)易產(chǎn)生析出性氣孔的鋁合金盡量采用金屬型鑄造。對(duì)易產(chǎn)生析出性氣孔的鋁合金盡量采用金屬型鑄造。提高鑄件凝固時(shí)的外壓提高鑄件凝固時(shí)的外壓 這可以有效阻止氣體的析出。如將澆注的鋁合金鑄型放在通入這可以有效阻止氣體的析出。如將澆注的鋁合金鑄型放在通入46大氣壓的壓縮空氣的壓力寶中凝固大氣壓的壓縮空氣的壓力寶中凝固, ,可有效地減少或消除鋁合金可有效地減少

6、或消除鋁合金鑄件中的氣孔。鑄件中的氣孔。 按形成時(shí)間先后：初生夾雜物按形成時(shí)間先后：初生夾雜物 次生夾雜物次生夾雜物 二次氧化夾雜物二次氧化夾雜物2、危害、危害： 連續(xù)性，均勻性破壞連續(xù)性，均勻性破壞機(jī)械性能機(jī)械性能 致密性致密性 耐蝕性能耐蝕性能 紅脆紅脆 熱裂（低熔點(diǎn)相）熱裂（低熔點(diǎn)相） 裂紋源裂紋源鋼中鋼中MnS夾雜物引起的裂紋源及擴(kuò)張過(guò)程夾雜物引起的裂紋源及擴(kuò)張過(guò)程a)原始狀態(tài)原始狀態(tài) b)受力后產(chǎn)生裂紋受力后產(chǎn)生裂紋 c)d)裂紋繼續(xù)擴(kuò)展裂紋繼續(xù)擴(kuò)展3、初生夾雜物的形成及防止措施、初生夾雜物的形成及防止措施4、二次氧化夾雜物的形成及防止措施、二次氧化夾雜物的形成及防止措施（1）形成）

7、形成澆注及填充鑄型的過(guò)程中氧化形成澆注及填充鑄型的過(guò)程中氧化形成（2）防止）防止合理的澆注工藝及澆冒口系統(tǒng)，合理的澆注工藝及澆冒口系統(tǒng)，平穩(wěn)充型平穩(wěn)充型 控制金屬液的易氧化元素控制金屬液的易氧化元素 鑄型內(nèi)鑄型內(nèi)造造還原型氣氛還原型氣氛5、次生夾雜物、次生夾雜物凝固過(guò)程中，溶質(zhì)再分配，溶質(zhì)富集，偏晶結(jié)晶析出夾雜物凝固過(guò)程中，溶質(zhì)再分配，溶質(zhì)富集，偏晶結(jié)晶析出夾雜物例如：例如：Fe中富集中富集Mn和和S時(shí)：時(shí)：圖圖 夾雜物粘附晶體示意圖夾雜物粘附晶體示意圖 （a)粘附后粘附后 （b)粘附前粘附前粘附發(fā)生的條件：粘附發(fā)生的條件：LcLiic圖圖 偏析夾雜物被粘附陷入晶內(nèi)示意圖偏析夾雜物被粘附陷入晶內(nèi)示意圖夾雜物被排斥推入液相示意圖夾雜物被排斥推入液相示意圖131323231212sinsinsin晶界殘留