1、1/34材料成形原理材料成形原理材料成型與控制專業材料成型與控制專業 2/34第一節第一節 氣孔的種類氣孔的種類 形成過程：形成過程： 金屬在熔煉、澆注及凝固過程中，爐料、鑄型、澆金屬在熔煉、澆注及凝固過程中，爐料、鑄型、澆包、空氣及化學反應產生的各種氣體會包、空氣及化學反應產生的各種氣體會溶入溶入到液態金屬到液態金屬中，隨中，隨溫度下降溫度下降氣體會因在金屬中的氣體會因在金屬中的溶解度溶解度的顯著的顯著降低降低而析出。尚未從金屬中逸出的氣體會以分子的形式殘留而析出。尚未從金屬中逸出的氣體會以分子的形式殘留在固體金屬內部而形成氣孔。在固體金屬內部而形成氣孔。 危害：危害： 氣孔的存在不僅能氣孔

2、的存在不僅能減少鑄件的有效面積減少鑄件的有效面積，且能使局，且能使局部造成部造成應力集中應力集中成為零件斷裂的裂紋源。一些不規則的成為零件斷裂的裂紋源。一些不規則的氣孔，增加氣孔，增加缺口敏感性缺口敏感性，使金屬，使金屬強度下降強度下降，零件的，零件的抗疲抗疲勞能力降低勞能力降低。 3/34 金屬中的氣孔可以分為二類：金屬中的氣孔可以分為二類： (1)(1)析出性氣孔析出性氣孔 (2)(2)反應性氣孔反應性氣孔 一、析出性氣孔一、析出性氣孔 金屬液在冷卻及凝固過程中，因氣體溶解金屬液在冷卻及凝固過程中，因氣體溶解度下降，析出的氣體來不及從液面排除而產生度下降，析出的氣體來不及從液面排除而產生的

3、氣孔稱為的氣孔稱為析出性氣孔析出性氣孔。 這類氣孔在鑄件斷面上這類氣孔在鑄件斷面上大面積分布大面積分布，靠近，靠近冒口、熱節等溫度較高的區域，其分布較密集，冒口、熱節等溫度較高的區域，其分布較密集，形狀呈形狀呈團球形、裂紋多角形、斷續裂紋狀或混團球形、裂紋多角形、斷續裂紋狀或混合型合型。 4/34 二、反應性氣孔二、反應性氣孔 金屬液和鑄型之間或在金屬液內部發金屬液和鑄型之間或在金屬液內部發生化學反應所產生的氣孔，稱為生化學反應所產生的氣孔，稱為反應性氣反應性氣孔孔。 反應性氣孔通常分布在反應性氣孔通常分布在鑄件表面皮下鑄件表面皮下1 13mm3mm，表面經過加工或清理后，就暴露，表面經過加工

4、或清理后，就暴露出許多小氣孔，所以通稱出許多小氣孔，所以通稱皮下氣孔皮下氣孔。形狀。形狀有有球狀、梨狀球狀、梨狀。 另一類反應性氣孔是金屬內部化學成另一類反應性氣孔是金屬內部化學成分之間或與非金屬夾雜物發生化學反應產分之間或與非金屬夾雜物發生化學反應產生的，呈生的，呈梨形或團球形梨形或團球形，均勻分布。，均勻分布。 5/34第二節第二節 氣孔的形成機理氣孔的形成機理 一、析出性氣孔的形成機理一、析出性氣孔的形成機理 1 1凝固時溶質再分配導致凝固時溶質再分配導致氣孔形成。氣孔形成。 在鑄造過程中，金屬凝在鑄造過程中，金屬凝固時，由于溶質再分配，在固時，由于溶質再分配，在固液界面前沿有氣體溶質的

5、固液界面前沿有氣體溶質的富集。當氣體濃度富集。當氣體濃度超過它的超過它的飽和濃度時飽和濃度時，就容易析出氣，就容易析出氣泡，該氣泡若不能排除，保泡，該氣泡若不能排除，保留下來就形成氣孔。留下來就形成氣孔。 6/34 2 2侵入性氣孔的形成侵入性氣孔的形成 將金屬液澆入砂型中時，由于各種原將金屬液澆入砂型中時，由于各種原因會產生大量的氣體。氣體的體積隨著溫因會產生大量的氣體。氣體的體積隨著溫度的升高而增大，造成金屬度的升高而增大，造成金屬鑄型界面上的鑄型界面上的氣壓增大。氣壓增大。當界面上局部氣體的壓力足夠當界面上局部氣體的壓力足夠大時，氣體就能在鑄件開始凝固的初期侵大時，氣體就能在鑄件開始凝固

6、的初期侵入金屬液中成為氣泡，氣泡不能上浮逸出入金屬液中成為氣泡，氣泡不能上浮逸出時就形成梨形氣孔時就形成梨形氣孔。7/34 氣體由砂型表面進入金屬液中形成氣泡的形氣體由砂型表面進入金屬液中形成氣泡的形態決定于態決定于潤濕角潤濕角 、微孔在空間的位置和它的孔、微孔在空間的位置和它的孔徑徑。 出現在接觸表面上的孔隙曾經有過氣相的地出現在接觸表面上的孔隙曾經有過氣相的地方，可以看成是準備好的氣泡核，最容易形成氣方，可以看成是準備好的氣泡核，最容易形成氣泡。泡。8/34 潤濕面潤濕面氣泡的形成表現為氣泡的基底固定氣泡的形成表現為氣泡的基底固定不變，垂直向上的力使氣泡長大脫離基底。不變，垂直向上的力使氣

7、泡長大脫離基底。 非潤濕面非潤濕面氣泡的形成則是氣泡的基底不斷氣泡的形成則是氣泡的基底不斷擴大，沿表面展開，使球狀表面發生變形出現擴大，沿表面展開，使球狀表面發生變形出現細腰而斷開所致。細腰而斷開所致。 9/34二、反應性氣孔的形成機理二、反應性氣孔的形成機理 ( (一一) )金屬與鑄型間反應性氣孔金屬與鑄型間反應性氣孔 在高溫下各氣相反應達到平衡狀態時，金屬在高溫下各氣相反應達到平衡狀態時，金屬液液鑄型界面處的氣相成分中鑄型界面處的氣相成分中H H2 2和和COCO的含量較多，的含量較多，C0C02 2較少。較少。 反應性氣孔的成因目前尚無統一說法：反應性氣孔的成因目前尚無統一說法： （1）

8、氫氣說氫氣說 （2）氮氣說氮氣說 （3 3）COCO說說10/34 1氫氣說氫氣說 金屬液澆入鑄型后，由于金屬液金屬液澆入鑄型后，由于金屬液鑄型界面處氣鑄型界面處氣相中含有較高的氫，使金屬液表面層氫的濃度增加，相中含有較高的氫，使金屬液表面層氫的濃度增加，凝固過程中，液固表面前沿易形成過飽和氣體濃度和凝固過程中，液固表面前沿易形成過飽和氣體濃度和很高的氣體析出壓力，金屬液很高的氣體析出壓力，金屬液鑄型界面處的化學反鑄型界面處的化學反應在金屬液表面所產生的各種氧化物如應在金屬液表面所產生的各種氧化物如FeO、Al2O3、MgO等，以及鑄鐵中的石墨固相能使氣體附著它等，以及鑄鐵中的石墨固相能使氣體

9、附著它形成形成氣泡氣泡，表面層氣泡一旦形成后，液相中的，表面層氣泡一旦形成后，液相中的氫等氣體都氫等氣體都向氣泡擴散向氣泡擴散，隨著金屬結晶沿枝晶間長大，形成皮下，隨著金屬結晶沿枝晶間長大，形成皮下氣孔。氣孔。 2氮氣說氮氣說 一些研究者認為，鑄型或型芯采用各種一些研究者認為，鑄型或型芯采用各種含氮樹脂含氮樹脂做粘結劑做粘結劑，分解反應造成界面處氣相氮氣濃度增加。，分解反應造成界面處氣相氮氣濃度增加。提高樹脂及烏洛托品含量，也會導致型內氣相中氮含提高樹脂及烏洛托品含量，也會導致型內氣相中氮含量增加，當氮含量達到一定濃度，就會產生皮下氣孔。量增加，當氮含量達到一定濃度，就會產生皮下氣孔。11/3

10、4 3 3COCO說說 一些研究者認為，金屬與鑄型表面處金屬液與水蒸一些研究者認為，金屬與鑄型表面處金屬液與水蒸氣或氣或C0C02 2相互作用，使鐵液生成相互作用，使鐵液生成FeOFeO，鑄件凝固時由于結，鑄件凝固時由于結晶前沿枝晶內液相碳濃度的偏析，將產生反應晶前沿枝晶內液相碳濃度的偏析，將產生反應 FeO+CFeO+CFe+COFe+CO CO CO氣泡可依附晶體或非金屬夾雜物形成，這時氫、氣泡可依附晶體或非金屬夾雜物形成，這時氫、氮均可擴散進入該氣泡，氣泡沿枝晶生長方向長大，形氮均可擴散進入該氣泡，氣泡沿枝晶生長方向長大，形成皮下氣孔。成皮下氣孔。12/34 ( (二二) )金屬液內反應

11、性氣孔金屬液內反應性氣孔 1 1渣氣孔渣氣孔 金屬在凝固過程中，如果存在氧化夾雜物，金屬在凝固過程中，如果存在氧化夾雜物，其中的其中的FeOFeO可以與液相中富集的碳產生反應可以與液相中富集的碳產生反應: : (FeO)+C (FeO)+CFe+COFe+CO 當碳和當碳和FeOFeO的量較多時，就可能形成渣氣的量較多時，就可能形成渣氣孔。如果鐵液中存在石墨相，將發生下列反應孔。如果鐵液中存在石墨相，將發生下列反應: : (FeO)+C (FeO)+CFe+COFe+CO 反應反應生成的生成的CO氣體，依附在氣體，依附在FeO熔渣上，熔渣上，就形成了渣氣孔，其明顯的特點是就形成了渣氣孔，其明顯

12、的特點是氣孔和熔渣氣孔和熔渣依附在一起依附在一起。 13/34 2 2金屬液中元素間反應性氣孔金屬液中元素間反應性氣孔 (1)(1)碳氧反應氣孔碳氧反應氣孔，鋼液脫氧不全或鐵液，鋼液脫氧不全或鐵液嚴重氧化，溶解的氧若與鐵液中的碳相遇，將嚴重氧化，溶解的氧若與鐵液中的碳相遇，將產生產生COCO氣泡而沸騰，氣泡而沸騰，COCO氣泡上浮中，吸入氫和氣泡上浮中，吸入氫和氧，使其長大，由于型內溫度下降快，凝固時氧，使其長大，由于型內溫度下降快，凝固時氣泡來不及完全排除，最終產生蜂窩狀氣孔。氣泡來不及完全排除，最終產生蜂窩狀氣孔。 (2)(2)水蒸氣反應氣孔水蒸氣反應氣孔，金屬液中溶解的，金屬液中溶解的O

13、O和和HH，如果相遇就會產生，如果相遇就會產生H H2 20 0氣泡，凝固前來氣泡，凝固前來不及析出，就會產生氣孔。不及析出，就會產生氣孔。 (3)(3)碳氫反應氣孔碳氫反應氣孔，鑄件最后凝固部位液，鑄件最后凝固部位液相中的偏析，含有較高濃度的相中的偏析，含有較高濃度的HH和和CC，凝固，凝固過程中產生過程中產生CHCH4 4，形成局部性氣孔。，形成局部性氣孔。14/34第三節第三節 影響氣孔的因素及防止措施影響氣孔的因素及防止措施 一、析出性氣孔的影響因素及防止措施一、析出性氣孔的影響因素及防止措施 ( (一一) )影響因素影響因素 1 1金屬液原始含氣量金屬液原始含氣量C C0 0 C C

14、0 0過高時，凝固前沿的液相能較早析出氣泡，形狀過高時，凝固前沿的液相能較早析出氣泡，形狀接近團球形。接近團球形。C C0 0不太高時，就依附縮孔較遲析出。不太高時，就依附縮孔較遲析出。 2 2冷卻速度冷卻速度 鑄件冷卻速度愈快，凝固區域就愈小，枝晶不易封鑄件冷卻速度愈快，凝固區域就愈小，枝晶不易封閉液相，且凝固速度愈大，氣體來不及擴散，所以氣閉液相，且凝固速度愈大，氣體來不及擴散，所以氣孔不易形成。孔不易形成。15/34 3 3合金成分合金成分 不同成分的合金，原始含氣量不同成分的合金，原始含氣量C C0 0、分配系數、分配系數k k0 0，擴，擴散系數散系數D DL L以及合金收縮大小和凝

15、固區域各不相同。以及合金收縮大小和凝固區域各不相同。k k0 0愈愈小，合金液收縮愈大，小，合金液收縮愈大，結晶溫度范圍愈大的合金，容結晶溫度范圍愈大的合金，容易產生氣孔和氣縮孔易產生氣孔和氣縮孔。 4 4氣體性質氣體性質 氣體的擴散系數氣體的擴散系數DL大，擴散速度快，則容易析出，大，擴散速度快，則容易析出，不易產生氣孔。不易產生氣孔。 16/34( (二二) )防止或減少析出性氣孔的措施防止或減少析出性氣孔的措施 1 1減少金屬液的原始含氣量減少金屬液的原始含氣量C C0 0 (1) (1)減少金屬液的吸氣量，采取烘干、除濕等措施，減少金屬液的吸氣量，采取烘干、除濕等措施，防止爐料、空氣、

16、鑄型、澆包等方面的氣體進入金屬防止爐料、空氣、鑄型、澆包等方面的氣體進入金屬液。液。 (2)(2)對金屬液進行對金屬液進行除氣處理除氣處理，常用的方法有：，常用的方法有： 1)1)浮游去氣浮游去氣，即向金屬液中吹入不溶于金屬的氣，即向金屬液中吹入不溶于金屬的氣體，如惰性氣體、氮氣及加入氯鹽等，使溶解的氣體體，如惰性氣體、氮氣及加入氯鹽等，使溶解的氣體進入氣泡而排除。進入氣泡而排除。 2)2)氧化去氣氧化去氣，對能溶解氧的金屬液，可先吹氧去氫，對能溶解氧的金屬液，可先吹氧去氫，然后再脫氧。然后再脫氧。 17/34 2 2阻止金屬液中氣體析出阻止金屬液中氣體析出 (1)(1)提高鑄件冷卻速度，如金

17、屬型鑄造等方法。提高鑄件冷卻速度，如金屬型鑄造等方法。 (2)(2)提高鑄件凝固時的外壓，如密封加壓等方法。提高鑄件凝固時的外壓，如密封加壓等方法。 3 3型型( (芯芯) )砂處理砂處理 (1)(1)減少砂型減少砂型( (芯芯) )在澆注時的發氣量。在澆注時的發氣量。 (2)(2)使澆注時產生的氣體容易從砂型使澆注時產生的氣體容易從砂型( (芯芯) )中排出。例如中排出。例如多扎排氣孔；使用薄壁或空心和中間填焦炭塊的砂芯多扎排氣孔；使用薄壁或空心和中間填焦炭塊的砂芯等方法。等方法。 18/34二、防止皮下氣孔產生的措施二、防止皮下氣孔產生的措施 (1)(1)采取采取烘干、除濕烘干、除濕等措施

18、，防止和減少氣體進入金屬等措施，防止和減少氣體進入金屬液。液。 (2)(2)嚴格控制合金中嚴格控制合金中氧化性較強元素氧化性較強元素的含量，如球墨鑄的含量，如球墨鑄鐵中的鎂及稀土元素；鑄鋼中用于脫氧的鋁。鐵中的鎂及稀土元素；鑄鋼中用于脫氧的鋁。 (3)(3)砂型砂型( (芯芯) )要嚴格控制水分要嚴格控制水分，重要鑄件可采用干型或，重要鑄件可采用干型或表面烘干型，含氮樹脂砂要盡量減少尿素含量，控制烏表面烘干型，含氮樹脂砂要盡量減少尿素含量，控制烏洛托品固化劑的加入量，保證鑄型有良好的透氣性。洛托品固化劑的加入量，保證鑄型有良好的透氣性。 (4)(4)適當提高澆注溫度適當提高澆注溫度，能夠降低凝

19、固速度，有利于氣，能夠降低凝固速度，有利于氣體排除。體排除。 (5)(5)工藝方案設計中，盡量保證工藝方案設計中，盡量保證金屬液平穩進入鑄型金屬液平穩進入鑄型內，內，減少金屬液的氧化。減少金屬液的氧化。19/34第四節第四節 夾雜物夾雜物 一、液態金屬中非金屬一、液態金屬中非金屬夾雜物的來源與類型夾雜物的來源與類型 (一一)夾雜物的來源夾雜物的來源 1、金屬在、金屬在熔煉與鑄造過程熔煉與鑄造過程中，原中，原材料本身材料本身所含有的夾所含有的夾雜物，如金屬爐料表面粘砂，氧化銹蝕，隨同爐料一起雜物，如金屬爐料表面粘砂，氧化銹蝕，隨同爐料一起進入熔爐的泥砂，焦炭中的灰分等，熔化后變為溶渣。進入熔爐的

20、泥砂，焦炭中的灰分等，熔化后變為溶渣。 2、金屬熔煉金屬熔煉時，脫氧、脫硫、孕育、球化等時，脫氧、脫硫、孕育、球化等處理過程處理過程，產生大量的產生大量的MnO、SiO2、Al2O3等夾雜物。等夾雜物。 3、液態金屬與爐襯、澆包的耐火材料以及溶渣接觸時，、液態金屬與爐襯、澆包的耐火材料以及溶渣接觸時，會發生會發生相互作用相互作用，產生大量，產生大量MnO、Al2O3等夾雜物。等夾雜物。20/34 4、在精煉后轉包及澆注過程中，因金屬液表面與空氣、在精煉后轉包及澆注過程中，因金屬液表面與空氣接觸，其表面很快地形成一層接觸，其表面很快地形成一層氧化膜氧化膜，當其受到紊流、，當其受到紊流、渦流等破壞

21、而卷入金屬中，可形成二次氧化夾雜物。渦流等破壞而卷入金屬中，可形成二次氧化夾雜物。 5 5、金屬在凝固過程中，進行的各種物理化學反應所形、金屬在凝固過程中，進行的各種物理化學反應所形成的如成的如AlAl2 20 03 3、FeOFeO、FeSFeS等等內生夾雜物內生夾雜物。 ( (二二) )常見的非金屬夾雜物常見的非金屬夾雜物 (1)(1)氧化物：如氧化物：如FeOFeO、MnOMnO、Si0Si02 2、A1A12 20 03 3等。等。 (2)(2)硫化物：如硫化物：如FeSFeS、MnSMnS、CuCu2 2S S等。等。 (3)(3)硅酸鹽：成分較復雜，是一種玻璃體夾雜物，如硅酸鹽：成

22、分較復雜，是一種玻璃體夾雜物，如FeOFeOSi0Si02 2、FeFe2 2Si0Si04 4、MnMn2 2Si0Si04 4、FeOFeOAlAl2 20 03 3Si0Si02 2、nFeOnFeOmMnOmMnOpSi0pSi02 2等。等。21/34 ( (三三) )夾雜物的類型夾雜物的類型 夾雜物按其形成的時間可分為夾雜物按其形成的時間可分為初生初生和和次生次生夾雜夾雜物，以及物，以及二次氧化二次氧化夾雜物。夾雜物。 1 1、初生初生夾雜物是在夾雜物是在金屬熔煉及爐前處理金屬熔煉及爐前處理過程中產生過程中產生的。的。 2 2、次生次生夾雜物是在夾雜物是在金屬凝固過程金屬凝固過程中

23、產生的。中產生的。 3 3、在、在澆注過程中澆注過程中因氧化而產生的夾雜物稱為因氧化而產生的夾雜物稱為二次氧二次氧化化夾雜物。夾雜物。22/34 （四）夾雜物的形狀（四）夾雜物的形狀 1 1、夾雜物的形狀可分為球形、多面體、夾雜物的形狀可分為球形、多面體、不規則多角形、條狀及薄板形、板形等。不規則多角形、條狀及薄板形、板形等。 2 2、氧化物氧化物一般呈球形或團狀。一般呈球形或團狀。 3 3、同一類夾雜物、同一類夾雜物在不同鑄造合金中在不同鑄造合金中也有也有不同形狀，如不同形狀，如Al2O3在鋼中呈鏈球多角狀，在鋼中呈鏈球多角狀，在鋁合金中呈板狀。在鋁合金中呈板狀。 4 4、同一類型夾雜物，、

24、同一類型夾雜物，含有不同的成分含有不同的成分，形態也不相同，如形態也不相同，如MnS在鋼中通常有球形、在鋼中通常有球形、枝晶間桿狀、多面體結晶形三種形態。枝晶間桿狀、多面體結晶形三種形態。 23/34二、非金屬夾雜物對鑄件質量的影響二、非金屬夾雜物對鑄件質量的影響 1 1、夾雜物的存在將、夾雜物的存在將降低鑄件的塑性、韌性和疲降低鑄件的塑性、韌性和疲勞性能勞性能。 2 2、金屬液內含有的懸浮狀難熔固體夾雜物顯著、金屬液內含有的懸浮狀難熔固體夾雜物顯著降低其流動性降低其流動性。 3 3、易熔的夾雜物、易熔的夾雜物( (如鋼鐵中的如鋼鐵中的FeS)FeS)，往往分布在，往往分布在晶界，導致鑄件晶界

25、，導致鑄件產生熱裂，收縮大產生熱裂，收縮大。 4 4、熔點低的夾雜物、熔點低的夾雜物( (如鋼中如鋼中FeO)FeO)，將促進，將促進微觀縮微觀縮孔孔形成。形成。 5 5、有時可以利用夾雜物來、有時可以利用夾雜物來改善合金某些方面的改善合金某些方面的性能性能：如鋁合金液中加入：如鋁合金液中加入TiTi，可形成，可形成TiAlTiAl3 3，可，可作為鋁合金的非均質核心，使組織得以細化。作為鋁合金的非均質核心，使組織得以細化。24/34三、初生夾雜物的形成及防止措施三、初生夾雜物的形成及防止措施 ( (一一) )初生夾雜物的形成初生夾雜物的形成1 1夾雜物的偏晶結晶夾雜物的偏晶結晶 金屬熔煉過程

26、及爐前處理，都會在金屬液內產生大金屬熔煉過程及爐前處理，都會在金屬液內產生大量一次非金屬夾雜物，從金屬液中析出固相夾雜物是量一次非金屬夾雜物，從金屬液中析出固相夾雜物是一個結晶過程，一個結晶過程，夾雜物往往是結晶過程中最先析出相夾雜物往往是結晶過程中最先析出相，屬于偏晶反應。屬于偏晶反應。2 2夾雜物的聚合長大夾雜物的聚合長大 初生夾雜物初生夾雜物剛剛析出析出時時，尺寸非常小，僅有幾個微米。，尺寸非常小，僅有幾個微米。但是，它的但是，它的成長速度非常快成長速度非常快。試驗證明，鋼液中加入。試驗證明，鋼液中加入脫氧劑脫氧劑10s10s鐘后，鐘后，Si0Si02 2夾雜就長大了一個數量級。長大夾雜

27、就長大了一個數量級。長大如此迅速如此迅速，一個重要原因是夾雜物粒子的一個重要原因是夾雜物粒子的碰撞和聚合碰撞和聚合。25/34 ( (二二) )排除金屬液中初生夾雜物的途徑排除金屬液中初生夾雜物的途徑 1 1加熔劑加熔劑 金屬液表面覆蓋一層熔劑，上浮的夾雜物被它吸金屬液表面覆蓋一層熔劑，上浮的夾雜物被它吸收。如鋁合金精煉時加入氯鹽。球墨鑄鐵加珍珠巖。收。如鋁合金精煉時加入氯鹽。球墨鑄鐵加珍珠巖。 2 2過濾法過濾法 金屬液通過過濾器達到去除夾雜物的目的。金屬液通過過濾器達到去除夾雜物的目的。過濾過濾器分非活性與活性兩種，前者起機械作用，如用石墨、器分非活性與活性兩種，前者起機械作用，如用石墨、

28、鎂磚、陶瓷碎屑等，后者還多一種吸附作用，排渣效鎂磚、陶瓷碎屑等，后者還多一種吸附作用，排渣效果更好，如用果更好，如用NaFNaF、CaFCaF、Na3A1Fe6Na3A1Fe6等。等。 3 3采用排除和減少金屬液中氣體的措施采用排除和減少金屬液中氣體的措施，同樣也能達，同樣也能達到排除和減少夾雜物的目的，如合金液靜置處理、浮到排除和減少夾雜物的目的，如合金液靜置處理、浮游法凈化、真空澆注等。游法凈化、真空澆注等。26/34四、二次氧化夾雜物的形成及防止措施四、二次氧化夾雜物的形成及防止措施 ( (一一) )二次氧化夾雜物的形成二次氧化夾雜物的形成1 1、形成過程、形成過程 金屬液在澆注及填充鑄

29、型的過程中，所產生的氧化金屬液在澆注及填充鑄型的過程中，所產生的氧化物稱物稱二次氧化夾雜物二次氧化夾雜物。 液態金屬與大氣接觸時，表面很快會形成一層氧化液態金屬與大氣接觸時，表面很快會形成一層氧化薄膜，并不斷增厚。薄膜，并不斷增厚。在澆注及充型過程中，表面氧化物在澆注及充型過程中，表面氧化物會被卷入金屬液內部，因溫度下降很快，來不及上浮到會被卷入金屬液內部，因溫度下降很快，來不及上浮到表面，留在金屬中形成二次氧化夾雜物。表面，留在金屬中形成二次氧化夾雜物。 二次氧化夾雜物常常出現在二次氧化夾雜物常常出現在鑄件上表面、型芯下表鑄件上表面、型芯下表面及死角部分面及死角部分，是鑄件非金屬夾雜缺陷的主

30、要來源。，是鑄件非金屬夾雜缺陷的主要來源。27/34 2 2、影響因素、影響因素 （1 1）化學成分）化學成分 二次氧化夾雜物的形成，取決于金屬中各氧化元二次氧化夾雜物的形成，取決于金屬中各氧化元素的熱力學及動力學條件。素的熱力學及動力學條件。 1 1）金屬液中要含有強氧化性元素金屬液中要含有強氧化性元素，氧化物的標準生成，氧化物的標準生成吉布斯能越低，氧化反應的自發傾向越大，表明該元素吉布斯能越低，氧化反應的自發傾向越大，表明該元素氧化性越強，生成二次氧化夾雜物的可能性越大。氧化性越強，生成二次氧化夾雜物的可能性越大。 2 2）二次氧化夾雜物的生成還取決于）二次氧化夾雜物的生成還取決于氧化反

31、應的速度氧化反應的速度，即與合金元素的活度有關。通常合金元素含量都不大，即與合金元素的活度有關。通常合金元素含量都不大，合金液可以看作稀溶液，可用濃度近似代替它的活度。合金液可以看作稀溶液，可用濃度近似代替它的活度。因此，被氧化元素的含量多少就直接影響二次氧化夾雜因此，被氧化元素的含量多少就直接影響二次氧化夾雜物的速度和數量物的速度和數量。28/34 （2 2）金屬液流）金屬液流 金屬液與大氣接觸的機會越高，接觸面積金屬液與大氣接觸的機會越高，接觸面積越大和接觸時間越長，產生的二次氧化夾雜物越大和接觸時間越長，產生的二次氧化夾雜物就越多就越多。金屬液若是紊流運動，以及金屬液產。金屬液若是紊流運動，以及金屬液產生的渦流、對流會使金屬液表面產生波動，增生的渦流、對流會使金屬液表面產生波動，增加了與大氣接觸機會，容易產生二次氧化夾雜加了與大氣接觸機會，容易產生二次氧化夾雜物。物。29/34 （二）防止和減少二次氧化夾雜物的途徑二）防止和減少二次氧化夾雜物的途徑 1 1、必須采取、必須采取合理的澆注工藝及澆冒口系統合理的澆注工藝及澆冒口系統，保持金屬液充型過程平穩流動。保持金屬液充型過程平穩流動。 2 2、正確選擇、