球墨铸铁皮下气孔缺陷的成因及控制2010-04-27 08:06 来源：我的钢铁试用手机平台皮下气孔是球墨铸铁最常见的缺陷之一。

皮下气孔出现在铸件表面下1-2mm处，直径为1-3mm。

有些气孔位置较浅，铸件落砂清理后即能发现，有的则在表皮以下，清理后不会暴露出来，要在机械加工后才能被发现。

其成因为：1、硫含量当硫含量超过0.094%就会出现皮下气孔，含硫量越高，皮下气孔越严重。

2、镁含量镁含量过高将会加剧铁液的吸氢倾向。

铁液中残余镁量大于0.05%便易出现皮下气孔。

3、稀土含量稀土含量太高，会增加铁液中氧化物的含量，使气泡外来核心增加，皮下气孔增加。

残余稀土含量应控制在0.043%。

4、铝含量铁液中的铝是铸件产生氢气孔德主要原因。

当湿型铸造球墨铸铁的残留铝量为0.03%-0.05%，将产生皮下气孔。

5、铸件壁厚薄壁件和厚大件不易产生皮下气孔。

6、型砂含水量随着型砂水分的提高，球墨铸铁产生皮下气孔的倾向增大，当型砂水分控制在4.8%下时，皮下气孔率接近于零。

7、此外，还与型砂的紧实度、浇注温度等有关。

为此控制措施为：1、减少硫化镁夹杂采用低硫生铁或在球化处理时适当加入小苏打进行脱硫。

球化处理后，要多次扒渣和静止片刻，使MgS渣上浮。

2、控制浇注温度浇注温度薄壁件不得小于1320℃；中等壁厚铸件不得小于1300℃；导盘类厚壁件不得小于1280℃。

3、控制型砂水分导盘这类大型铸件，采用干型铸造，通常要求砂型必须烘干，造型时摆放一些草绳以增加砂型的透气性并使型壁所产生的气体顺利排出型外。

4、铸型、铁液分离在湿型型砂中加入煤粉或在砂型表面喷涂一层稀润滑油、石墨涂料；在砂型表面喷涂一些含有Fe2O3细粉的煤油悬浊液形成玻璃状物质，将铸型、铁液分离。

(紫焰)铸造灰铁铸件和球铸铁件时产生皮下气孔缺陷的原因是什么？来源：德翔重工机械发布时间：2011-6-4 10:55:37 点击：3湿型砂生产灰铁铸件和球墨铸铁件时，铸件的上表面和表皮下经常有一些密集的小气孔，带树脂砂芯时更易产生。

铸件表面和皮下的小气孑L大多数属于反应性气孔或析出性气孔，其原因是砂型水分与铁液以及铁液所溶解的化合物发生化学反应产生气体，形成直径1～3mm的小孔，存在于表皮内1～3mm处，呈球形或泪滴形，孑L壁光滑发亮，覆盖着一层石墨膜，孔洞边缘常是无石墨组织的金属层，有的孑L洞是开口的，孔壁呈氧化色，抛丸清理或粗加工时露出。

雨季(5～8月)和潮湿地区生产时产生皮下气孔的概率大。

球墨铸铁皮下气孔通常出现在某一临界壁厚的铸件，较薄或较厚的铸件很少出现。

这种皮下气孔缺陷的生成机理如下。

①球墨铸件具有内生一糊状凝固的特点，开始凝固时形成的固态层很薄，利于气体的入侵；而气体进入糊状区后，由于共晶团数很多，晶团间的液体通道很窄，不利于分子态的H2或H2s通过该层液体进入尚未凝固的液相区，故无法在液态金属内部通过上浮至表面而去除；加之液态表面存在一层氧化膜，也增加排气的困难。

②炉料和孕育剂可能将铝、钛带人铁液中，湿砂型含水量较高时，铝、钛与水反应产生极易溶入铁液层的原子态[H]，该层凝固时氢的溶解度降低而以分子态气相析出并长大成氢气泡。

③球墨铸铁的铁液浇入湿型后，铁液中残留镁同水分子中的氧强烈反应形成Hz：Mg+H20—一MgO+H2稀土也进行上述反应。

这也是产生皮下气孔缺陷的主要原因之一。

④球墨铸铁液含有硫分，球化处理后成为硫化镁夹杂物，如果扒渣不干净，流人砂型中，上浮至砂型界面的硫化镁渣与砂型中的水分发生反应：MgS+H20—一MgO+H2S 生成硫化氢气体，混入铸件中而成皮下气孔缺陷。

稀土硫化物也进行上述反应。

⑤铁液在铸型充填时，将型腔内的空气迅速驱赶，如果腔内气体不能迅速通过砂型中砂粒间隙、冒口或排气孔排出，则型腔的空气受到压缩，产生一定的压力，加之空气被铁液加热而温度上升，与砂型表面受热而蒸发的水分结合在一起，就会形成含有高湿度的气体。

这些气体的压力足够大时，就会压入正在凝固的铸件内部。

通过上述分析，可以理解为什么球墨铸铁皮下气孔仅出现在某一临界壁厚。

因为铸件较薄时，凝固层的外壳厚度较厚，能够顶住气体的压力；而对于厚壁件，上述气体压入时，铸件尚未凝固或刚开始、凝固，气体可通过该层进入液相层内而上浮到液面排出。

而只有某一临界尺寸壁厚，气体既侵入，又不可能进入液相层上浮而排除，才以皮下气孔的形态出现。

⑥如果铸件有树脂砂芯，树脂砂中黏结剂分解出NH。

或-NH2，在高温进一步分解出原子态的[N]和[H]，溶解在铁液中并向内扩散，但其溶解度随着铁液温度的下降而下降，凝固时溶解度突然变小，过饱和的氢和氮以分子态析出成小气泡。

球墨铸铁皮下气孔的防止处施球墨铸铁皮下气孔的防止处施：1，控制残留Ai量，灰铸铁危险残留Ai量0015%-0.15%湿型砂球墨铸铁的危险残留Ai量0.03%-0.05%孕育剂(回炉料)是铝量的主要来源2, 浇注温度,危险浇注温度1310℃-1250℃3, 控制铁液的含氢量,冲天炉铁液含氢量4-5PPm,开炉后100-200min以内的铁液的含氢量较高,浇铸湿型重要铸件不适合.4, 湿型型砂水份,死粘土和附加物, 水份应小于5%,5, 型砂加入煤粉4-5%.浇注时煤粉在金属-铸型界面形成还原性气膜,不仅可以防治铸件粘砂,而且可能抵制了界面水气的反应,也是防止皮下气孔。

沥青2%或木屑粉2%-3%来防止皮下气孔6，球墨铸铁件面砂中加入赤铁矿粉2%。

也能防止皮下气孔7，球墨铸铁件面砂中加入二氟化氨2%-2.5% (氟化氢氨)8, 机器造型流水线生产铸件时.特别是对于皮下气孔非常敏感的湿型球墨铸铁件，不能用烫手、冒热气、温度超过35℃的热型砂造型，否则极易在铸件过热部位出现皮下气孔。

9, 在球墨铸铁件的湿型型腔表面抖熔剂粉，常用熔剂粉为冰晶石粉（氟铝酸钠、熔点994℃）或氟化钠10，禁止浇包中无覆盖剂。

防止铁液表面发生二次氧化，形成熔点低，流动性好的液态渣,加入量为铁液的0.4%。

反应铸件气孔的形成原因时间：2011-01-11 浏览次数：4111、金属液内的反应气孔发生在金属液中的反应气孔有两种情况：一种是由于金属与渣相相互作用而产生的（常称为渣气孔），另一种是由于金属液内各组成成分之间相互作用而产生的。

（1）渣气孔浇注前由于熔渣没有清理干净以及浇注过程中又产生二次氧化渣，以及铸件在凝固过程中，在结晶前沿液相区存在的低熔点渣含有FeO，与液相中的C原子产生以下反应：（FeO）+[C]→Fe十CO↑当金属液中的（FeO）和[C]较多时，就有可能形成渣气孔。

当铁水中石墨析出时，也将引起下列反应：（FeO）+C→Fe+CO↑上述反应产生的CO气体依附在熔渣上形成了渣气孔。

所以渣气孔的特点是，气孔和氧化渣夹杂在一起。

铸钢件最容易产生这种气孔。

因为氧化反应产生的CO实际上是不溶解于钢液中的，CO气泡在固液接口上的枝晶间形成成群的气泡核。

同时，气泡周围的钢液中溶解的氮、氢气体也会扩散到CO气泡中，使其长大。

这种气泡是在钢液凝固时期形成的，因此难以上浮逸出金属液，导致这种反应气孔呈弥散性分布。

（2）金属液中元素间反应气孔含镍铜合金熔炼时如果用木炭作覆盖剂时，会产生反应气孔。

其原因是：熔炼时，镍能化学吸附CO，并产生化学反应生成NiO和NiC；木炭促使镍化合物的产生。

NiO和NiC能溶解在含镍铜合金中，当浇注后，随着金属液的凝固和温度的降低，它们会重新从铜液中析出。

结果这两种镍化合物发生反应，产生CO气体：NiC＋NiO←→2Ni＋COCO气体在铜液中的溶解度极其微小，易形成CO气泡，使含镍铜合金在凝固时产生CO反应气孔。

类似这种反应气孔还有铜合金铸件中的水汽反应气孔。

2、金属与铸型（型芯）、冷铁或型芯撑等产生化学反应而形成的气孔这类气孔属于外生式反应气孔，其原因主要是金属液与外部因素之间的化学反应而产生的。

此类气孔可分为皮下气孔、表面气孔和内部气孔三种类型。

第一种，铸钢件皮下气孔。

铸钢件用湿型浇注时所产生的皮下气孔（针孔），是典型的金属与铸型产生化学反应而形成的皮下气孔。

铸钢件皮下气孔分布于铸件表皮下1~3mm（有时只有一层氧化皮厚），数量多而尺寸小，形状为垂直于铸件表面的针状。

这种皮下气孔形成于铸件凝固初期，气泡随铸件表面的凝固一起长大，成为针形气泡。

铸钢件形成皮下气孔的机理有两种观点。

第一种观点认为钢水与铸型接触时产生以下反应：Fe＋H2O→FeO＋2[H]反应生成的氢，一部分通过铸型逸出，一部分则向钢水中扩散，使钢水含氢量达到饱和溶解度。

随着铸件凝固开始并形成薄壳后，氢的溶解度在钢水中的溶解度减小，溶解不了的氢气被赶到了固、液相接口上，形成氢“偏析”。

如果钢水脱氧不好，在钢水中有较多的氧化铁，固体薄壳内附近的氢与钢水中的FeO就有可能发生如下反应：FeO+[H]→H2O+Fe生成的水蒸气就附着在生长的固体晶粒上，形成了气泡核心。

从钢水凝固过程中析出的氢和接口上的氢，都向H20气泡核心集中，新生的氢原子聚合成分子，使气孔扩大到相当的尺寸。

生产中许多现象可以用这一理论来解释。

例如，提高浇注温度对防止皮下气孔的产生是有效的，因为氢可以在凝固很慢的铸件中逸出。

第二种观点认为由于钢水脱氧不良，残留很多氧化亚铁，或钢水与水分反应生成的氧化亚铁，都能与钢水中的碳反应生成CO，使其成为皮下气孔的气泡核心，或直接形成CO 皮下气孔。

灰铸铁件和球墨铸铁件产生的皮下气孔是因为铁水浇注到湿型后，金属与铸型接口的水蒸气（H2O）与铁水中逸出的镁（Mg）和铁水表面的硫化镁发生如下反应：Mg＋H2O→MgO＋2[H]↑MgS＋H2O→MgO＋H2S↑反应生成的氢、硫化氢等气体，在铁水与铸型的接口上产生了较大的压力。

由于球墨铸铁的糊状凝固特性，其表面层往往在较长的时间内不能完全凝固，当铸型的透气性差时，可能有部分气体穿透铁水表层侵入铸件，形成皮下气孔．这种皮下气孔弥散分布于铸件表皮之下。

由于球墨铸铁件中的Mg能使金属与铸型接口的水蒸气强烈地还原，产生原子态氢，因此，球墨铸铁件产生皮下气孔的倾向性比灰铸铁件大：球墨铸铁件残留镁量越高，形成皮下气孔的倾向性越大。

第二种，表面气孔。

其主要有两种。

一种是型砂熔融表面气孔，它主要是指浇注金属液后，铸型型砂的熔融使铸件表面产生的气孔。

其产生原因是由于型砂的耐火度低，在高温金属液的作用下发生熔化，熔融的型砂接口层本身会释放大量的气体；同时，型砂的熔融堵塞了型砂颗粒间的空隙，导致型砂的透气性降低，使气体不能及时排出，产生型砂熔融表面气孔。

另一种表面气孔是外冷铁表面气孔。

它是铸件外表面同外冷铁直接接触处产生的表面气孔。

其形成原因为外冷铁表面有油污、铁锈、水汽；或干型刷涂料时，涂料中发气物过多；浇注时在铸件同外冷铁的表面上产生侵入气孔等。