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发表于 2008-11-13 18:34:21
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来自： 中国吉林吉林市
1、金属液内的反应气孔
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6 ~6 v' x) Q4 d1 @4 v 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。# u ]+ R8 \% F$ V
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（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：' Z" m$ h/ [7 {# ]9 ]% X
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（FeO）+[C]→Fe十CO↑; X: Q& i: ^- a: u5 _: Q( `8 I
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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：
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（FeO）+C→Fe+CO↑
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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。( ?5 q7 ]" t! C9 C
& @/ j: W6 g2 {! Y6 i （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：
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' m: s; Y4 K% P5 X. V9 ] NiC＋NiO←→2Ni＋CO" [" z- M" n; ^ L5 N% d* k6 S
% B, Y/ \' @3 A CO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。* X% l- s& h& W; A: `0 X
- c1 a! |: W) @0 Y+ N 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& ? ?4 N( b x1 A: ~" ]
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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。
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, i* S2 `" S/ C c* n 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。
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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：+ o9 v* V5 X4 _4 r+ |
, f1 I% p1 {* @4 |' z8 MFe＋H2O→FeO＋2[H]
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; Q+ D5 T. z+ Q: O6 s/ ~* y) x3 o 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：
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FeO+[H]→H2O+Fe3 X+ ~6 i- g2 p9 b) O" B! L) \
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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。# ]# y0 h! Q9 z0 x: P0 w
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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( ^0 v' T7 E3 w( G; q9 p9 V
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下气孔。
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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：
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; n! r4 s0 x$ e$ f* w Mg＋H2O→MgO＋2[H]↑% e/ c4 _ E R" @' z
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MgS＋H2O→MgO＋H2S↑) I( r2 P5 u4 f, o
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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。- e% ]5 c. ]+ m q+ f
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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。2 i0 l! M% @6 r6 ?# {! ]
6 ~4 {1 z! ^) p8 Q 第三种，内部气孔。内部气孔主要指内部渣气孔和芯撑、内冷铁内部气孔。内部渣气孔的形成原因为：型腔中金属液凝固时，金属液中多种不同的渣滓（非金属夹杂）相互作用发生化学反应，其释放出的气体形成气泡，而产生内部渣气孔。湿型、干型浇注的铸钢件，只要是冶炼时用电石渣操作的钢液，都可能产生内部渣气孔。 |
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