鑄鋼件氣孔的成因及預防

氣孔是鑄鋼產品的主要缺陷之一，也是影響鑄鋼件質量的主要因素之一。氣孔對鑄件有多種不利影響，它能減小鑄件的有效截面積，降低其強度、裂紋狀氣孔和多角形氣孔還會增加鑄件的缺口敏感性，造成應力集中，成為斷裂缺陷的裂紋源，此外，氣孔還會降低鑄件的抗拉強度和疲勞強度。本文以幾個有典型性的鑄件為例分析說明了其氣孔存在的部位、形態及形成的原因，提出了一些解決和防止氣孔缺陷的辦法，并在實際中得以運用，收到了明顯效果。

1，氣孔缺陷的類型及形態描述

1.1 氣孔與縮孔的區別

氣孔與縮孔在外表上很為相似，易引起混淆。一般認為氣孔內壁較光滑，因其不同成因，分布也有一定規律；縮孔內壁呈支狀結晶的末梢狀，往往發生于熱節處和補縮不到部位。圖1是軍工產品平衡機臂內的大面積縮孔。形成原因是因為鑄件壁薄，凝固快、補縮通道被枝晶封鎖，冒口中鋼液不能有效補縮所至。這種縮孔與多角狀析出性氣孔很為相似。

1.2 氣孔的形態及類型

鑄件中的氣孔根據其氣體來源分為侵入性氣孔、析出性氣孔和反應性氣孔。這些氣孔有圓球形的、扁圓形的和不規則形狀的針狀氣孔和縮松可認為是析出性氣孔的一種變態形式。不同類型的氣孔分布位置不同。一般來說，因鋼水含氣量大而產生的析出性氣孔分布于鑄件的厚大部位、熱節處和冒口下等處，且分布密集，1780軋機減速機軸承座的氣孔（圖2）就是這種類型的氣孔，由于其分布的特點，這種缺陷往往難于清除和修復。因型砂干燥不良、含水量高而產生的侵入性氣孔分布于鑄件表面下一定深度的地方。磨煤機后盤的氣孔如圖3所示，1780軋機工作輥軸承座氣孔如圖4所示。

這類氣孔是由水蒸氣和金屬液內的碳、合金元素以及金屬液自身含有的氣體（這種氣體有的以原子狀態存在、有的以分子狀態存在）發生化學反應后形成的。這種氣體在鋼液中能夠穩定存在，并且沒有及時上升排除，進而形成氣孔。帶有皮下氣孔的鑄件可用清除后焊補的辦法修復，但由于這種缺陷分布面積大，往往給清理修復工作帶來很大麻煩，增加了鑄件的成本。

2，氣孔缺陷的形成原因

2.1 工藝及設計方面的原因

芯頭設計過?。艢獠粫?，氣體進入型腔形成氣孔。圖5軸承座氣孔是芯子排氣不良而形成的。軸承蓋氣孔就是這種類型（圖6）。

2.2 砂型、泥芯和造型方面的原因

砂型烘干層不夠厚、含水量高或合箱后不能立即澆注，型腔返潮是鑄件產生侵入性氣孔的很主要原因，澆注時高溫金屬液進入型腔，使砂型內水分蒸發，產生大量水蒸氣如這種水蒸氣的壓力大于金屬液對型壁的壓力，水蒸氣就會進入型腔形成氣孔。圖3中后盤鑄件的下箱大面積氣孔其氣孔來源主要是未烘干的地坑砂型中的水蒸氣。

2.3 金屬液方面的原因

眾所周知，液態金屬對氣體的溶解度遠遠大于固態金屬對氣體的溶解度，因此，凡能改變金屬液中氣體溶解量及影響氣體正常逸出的因素都與氣孔缺陷的形成有關。一般情況下，金屬液中的氣體會正常逸出，或以過飽和狀態留在金屬中，但如氣體逸出受到限制，氣體就會以氣泡的形式存在于金屬中，從而形成氣孔。未經鎮靜的鋼水和成份中含硅、鋁多的鋼液含氣量大，形成析出氣孔的傾向也大得多，前面提到的減速機軸承座氣孔就是因鋼水含氣量大而形成的。

除以上原因外，澆注緩慢或斷流、澆注系統設置不合理、澆注吸氣等也會造成鑄件的氣孔缺陷。

3，氣孔缺陷的預防

對氣孔缺陷應著眼于預防，即在造型、澆注過程中防止出現氣孔，這是積極的、有效的解決辦法。針對本文對鑄鋼件氣孔缺陷的成因分析，可采用如下辦法防止氣孔的發生。

（1）對因有自身形狀限制，澆注位置低的鑄件應盡可能加大金屬液壓頭，即增加直水口和冒口的高度，這樣會加大金屬液內部壓力，砂型和界面處的氣體不能進入型腔，加大壓頭還會加大氣泡形成的難度，使鋼液內的氣體以飽和或過飽和狀態留在內部，從而不出現氣孔。

（2）實際生產中用加大壓頭的辦法成功地避免了軸承蓋（圖6）氣孔的形成。對鑄件截面厚大的部位、熱節處，設置外冷鐵，允許的情況下設置內冷鐵，造成順序凝固條件，使液一固轉變時析出的氣體正常逸出，從而避免析出性氣孔。

（3）砂型干燥層厚度均勻、不過燒，其厚度不少于80mm；醇基涂料涂刷后立即點燃；合箱前型腔的轉角、夾縫處用煤氣槍烘干。為加大砂型的透氣能力，舊砂回用前要篩去細砂和破碎的砂粒，加入顆粒均勻的新砂，原砂使用前要清除一切外來夾雜物，泥芯要扎出氣孔，并保證在搬運、烘干等過程中出氣孔不堵死、涂層不破壞。

通過以上辦法，嚴格控制操作和工藝過程，解決了1780軋機工作輥軸承座和磨煤機后盤的氣孔問題，生產出了合格的產品。

4，結語

（1）鋼件中的氣孔缺陷雖然難于完全避免，但通過分析其形成原因，采取一系列防范措施是可以減少或消除。

的，從而提高鑄件質量。

（2）氣孔的形成受多種因素影響，其中起主要作用的是造型材料、鋼水自身及工藝執行不嚴格等原因。

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