铝合金铸件气孔与预防（二）

HEATS

　　在铝合金熔炼时，周围空气中的氢气含量并不多，氢的最通常的来源是铝和水蒸气的反应，而水蒸气主要来源于炉气中的水分、设备及工具吸附的水分、一些材料的结晶水与铝锈Al(OH)2分解出来的水分等，其反应式如下：

( E, W" P- N0 z# P1 Z* Y+ K2 J6 Y - {, N% `$ W3 I; y7 D3 T2 E

　　3H2O(水蒸气)+2Al=Al2O3+6[H](1)

_3 E5 }3 V3 Q! C

　　含镁铝合金由于还发生下列反应，更容易吸收氢：

# _' K' L R1 ?2 ]# `, Z% X / y2 V" V h! y

　　H2O(水蒸气)+ Mg=MgO+2[H](2)

　　另外，金属炉料或回炉料带入的油污、有机物、盐类熔剂等与铝液反应也能生成氢：

" {6 y9 o8 ] Q2 |4 s$ i {* S: Y 8 S F6 R0 ^! E3 z# z9 |8 C

　　4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3)

3 D" ?) s/ E; u0 Q4 H K : f& j: `* e7 O; D

　　镁、钠、锂可以改变铝的表面的氧化膜，使活性氢原子容易进入；金属氟和铍则能在铝的表面形成更致密的氧化膜，降低氢向铝液或铝合金中扩散的速度，对铝合金起到保护作用。形成氢化物的元素，如钙、钛、锂、铯等金属均能强烈地扩大氢在铝液中的溶解度。不同温度下活性氢原子在铝液或铝合金中的溶解度见表1。

" r% j; c( S) U+ X: V& c' J

　　4.气孔对铝合金铸件性能的影响

) {& R- A- q$ B1 s

　　针孔对铝合金性能的影响主要表现在能使铸件组织致密度降低，力学性能下降。为此，在铝合金铸件生产实践中，加强对气孔等级对力学性能的影响研究，通过控制针孔等级来保证铝合金铸件品质是非常重要的。针孔等级评定，低倍检验按GB10851-89进行，当有争议时按表2规定执行；X射线照相按GB11346-89铝合金铸件针孔分级标准执行，该标准选用目前工业生产中常用的两种合金ZL101(Al-Si-Mg系)和ZL201(Al-Cu-Mn系),并在T4状态测定бb和σ5的试验结果表明(ZL101T4、ZL201ST4各种针孔试样的力学性能分别见表3、表4)：铸件力学性能与针孔等级之间是线性相关关系，随着针孔等级级别增加，力学性能逐步下降；针孔等级每增加一级，力学性бb下降3%左右，σ5下降5%左右。对铝合金铸件切取性能试样要求，铸件允许存在的针孔级别详见GB9438-8

$ |6 H$ Y$ [1 Z) ]! H# A/ A* s

　　这里应当指出的是，由于铸件壁厚效应的影响，即使针孔严重程度相同，壁厚大的部位力学性能下降，壁厚小的则较高。由于铸件的力学性能取决于多种因素，不仅与针孔等级有关，还与合金的化学成分的波动、铸件的凝固速度、热处理效果、其他缺陷的存在因素有关，所以同一级别的针孔试样，力学性能将在一个相当大的范围内波动。

4 _4 ]7 k; s6 L9 [2 ]

　　5.铝合金铸件针孔形成的主要因素

　　综上所述，针孔是铝合金铸件中容易出现的且对铸件品质造成一定影响的一种铸造缺陷，氢是造成针孔的主要原因(有的资料介绍，铝液中所溶解的气体中80%-90%是氢)，而氢的主要来源是水蒸气分解所产生的。因此，铝合金在熔炼过程中造成水蒸气产生的原因，也就是直接影响针孔形成的主要因素。影响针孔形成的主要因素有：

　　5.1原材料、辅助材料的影响

6 t K2 O* ~8 k, l3 {" ?" d

　　在铝合金熔炼浇注过程中，所使用的原材料、辅助材料、一些材料中的结晶水和铝锈AL(OH)2分解会产生水分，造型材料中有多种有机和无机辅料带有的水分，铸型材料中的辅料、涂料等因为预热不良含有的水分等等，在铝合金熔炼浇注时，会因水蒸气的分解而产生大量的气体，这些气体都有可能导致铸件产生气孔。涂料中粘结剂，虽然可以增加涂层厚度，但也相应增大了发气量。

　　5.2熔炼设备及工具的影响

( d S) C8 m& H: _- m! A; o

　　不同熔炼设备熔化铝合金时，铝合金的吸气量和形成气孔的程度是不同的。新坩埚及有锈蚀、污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其他方法清除干净，并加热至700℃-800℃，保温2h-4 h，以去除坩埚所吸附的水分。

" g, u, i5 q. M1 M2 F0 y 9 [9 l1 C- q2 i% H2 v) m7 q v( | X3 [' l' f5 m. V) i$ U' U" v