鋁鑄件常見缺陷及分析

1、藏書萬卷可教子，遺金滿籯常作災(zāi)。能與貧人共年谷，必有明月生蚌胎。山隨宴坐圖畫出，水作夜窗風(fēng)雨來。觀山觀水皆得妙，更將何物污靈臺？美國作家威廉?？思{說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。你應(yīng)該在乎的是，你要比現(xiàn)在的你強樓主| Posted: 02-16 10:02潮戈鋁合金鑄件氣孔與預(yù)防級別：論壇版主精華：5發(fā)帖：264威望：121點金錢：1559 RMB貢獻值:12點在線時時)1寸間：38(小時)注冊時間:200：2-07-01最后登錄:200(6-02-22關(guān)鍵字：鋁合金 編輯： 日期：2005-10-14 點擊數(shù)：1 氣孔類別由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向，熔煉過程中又直接與爐氣或外界

2、大氣相接觸，因此，如熔煉過程中控制稍許不當(dāng)，鋁合金就很容易吸 收氣體而形成氣孔，最常見的是針孔。針孔(gas porosity/pin-hole)，通常是指鑄件中小于1mm!勺析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。根據(jù)鋁合金 析岀性氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類，即：(1) 點狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點狀，針孔輪廓清晰且互不連 續(xù)，能數(shù)出每平方厘米面積上針孔的數(shù)目，并能測得出其直徑。這種針孔 容易與縮孔、縮松等予以區(qū)別開來。(2) 網(wǎng)狀針孔：在低倍組織中針孔密集相連成網(wǎng)狀，有少數(shù)較大的 孔洞，不便清查單位面積上針孔的數(shù)目，也

3、難以測岀針孔的直徑大小。(3) 綜合性氣孔：它是點狀針孔和網(wǎng)狀針孔的中間型，從低倍組織上 看，大針孔較多，但不是圓點狀，而呈多角形。鋁合金生產(chǎn)實踐證明，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要氣體成分是氫氣，并且其岀現(xiàn)無一定的規(guī)律可循，往往是一個爐次的全部或多數(shù)鑄件均 存在有針孔現(xiàn)象；材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產(chǎn)生針孔。2 針孔的形成鋁合金在熔煉和澆注時，能吸收大量的氫氣，冷卻時則因溶解度的下 降而不斷析岀。有的資料介紹，鋁合金中溶解的較多的氫，其溶解度隨 合金液溫度的升高而增大，隨溫度的下降而減少，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時，氫在鋁合金中的溶解度下降19倍。（氫在純鋁中的溶解度與溫度的關(guān)系見圖1）。因

4、此鋁合金液在冷卻的凝固過程中，氫的某一時刻，氫的含量超過了其溶解度即以氣泡的形式析岀。因過飽和的氫析岀而形成的氫氣泡， 來不及上浮排岀的，就在凝固過程中形成細小、分散的氣孔，即平常我們 所說的針孔（gas porosity ）。在氫氣泡形成前達到的過飽和度是氫氣泡 形核的數(shù)目的函數(shù)，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用。在一般生產(chǎn)條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn) 生。在相對濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金，鑄件中的針孔尤其嚴(yán)重。 這就是我們在生產(chǎn)中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時節(jié)鋁合 金鑄件針孔缺陷少些的原因。一般說來，對鋁合金而言，如果結(jié)晶溫度范圍較大，則產(chǎn)生網(wǎng)狀針

5、孔 的機率也就大得多。這是因為在一般鑄造生產(chǎn)條件下，鑄件具有寬的凝 固溫度范圍，使鋁合金容易形成發(fā)達的樹枝狀結(jié)晶。在凝固后期，樹枝狀 結(jié)晶間隙部分的殘留鋁液可能相互隔絕，分別存在于近似封閉的小小空間之中，由于它們受到外界大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小，當(dāng)殘留鋁 液進一步冷卻收縮時能形成一定程度的真空（即補縮通道被阻塞），從而使合金中過飽和的氫氣析岀而形成針孔。3 .形成氣孔的氫氣的來源與析岀鋁合金中氣孔的產(chǎn)生，是由于鋁合金吸氣而形成的，但氣體分子狀態(tài) 的氣體一般不能溶解于合金液中，只有當(dāng)氣體分子分解為活性原子時，才 有可能溶解。合金液中氣體能溶解的數(shù)量多少，不僅與分子是否容易分解 為活性原子

6、有關(guān)，還直接與氣體原子類別有關(guān)。在鋁合金熔煉過程中，通 常接觸的爐氣有：氫氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，這些氣 體主要是由燃料燃燒后產(chǎn)生的，而耐火材料、金屬爐料及熔劑、與氣體接 觸的工具等也可以帶入一定量的氣體，如新砌的爐襯、爐子的耐火材料、 坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時間，其化學(xué)結(jié)合的氫才能充分從粘 結(jié)劑中釋放岀來。一般而言，爐氣成分是由燃料種類以及空氣量來決定的。 普通焦炭坩堝爐，爐氣成分主要為二氧化碳、二氧化硫和氮氣；煤氣、重 油坩堝爐主要為水蒸氣、氮氣；而對目前大多數(shù)熔煉廠家使用的電爐熔煉 來說，爐氣成分主要是氫氣。因此，采用不同的熔煉爐熔煉時，鋁合金的 吸氣量和產(chǎn)生氣

7、孔的程度是不同的。鋁合金生產(chǎn)實踐證明，氫是唯一能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體， 是導(dǎo)致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中最有害的氣體，也是鋁合 金中溶解度最大的氣體。在鑄件凝固過程中由于氫的析岀而產(chǎn)生的孔隙， 不僅減少了鑄件的實際截面積而且是裂紋源。惰性氣體不能溶于鋁或鋁合金，其他氣體一般與鋁或鋁合金反應(yīng)形成鋁的化合物，如AI2O3、AICI3、AIN、AI4C3等等。由圖1可知，氫在液態(tài)鋁或鋁合金中的溶液解度很大， 而幾乎不溶解于固態(tài)鋁（在室溫條件下，其溶解度約在以下）。在鋁合金熔煉時，周圍空氣中的氫氣含量并不多，氫的最通常的來源 是鋁和水蒸氣的反應(yīng)，而水蒸氣主要來源于爐氣中的水分、設(shè)備及

8、工具吸 附的水分、一些材料的結(jié)晶水與鋁銹AI(0H)2分解岀來的水分等，其反應(yīng)式如下：3H2O(水蒸氣)+2AI=AI2O3+6H(1)含鎂鋁合金由于還發(fā)生下列反應(yīng)，更容易吸收氫：H20冰蒸氣)+ Mg=MgO+2H(2)另外，金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應(yīng)也能生成氫：4mAI+3CmH n=mAI4C3+3 nH (3)鎂、鈉、鋰可以改變鋁的表面的氧化膜，使活性氫原子容易進入；金 屬氟和鈹則能在鋁的表面形成更致密的氧化膜，降低氫向鋁液或鋁合金中擴散的速度，對鋁合金起到保護作用。形成氫化物的元素，如鈣、鈦、鋰、銫等金屬均能強烈地擴大氫在鋁液中的溶解度。不同溫度下活性氫

9、原子在鋁液或鋁合金中的溶解度見表1。4 氣孔對鋁合金鑄件性能的影響針孔對鋁合金性能的影響主要表現(xiàn)在能使鑄件組織致密度降低，力學(xué)性能下降。為此，在鋁合金鑄件生產(chǎn)實踐中，加強對氣孔等級對力學(xué)性能 的影響研究，通過控制針孔等級來保證鋁合金鑄件品質(zhì)是非常重要的。針 孔等級評定，低倍檢驗按GB10851-89進行，當(dāng)有爭議時按表 2規(guī)定執(zhí)行；X射線照相按 GB11346-89鋁合金鑄件針孔分級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)選用目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的兩種合金ZL101(AI-Si-Mg 系)和ZL201 (AI-Cu-Mn系)，并在T4狀態(tài)測定6 b和b 5的試驗結(jié)果表明(ZL101T4、ZL201ST4各種針 孔試樣的

10、力學(xué)性能分別見表3、表4):鑄件力學(xué)性能與針孔等級之間是線性相關(guān)關(guān)系，隨著針孔等級級別增加，力學(xué)性能逐步下降；針孔等級每增 加一級，力學(xué)性6 b下降3%左右，b 5下降5%左右。對鋁合金鑄件切取性 能試樣要求，鑄件允許存在的針孔級別詳見GB9438-8這里應(yīng)當(dāng)指出的是，由于鑄件壁厚效應(yīng)的影響，即使針孔嚴(yán)重程度相 同，壁厚大的部位力學(xué)性能下降，壁厚小的則較高。由于鑄件的力學(xué)性能 取決于多種因素，不僅與針孔等級有關(guān)，還與合金的化學(xué)成分的波動、鑄 件的凝固速度、熱處理效果、其他缺陷的存在因素有關(guān)，所以同一級別的 針孔試樣，力學(xué)性能將在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動。5 鋁合金鑄件針孔形成的主要因素綜上所述，

11、針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對鑄件品質(zhì)造成一定影 響的一種鑄造缺陷，氫是造成針孔的主要原因(有的資料介紹，鋁液中所溶解的氣體中80%-90%是氫)，而氫的主要來源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因，也就是直接影響針孔形 成的主要因素。影響針孔形成的主要因素有：原材料、輔助材料的影響在鋁合金熔煉澆注過程中，所使用的原材料、輔助材料、一些材料中 的結(jié)晶水和鋁銹 AL(OH 2分解會產(chǎn)生水分，造型材料中有多種有機和無 機輔料帶有的水分，鑄型材料中的輔料、涂料等因為預(yù)熱不良含有的水分 等等，在鋁合金熔煉澆注時，會因水蒸氣的分解而產(chǎn)生大量的氣體，這些 氣體都有可能導(dǎo)致鑄

12、件產(chǎn)生氣孔。涂料中粘結(jié)劑，雖然可以增加涂層厚度，但也相應(yīng)增大了發(fā)氣量。熔煉設(shè)備及工具的影響不同熔煉設(shè)備熔化鋁合金時，鋁合金的吸氣量和形成氣孔的程度是不同的。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝，使用前應(yīng)吹砂或用其他方法清除 干凈，并加熱至 700 C -800 C,保溫2h-4 h,以去除坩堝所吸附的水分和 其它化學(xué)物質(zhì)，否則會因含有水分而在熔煉澆注時產(chǎn)生水蒸氣而導(dǎo)致形成 氣孔。新砌的爐子，通常也需要使用幾天或幾周的時間進行烘爐干燥處理， 否則耐火材料中含有的水分及化學(xué)結(jié)合的氫就無法釋放而導(dǎo)致熔煉時形 成氣孔。熔煉用的工具如澆包、除氣用的鐘罩等，使用前應(yīng)將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈；鋁鎂合金

13、使用的工具，使用前則要求放在光鹵石 等熔劑中洗滌干凈。然后涂上防護涂料并進行預(yù)熱烘干。如果預(yù)熱不良， 表面吸咐的水分，會在熔煉澆注過程因加熱形成水蒸氣而產(chǎn)生大量的氣 體，導(dǎo)致鑄件針孔的形成。氣候的影響一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多，但空氣中如果相對濕度 大，則會增加合金液中氣體的溶解度，形成季節(jié)性氣孔，如在雨季，由于 空氣濕度大，鋁合金熔煉時針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴(yán)重些。當(dāng)然，空氣濕度大 時，鋁合金錠 、熔煉設(shè)備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸 附量，因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護措施，以減少氣孔的產(chǎn)生。熔化操作的影響鋁合金熔煉時，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強熔煉 過

14、程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產(chǎn)實踐表明，鋁 液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān)，還與合金熔煉溫 度、熔煉時間等有較大的關(guān)系。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現(xiàn)針 孔的幾率就越大。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近 似成比例增加。因此，我們在大量生產(chǎn)條件下，為了減少鋁合金熔煉時吸 收氫氣，一定要嚴(yán)格執(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)程，一般鋁合金熔化后保持時 間不能超過3h-5h，鋁合金熔化溫度也不能過高，一般控制在760 C以下，最高初始熔煉溫度不應(yīng)超過920 Co砂型鑄造鑄型的影響鑄型含水量高，

15、鋁合金中含氫量就越高。有人用同爐合金澆入不同含 水量的鑄型，經(jīng)測定合金中氫氣含量有很大區(qū)別：鑄型含水量為5%寸,鑄型中含氫量為100g ;鑄型含水量為 6%寸，鑄型中含氫量為 100g ;鑄型 含水量為8%寸，鑄型中含氫量為 100g。因此砂型鑄造鋁合金時，最好采 用干燥或表面干燥型，如用濕型，含水量應(yīng)控制在 6%以下。這是因為濕型 鑄造時，由于水分的汽化溫度低，當(dāng)加熱到鋁液熔化溫度時，砂型中會產(chǎn) 生大量的氣體，隨著壓力增大，體積發(fā)生膨脹，壓力大的氣體就會進入型 腔或型腔中的鋁液，導(dǎo)致侵入性氣孔的形成。金屬型鑄造型腔的影響由于金屬型鑄造沒有退讓性和無透氣性等特點，金屬型在充填和澆注過程中，型

16、腔內(nèi)的氣體一方面隨著鋁液金屬的充填被壓縮；另一方面又 被迅速強烈加熱，引起壓力升高，結(jié)果造成充型反壓力，阻礙鋁液金屬充 填型腔，當(dāng)壓力超過一定極限時，氣體就可能沖破金屬液流束的表層，通 過內(nèi)澆口向外逸出，破壞金屬液連續(xù)流動，并造成強烈氧化，在氣體穿越 金屬液時，如果受到初晶或凝固層的阻擋，便會留在金屬液中形成氣孔。 當(dāng)帶有砂型的金屬型鑄造時，液體金屬在充填過程中，砂型受到粘結(jié)劑分 解以及涂料未烘干或金屬型預(yù)熱不充分的影響，都會增加型腔內(nèi)的氣體 量，當(dāng)型腔內(nèi)的氣體不能充分排岀時，氣體便滯留于鑄件形成氣孔，而部 分殘留氣體則富集于鑄型壁與金屬液之間形成“氣阻”，這些氣阻則使鑄件出現(xiàn)澆不足或冷隔缺陷

17、。6 預(yù)防鋁合金鑄件針孔形成的主要措施皿類鑄件允許使用二級回爐料，但H類鑄件回爐料的總量不允許超過70%三級回爐料不允許用于基本產(chǎn)品的生產(chǎn)。坩堝、錠模、熔煉工具，使用前應(yīng)將表面油污、臟物等清除干凈。并預(yù)熱至120C -250 C,涂以防護涂料。新坩堝、新砌爐子、有銹蝕的舊坩堝，使用前應(yīng)用吹砂其他方法將表面清除干凈，并進行烘爐處理。 一般應(yīng)加熱至700C -800 C，保溫2h-4h， 以去除坩堝所吸附的水分及其它化學(xué)物質(zhì)。已經(jīng)涂料的坩堝、錠模、熔煉工具使用前，均須預(yù)熱，坩堝應(yīng)預(yù)熱至暗紅色（500 C -600 C）；熔煉工具應(yīng)預(yù)熱至 200 C -400 C，保持2h以上（除使用感應(yīng)爐熔煉合金

18、時，坩堝可不預(yù)熱外。）嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，力求做到快速熔煉鋁合金在熔煉時，要力求做到快速熔煉，縮短高溫下停留的時間。Al-Mg合金和其它鋁合金熔化后保持時間過長時，需要用熔劑覆蓋鋁合金 液面，以防止鋁合金吸氣，一旦在生產(chǎn)過程中岀現(xiàn)異常，要及時與現(xiàn)場技 術(shù)人員取得聯(lián)系，采取果斷措施予以處理。根據(jù)QJ1182-87標(biāo)準(zhǔn)，每一爐合金從開始熔化到澆注完畢的時間，砂型鑄造不得超過 4h;金屬型鑄造不得超過6h;壓鑄不得超過 8h;合金最高溫度一般不超過760 C，坩堝底部涂料厚度不得小于60mm。加強潮濕季節(jié)預(yù)防措施在雨季或空氣潮濕時節(jié)鑄造鋁合金，我們更應(yīng)加注意采取預(yù)防去氣防護措施，對熔煉用具、錠模、坩堝

19、、爐料等都要嚴(yán)格按規(guī)范進行預(yù)熱處理， 以防帶入過多的水分和油污等，引起各類針孔的產(chǎn)生。精煉去氣，去除鋁合金中的氣體 一般情況下，所謂“去氣” （又叫“除氣”）就是去除合金中的氣體，“精煉”就是指去除合金中的夾雜物。因鋁合金熔煉時，除氣和精煉兩個 工序多合并在一起進行，故在生產(chǎn)實踐中習(xí)慣將這兩個工序稱為精煉。由 于鋁合金中的氣體主要是氫氣，去氣也就是主要去除氫氣。目前去氣的主 要辦法是在鋁合金中通過精煉除氣劑制造大量的氣體（氣泡中的氣體可能是鋁液內(nèi)部經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的，也可能性是經(jīng)由部分精煉除氣劑加入直接帶入的），利用分壓原理，讓溶解于鋁液中的氫原子向氣泡擴散（此時氣 泡的分壓為零），由于氣泡比重

20、輕，當(dāng)氣泡上浮到鋁液表面時，氣泡破裂， 氫氣逸入大氣之中，最終達到去除氫氣的目的。目前，為了消除鋁合金鑄件針孔，最常用的辦法是在熔化過程中用氯 鹽和氯化物除氣，用氯氣、氮氣除氣，用真空除氣，用超聲波除氣，過濾 除氣等方法。，常用精煉除氣劑的用途見表5。采用氯鹽和氯化物除氣劑除氣時，要用鐘罩將除氣劑壓入坩堝底部100mm沿坩堝直徑1/3處(距坩堝內(nèi)壁)的圓周勻速移動。為了不使鋁液大量噴濺，除氣劑可分批加入， 除氣結(jié)束除渣，并按表 6規(guī)定的時間進行靜置。增加氣體在合金中的溶解度采用快速或高壓下凝固的方法，提高氣體在鋁合金中的溶解度，促進 氣體來不及或不能析岀，從而達到消除針孔的目的。具體方法限于篇

21、幅， 在此不做過多闡述。采用工藝方法進行除氣通常情況下，砂型鑄造也可以采用靜置、多扎岀氣孔和加大冒口等方 法進行去氣。這里僅以金屬型鑄造去氣預(yù)防措施為例做一簡易介紹。由于 金屬型鑄造具有無透氣性特點，在設(shè)計金屬型時就必須有排氣預(yù)防措施， 其生產(chǎn)中常用的排氣方式有：(1) 利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進行排氣：因為金屬型零件在組合時，總會有間隙，一般分型間隙在之間， 活動零件間隙在之間， 利用這些間隙可用來排氣，但不允許為了排氣而過分?jǐn)U大間隙，造成金屬 液阻塞，從而使鑄件上毛刺增加，降低鑄件尺寸精度。(2) 開排氣槽：即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座與頂桿表 面上做排氣槽，這樣既能排氣

22、，又能蓄氣，阻止液體金屬流入，故在金屬 型鑄造和金屬型低壓鑄造時被廣泛采用。(3) 設(shè)排氣孔：排氣孔一般開設(shè)在金屬型的最高處，或金屬型內(nèi)可 能產(chǎn)生“氣阻”的地方。(4) 設(shè)計排氣塞：排氣塞是金屬型常用的排氣設(shè)施。在一平面上需要設(shè)制數(shù)個排氣塞時， 可用一個排氣環(huán)來代替，將它設(shè)計在型腔的“氣阻”處，或型腔的大平面上，以便排氣暢通。如在鑄件肥厚部分設(shè)計排氣塞， 排氣塞可用導(dǎo)熱性好的銅制作，同時還可以起到加強鑄件冷卻的作用。排 氣塞安裝的位置和數(shù)量，常在金屬型修正時確定。在金屬型小批量生產(chǎn)時， 為簡化排氣塞的制作，常在需要設(shè)置排氣塞的地方，鉆巾5-10毫米的小孔， 孔內(nèi)塞以水玻璃砂，也可以起到排氣塞的

23、作用。7.預(yù)防鋁合金鑄件氣孔形成應(yīng)遵循的工藝原則以上分析了鋁合金鑄件氣孔形成的主要因素，并針對性地論述了一系列相應(yīng)的預(yù)防措施，目的就是要在鑄件中防止生成氣孔和夾雜，獲得優(yōu)良 品質(zhì)的鑄件。從鑄造工藝角度綜合分析，預(yù)防氣孔的生成，消除氣孔和氧 化夾雜，我們可以用“防”、“排”、“溶”三字工藝原則來概括。“防”：就是要防止水分及各種污物進入坩堝或熔爐中?！芭牛壕褪且懦X液中的氧化夾雜和氫氣，因為只有有效去除懸 浮在鋁液中的彌散狀的夾雜物（主要是AI2O3），才能防止鋁液增氫，消除去氫障礙，從而獲得純凈的鋁液，澆出合格的鑄件?！霸缺M，氣必除”說的就是這個意思?！叭堋保壕褪且逛X液中的氫在凝固時能部

24、分地或者全部地固溶在合 金組織中，不致在鑄件中形成氣孔。因此，在鋁合金熔煉安排和選擇“防”、“排”、“溶”三套工藝措施時，我們必須遵循“以防為主，以排為輔”的工藝原則，但最佳的熔煉或重熔 方法，著眼點應(yīng)仍放在“防”字上。當(dāng)然，鋁合金熔煉或重熔時，貫徹“以防為主，以排隊為輔”的原則，正確實施“防”、“排”、“溶”三套工藝措施，還必須具有過硬的熔煉操作 基本功，熔煉操作基本功包括：精煉設(shè)備、熔爐煉工具的準(zhǔn)備和處理，溶 劑、變質(zhì)劑的預(yù)制，精煉、變質(zhì)除渣的技巧，攪拌操作的技巧和合理澆注 等等，我們只有具備了過硬的操作基本功，才能真正有效地預(yù)防鋁合金鑄 件氣孔的形成。藏書萬卷可教子，遺金滿籯常作災(zāi)。 能

25、與貧人共年谷，必有明月生蚌胎。 山隨宴坐圖畫出，水作夜窗風(fēng)雨來。 觀山觀水皆得妙，更將何物污靈臺？ 美國作家威廉?？思{說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。 你應(yīng)該在乎的是， 你要比現(xiàn)在的你強?！背备? 樓| Posted: 02-16 10:02級別：論壇版主精華：5鋁合金熔體的熔劑精煉關(guān)鍵字：鋁合金 編輯： 日期：2005-11-09 點擊數(shù):發(fā)帖：264威望：121點金錢：1559 RMB 貢獻值：12點 在線時間：38（小時）注冊時間：2002-07-01 最后登錄：2006-02-22本文介紹了熔劑精煉在鋁合金熔體凈化過程中的作用，熔劑的分類和要 求，常用熔劑的組成，適用范圍及使用方

26、法等。在鋁及鋁合金熔煉過程中，氫及氧化夾雜是污染鋁熔體的主要物質(zhì)。鋁極易與氧生成 A1202或次氧化鋁（AI20及A10） 同時也極易吸收氣體（ H） 其含量占鋁熔體中氣體總量的70 90%,而鑄造鋁合金中的主要缺陷一一氣孔和夾渣，就是由于殘留在合金中的氣體和氧化物等固體顆粒造成的。因此，要獲得高質(zhì)量的熔體，不僅要選擇正確合理的熔煉工藝，而且熔體的精煉凈化處理也是很重要的。鋁及鋁合金熔體的精煉凈化方法較多，主要有浮游法、熔劑精煉法、熔體過濾法、真空法和聯(lián)合法。本文介紹熔劑精煉法在鋁合金熔煉中的應(yīng)用。1熔劑的作用熔鹽熔劑廣泛地用于原鋁和再生鋁的生產(chǎn)，以提高熔體質(zhì)量和金屬鋁的回收率。熔劑的作用有四

27、個：其一，改變鋁熔體對氧化物（氧化鋁）的潤濕性，使鋁熔體易于與氧化物 （氧化鋁）分離，從而使氧化物（氧化鋁）大部分進 入熔劑中而減少了熔體中的氧化物的含量。其二，熔劑能改變?nèi)垠w表面氧化膜的狀態(tài)。這是因為它能使熔體表面上那層堅固致密的氧化膜破碎成為細小 顆粒，因而有利于熔體中的氫從氧化膜層的顆?？障吨型高^逸岀，進入大氣中。其三，熔劑層的存在，能隔絕大氣中水蒸氣與鋁熔體的接觸，使氫難以 進入鋁熔體中，同時能防止熔體氧化燒損。其四，熔劑能吸附鋁熔體中的氧化物，使熔體得以凈化。 總之，熔劑精煉的除去夾雜物作用主要是通過與熔 體中的氧化膜及非金屬夾雜物發(fā)生吸附，溶解和化學(xué)作用來實現(xiàn)的。2熔劑的分類和選擇

28、2. 1熔劑的分類和要求鋁合金熔煉中使用的熔劑種類很多，可分為覆蓋劑（防止熔體氧化燒損及吸氣的熔劑）和精煉劑（除氣、除夾雜物的熔劑）兩大類，不同的鋁合金所 用的覆蓋劑和精煉劑不同。但是，鋁合金熔煉過程中使用的任何熔劑，必須符合下列條件。 熔點應(yīng)低于鋁合金的熔化溫度。 比重應(yīng)小于鋁合金的比重。 能吸附、溶解熔體中的夾雜物，并能從熔體中將氣體排除。 不應(yīng)與金屬及爐襯起化學(xué)作用，如果與金屬起作用時，應(yīng)只能產(chǎn)生不溶于金屬的惰性氣體，且熔劑應(yīng)不溶于熔體金屬中。 吸濕性要小，蒸發(fā)壓要低。 不應(yīng)含有或產(chǎn)生有害雜質(zhì)及氣體。 要有適當(dāng)?shù)恼扯燃傲鲃有浴?制造方便：價格便宜。2. 2熔劑的成分及熔鹽酌作用鋁合金用熔

29、劑一般由堿金屬及堿土金屬的氯化物及氟化物組成，其主要成分是 KCI、NaCI、NaF. CaF, .、Na3A1F6 Na2SiF6 等。熔劑的物理、化學(xué) 性能（熔點、密度、粘度、揮發(fā)性、吸濕性以及與氧化物的界面作用等）對精煉效果起決定性作用.2 . 2 . 1.氯鹽：氯鹽是鋁合金熔劑中最常見的基本組元，而45 %NaCI+55 % KCI的混合鹽應(yīng)用最廣。由于它們對固態(tài) AI2O3,夾雜物和氧化膜有很強的浸潤能力（與AI2O3 ,的潤濕角為20多度）且在熔煉溫度下 NaCI和 KCI的比重只有/ cm3和/ cm3,顯著小于鋁熔體的比重，故能很好地鋪展在 鋁熔體表面，破碎和吸附熔體表面的氧化

30、膜。但僅含氯鹽的熔劑，破碎和吸附過程進行得緩慢，必須進行人工攪拌以加速上述過程的進行。氯化物的表面張力小，潤濕性好，適于作覆蓋劑，其中具有分子晶型的氯鹽如 CCI4 ,SiCI4 ，A1C13,等可單獨作為凈化劑，而具有離子晶型的氯 鹽如LiCI、NaCI毛KCI、MgC12等適于作混合鹽熔劑。2。2. 2 .氟鹽：在氯鹽混合物中加入NaF. Na3A1F6 CaF2。等少量氟鹽，主要起精煉作用，如吸附、溶解AI2O3,。氟鹽還能有效地去除熔體表面的氧化膜，提高除氣效果。這是因為：a）氟鹽可與鋁熔體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氣 態(tài)的A1F, SiF4 ,、BF3,等，它們以機械作用促使氧化膜與鋁熔體分離

31、，并 將氧化膜擠破，推入熔劑中；b）在發(fā)生上述反應(yīng)的界面上產(chǎn)生的電流亦使氧化膜受“沖刷”而破碎。因此，氟鹽的存在使鋁熔體表面的氧化膜的破壞 過程顯著加速，熔體中的氫就能較方便的逸岀；c）氟鹽（特別是CaF2:）能增大混合熔鹽的表面張力，使已吸附氧化物的熔鹽球狀化，便于與熔體分離，減少固熔渣夾裹鋁而造成的損耗，而且由于熔劑一一熔體表面張力的提高， 加速了熔劑吸附夾雜的過程。3鋁合金熔煉中常用熔劑熔劑精煉法對排出非金屬夾雜物有很好的效果，但是清除熔體中非金屬夾雜物的凈化程度，除與熔劑的物理、化學(xué)性能有關(guān)外， 在很大程度上還取決于精煉工藝條件，如熔劑的用量，熔劑與熔體的接觸時間、接觸面積、攪 拌情況

32、、溫度等。3. 1常用熔劑為精煉鋁合金熔體， 人們已研制出上百種熔劑，以鈉、鉀為基的氯化物熔劑應(yīng)用最廣。對含鎂量低的鋁合金廣泛采用以鈉鉀為基的氯化物精煉劑， 含鎂量高的鋁合金為避免鈉脆性則采用不含鈉的以光鹵石為基的精煉熔劑。鋁合金熔煉過程中常用熔劑的成分及作用如表1(4-7)。表1常用熔劑的成分及應(yīng)用 溶劑種類組分含量，%其它成分適用的合金Al-Cu 系，Al-Cu-Mg 系，Al-Cu-Si 系NaCl KCl MgCl2 Na3AlF6覆蓋劑 39 50 CaF2Al-Cu-Mg-Zn 系一般鋁合金系A(chǔ)l-Mg-Si系合金系合金系合金除Al-Mg系,Al-Mg-Si系以外的其它合金系合金系

33、Al-Mg-Si 系合金50 50 一般鋁合金KCl,MgCl280 CaF220 Al-Mg31 14 CaF210 CaCL244 Al-Mg8 67 CaF210,MgF215 Al-Mg 精煉劑 25-35 40-50 18-268 67 MgF215,CaF210 Al-MgKCl,MgCl260,CaF240 Al-Mg42 46 Bacl26 (2號熔劑)Al-Mg 系合金22 56 22 一般鋁合金50 35 15 一般鋁合金40 50 NaF10 一般鋁合金50 35 5 CaF210 一般鋁合金60 CaF220,NaF20 一般鋁合金36-45 50-55 3-7 CaF

34、一般鋁合金Na2SiF630-50,C2Cl650-70一般鋁合金KF10 易拉罐合金從上表中可以看出， 有些熔劑組分的含量變化范圍較大，可以根據(jù)實際情況來確定。首先要根據(jù)合金元素的含量來確定8，因為大多數(shù)鋁合金中主要元素含量都可在一定范圍內(nèi)變化，其次要根據(jù)所除雜質(zhì)成分及含量來確定。因此，使用廠家除使用熔劑廠生產(chǎn)的熔劑外，最好根據(jù)所熔煉鋁合金的成分調(diào)正熔劑組分比例，以找岀最佳熔劑組成。綜合以上各種熔劑不難看岀，當(dāng)要熔制的鋁合金成分確定后，熔劑成分的設(shè)計首先是主要成分 （如氯化物）用量配比的選擇，其次是添加組分（如氟化物）的選擇。熔劑配好后，最好是經(jīng)熔煉、冷凝成塊、再粉碎后使用，因 為機械混合狀

35、態(tài)的效果不好。熔劑用量 熔煉鋁合金廢料時，廢料質(zhì)量不同，覆蓋劑及精煉劑的用量也不同。主覆蓋劑用量a）熔煉質(zhì)量較好的廢料，如塊狀料、管、片時覆蓋劑用量（見表2）。表2覆蓋劑種類及用量爐料及制品 覆蓋劑用量（占投料量的%）覆蓋劑種類電爐熔煉：一般制品特殊制品-% 普通粉狀溶劑普通粉狀溶劑煤氣爐熔煉：原鋁錠廢料1 - 2 % 2- 4% KC1:NaC1按1:1混合KC1:NaC1 按 1:1 混合注：對高鎂鋁合金，應(yīng)一律用不含鈉鹽的熔劑進行覆蓋，避免和含鈉的熔劑接觸。b）熔煉質(zhì)量較差的廢料，如由鋸、車、銑等工序下來的碎屑及熔煉扒渣 等時，覆蓋劑用量（見表3）。表3:覆蓋劑用量類別用量（占投料量的%

36、）小碎片碎 屑號外渣子 6 - 810 - 1515 - 203. 2. 2精煉劑用量不同鋁合金、不同制品，精煉劑用量也各不相同（見表4）。表4精煉劑用量合金及制品熔煉爐靜置爐高鎂合金2號熔劑5-6kg/t 2 號熔劑5-6kg/t特殊制品除高鎂合金普通熔劑5-6kg/t普通熔劑6-7kg/tLT66、LT62、LG1、LG2、LG3、LG4岀爐時用普通熔劑、疊熔劑壩其它合金普通熔劑5-6kg/t注： 在潮濕地區(qū)和潮濕季節(jié)，熔劑用量應(yīng)有所增加 對大規(guī)格的圓錠，其熔劑用量也應(yīng)適當(dāng)增加。熔劑使用方法熔劑精煉法熔煉鋁合金生產(chǎn)中常用以下幾種方法： 熔體在澆包內(nèi)精煉。 首先在澆包內(nèi)放入一包熔劑，然后注入

37、熔體，并充分?jǐn)嚢瑁栽黾佣叩慕佑|面積。 熔體在感應(yīng)爐內(nèi)精煉。熔劑裝入感應(yīng)爐內(nèi)，借助于感應(yīng)磁場的攪拌作 用使熔劑與熔體充分混合，達到精煉的目的。 在澆包內(nèi)或爐中用攪拌機精煉，使熔劑機械彌散于熔體中。 熔體在磁場攪拌裝置中精煉。，該法依靠電磁力的作用，向熔劑一一金屬界面連續(xù)不斷地輸送熔體，以達到鋁熔體與熔劑間的活性接觸，熔體旋轉(zhuǎn)速度越高，其精煉效果越好。 電熔劑精煉。此法是使熔體通過加有電場（在金屬一一熔劑界面上 ）的熔劑層，進行連續(xù)精煉。在這五種方法中，電熔劑精煉效果最好。鋁鑄件常見缺陷及分析一氧化夾渣缺陷特征：氧化夾渣多分布在鑄件的上表面，在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色，經(jīng)x光

38、透視或在機械加工時發(fā)現(xiàn)，也可在堿洗、酸洗或陽極化時發(fā)現(xiàn) 產(chǎn)生原因：1 爐料不清潔，回爐料使用量過多2. 澆注系統(tǒng)設(shè)計不良3 合金液中的熔渣未清除干凈4 澆注操作不當(dāng)，帶入夾渣5.精煉變質(zhì)處理后靜置時間不夠 防止方法：1 爐料應(yīng)經(jīng)過吹砂，回爐料的使用量適當(dāng)降低2 改進澆注系統(tǒng)設(shè)計，提高其擋渣能力3. 采用適當(dāng)?shù)娜蹌┤ピ? 澆注時應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)并應(yīng)注意擋渣5 精煉后澆注前合金液應(yīng)靜置一定時間二氣孔氣泡缺陷特征：三鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形， 具有光滑的表面，一般是發(fā)亮的氧化皮， 有時呈油黃色。 表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn)， 內(nèi)部氣孔 氣泡可通過 X光透視或機械加工 發(fā)現(xiàn)氣孔氣泡在X光底片上呈黑色產(chǎn)

39、生原因：1 .澆注合金不平穩(wěn)，卷入氣體2 型（芯）砂中混入有機雜質(zhì)（如煤屑、草根 馬糞等）3鑄型和砂芯通氣不良4. 冷鐵表面有縮孔5. 澆注系統(tǒng)設(shè)計不良 防止方法：1 正確掌握澆注速度，避免卷入氣體。2 型（芯）砂中不得混入有機雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量3 .改善（芯）砂的排氣能力 4正確選用及處理冷鐵5.改進澆注系統(tǒng)設(shè)計 三縮松缺陷特征：鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時斷口為灰色，淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍 斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因：1. 冒口補縮作用差2. 爐料含

40、氣量太多3 內(nèi)澆道附近過熱4. 砂型水分過多，砂芯未烘干5合金晶粒粗大6 鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)7 澆注溫度過高，澆注速度太快 防止方法：1 從冒口補澆金屬液，改進冒口設(shè)計2 爐料應(yīng)清潔無腐蝕3 鑄件縮松處設(shè)置冒口，安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用4 控制型砂水分，和砂芯干燥5 .采取細化品粒的措施6 .改進鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度 四裂紋缺陷特征：1 .鑄造裂紋。沿晶界發(fā)展，常伴有偏析，是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較 大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易岀現(xiàn)2 .熱處理裂紋：由于熱處理過燒或過熱引起，常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系 數(shù)較大的合金冷卻過劇?；虼嬖谄渌苯鹑毕輹r

41、產(chǎn)生產(chǎn)生原因：1.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，有尖角，壁的厚薄變化過于懸殊2 .砂型（芯）退讓性不良3. 鑄型局部過熱4. 澆注溫度過高5. 自鑄型中取出鑄件過早6. 熱處理過熱或過燒，冷卻速度過激 防止方法：1.改進鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免尖角，壁厚力求均勻，圓滑過渡2 采取增大砂型(芯)退讓性的措施3 保證鑄件各部分同時凝固或順序凝固，改進澆注系統(tǒng)設(shè)計4 適當(dāng)降低澆注溫度5控制鑄型冷卻出型時間。6 鑄件變形時采用熱校正法。7 正確控制熱處理溫度，降低淬火冷卻速度。藏書萬卷可教子，遺金滿籯常作災(zāi)。能與貧人共年谷，必有明月生蚌胎。山隨宴坐圖畫出，水作夜窗風(fēng)雨來。觀山觀水皆得妙，更將何物污靈臺？美國作家威廉福

42、克納說過：“不要竭盡全力去和你的同僚競爭。你應(yīng)該在乎的是，你要比現(xiàn)在的你強樓主| Posted: 02-16 10:02潮戈鋁合金鑄件氣孔與預(yù)防級別：論壇版主精華：5發(fā)帖：264威望：121點金錢：1559 RMB貢獻值:12點在線時時)1寸間：38(小時)注冊時間:200：2-07-01最后登錄:200(6-02-22關(guān)鍵字：鋁合金 編輯： 日期：2005-10-14 點擊數(shù)：1 氣孔類別由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向，熔煉過程中又直接與爐氣或外界大氣相接觸，因此，如熔煉過程中控制稍許不當(dāng)，鋁合金就很容易吸 收氣體而形成氣孔，最常見的是針孔。針孔(gas porosity/pin-hol

43、e)，通常是指鑄件中小于1mm!勺析出性氣孔，多呈圓形，不均勻分布在鑄件整個斷面上，特別是在鑄件的厚大斷面和冷卻速度較小的部位。根據(jù)鋁合金 析岀性氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類，即：(1) 點狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點狀，針孔輪廓清晰且互不連 續(xù)，能數(shù)出每平方厘米面積上針孔的數(shù)目，并能測得出其直徑。這種針孔 容易與縮孔、縮松等予以區(qū)別開來。(2) 網(wǎng)狀針孔：在低倍組織中針孔密集相連成網(wǎng)狀，有少數(shù)較大的 孔洞，不便清查單位面積上針孔的數(shù)目，也難以測岀針孔的直徑大小。(3) 綜合性氣孔：它是點狀針孔和網(wǎng)狀針孔的中間型，從低倍組織上 看，大針孔較多，但不是圓點狀，而呈多角形。鋁合金生產(chǎn)

44、實踐證明，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要氣體成分是氫氣，并且其岀現(xiàn)無一定的規(guī)律可循，往往是一個爐次的全部或多數(shù)鑄件均 存在有針孔現(xiàn)象；材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產(chǎn)生針孔。2 .針孔的形成鋁合金在熔煉和澆注時，能吸收大量的氫氣，冷卻時則因溶解度的下 降而不斷析岀。有的資料介紹，鋁合金中溶解的較多的氫，其溶解度隨 合金液溫度的升高而增大，隨溫度的下降而減少，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時， 氫在鋁合金中的溶解度下降19倍。（氫在純鋁中的溶解度與溫度的關(guān)系見圖1）。因此鋁合金液在冷卻的凝固過程中，氫的某一時刻，氫的含量超過了其溶解度即以氣泡的形式析岀。因過飽和的氫析岀而形成的氫氣泡， 來不及上浮排岀的，

45、就在凝固過程中形成細小、分散的氣孔，即平常我們 所說的針孔（gas porosity ）。在氫氣泡形成前達到的過飽和度是氫氣泡 形核的數(shù)目的函數(shù)，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用。在一般生產(chǎn)條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn) 生。在相對濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金，鑄件中的針孔尤其嚴(yán)重。 這就是我們在生產(chǎn)中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時節(jié)鋁合 金鑄件針孔缺陷少些的原因。一般說來，對鋁合金而言，如果結(jié)晶溫度范圍較大，則產(chǎn)生網(wǎng)狀針孔 的機率也就大得多。這是因為在一般鑄造生產(chǎn)條件下，鑄件具有寬的凝 固溫度范圍，使鋁合金容易形成發(fā)達的樹枝狀結(jié)晶。在凝固后期，樹枝狀 結(jié)晶

46、間隙部分的殘留鋁液可能相互隔絕，分別存在于近似封閉的小小空間之中，由于它們受到外界大氣壓力和合金液體的靜壓作用較小，當(dāng)殘留鋁 液進一步冷卻收縮時能形成一定程度的真空（即補縮通道被阻塞），從而使合金中過飽和的氫氣析岀而形成針孔。3 .形成氣孔的氫氣的來源與析岀鋁合金中氣孔的產(chǎn)生，是由于鋁合金吸氣而形成的，但氣體分子狀態(tài) 的氣體一般不能溶解于合金液中，只有當(dāng)氣體分子分解為活性原子時，才 有可能溶解。合金液中氣體能溶解的數(shù)量多少，不僅與分子是否容易分解 為活性原子有關(guān)，還直接與氣體原子類別有關(guān)。在鋁合金熔煉過程中，通 常接觸的爐氣有：氫氣、氧氣、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，這些氣 體主要是由燃料燃

47、燒后產(chǎn)生的，而耐火材料、金屬爐料及熔劑、與氣體接 觸的工具等也可以帶入一定量的氣體，如新砌的爐襯、爐子的耐火材料、 坩堝等，通常需要使用幾天或幾周的時間，其化學(xué)結(jié)合的氫才能充分從粘 結(jié)劑中釋放岀來。一般而言，爐氣成分是由燃料種類以及空氣量來決定的。 普通焦炭坩堝爐，爐氣成分主要為二氧化碳、二氧化硫和氮氣；煤氣、重 油坩堝爐主要為水蒸氣、氮氣；而對目前大多數(shù)熔煉廠家使用的電爐熔煉 來說，爐氣成分主要是氫氣。因此，采用不同的熔煉爐熔煉時，鋁合金的 吸氣量和產(chǎn)生氣孔的程度是不同的。鋁合金生產(chǎn)實踐證明，氫是唯一能大量溶解于鋁或鋁合金中的氣體， 是導(dǎo)致鋁合金形成氣孔的主要原因，是鋁合金中最有害的氣體，也

48、是鋁合金中溶解度最大的氣體。在鑄件凝固過程中由于氫的析岀而產(chǎn)生的孔隙， 不僅減少了鑄件的實際截面積而且是裂紋源。惰性氣體不能溶于鋁或鋁合金，其他氣體一般與鋁或鋁合金反應(yīng)形成鋁的化合物，如AI2O3、AICI3、AIN、AI4C3等等。由圖1可知，氫在液態(tài)鋁或鋁合金中的溶液解度很大， 而幾乎不溶解于固態(tài)鋁(在室溫條件下，其溶解度約在以下)。在鋁合金熔煉時，周圍空氣中的氫氣含量并不多，氫的最通常的來源 是鋁和水蒸氣的反應(yīng)，而水蒸氣主要來源于爐氣中的水分、設(shè)備及工具吸 附的水分、一些材料的結(jié)晶水與鋁銹AI(0H)2分解岀來的水分等，其反應(yīng)式如下：3H2O(水蒸氣)+2AI=AI2O3+6H(1)含鎂

49、鋁合金由于還發(fā)生下列反應(yīng)，更容易吸收氫：H20冰蒸氣)+ Mg=MgO+2H(2)另外，金屬爐料或回爐料帶入的油污、有機物、鹽類熔劑等與鋁液反應(yīng)也能生成氫：4mAI+3CmH n=mAI4C3+3 nH (3)鎂、鈉、鋰可以改變鋁的表面的氧化膜，使活性氫原子容易進入；金屬氟和鈹則能在鋁的表面形成更致密的氧化膜，降低氫向鋁液或鋁合金中擴散的速度，對鋁合金起到保護作用。形成氫化物的元素，如鈣、鈦、鋰、銫等金屬均能強烈地擴大氫在鋁液中的溶解度。不同溫度下活性氫原子在鋁液或鋁合金中的溶解度見表1。4 氣孔對鋁合金鑄件性能的影響針孔對鋁合金性能的影響主要表現(xiàn)在能使鑄件組織致密度降低，力學(xué)性能下降。為此，

50、在鋁合金鑄件生產(chǎn)實踐中，加強對氣孔等級對力學(xué)性能 的影響研究，通過控制針孔等級來保證鋁合金鑄件品質(zhì)是非常重要的。針 孔等級評定，低倍檢驗按GB10851-89進行，當(dāng)有爭議時按表2規(guī)定執(zhí)行；X射線照相按 GB11346-89鋁合金鑄件針孔分級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)選用目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的兩種合金ZL101(Al-Si-Mg 系)和ZL201 (Al-Cu-Mn系)，并在T4狀態(tài)測定6 b和b 5的試驗結(jié)果表明(ZL101T4、ZL201ST4各種針 孔試樣的力學(xué)性能分別見表3、表4):鑄件力學(xué)性能與針孔等級之間是線性相關(guān)關(guān)系，隨著針孔等級級別增加，力學(xué)性能逐步下降；針孔等級每增 加一級，力學(xué)性6 b

51、下降3%左右，b 5下降5%左右。對鋁合金鑄件切取性 能試樣要求，鑄件允許存在的針孔級別詳見GB9438-8這里應(yīng)當(dāng)指出的是，由于鑄件壁厚效應(yīng)的影響，即使針孔嚴(yán)重程度相 同，壁厚大的部位力學(xué)性能下降，壁厚小的則較高。由于鑄件的力學(xué)性能 取決于多種因素，不僅與針孔等級有關(guān)，還與合金的化學(xué)成分的波動、鑄 件的凝固速度、熱處理效果、其他缺陷的存在因素有關(guān)，所以同一級別的 針孔試樣，力學(xué)性能將在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動。5 .鋁合金鑄件針孔形成的主要因素綜上所述，針孔是鋁合金鑄件中容易出現(xiàn)的且對鑄件品質(zhì)造成一定影 響的一種鑄造缺陷，氫是造成針孔的主要原因（有的資料介紹，鋁液中所 溶解的氣體中80%-90

52、%是氫），而氫的主要來源是水蒸氣分解所產(chǎn)生的。因此，鋁合金在熔煉過程中造成水蒸氣產(chǎn)生的原因，也就是直接影響針孔形 成的主要因素。影響針孔形成的主要因素有：原材料、輔助材料的影響在鋁合金熔煉澆注過程中，所使用的原材料、輔助材料、一些材料中 的結(jié)晶水和鋁銹 AL（OH 2分解會產(chǎn)生水分，造型材料中有多種有機和無 機輔料帶有的水分，鑄型材料中的輔料、涂料等因為預(yù)熱不良含有的水分 等等，在鋁合金熔煉澆注時，會因水蒸氣的分解而產(chǎn)生大量的氣體，這些 氣體都有可能導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔。涂料中粘結(jié)劑，雖然可以增加涂層厚度，但也相應(yīng)增大了發(fā)氣量。熔煉設(shè)備及工具的影響不同熔煉設(shè)備熔化鋁合金時，鋁合金的吸氣量和形成氣孔

53、的程度是不同的。新坩堝及有銹蝕、污物的舊坩堝，使用前應(yīng)吹砂或用其他方法清除 干凈，并加熱至 700 C -800 C,保溫2h-4 h,以去除坩堝所吸附的水分和 其它化學(xué)物質(zhì)，否則會因含有水分而在熔煉澆注時產(chǎn)生水蒸氣而導(dǎo)致形成 氣孔。新砌的爐子，通常也需要使用幾天或幾周的時間進行烘爐干燥處理， 否則耐火材料中含有的水分及化學(xué)結(jié)合的氫就無法釋放而導(dǎo)致熔煉時形 成氣孔。熔煉用的工具如澆包、除氣用的鐘罩等，使用前應(yīng)將表面殘余的金屬、氧化皮等污物清除干凈；鋁鎂合金使用的工具，使用前則要求放在光鹵石 等熔劑中洗滌干凈。然后涂上防護涂料并進行預(yù)熱烘干。如果預(yù)熱不良， 表面吸咐的水分，會在熔煉澆注過程因加熱

54、形成水蒸氣而產(chǎn)生大量的氣 體，導(dǎo)致鑄件針孔的形成。氣候的影響一般情況下，周圍空氣中的氫氣含量并不多，但空氣中如果相對濕度 大，則會增加合金液中氣體的溶解度，形成季節(jié)性氣孔，如在雨季，由于 空氣濕度大，鋁合金熔煉時針孔產(chǎn)生的現(xiàn)象就嚴(yán)重些。當(dāng)然，空氣濕度大 時，鋁合金錠 、熔煉設(shè)備、工具等也會因空氣潮濕而增加表面水分的吸 附量，因此更應(yīng)注意采取有力預(yù)熱烘干防護措施，以減少氣孔的產(chǎn)生。熔化操作的影響鋁合金熔煉時，由于氫氣溶解到鋁液中需要一個過程，因此加強熔煉 過程的控制，對控制鋁合金吸氣量是大有文章可做的。生產(chǎn)實踐表明，鋁 液吸氫是在表面進行的，它不僅與鋁液表面的分壓有關(guān)，還與合金熔煉溫 度、熔煉時間等有較大的關(guān)系。合金熔化溫度越高，熔化時間和熔化后鋁 液保持時間越長，氫在鋁液中擴散就越充分，鋁液吸氫量就越大，出現(xiàn)針 孔的幾率就越大。有人曾做試驗，鋁液存放時間越長，鋁合金內(nèi)含氣量近 似成比例增加。因此，我們在大量生產(chǎn)條件下，為了減少鋁合金熔煉時吸 收氫氣，一定要嚴(yán)格執(zhí)行鋁合金熔煉工藝規(guī)程，一般鋁合金熔化后保持時 間不能超過3h-5h，鋁合金熔化溫度也不能過高，一