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　　鋁合金型材出廠狀態、相關參數和注意事項

　　

　　鋁合金鑄件氣孔與預防

　　

　　1．氣孔類別

　　

　　由于鋁合金具有嚴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，鋁合金就很容易吸收氣體而形成氣孔，常見的是針孔。針孔（gasporosity/pin-hole），通常是指鑄件中小于1mm的析出性氣孔，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。根據鋁合金析出性氣孔的分布和形狀特征，針孔又可以分為三類①，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，能數出每平方厘米面積上針孔的數目，并能測得出其直徑。這種針孔容易與縮孔、縮松等予以區別開來。

　　

　　(2)網狀針孔：在低倍組織中針孔密集相連成網狀，有少數較大的孔洞，不便清查單位面積上針孔的數目，也難以測出針孔的直徑大小。

　　

　　(3)綜合性氣孔：它是點狀針孔和網狀針孔的中間型，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，并且其出現無一定的規律可循，往往是一個爐次的全部或多數鑄件均存在有針孔現象；材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產生針孔。

　　

　　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出。有的資料介紹②，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，由液態轉變成固態時，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系見圖1③）。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出。因過飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來不及上浮排出的，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（gasporosity）。在氫氣泡形成前達到的過飽和度是氫氣泡形核的數目的函數，而氧化物和其他夾雜物則在起氣泡核心的作用

　　

　　在一般生產條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產生。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重。這就是我們在生產中常常有人納悶干燥的季節總比多雨潮濕的時節鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。

　　

　　一般說來，對鋁合金而言，如果結晶溫度范圍較大，則產生網狀針孔的機率也就大得多③。這是因為在一般鑄造生產條件下，鑄件具有寬的凝固溫度范圍，使鋁合金容易形成發達的樹枝狀結晶。在凝固后期，樹枝狀結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出而形成針孔。

　　

　　預防鋁合金鑄件氣孔形成應遵循的工藝原則

　　

　　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的預防措施，目的就是要在鑄件中防止生成氣孔和夾雜，獲得優良品質的鑄件。從鑄造工藝角度綜合分析，預防氣孔的生成，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。

　　

　　“排”：就是要排除鋁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dkl_rtg的夾雜物（主要是Al2O3），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。“渣既盡，氣必除”說的就是這個意思。

　　

　　“溶”：就是要使鋁液中的氫在凝固時能部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，但佳的熔煉或重熔方法，著眼點應仍放在“防”字上。

　　

　　當然，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：精煉設備、熔爐煉工具的準備和處理，溶劑、變質劑的預制，精煉、變質除渣的技巧，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，才能真正有效地預防鋁合金鑄件氣孔的形成。

　　

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