鑄鐵件的針孔缺陷

1、.鑄鐵件的針孔缺陷中國鑄造協(xié)會李傳栻針孔是鑄鐵件生產(chǎn)中常見的一種鑄造缺陷，其尺寸不大， 但往往在機械加工時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致鑄件報廢，造成的經(jīng)濟損失卻不小。針孔雖不算是嚴(yán)重的缺陷，但發(fā)生的頻次很高，多年來都是困擾鑄鐵行業(yè)的問題之一。20 多年前，美國鑄造師學(xué)會 (AFS) 曾對此組織過專題研究。近幾年，日本的一些知名的鑄造企業(yè)，如久保田、愛新高丘、等，也相繼將這一問題列為課題，對缺陷的特征、產(chǎn)生的原因和防止方法進行了比較深入的研究和探討。最近，美國的Seymour Katz 又在 AFS以前研究工作的基礎(chǔ)上，提出了一些新的看法。目前，我國各種鑄鐵件的產(chǎn)量大約是美國的2.1 倍、日本的3.9 倍，鑄鐵行

2、業(yè)中，每年因針孔缺陷造成的損失，匯總起來是十分可觀的。但是， 迄今仍未見有任何企業(yè)或研究單位重視這樣的“小問題” ，對其進行研究和探討，而修補這類缺陷的小設(shè)備卻在全國到處都賣得很火。面對這種狀況， 對照一下我們和他人應(yīng)對這一問題的作為，難道還不足以發(fā)人深省？以下，筆者根據(jù)多方面的研究報道，對有關(guān)鑄鐵件針孔缺陷的一些問題作簡要的介紹，希望能引起業(yè)界同仁的關(guān)心。一、針孔缺陷的特征針孔是不外露的皮下氣孔，多見于鑄件上部、鑄型中金屬液流前沿的匯集處，在一個鑄件上出現(xiàn)的數(shù)量可少、可多。針孔是析出性氣孔的一種，金屬液凝固時，氣體在其中的溶解度降低，在具備氣泡生核、長大的條件時，就會析出，成為針孔。造成針孔

3、的氣體，因鑄鐵的成分和鑄型的條件而異，最常見的是由氫或氮形成的，而且多數(shù)情況下是以析出氫為誘因，然后氮向已形成的氣泡中擴散。在鐵液中含氧量高的情況下，也可能在凝固過程中發(fā)生碳氧反應(yīng)析出CO 而造成針孔。還有另一種可能：鐵液在澆注過程中表面被二次氧化，產(chǎn)生FeO 和其他氧化物，形成氧化性熔渣，熔渣再與鑄鐵中的碳反應(yīng)而析出CO。因析出氫而造成的針孔，或氫、氮同時析出所造成的針孔，多呈球狀或梨狀，尺寸大體上在 0.5 3mm 之間。因析出氮或CO 而造成的針孔，可以是球狀或梨狀，也可能沿奧氏體枝晶的晶界析出呈裂縫狀，如圖1 所示。按針孔內(nèi)的表面特征，大體上有以下4 種情況。1、孔內(nèi)表面上有碳膜（也有

4、人稱之為石墨膜）因析出氫而造成的針孔，以析出氫為誘因、同時析出氫和氮而造成的針孔，孔內(nèi)表面上.等元素使水還原而2× 10 4 %。在這種情.大都覆蓋有不很完整的碳膜， 有時還可見到枝狀晶。 碳膜是在氣泡形成后由附近金屬中所含的碳向其中擴散而形成的，因此，針孔內(nèi)有碳膜時，針孔周圍的金屬組織中往往沒有石墨。2、氧化型針孔鐵液中氧含量較高，或鐵液在澆注、 充型過程中二次氧化程度較高，或鐵液與鑄型中的水分反應(yīng)生成了較多的FeO 時，由于FeO 和鐵液中所含的碳反應(yīng)而析出CO，也可以造成針孔。這種針孔的內(nèi)表面基本上見不到碳膜，有時可見到氧化膜。如果是因金屬鑄型界面處FeO 含量增多而造成的針孔

5、，則缺陷位于表皮以下，呈球狀或梨狀。如果亞共晶鑄鐵析出奧氏體枝晶時，枝晶附近鐵液中的FeO 濃度高，與碳反應(yīng)產(chǎn)生CO，則生成的氣孔可能沿晶界析出，形狀類似于圖1 所示的裂縫狀。3、內(nèi)表面有熔渣有時，針孔內(nèi)表面上有熔渣模樣的夾雜物，這類夾雜物是由氧化物、硫化物和硅酸鹽等構(gòu)成的。針孔往往是由夾雜物中的氧化物與鐵液中的碳反應(yīng)生成CO，并在夾雜物處生核而形成的。這類針孔也是氧化型針孔。4、針孔內(nèi)有鐵粒澆注過程中， 金屬液在澆注系統(tǒng)中發(fā)生紊流、飛濺而產(chǎn)生的鐵粒，往往會被裹在液流中。鑄件凝固時， 鐵粒表面的氧化膜可能與鐵液中的碳反應(yīng)而造成針孔，鐵粒附近金屬液中的氣體也易于依附鐵粒生核、長大。但也可能有這樣

6、的情況：氣孔中的“鐵?！辈⒎窃跐沧⑾到y(tǒng)中形成的，而是在氣孔形成后，由奧氏體枝晶間的低熔點偏析物滲入氣孔中形成的。這種情況下， 觀察針孔附近鑄件的顯微組織時，可能見到晶粒邊界處有偏析物流向針孔后留下的空隙。二、影響針孔形成的一些因素鑄鐵件針孔缺陷的形成取決于多種因素，如鑄鐵的化學(xué)成分、鑄型的特點、澆注溫度、澆注系統(tǒng)和排氣孔的設(shè)置等，雖然在這方面已經(jīng)進行過大量的研究工作，但是，迄今為止，對于形成針孔的機制，仍在探求之中。在生產(chǎn)經(jīng)驗和研究工作的基礎(chǔ)上，對影響針孔形成的一些主要因素，可作如下的分析。1、鐵液中的氣體含量氫、氮、氧是可以存在于鐵液中的三種氣體元素。 鐵液的凝固過程中， 先析出的固相中含有

7、的氣體量很少， 使殘留的液相中氣體的濃度不斷增高。 當(dāng)液相中氣體含量超過其溶解度后，就可能以氣泡的形式析出。氣體在鐵液中的溶解度的上限，決定于鑄鐵的成分、溫度和環(huán)境中相應(yīng)氣體的分壓。（ 1）氫在正常的熔煉條件下，鐵液中的氫含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般不超過況下，不會以氣泡的形態(tài)析出。如果鑄型中含有水分，在高溫下，液態(tài)鑄鐵中的 Fe、 Al 、 Mg 、 Mn 釋放氫，鐵液中的氫含量就可能大幅度提高，具備析出氣體的條件。（ 2）氮在正常的熔煉條件下，鐵液中的氮含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般不超過100× 104 %，不會以氣泡的形態(tài)析出。氮含量超過120× 10 4 % 后，就可能出現(xiàn)針孔。氮

8、含量超過150× 10 4 %，就可能出現(xiàn)裂縫狀針孔。如果用尿烷樹脂冷芯盒工藝制芯，或用酚醛樹脂覆膜砂制芯， 都有可能因芯子釋放氮而使液態(tài)鑄鐵中的氮含量提高，從而造成針孔缺陷。冷芯盒工藝制芯所用的尿烷樹脂，第一組分中不含氮， 第二組分（聚異氰酸酯） 中含氮。配制芯砂時，樹脂的第一組分與第二組分用量之比一般應(yīng)為50: 50。有時，鑄造廠為提高芯.子的強度，以便于芯子硬化后將其自芯盒中取出，將第二組分的用量增加，使二者之比為40: 60，甚至到 35:65 ，這樣，就很容易使鑄鐵中氮含量過高而造成針孔。采用覆膜砂制芯時，由于硬化劑（六亞甲基四胺）中含氮，如覆膜砂中樹脂用量太高，澆注過程中

9、鑄鐵中的氮含量也可能增高，從而導(dǎo)致產(chǎn)生針孔。用樹脂自硬砂造型時， 采用尿烷樹脂或含氮量較高的呋喃樹脂作粘結(jié)劑， 也是可能是導(dǎo)致鐵液中氮含量增高的因素。（ 3）氧鐵液中溶解的氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在 20× 10 4 % 30× 10 4 %，以保證為石墨生核提供條件，增強孕育處理的效果。如果熔煉過程控制不當(dāng)，鐵液中的氧含量過高，也可能導(dǎo)致針孔缺陷。此外，在鐵液澆注、充型的過程中，液流表面會發(fā)生二次氧化，其中所含的Fe、 Si 、Mn 等元素被氧化，形成含F(xiàn)eO、SiO 2、MnO 等氧化物的熔渣，這類氧化物的共晶成分的熔點很低。低熔點的熔渣極易成為攜帶FeO 的載體，在具備氣泡

10、在液相中生核的條件時，其中的 FeO 就與鐵液中的碳反應(yīng)，生成CO，造成氧化型針孔。2、液態(tài)鑄鐵中產(chǎn)生氣泡的外部條件在均勻的液相中產(chǎn)生另一新相（氣泡）是非常困難的，需要相當(dāng)大的能量，使系統(tǒng)的自由能增加。液相中產(chǎn)生氣泡時，總是先由幾個原子或分子聚集而生核，起初體積非常微小。這種微小的氣泡，比表面積（即單位體積的表面面積）極大，要在液相中產(chǎn)生新的界面，就要獲得能量， 使新產(chǎn)生的氣泡具有必要的界面能，其值等于其表面面積與液氣界面上表面張力的乘積。即使新相（氣泡）已經(jīng)生核，其長大也需要能量，而且只有在尺寸超過某一臨界值后才能繼續(xù)長大。尺寸小于臨界值的氣泡不可能長大，只會自行消失。新相在非均勻相中生核，

11、情況就大不相同了。例如： 在固相液相界面處產(chǎn)生氣泡所需的界面能就少于在均勻的液相中產(chǎn)生氣泡所需的能量；如果固相以尖端插入液相，則在尖端處產(chǎn)生氣泡所需的界面能更少；如果固相是由液相凝固而形成的，可能因凝固過程中的體積收縮而在固相液相界面處產(chǎn)生微小的縮孔，在這種情況下， 氣體可直接向縮孔中擴散而析出，使微小的縮孔擴大為針孔，不需要產(chǎn)生新相所需的界面能。（ 1）鑄型金屬界面處形成一層硬皮后最有利于形成針孔鐵液開始凝固時，先在鑄型金屬界面處結(jié)晶，形成一層硬皮， 晶粒的析出使固液相界面處液相中的氣體含量增高，同時還有自鑄型吸收的氣體。這是有利于在此處產(chǎn)生針孔的內(nèi)部條件。同時，硬皮朝液相的一側(cè)是固液相界面

12、，又有奧氏體枝狀晶的尖端插入液相。有些情況下，還可能有微小的縮孔。這是有利于產(chǎn)生針孔的外部條件。因此，針孔都產(chǎn)生于硬皮與液相的界面處，成為不外露的皮下氣孔。（ 2）鑄型中金屬液流前沿匯集處有利于形成針孔在鐵液澆注、 充型的過程中， 液流的前沿不斷與新的鑄型表面接觸，這部分鐵液與鑄型接觸的時間也最長，有利于吸收鑄型受熱后釋放的氣體。液流前沿的金屬與大氣接觸的時間最長，易于氧化，其中含有的FeO 量很高。因此，在鑄型中金屬液流前沿匯集處，各種氣體的含量都高，是最易于產(chǎn)生針孔的部位。（ 3）使鐵液表面張力降低的因素都可以促進針孔的形成前面已經(jīng)提到， 液相中產(chǎn)生氣相需要增加的界面能，等于其表面面積與界

13、面上的表面張力的乘積。因此，所有能使鐵液表面張力降低的因素， 無論是化學(xué)的或物理的， 都有助于氣泡的生核和長大，使產(chǎn)生針孔的可能性增大。3、不同品種的鑄鐵對針孔缺陷的敏感程度不同.因為球墨鑄鐵中含有活性很強的鎂，球墨鑄鐵件比灰鑄鐵件更易于出現(xiàn)針孔缺陷。在采用粘土干型澆注的條件下，球墨鑄鐵件與灰鑄鐵件出現(xiàn)針孔的概率基本相近。如采用殼型、含氮的樹脂砂型或粘土濕砂型，則球墨鑄鐵件對針孔缺陷的敏感程度就比灰鑄鐵件大得多，生產(chǎn)中應(yīng)特別注意采取防止產(chǎn)生針孔的措施。4、澆注溫度和鑄件壁厚的影響鐵液的澆注溫度對針孔的形成有多方面的影響， 很難籠統(tǒng)地說澆注溫度高些好， 還是澆注溫度低些好，要根據(jù)具體條件認(rèn)真分析

14、。液態(tài)金屬澆注到砂型中后， 型砂受到高溫的作用， 產(chǎn)生大量氣體， 很快就會在型內(nèi)形成一個壓力峰值，型內(nèi)的壓力對針孔的形成影響很大。澆注溫度較高，鐵液在鑄型中吸收氣體較多，這是有利于產(chǎn)生針孔的因素。但是，澆注溫度高， 則鑄件凝固比較緩慢， 凝固可能發(fā)生在型內(nèi)氣壓峰值消減之后， 這又是有利于氣體自鑄型逸出、從而可避免針孔產(chǎn)生的因素。澆注溫度低， 雖然金屬吸氣較少， 但其凝固較快， 而且凝固往往發(fā)生在鑄型內(nèi)處于壓力峰值的附近，鐵液中卷入的氣體和析出的氣體不易排出，導(dǎo)致產(chǎn)生針孔缺陷的可能性增大。因此， 判斷澆注溫度的影響，要綜合考慮鑄件壁厚、凝固速率、鑄型條件以及一些其他因素。一般的規(guī)律是： 用粘土濕

15、砂型時， 提高澆注溫度易導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生針孔； 用含氮的樹脂砂型時，提高澆注溫度則有利于減少針孔缺陷。用含氮的樹脂砂型時，一般說來，在 1280 1400之間采用較高的澆注溫度可減少針孔的形成。但是，生產(chǎn)薄壁鑄件時，降低澆注溫度，則針孔缺陷減少；生產(chǎn)厚壁鑄件時，降低澆注溫度，則針孔缺陷增多。無論是灰鑄鐵件或球墨鑄鐵件，薄壁鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的概率都低于壁較厚的鑄件。除薄壁鑄件凝固較快、金屬吸氣較少外，組織中碳化物較多也是導(dǎo)致針孔缺陷較少的原因。有研究報道稱：鑄鐵組織中的石墨比碳化物更易于促進針孔的形成。不同壁厚的鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的傾向大致是：壁厚在 6mm 以下的鑄件，凝固快，吸氣少，即使有氣泡生核

16、，也很難長大，因而產(chǎn)生針孔的概率較??；壁厚在 625mm 之間的鑄件，最易于產(chǎn)生針孔缺陷；壁厚在25mm 以上的鑄件，凝固緩慢，有利于氣體的擴散、逸出，也不易產(chǎn)生針孔缺陷。5、鑄鐵中硅、碳含量的影響鐵液中所含的硅，能使其表面張力稍稍降低，但是硅又能使鐵液中的FeO 含量減少、抑制 CO 的析出量。總體而言，灰鑄鐵中的硅含量在1.6 2.3%之間、球墨鑄鐵中的硅含量在 2.2 3.0% 之間，提高硅含量可使鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的傾向略有降低，但影響并不明顯。在正常含量范圍內(nèi)，碳對形成針孔缺陷也沒有明顯的影響。6、鑄鐵中所含的鋁在形成針孔方面的作用20 世紀(jì) 60 年代初，英國鑄鐵研究協(xié)會的 J. V

17、. Dawson 就發(fā)現(xiàn)：鐵液中所含的鋁，對鑄件是否產(chǎn)生針孔缺陷有重要的影響。 澆注前往鐵液中加入少量的鋁， 會導(dǎo)致鑄件上產(chǎn)生針孔。要特別說明的是： 澆注前往鐵液中加入的鋁， 其作用與鐵液經(jīng)熔煉過程后其中殘留的鋁有很大的差別，因為殘留鋁含量的測定值中包括一些鋁的氧化物，其活性要低得多。70 年代，美國鑄造師學(xué)會曾對鑄鐵件的針孔缺陷組織專題研究，由 Case Western Reserve大學(xué)的 J. F. Wallace 等具體實施。為研究澆注前往鐵液中加鋁的影響，在保持其他參數(shù)不變的條件下， 澆注前往鐵液中加入不同數(shù)量的鋁，然后澆注不同厚度的試件，分析產(chǎn)生針孔缺陷的情況。 結(jié)果表明： 鋁加入

18、量在0.015% 以下，試件上基本上不產(chǎn)生針孔；加入量在0.20%.以上，對針孔缺陷也不敏感；加入量在0.015 0.20%之間，最容易出現(xiàn)針孔。為了探求鋁的這種作用的機制，Wallace 等對不同條件的液態(tài)鑄鐵進行了表面張力的測定。大量的測定數(shù)據(jù)表明：鐵液中所含的鋁量對其表面張力有不可忽視的影響，而且表面張力的改變與鑄件上產(chǎn)生針孔的概率有對應(yīng)關(guān)系。鐵液中所加的鋁量很少時，表面張力高， 出現(xiàn)針孔的概率很?。患愉X量在0.015 0.20%之間，鐵液的表面張力降低，鑄件上易于產(chǎn)生針孔；加鋁量在0.20%以上，表面張力再次提高，又可以抑制針孔的產(chǎn)生。在用粘土濕砂造型的條件下，鐵液中所含的鋁可以與鑄型

19、中的水分反應(yīng)，生成Al 2O3和氫氣，所釋放氫氣部分被液態(tài)鑄鐵所吸收。鐵液凝固時，氫的溶解度大幅度降低，就具有析出氫、 形成氣泡的內(nèi)部條件。但是，產(chǎn)生氣泡還必須具備在固液相界面形成氣泡所需的外部條件。 如果沒有產(chǎn)生新相的外部條件，氫將以過飽和狀態(tài)存在于鑄鐵中，不可能析出形成針孔。液態(tài)鑄鐵中含0.015 0.20%的鋁，其表面張力降低，正好為氣泡的形成準(zhǔn)備了外部條件。為了確認(rèn)由上述試驗得到的結(jié)論，Wallace 等還進行了脫除鐵液中的鋁的試驗。在含有鋁、凝固時易產(chǎn)生針孔的鐵液中，加入細粒鐵礦石或其他氧化物， 使其中所含的鋁氧化。將鋁脫除以后，澆注的鑄件就很少見到針孔。一旦形成了氫氣泡， 對于鐵液

20、中溶有的氮氣而言， 該氣泡就是真空， 氮很易于向其中擴散，增強針孔的形成。7、氮化鋁（ AlN ）的作用最近，美國的S. Katz 提出：促使鑄鐵件中形成針孔的并不是鋁，而是AlN 。鐵液凝固過程中， 其中溶有的氮與溶有的鋁結(jié)合，形成可溶性的AlN 。AlN 在鐵液中的溶解度隨溫度的降低而下降，在一定的條件下，可以在鐵液凝固過程中析出。析出的AlN與鑄型中的水分反應(yīng)，就會釋放氫和氮；與鐵液或熔渣中的FeO 反應(yīng)就會釋放氮，從而形成針孔。以含碳 3.5% 、硅 2.5% 的鑄鐵為例，根據(jù)熱力學(xué)分析得到的數(shù)據(jù)，在不同的鋁含量和不同的溫度下，液態(tài)鑄鐵中溶有的氮量見圖2。鐵液中鋁含量很低（ 0.003

21、%以下） 時，在澆注溫度 （ 1400） 和共晶溫度 （ 1150）下，其中溶有的氮量都不因鋁含量的變化而改變，如圖 2 中區(qū)內(nèi)的兩條直線所示，即在兩種溫度下都沒有AlN 析出。鋁含量在0.003 0.07%之間，在澆注溫度下，鐵液中溶有的氮量也不因鋁含量的變化而改變，如圖2 中區(qū)內(nèi)的直線所示，也沒有AlN 析出；在共晶溫度（1150）下，鐵液中溶有的氮量隨鋁含量的增加而減少，如圖 2 中區(qū)內(nèi)的斜線所示，說明有一部分氮已經(jīng)以.AlN 的形態(tài)析出。形成的AlN 的量因鋁含量的增加而增多。鋁含量超過0.07%以后，在澆注溫度下和共晶溫度下都有AlN 形成，如圖2 中區(qū)內(nèi)的兩條斜線所示。澆注溫度下有

22、AlN 形成，會使鐵液中溶有的氮量減少，結(jié)果，凝固過程中產(chǎn)生的 AlN 也就較少。鋁含量不同的鐵液，在共晶溫度下以AlN形態(tài)析出的氮量可按圖2 算出，計算的結(jié)果見圖 3。圖 3 中，細線與粗線所包含的范圍內(nèi)雖然也產(chǎn)生AlN ，但因鋁含量低， 不足以與鑄鐵中所含的氮充分反應(yīng)，因而不會產(chǎn)生針孔缺陷。鋁含量高的右端，在澆注溫度下即產(chǎn)生AlN ，此時產(chǎn)生的AlN ，可能上浮到液面被熔渣所吸收，也可能被大氣中的氧所氧化，結(jié)果，凝固過程中析出的AlN 減少，也不至于導(dǎo)致針孔缺陷。圖 3 中點線所示的范圍是易產(chǎn)生針孔的范圍，這與多年來由經(jīng)驗確認(rèn)的對針孔缺陷敏感的鋁含量范圍基本上是一致的。三、防止產(chǎn)生針孔缺陷

23、的措施導(dǎo)致鑄鐵件產(chǎn)生針孔缺陷可以有多種原因。雖然目前我們對缺陷產(chǎn)生的機制還沒有確切的認(rèn)識， 但是，如果能根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和他人的研究成果，對實際生產(chǎn)中的各種參數(shù)作認(rèn)真的分析，就有可能擬定一些有效的防范措施。 如有可能， 根據(jù)企業(yè)的具體條件進行必要的試驗、檢測和研究，還可以提出針對性更強、效果更好的措施。1、鐵液中鋁含量的控制無論采用何種鑄型，都應(yīng)控制向鐵液中加入的鋁量，力求避免其在使鐵液表面張力最低的范圍（ 0.015 0.20%）內(nèi)。鑄鐵中鋁的來源有二：一是孕育劑帶入；二是爐料中混有的鋁或含鋁材料。孕育處理是鑄鐵件生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)，是保證鑄鐵的顯微組織和各項性能符合要求的所不可缺少的工序。

24、目前，應(yīng)用最廣的孕育劑是75 硅鐵，而各種牌號的硅鐵中都含有少量的鋁和鈣。 除硅鐵以外， 可供選用的孕育劑品種還有很多，其中大部分也都含有少量的鋁和鈣。孕育劑中所含鋁和鈣對孕育處理的效果有重要的作用，是不可或缺的。在正常生產(chǎn)條件下，一般不會因孕育劑帶入的鋁造成針孔缺陷，但工藝人員必須對投入生產(chǎn)的每批孕育劑中的鋁含量都做到心中有數(shù)，一旦出現(xiàn)問題， 就可以及時作出正確的判斷。.爐料中夾雜的鋁或其他元素往往是影響鑄鐵冶金質(zhì)量的原因，生產(chǎn)中應(yīng)對爐料進行嚴(yán)格的管理和控制。 但是，近年來鑄鐵行業(yè)中有一項值得注意的新舉措，即：在沖天爐爐料中配加少量的鋁， 以提高鐵液的溫度并減少合金元素的燒損。在此種情況下，

25、 所加的鋁絕大部分都會被氧化掉，但也會有少量活性鋁殘留在鐵液中，有時，其濃度足以導(dǎo)致產(chǎn)生針孔缺陷。因鐵液中含鋁而產(chǎn)生針孔缺陷時，可在澆注前再向鐵液中補加0.2% 左右的鋁，這樣，既可提高鐵液的表面張力，而且較多的鋁還有固定氮的作用。2、必須使鑄型排氣通暢鐵液澆注到鑄型以后，鑄型和芯子中的水分、粘結(jié)劑及其他附加材料因受熱而產(chǎn)生大量氣體， 使型內(nèi)壓力瞬時增高， 阻礙鐵液中析出的氣體和反應(yīng)形成的氣體排出， 這也是導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生針孔缺陷的重要原因之一。據(jù)日本愛新高丘公司近期進行的研究，用粘土濕砂造型生產(chǎn)線制造中、小型鑄鐵件時，加強鑄型的排氣， 使?jié)沧⒑笮蛢?nèi)的壓力峰值降低、 保持壓力峰值的時間縮短， 可以

26、有效地降低針孔缺陷的發(fā)生率。所采取的主要措施有：上型內(nèi)設(shè)置足夠數(shù)量的外通式排氣孔；上型完成后刮平其上表面時，避免余砂堵塞排氣孔；在壓鐵與上型的接觸面上開通氣槽，避免壓鐵堵塞排氣孔。在鑄型的上方、 澆注時液流前沿的會集處， 設(shè)置尺寸略大的排氣冒口， 也是使鑄型的排氣通暢的有效措施。 此處的排氣冒口，除排氣外， 還有收集液流前沿過冷鐵液的作用， 如設(shè)置得當(dāng)，不僅能避免該處產(chǎn)生針孔缺陷，而且可以改善鑄件的顯微組織。3、用粘土濕砂型鑄造時可采用的措施用粘土濕砂造型時， 鐵液中所含的鋁、 鎂等元素與鑄型中的水反應(yīng)而生成氫氣， 是導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生針孔的主要原因。 如果鑄鐵中氮含量較高， 或芯子采用含氮量較高的

27、粘結(jié)劑時， 氫氣析出后， 氮也會向氣泡中析出， 使缺陷更為嚴(yán)重。 因此，嚴(yán)格控制型砂中的水分至關(guān)重要。雖然煤粉受熱后會析出大量低分子量烴類氣體，使鐵液吸氫的可能性增加。但是，無論生產(chǎn)灰鑄鐵件或球墨鑄鐵件，粘土濕砂中加入 3 5%的煤粉都有防止產(chǎn)生針孔缺陷的作用，這已是各國同行的共識。 其原因可能是： 煤粉熱解產(chǎn)生的氣體在鑄型金屬界面處造成強還原性氣氛，阻礙鐵液中所含的活性元素與鑄型中的水發(fā)生反應(yīng)。也有研究報道稱：粘土濕型砂中加入2% 左右的 Fe2O3 粉可以防止針孔缺陷，其原因是Fe2O3 能與硅砂作用生成鐵橄欖石，在鑄型金屬界面處形成屏障，阻礙鐵液與鑄型間發(fā)生的反應(yīng)。目前，對此仍有不同的看法，在生產(chǎn)中采用以前，必須通過試驗確認(rèn)。4、用含氮粘結(jié)劑制芯時可采用的措施采用尿烷樹脂冷芯盒工藝制芯，或用覆膜砂制芯，每一鑄型中芯子用量又很多時，因鐵液吸收氮而致鑄件產(chǎn)生針孔的情況是經(jīng)常發(fā)生的。在這種情況下， 除加強鑄型的排氣外，還應(yīng)盡可能地降低芯砂的發(fā)氣量。一般情況下， 改善原砂砂粒表面的清潔程度，采用圓形砂， 都可在保持芯子強度相同的條件下降低樹脂用量，從而降低芯子的發(fā)氣量。一些制造難度很高的芯子，如汽缸蓋的水套芯，一方面，由于形狀復(fù)雜、截面很薄，又要求具有很高的強度，難以將芯砂中的樹脂用量降低；另一方