球铁皮下气孔对策

王全武

影响因素

(1)碳当量：适当增加含硅量有助于皮下气孔的减少。同时，在硅量保持不变的情况下，随着含碳量的增加，球铁中皮下气孔的个数呈现出单峰曲线，且峰值点总保持在共晶点左右，因此，最好将碳硅含量选择得高一些，以使球铁的碳当量稍大于共晶点。

(2)硫：硫高会引起皮下气孔等缺陷，这是因为产生Ｈ2Ｓ气体而形成。当含硫量超过0 .094%时就会产生皮下气孔，含硫量越高，情况越严重。

(3)稀土:铁液中加入稀土元素能脱氧、脱硫，提高铁液表面张力，因此有利于防止产生皮下气孔。但稀土含量太高，会增加铁液中氧化物的含量，使气泡外来核心增加，皮下气孔率增加。残余稀土量应控制在0. 043%以下。

(4)镁：过高的镁将会加剧铁液的吸氢倾向，大量的镁气泡和氧化物进入型腔，增加气泡的外来核心；此外镁蒸汽直接与砂型中的水分作用，产生ＭｇＯ烟气及氢气，也会产生皮下气孔。试验表明，残镁量大于0 .05%后便易出现皮下气孔，残镁越高越严重。因此在保证球化基础上，尽量降低残留镁量。

(5)铝：铁液中的铝是铸件产生氢气孔的主要原因。据报道,当湿型铸造球墨铸铁的残留铝量为 0.030%～0 .050%时，将产生皮下气孔。E.R.Kaczmarek等人研究认为，铁液与铸型中的水反应生成ＦｅＯ与Ｈ2，由于铝的脱氧作用，又生成Ａｌ2Ｏ3，其即为气泡生成的核心而又能吸附一定的气体，增加了球铁产生皮下气孔的倾向。但是在减少渣中的ＦｅＯ成分时，镁的存在使得铝显得多余，故铝的敏感含量是有一定范围的。

(6)壁厚：皮下气孔还有“壁厚效应”特征，即气孔的产生在一定壁厚范围内，实际上这与铸件的凝固速度有关。铸件壁厚大时，其凝固结皮时间推迟，有利于气泡逸出。因此，一般来说壁厚小于6ｍｍ或大于25ｍｍ时不易产生皮下气孔。

(7)浇注温度：浇注温度类似于壁厚效应，也有一个温度范围，在1285～1304℃时，皮下气孔相当严重。笔者进一步研究认为，不同的壁厚其危险温度也不相同，因此，应根据铸件壁厚共同确定浇注温度。当然，提高浇注温度能延缓氧化膜的生成，防止熔渣进入型腔，同时对砂型烘烤时间加长使水分向外迁移。

(8)型砂含水率：铸型产生皮下气孔的倾向按下列顺序依次减小：湿型、干型、水玻璃型、壳型。司乃潮的研究也证明了这一点，即随着型砂水分的提高，球铁产生皮下气孔的倾向增大，而当型砂水分小于4 .8%时，皮下气孔率接近于零。

(9)型砂紧实度与透气性：型砂的透气性太低，导致型壁所产生的气体不能排出型外，而向金属侵入，致使铸件产生气孔；随着型砂紧实度的增加，皮下气孔的倾向也加大，但当紧实度相当高时，倾向又减小，这可能是由于表层砂紧实度高，增大了水分向铸件方向的迁移阻力，但若型砂水分也高，将使水蒸气爆炸的可能性增加。

(10)浇冒口：合理设计浇冒口，使铁液平稳浇注，并具有较强的挡渣功能；同时，适当增加直浇道和冒口的高度，以增加金属液的静压力。

2　防止措施

(1)严格控制铁液化学成分，使碳当量稍大于共晶点成分，含硫量不大于0 .094%；残余稀土小于0.043%;残留镁含量不大于0.05%;铝含量在0.03%～0.05%范围以外。

(2)合理设计铸件结构，使壁厚不小于25ｍｍ；根据壁厚确定浇注温度，薄壁小件不得小于1320℃；中件不得小于1300℃；大件不得小于1280℃。

(3)金属炉料、孕育剂和所用工具应干燥，表面无锈蚀和油污。同时型砂水分不宜过高，尽量小于4.8%,煤粉、重油等发气物质的含量要适当控制，减少粘土含量，并可附加一些增加透气性的物质，如木屑等。

(4)合理设计浇注系统，使之为开放式，可在型腔的最高处设置出气孔，同时应保证浇冒口高度，以提高液态金属的静压力。