鑄型/鑄件界面處激冷層-鑄型材質(zhì)金相顯微鏡

  氣體缺陷形成機(jī)理
  根據(jù)鑄件內(nèi)氣體缺陷的形成原因，可劃分為析出性氣孔、反應(yīng)
性氣孔和卷入性氣孔。非真離心鑄造對于鑄型強度要求較高，采用
較多的鑄型材質(zhì)是金屬，如鋼、銅等，從而產(chǎn)生較高的冷卻速度，
且金屬液與鑄型之間的壓力作用也明顯大于靜態(tài)澆鑄。因此，在鑄
件橫截面上形成的析出性氣孔往往體積很小，數(shù)量也很少。如果
備料過程中對原始爐料成分控制比較嚴(yán)格，所澆鑄鑄件尺寸比較小
，金屬型的強導(dǎo)熱能力將使鑄件的凝固在很短時間內(nèi)完成，于是，
金屬液在凝固過程中析出氣體分子，最終在鑄件內(nèi)部形成析出性氣
孔的可能性很小。
  鑄型／鑄件界面處激冷層的存在，阻礙了鑄型內(nèi)壁處高溫金屬
液和鑄型之間發(fā)生反應(yīng)生成氣體并侵入到鑄件內(nèi)部，形成侵入性氣
孔。同時，也不具備形成氣孔的壓力條件。
  如果熔煉過程在真空狀態(tài)下完成，爐料所吸附的油脂和水蒸氣
等易揮發(fā)物質(zhì)，大部分在爐料熔化之前就已經(jīng)由真空泵抽出，保護(hù)
性氣體(如氬氣)的采用為爐料上吸附雜質(zhì)的去除提供了可靠的保障
，并使金屬液內(nèi)的N，H和0元素含量很低，析出性氣孔對于鑄件性
能的影響是可以忽略的。因此，可以判定離心鑄件內(nèi)的氣體缺陷，
主要是由于澆鑄和充型過程中環(huán)境氣體的卷人造成的。
  對于非真離心鑄造過程，形成氣體缺陷的一個主要原因是鑄型
結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理。金屬液進(jìn)入型腔后，對中心澆道底部的強烈沖
擊作用可能卷入環(huán)境中的氣體，并將這部分氣體封閉于金屬液中帶
入到型腔內(nèi)。這種氣孔一般位于型腔的中部或末端，可以通過改
進(jìn)鑄型結(jié)構(gòu)設(shè)計得到較好的解決。
  對于水平放置的圓管，氣體缺陷形成的另一個原因是由于離心
力場下金屬液填充過程的特殊性造成的。金屬液對型腔的填充從末
端開始，在金屬液到達(dá)型腔末端之前，型腔始終處于未充滿狀態(tài)。
整個填充過程中，型腔入口處始終處于封閉(完全充滿)狀態(tài)，將在
型腔內(nèi)部形成一定的封閉空間，充型過程的不同階段。隨著型腔的
不斷充滿，金屬液反向填充自由表面持續(xù)向人口處運動，這部分封
閉氣體將不斷地被壓縮。此時，型腔內(nèi)的未充滿空間逐漸變小，型
腔即將充滿時，在人口處形成一定體積的氣體封閉區(qū)域。隨著封閉
區(qū)域氣體壓力的不斷升高而不能及時從型腔中排出時，便被封閉在
金屬液中形成相對穩(wěn)定的氣孔。因此，由于離心力場下金屬液充型
過程的特殊性造成氣體封閉而形成的氣孔，一般位于型腔的人口附
近。