PDF《论 “气缩孔”概念造成的误导》

112 缩孔的形成机理及形态 缩孔形成的原因是由于金属液在冷却凝固过程 中,液态收缩和凝固收缩得不到补充 , 在铸件最后凝 固部位出现孔洞 , 容积大而集中的孔洞称为缩孔 , 细 小而分散的孔洞称为缩松.不同合金的凝固方式和收 缩特点不同 , 形成缩孔的形态也不相同.缩孔形态还 受冷却条件、凝固时外界压力的影响.如果铸件 (含 浇冒口系统) 在下述条件下凝固就可能形成光滑壁缩 孔 (见图 1a) : (1) 散热条件好、凝固速度快 ;

(2) 以外生 (逐层) 方式凝固 ;

(3) 顺序凝固 ;

(4) 最后 凝固部位形成缩孔时与大气连通.如果铸件是在上述 相反条件下凝固 , 就会形成粗糙壁缩孔和分散性缩松 (见图 1b) . ・

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7 ・ Vol150 No112 Dec.

2001 铸造FOUNDRY ? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net (a) 光滑壁缩孔 (b) 粗糙壁缩孔 图1缩孔形状 所谓光滑壁缩孔是热节部位的金属液在未形成树 枝状结晶前 , 在重力或外界压力 (大气压) 作用下被 迅速迁移补充到其它正在凝固收缩的部位 , 留下一个 表面比较光滑的空腔 . 一些铸造工作者可能有过这样的经验 , 一个刚注 满金属液的铸型 , 因某种原因突然漏水 (跑火) , 而 铸件已有部分凝固结壳 , 金属液流失后剩下的壳壁内 表面一般是光滑的 , 这与上面所说的理想状态下凝固 的冒口内形成光滑壁缩孔有相似性.缩孔形成时也会 有伴生现象 , 即封闭在铸件内部的缩孔内会处于一定 的真空状态 ( P孔内气压 <

P大气压) , 如果缩孔与铸件表 面之间存在不致密的缺陷 (如缩松) , 在真空作用下 , 大气会通过这些不致密处被吸入 , 以平衡缩孔内的负 压,使P孔内气压 = P大气压 .有时为增强金属液的补缩 能力 , 有意把气体引入缩孔内 , 如大气压力冒口.这 里要强调的是缩孔内如有气体 , 是被强行吸入的 , 是 气体的 被动行为 , 这一点对分析、区分缩孔与气 孔是十分重要的.

2 气缩孔 概念出现的根源

211 分析 气缩孔 概念出现的原因 持 气缩孔 论者把气缩孔归结为气孔类缺陷 , 是由于气体产生的孔洞.从以上对气孔与缩孔形成原 因的分析 , 可以明确气孔与缩孔形成的机理不同 , 为 什么会出现气孔与缩孔混淆的 气缩孔 概念呢 ? 笔 者认为有以下原因 : (1) 对气孔和缩孔形态的复杂性 认识不够全面 ;

(2) 对气孔、缩孔生成时的伴生现象 认识不足 ;

(3) 对缺陷形成的环境因素分析不够充 分;

(4) 试图用一个简化的概念包容一些形态、成因 区分有困难的孔洞缺陷. 气孔和缩孔因形成机理不同 , 会有各自独特的形 态,一般情况下容易区别.但有时因铸件结构的复杂 性以及生产条件的不同等诸多因素使缺陷的形态有所 差别.特别是一种缺陷在形成阶段 , 因受环境因素的 影响会有一些 伴生 现象发生 , 使缺陷的形态发生 变化 , 如前面已分析过的事例.一些析出性气孔在集 聚过程中 , 因压力增大而排挤其附近未凝固的金属 液,当金属液处于较高温度时 , 气孔形态是规整的圆 形,孔壁光滑.如其排挤的空间已有部分枝晶骨架形 成,则其形态将与被排挤走的液体留下的空间相同. 这时形成的气孔既不规则 , 孔壁也不光滑.如果金属 液以外生 (逐层) 方式凝固 , 当凝固速度快、生成的 晶粒较细时 , 会形成光滑壁凝固〔 1〕 , 特别是当有外 界压力 (大气压) 使气体进入正在形成的缩孔时 , 缩 孔壁可能是光滑的 , 也会有气孔壁的氧化色泽.以上 的事例说明 , 缺陷的形态是判断、区别缺陷属性的重 要依据 , 但不是唯一的依据 , 还要充分分析缺陷产生 的起因及环境因素造成的影响 , 如 伴生 现象 , 才 能准确认定.