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由于鋁合金具有嚴(yán)重的氧化和吸氣傾向，熔煉過(guò)程中又直接與爐氣或外界大氣相接觸，因此，如熔煉過(guò)程中控制稍許不當(dāng)，鋁合金就很容易吸收氣體而形成氣孔，最常見(jiàn)的是針孔。針孔(gas porosity/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(gè)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(jù)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(lèi)①，即：
(1) 點(diǎn)狀針孔：在低倍組織中針孔呈圓點(diǎn)狀，針孔輪廓清晰且互不連續(xù)，能數(shù)出每平方厘米面積上針孔的數(shù)目，并能測(cè)得出其直徑。這種針孔容易與縮孔、縮松等予以區(qū)別開(kāi)來(lái)。
(2) 網(wǎng)狀針孔： 在低倍組織中針孔密集相連成網(wǎng)狀，有少數(shù)較大的孔洞，不便清查單位面積上針孔的數(shù)目，也難以測(cè)出針孔的直徑大小。
(3) 綜合性氣孔：它是點(diǎn)狀針孔和網(wǎng)狀針孔的中間型，從低倍組織上看，大針孔較多，但不是圓點(diǎn)狀，而呈多角形。
鋁合金生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋁合金因吸氣而形成氣孔的主要?dú)怏w成分是氫氣，并且其出現(xiàn)無(wú)一定的規(guī)律可循，往往是一個(gè)爐次的全部或多數(shù)鑄件均存在有針孔現(xiàn)象;材料也不例外，各種成分的鋁合金都容易產(chǎn)生針孔。
2. 針孔的形成
鋁合金在熔煉和澆注時(shí)，能吸收大量的氫氣，冷卻時(shí)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(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)，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(guān)系見(jiàn)圖1③)。因此鋁合金液在冷卻的凝固過(guò)程中，氫的某一時(shí)刻，氫的含量超過(guò)了其溶解度即以氣泡的形式析出。因過(guò)飽和的氫析出而形成的氫氣泡，來(lái)不及上浮排出的，就在凝固過(guò)程中形成細(xì)小、分散的氣孔，即平常我們所說(shuō)的針孔(gas porosity)。在氫氣泡形成前達(dá)到的過(guò)飽和度是氫氣泡形核的數(shù)目的函數(shù)，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(chǎn)條件下，特別是在厚大的砂型鑄件中很難避免針孔的產(chǎn)生。在相對(duì)濕度大的氣氛中溶煉和澆注鋁合金，鑄件中的針孔尤其嚴(yán)重。這就是我們?cè)谏a(chǎn)中常常有人納悶干燥的季節(jié)總比多雨潮濕的時(shí)節(jié)鋁合金鑄件針孔缺陷少些的原因。
一般說(shuō)來(lái)，對(duì)鋁合金而言，如果結(jié)晶溫度范圍較大，則產(chǎn)生網(wǎng)狀針孔的機(jī)率也就大得多③。這是因?yàn)樵谝话汨T造生產(chǎn)條件下，鑄件具有寬的凝固溫度范圍，使鋁合金容易形成發(fā)達(dá)的樹(shù)枝狀結(jié)晶。在凝固后期，樹(shù)枝狀結(jié)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(dāng)殘留鋁液進(jìn)一步冷卻收縮時(shí)能形成一定程度的真空(即補(bǔ)縮通道被阻塞)，從而使合金中過(guò)飽和的氫氣析出而形成針孔。
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