合金的铸造性能——合金的偏析与吸气性

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合金的偏析
　　偏析——在铸件中出现化学成分不均匀的现象。偏析使铸件的性能不均匀，严重时会造成废品。
　　偏析可分为两大类：微观偏析和宏观偏析。
　　晶内偏析(又称枝晶偏析)——是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象，是微观偏析的一种。凡形成固溶体的合金在结晶过程中，只有在非常缓慢的冷却条件下，使原子充分扩散，才能获 得化学成分均匀的晶粒。在实际铸造条件下，合金的凝固速度较快，原子来不及充分扩散，这样按树枝状方式长大的晶粒内部，其化学成分必然不均匀 。为消除晶内偏析，可把铸件重新加热到高温，并经长时间保温，使原子充分扩散。这种热 处理方法称为扩散退火。
　　密度偏析(旧称比重偏析)——是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象，是宏观偏析的一种。当组成合金元素的密度相差悬殊时，待铸件完全凝固后，密度小的元素大都集中在上部，密度大的元素则较多地集中在下部。为防止密度偏析，在浇注时应充分搅拌或加速金属液冷却，使不同密度的元素来不及分离。
　　宏观偏析有很多种，除密度偏析之外，还有正偏析、逆偏析、V形偏析和带状偏析等。
合金的吸气性
　　合金的吸气性——合金在熔炼和浇注时吸收气体的性质。
　　合金的吸气性随温度升高而加大。气体在合金液中的溶解度较在固体中大得多。合金的过热度越高，气体的含量越高。气体在铸件中的存在有三种形态：固溶体、化合物和气孔。
1)铸件中的气孔
　　按照合金中的气体来源，可将气孔分为以下三类。
(1)析出性气孔
　　溶解于合金液中的气体在冷凝过程中，因气体溶解度下降而析出，来不及排除，铸件因此而形成的气孔，称为析出性气孔。
　　析出性气孔在铝合金中最为常见，其直径多小于1 mm。它不仅影响合金的力学性能，而且严重影响铸件的气密性。
(2)侵入性气孔
　　侵入性气孔是砂型表面层聚集的气体侵入合金液中而形成的气孔。
(3)反应性气孔
　　浇入铸型中的合金液与铸型材料、芯撑、冷铁所含水分、锈蚀等或熔渣之间发生化学反应而 产生气体，从而使铸件内形成的气孔，称为反应性气孔。
　　反应性气孔种类甚多，形状各异。如合金液与砂型界面因化学反应生成的气孔，多分布在铸 件表层下1～2 mm处，表面经过加工或清理后，就暴露出许多小孔，所以称皮下气孔。
　　气孔破坏合金的连续性，减少承载的有效面积，并在气孔附近引起应力集中，因而降低了铸件的力学性能，特别是冲 击韧度和疲劳强度显著降低。成弥散状的气孔还可促使显微缩松的形成，降低铸件的气密性。
2) 预防气孔的措施
　　① 降低型砂(芯砂)的发气量，增加铸型的排气能力。
　　② 控制合金液的温度，减少不必要的过热度，减少合金液的原始含气量。
　　③ 加压冷凝，防止气体析出。因为压力的改变直接影响到气体的析出。例如液态铝合金放 在405～608 kPa (4～6个大气压)的压力室内结晶，就可以得到无气孔的铸件。
　　④ 熔炼和浇注时，设法减少合金液与气体接触的机会。如在合金液表面加覆盖剂保护或采 用真空熔炼技术。
　　⑤ 对合金液进行去气处理。如向铝合金液中通入氯气，当不溶解的氯气泡上浮时，溶入铝 合金液中的氢原子不断向氯气泡中扩散而被带出合金液。
　　⑥ 冷铁、芯撑等表面不得有锈蚀、油污，并应保持干燥等。