铝合金铸件气孔与预防
铸件气孔
铸件气孔的种类与防止方法【摘要】气孔，也称气眼，是铸造生产中最常见的缺陷之一。
产生于铸件内部、表面或近表面，呈大小不等的圆形、长形及不规则形，有单个的，也有聚集成片的，孔壁光滑，颜色为白色，有时覆一层氧化皮。
在长期实践中我们根据形状与生成原因不同一般称之为气孔、气泡、针孔、气疏松和气缩孔。
【关键词】铸件，气孔，浇注，凝固，铸造工艺引言在铸件的废品中，气孔占有很大的比例。
据统计由于气孔导致的铸件废品占铸件废品总数的1/3左右，减少和消除气孔缺陷对提高铸件质量是十分迫切的问题。
1 气孔生成的原因气孔由气体而生成，生成气孔的气体主要是CO、CO2及H2、O2、N2等。
气体主要来自三个方面，即来自金属、造型材料和大气。
气体在金属中熔解度随温度下降而急剧减少。
例如纯铁中氮的溶解度，每一百克金属中1100℃时为20.5cm3，750℃时只有0.3cm3。
氢气的溶解度，每一百克金属中，1000℃时为5.5cm3，而在300℃时只有0.16cm3。
当钢从液态变为固态时，由于溶解度的原因，气体向铸件较高温度方面扩散，扩散至壁较厚、凝固较迟的部位，来不及排放，随着铸件凝固的进行被包容于塑性状态的金属中而生成气体。
所生产的气体是封闭圆形或椭圆形，不于外界相通，孔壁有金属光泽。
型砂中的水分，粘结剂中所含的挥发物，都会因受热而变为气体。
以水为例，当其受到高温金属加热时，首先变为水蒸气，其次，当温度继续升高时水蒸气还要分解。
水变为水蒸气时体积要膨胀，水蒸气分解为氢和氧时还要膨胀。
如这种膨胀受到阻碍则产生压力，此压力在砂型透气不良的情况下，能冲破金属表面凝固膜而穿入铸件内部生成气孔。
在穿入过程中，气体一面运动，一面膨胀，所以形成一个细颈而后扩大的形状，使整个气孔像一个梨形，细颈方面指向气体来源方向。
在铸件表面或皮下往往只有一个微孔不容易看出来，只有热处理后或切削加工过程中才能完全发现。
因为气体与高温金属发生氧化作用，所以孔壁常呈暗蓝色或黑褐色。
浅谈铸件气孔的产生及其防止措施
浅谈铸件气孔的产生及其防止措施气孔是铸造生产中常见的铸件缺陷之一。
在铸件的废品中，据统计，由于气孔导致的铸件废品占废品总数的三分之一左右。
气孔是气体聚集在铸件表面、皮下和内部而形成的空洞。
气孔的孔壁光滑，无一定的形状、尺寸和位置。
气孔有各种类型，其产生的原因各不相同，按气体来源，一般将气孔分为三类：侵入性气孔、析出性气孔和反应性气孔。
一、侵入性气孔由于浇注过程中液态金属对铸型激烈的热作用，使型砂和芯砂中的发气物（水分、粘接剂等）气化、分解和燃烧，生成大量气体，加上型腔中原有的气体，这些气体部分侵入液态金属内部而不能逸出所产生的孔洞，称为侵入性气孔。
1.侵入性气孔的形成条件由于浇注时铸型在液态金属的高温作用下产生大量气体，从而使液态金属和铸型界面上的气体压力骤然增加，气体可能侵入液态金属，也有可能从型砂或冒口、出气孔中排出型外，只有在满足下列条件的情况下型（芯）砂中的气体才会侵入液态金属即P气>p液+p阻+p腔式中p气：液态金属和砂型界面的气体压力；P液：液态金属的静压力（p液=ρgh）P阻：气体侵入液态金属时，由于液态金属表面张力而引起的阻力P腔：型腔中液态金属液面上的气体压力2.防止侵入性气孔的主要方法和工艺措施（1）降低砂型（芯）界面的气体压力是最有效的手段。
如选用透气性好，发气量低的造型材料；控制型砂的水分及其它发气附加物；应用发气量低、发气速度慢、发气温度高的粘结剂；砂型（芯）排气要畅通，增加出气孔，提高铸型的排气能力；浇注后及时引火。
引火后可听到气体的爆燃声和砂箱周围燃烧的火焰，砂箱移开后，可看到下部潮湿的痕迹。
说明有大量的气体产生如H2、O2、CO、H2S等气体。
（2）适当提高浇注温度，延迟凝固时间，使侵入的气体有充分的时间从液态金属中上浮和逸出。
（3）加快浇注速度，增加上砂型高度，使有效压力头增加，提高液态金属的静压力。
（4）浇注系统在设置时，应注意液态金属流的平稳，浇注千万不能中断，防止气体卷入金属液中。
如何减少铸造气孔
在铝合金压铸件生产中所生产的工件常因气孔存在而导致报废，但是产生气孔的原因很多，在解决这一产品质量问题时常常无从下手，如何快速、正确地采取措施减少因气孔而造成废品率，这是各铝合金压铸厂家所关注的问题。
一、铝合金压铸件中气孔的分类在铝合金压铸生产中，人们常笼统地把产品的孔洞称之为气孔，所产生的气孔是哪类气孔，并不为人们所详知，在此我们把气孔做个简单的分类：1、精炼除气质量不良产生的气孔在铝合金压铸生产中，熔化了的铝液浇注温度一般常在610ºC至660ºC，在此温度下，铝液中溶解有大量的气体（主要是氢气），氢气铝合金的溶解度与铝合金的温度密切相关，在660ºC左右的液态铝液中约为0.69cmj/100g ，而在660ºC左右的固态铝合金中仅为0.036 cm³/100g，此时液态铝液中含氢量约为固态的19-20倍。
所以当铝合金凝固时，便有大量的氢析出来以气泡的形态存在于铝压铸件中。
减少铝水中的含气量，防止大量的气体在铝合金凝固时析出而产生气孔，这就是铝合金熔炼过程中精炼除气的目的。
如果在铝液中本来就减少了气体的含量，那么凝固时析出气体量就会减少，因而产生的气泡也就变少，并显着减少。
因此，铝合金的精炼是非常重要的工艺手段，精炼质量好，气孔必然少，精炼质量差，气孔必然多。
保证精炼质量的措施是选用良好的精炼剂，良好的精炼剂是在660ºC左右可以起反应产生气泡，所产生气泡不太剧烈，而是均匀不断的产生气泡，通过物理吸附作用，这些气泡与铝液充分接触，愈长愈好，一般要有6-8分钟的冒泡时间。
当铝合金冷却到300ºC时，氢在铝合金中的溶解度仅为0.001 cm³/100g以下，此时仅为液态时的1/700，这种凝固后氢气析出而产生的气孔是分散的，细小的针孔，这不影响漏气和加工表面，肉眼基本看不见。
而在铝液凝固时因氢气析出所产生的气泡比较大，多在铝液最后凝固的部位，虽然也分散，但这些气泡常常导致渗漏。
铸件皮下气孔解决方案
铸件皮下气孔解决方案
铸件是一种常见的金属制品，由于生产过程中的一些因素，铸件
表面时常会出现皮下气孔，这会影响铸件的质量和强度。
在此，本文
将为您介绍一些有效的解决方案，帮助您解决铸件皮下气孔的问题。
首先，要想避免铸件出现皮下气孔，必须控制好铸造过程中的操
作参数。
例如，材料的选用、熔炼温度的控制、浇注速度和浇注方式
的控制等都是影响铸件表面品质的重要因素。
只有在操作参数控制得
当的情况下，才能让铸件的表面光滑，不易出现皮下气孔。
其次，合理的铸件保温和冷却也是解决铸件皮下气孔问题的重要
措施之一。
在铸造过程中，如果铸件温度变化过快，就会导致铸件表
面局部的温度不均匀，容易出现皮下气孔。
因此，合理地控制铸件保
温和冷却，采用适当的加热和冷却方式，可以有效避免铸件出现气孔。
此外，还有一些特殊技术可以应用到铸造生产中，以减少铸件皮
下气孔的发生。
例如，在铸件表面涂上一层特殊的涂料，或者通过超
声波探伤等技术检测铸件质量等方式，都可以排除或减少铸件表面的
皮下气孔。
总之，铸件皮下气孔是铸造过程中常见的质量问题，如果掌握一
些有效的解决方案，就可以有效地避免或减少其发生。
在操作时，一
定要注意材料选用、熔炼温度、浇注速度和保温冷却等操作参数，还
可以采用一些特殊技术来排除或减少铸件表面的皮下气孔。
这样可以
让铸件表面更加光滑，提高其质量和强度。
4004铝合金方铸锭气孔缺陷预防
Ｐｒ ｖ ｎｔｏ ｆＢｌ ｗｈｏ ｅ Ｄｅ ｅ ｔ ｉ ０ ４ Ａｌ ｍ ｉ ｕｍ ｌ ｙ Ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｉｎ ｏ ｏ ｌ ｆ ｃ ｎ ４ ０ ｕ ｎ Ａｌ ｎ ｏ ｏ
Ｚｈ ｕ Ｍ ｇ，Ｃ ｉ ｉｂｎ ｏ ｕ ｎ ｉ Ｊ
（ ｏｔ ａｔ ｉ ｔ ｌ ｙＣ ． Ｌｄ ， ａｂ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｎ ｒ ｅｓ Ｌｇ ｌ ｏ ，ｔ． Ｈ ｒｉ １０ ６ ， ｈｎ ） ｈ ｈＡｏ ｎ
周 明 ， 晋 滨 崔
（ 东北轻 合金有 限责任公 司 ， 哈尔滨
摘
１０ ６ ５ ０ ０ Ｊ
要 ： 文分 析 了 ４０ 本 ０ ４铝 合 金方 铸 锭 的气 孑 缺 陷 形 成机 理及 产 生 的原 因 ， 通 过 采 取 延 长 精 炼 时 间 、 加 变 Ｌ 并 增
质前 的静置 、 采用三转子除气装置 、 提高铸造 温度等措施 ， 减少 了熔体 中的气体。 关键词 ： 铝合金 ；气孑 ； Ｌ 精炼 ； 变质
散热 器等重要 材料 ， 泛应 用 在生 产 、 活 中。然 广 生
铝液 中的含气 量 只是 提供 了形 成 气孔 的 可能
性， 但决定 是 否形 成 气 孑 以及 气 孔 的 大 小是 由铸 Ｌ 锭 的凝 固速 度及凝 固时作用 于铝液 上 的外 压所 决
定 的。
而 ４０ ０ ４合 金 由于其合 金 特点 易产 生 气孔 缺 陷 ， 这 种缺 陷直 接 影 响 到 产 品 的 质 量 和 使用 安 全 。 因
２ ｌ ） ３４０ 汽 ： — １ ３ ３－ Ａ （ ＋ １ （ ） Ａ２ ＋ １ （ 液 ２ ０ １ ２ １—１ ）
点时 ， 气体的溶解度剧烈增加 ； 合金熔融后 ， 气体 的溶 解度 随温度 的继续 升 高 ， 加 较快 ， 增 直至达 到 最 大点后 才 开 始 下 降 。因 此 ， 果 合 金在 熔 炼 过 如
铝合金铸件中的气孔
铝合金铸件中的气孔类缺陷1 引言铝是有色金属中最常用的金属，铝的世界年产量比所有除铝以外的有色金属总和还要多。
铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金二大类，铸造铝合金的熔炼，浇注温度低，熔化潜热大，流动性好，特别适用于金属型铸造，压铸，挤压铸造等，获得尺寸精度高，表面光洁，内在质量好的薄壁，复杂铸件，特种铸造铝合金铸件的比例高是工业先进国家的标志。
我厂作为整个集团公司铝合金铸件的唯一供货单位，近年来其生产水平和工艺有了很大的提高，但是在工艺控制和工艺管理上仍存在许多不足之处，以至在机械加工后会出现大量的孔类缺陷致使铸件报废，使我厂遭受很大的损失。
经统计因熔炼工艺过程控制不严而产生的废品中，如渗漏气孔，夹渣等。
主要原因是合金液中的气体，氧化夹渣，熔剂夹渣未消除引起的。
因此在确保化学成分合格的前提下，熔炼工艺过程控制的主要任务是提高合金液的纯净度和变质效果。
2 气孔的分类及其形态气孔可分为微观气孔和宏观气孔，微观气孔又包含点状针孔、网状针孔和混合型针孔，宏观气孔包含皮下气孔和单个大气孔。
点状针孔在低倍里微组织中呈圆点状，轮廓清晰且互不相连，能清点出每平方厘米以上的针孔数目并可测得针孔的直径。
网状针孔在低倍微组织中呈密集相联成网状，伴有少数较大的孔洞，不易清点针孔数目，难以测量针孔的直径，往往带有末梢，熟称“苍蝇脚”。
混合型针孔式点状针孔和网状针孔混杂在一起，常见于结构复杂，壁厚不均匀的铸件中。
皮下气孔和单个大气孔都属于侵入性气孔，位于铸件表皮下面，呈椭圆或不规则的孔洞，经过机械加工后才能发现。
皮下气孔有时会由多个气孔组成一个气孔团。
3 气孔的形成微观气孔分布在整个铸件截面上，因铝液中的气体，夹杂含量高，精炼效果差，铸件凝固速度低所引起的。
如我厂生产的某箱体铝合金铸件，均匀壁厚为6mm，外观质量非常漂亮，但是在2Mpa的气压下在箱体壁上出现位置没有规律的漏气。
对漏气部位在高倍放大镜下即可看出此处有微观气孔，这就是由于精炼效果差而导致的微观渣孔。
铸件气孔缺陷成因及防止措施
.铸件气孔缺点的成因及防备举措纲要：系统地剖析和商讨了铸件气孔缺点的产生原由，提出了相应的防治方法，对锻造工作者有必定的借鉴作用。
气孔是一种常有的铸件缺点，其形状一般为球形、扁圆形或长条形。
气孔形成的原由是在金属液凝结时，铸件某一部位的局部气体压力超出了金属液的压力。
气体老是顺着阻力最小的通路流动，往常都朝着铸件的上部挪动。
侵入气体或析出气孔也会使铸件的表面体现凹囊状孔洞或形成皮下气孔。
针孔、气疤以及某些形式的松散都是侵入气体或析出气孔的变态。
辨别气孔比较简单，说明气孔的成因则较为困难。
气孔和缩孔在表面上极为相像，常常简单混杂。
一般来说，气孔的内壁是光滑的，而缩孔的内壁则枝状结晶的末梢状。
这种简单的鉴识方法，在大多半状况下是可行的，但有时也会惹起误会，以致判断错误而承受经济损失。
以下两种状况简单产生混杂，需要进行仔细的剖析。
一是气孔出此刻产生了缩孔的部位；二是缩孔随和孔出此刻相同的部位，两者都简单发生在铸件最后凝结的部位，即铸件截面最厚处或厚薄截面交接处。
气孔虽有多种不一样形态，但仍可将其合并在一同议论。
笔者联合多年的生产实践并参阅相关资料，对气孔的产生原由及其防备举措进行剖析和商讨。
铸件和模样设计对全部的气孔缺点来说，有两种可行的解决方法：一是减少发肚量或降低气体压力；二是在发肚量不变的状况下，采纳举措负气体简单逸出，如提升压力，在气体产生缺点以前负气体从出气孔中排出去。
假如铸件或模样的构造，阻碍造型工采纳上述举措而产生了气孔缺点，则应从模样或铸件的构造设计上找原由。
⑴芯头或出气孔不足芯头设计的太小，使砂芯排气不畅，会造成气孔。
假如制模工未在模样的芯头上做出适合的砂沟，芯头上的出气孔可能会被金属液拥塞而出现气孔。
⑵铸件设计不合理造成金属液压头不够在厚薄不均的铸件中，因为厚截面处存在补缩不良的危险，容易产生气孔。
⑶气体汇聚在分型面上，会在分型面处产生气孔，产生原由是气体汇聚在上下型之间，不可以很快从分型面排出，生产中能够在分型面上开出几条通气槽，以负气体逸出砂型，防止这种缺点的产生。
铸钢件气孔缺陷的分析及预防
铸钢件气孔缺陷的分析及预防铸钢件是一种被广泛应用的工程部件。
然而，在铸钢件制造过程中很容易出现气孔缺陷，这是因为在高温下铸造过程中，气体在熔融钢液中生成并不能完全排除的原因。
气孔缺陷会降低铸钢件的强度和韧性，从而影响其使用寿命和安全性。
因此，分析气孔缺陷的产生原因及采取预防措施对于提高铸钢件的质量非常重要。
一、气孔缺陷的产生原因1. 熔融钢液的气体含量熔融钢液中的气体来自于多个方面，如钢水中的气体、重化学物质的分解气体、细小颗粒的表面氧化和水分蒸发等。
在铸造中，如果熔融钢液中气体含量过高，会产生严重的气孔缺陷。
2. 熔炼过程中的渣渣是熔炼过程中不完全燃烧的氧化物，常常会出现在钢液中。
如果钢液中存在较多的渣，会降低钢液的纯度，从而增加气泡的形成。
3. 浇注过程中的振动铸造过程中如果振动幅度过大，容易在钢液中产生气泡。
特别是在钢液还没有凝固之前，振动的影响更加显著。
振动过大可以造成气泡在钢液中形成，当钢液形成时，会造成气泡变成孔洞。
二、气孔缺陷的预防措施为了降低钢液中气体和渣的含量，需要控制好熔炼过程中的加热、保温、气氛等。
需要定期对熔炼炉进行清理和维护，保持炉壁和炉顶的完整性，避免炉龄过长、老旧不堪的炉子也会造成铸钢件气孔缺陷。
2. 浇注过程控制在浇注过程中，需要选择合适的浇注方法和流水口设计，对铸钢件进行预热和包裹冷却。
同时，要严格控制振动的幅度，避免振动过大，引起铸钢件中气泡的形成。
3. 铸件质量控制在铸件质量控制过程中，需要进行适当的清洁和调整铸型构造、放置和支撑等。
同时，要避免钢液受到污染和过度氧化，控制好液态钢的高温时间和冷却速度。
综上所述，铸钢件气孔缺陷是由于多种因素所引起的。
防止气孔缺陷的产生需要通过控制钢液中气体和渣的含量、严格控制振动幅度以及在铸件质量控制过程中进行适当的准备来实施。
只有采取有效的预防措施，才能提高铸钢件的质量和使用寿命。
铸件气孔分析及解决措施的建议
铸件气孔初步分析及解决措施的建议一、印象以看到的铸件气孔，其形状和分布特征来看：1、多数小而密集，少数为孤单缺陷；2、表皮较少，内部较多；3、下箱泥芯面较多，冒口根部附近有，而冒口底部没有；4、直浇口断口、冒口截面没有；5、单试块很少发现气孔，连体试块时有出现。
二、原因分析从上述表面现象来看，气孔与钢水没有直接关系，不是析出性氢气孔，也不是脱氧不好所造成的反应性气孔。
最大原因是型砂中的水分、挥发物气化侵入铸件内部（侵入性气孔），同时这些气体与钢水反应（生成了一些夹杂物）。
钢水与砂型（芯）表面接触反应也会造成气孔。
三、防止措施1、加强砂型的烘烤。
一定要在上涂料前烘烤两次，每次烘至没有水汽为止，上涂料后合箱前还要再烘烤一次。
2、控制烘烤、上涂料与合箱浇注的时间。
第二次烘烤结束至浇注时间越短越好。
建议不要超过4小时。
3、加强砂芯的通排气。
砂芯中一定要有排气孔道，并在合箱时用尼龙通气管引至箱外。
建议在阀体、阀盖芯头末端放出气棒。
4、浇注坑内潮湿的砂要清理掉，换成破碎机清除出来的陶口管碎屑。
5、改变浇口位置，如自封密式闸阀阀体中通道端有气孔在此处增加底注浇口。
6、树脂固化剂厂家的对比试验，某一时期固定用一家厂的树脂、固化剂，统计对比出现气孔的概率。
同一厂家的产品也要统计出现气孔的概率，看哪一家的产品好。
7、合金烘烤容易造成气孔的镍板、钼铁、金属铬等合金材料要脱氧，容易造成气孔的废钢，如不锈钢压块料要烘烤。
8、熔炼时不能用潮湿的造渣材料，吸了水的石灰一定不要用，熔炼后期加大渣量，减少功率，防止驼峰致使钢水外露吸气。
9、如有可能，弹性闸板砂芯试用水玻璃有机酯。
这种砂与碱酚醛砂不冲突，可以同时回用。
1.。
六种铸件常见缺陷的产生原因及防止方法
六种铸件常见缺陷的产⽣原因及防⽌⽅法⽓孔（⽓泡、呛孔、⽓窝）特征⽓孔是存在于铸件表⾯或内部的孔洞，呈圆形、椭圆形或不规则形，有时多个⽓孔组成⼀个⽓团，⽪下⼀般呈梨形。
呛孔形状不规则，且表⾯粗糙，⽓窝是铸件表⾯凹进去⼀块，表⾯较平滑。
明孔外观检查就能发现，⽪下⽓孔经机械加⼯后才能发现。
形成原因1、模具预热温度太低，液体⾦属经过浇注系统时冷却太快。
2、模具排⽓设计不良，⽓体不能通畅排出。
3、涂料不好，本⾝排⽓性不佳，甚⾄本⾝挥发或分解出⽓体。
4、模具型腔表⾯有孔洞、凹坑，液体⾦属注⼊后孔洞、凹坑处⽓体迅速膨胀压缩液体⾦属，形成呛孔。
5、模具型腔表⾯锈蚀，且未清理⼲净。
6、原材料（砂芯）存放不当，使⽤前未经预热。
7、脱氧剂不佳，或⽤量不够或操作不当等。
防⽌⽅法1、模具要充分预热，涂料（⽯墨）的粒度不宜太细，透⽓性要好。
2、使⽤倾斜浇注⽅式浇注。
3、原材料应存放在通风⼲燥处，使⽤时要预热。
4、选择脱氧效果较好的脱氧剂（镁）。
5、浇注温度不宜过⾼。
缩孔（缩松）特征缩孔是铸件表⾯或内部存在的⼀种表⾯粗糙的孔，轻微缩孔是许多分散的⼩缩孔，即缩松，缩孔或缩松处晶粒粗⼤。
常发⽣在铸件内浇道附近、冒⼝根部、厚⼤部位，壁的厚薄转接处及具有⼤平⾯的厚薄处。
形成原因1、模具⼯作温度控制未达到定向凝固要求。
2、涂料选择不当，不同部位涂料层厚度控制不好。
3、铸件在模具中的位置设计不当。
4、浇冒⼝设计未能达到起充分补缩的作⽤。
5、浇注温度过低或过⾼。
防⽌⽅法1、提⾼磨具温度。
2、调整涂料层厚度，涂料喷洒要均匀，涂料脱落⽽补涂时不可形成局部涂料堆积现象。
3、对模具进⾏局部加热或⽤绝热材料局部保温。
4、热节处镶铜块，对局部进⾏激冷。
5、模具上设计散热⽚，或通过⽔等加速局部地区冷却速度，或在模具外喷⽔，喷雾。
6、⽤可拆缷激冷块，轮流安放在型腔内，避免连续⽣产时激冷块本⾝冷却不充分。
7、模具冒⼝上设计加压装置。
8、浇注系统设计要准确，选择适宜的浇注温度。
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铝合金铸件气孔与预防
常州市金仕达机电有限公司
我司根据平时生产分析和总结了铝合金铸件上气孔形成的原因，以及提出了一些解决
办法。
铝合金铸件气孔与预防
在纯铝中加入一些金属或非金属元素所熔制的铝合金是一种新型的合金材料，由于其比
重小，比强度高，具有良好的综合性能，因此被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、
工具及民用器具制造等方面。随着国民经济的发展以及经济一体化进程的推进，其生产量和
耗用量大有超过钢铁之势。加强对铝合金材料性能的研究，保证铝合金铸件具有优良品质，
既是我们每一个科技工作者义不容辞的责任，也是同我们的日常生活息息相关的头等大事。
本文结合作者铝合金铸件生产实践经验谈谈铝合金铸件气孔与预防问题。
1.气孔类别
由于铝合金具有严重的氧化和吸气倾向，熔炼过程中又直接与炉气或外界大气相接触，
因此，如熔炼过程中控制稍许不当，铝合金就很容易吸收气体而形成气孔，最常见的是针孔。
针孔(gas porosity/pin-hole)，通常是指铸件中小于1mm的析出性气孔，多呈圆形，不均匀
分布在铸件整个断面上，特别是在铸件的厚大断面和冷却速度较小的部位。根据铝合金析出
性气孔的分布和形状特征，针孔又可以分为三类①，即：
(1)点状针孔：在低倍组织中针孔呈圆点状，针孔轮廓清晰且互不连续，能数出每平方
厘米面积上针孔的数目，并能测得出其直径。这种针孔容易与缩孔、缩松等予以区别开来。
(2)网状针孔：在低倍组织中针孔密集相连成网状，有少数较大的孔洞，不便清查单位
面积上针孔的数目，也难以测出针孔的直径大小。
(3)综合性气孔：它是点状针孔和网状针孔的中间型，从低倍组织上看，大针孔较多，
但不是圆点状，而呈多角形。
铝合金生产实践证明，铝合金因吸气而形成气孔的主要气体成分是氢气，并且其出现无
一定的规律可循，往往是一个炉次的全部或多数铸件均存在有针孔现象；材料也不例外，各
种成分的铝合金都容易产生针孔。
2.针孔的形成
铝合金在熔炼和浇注时，能吸收大量的氢气，冷却时则因溶解度的下降而不断析出。有
的资料介绍②，铝合金中溶解的较多的氢，其溶解度随合金液温度的升高而增大，随温度的
下降而减少，由液态转变成固态时，氢在铝合金中的溶解度下降19倍。(氢在纯铝中的溶解
度与温度的关系见图1③)。因此铝合金液在冷却的凝固过程中，氢的某一时刻，氢的含量
超过了其溶解度即以气泡的形式析出。因过饱和的氢析出而形成的氢气泡，来不及上浮排出
的，就在凝固过程中形成细小、分散的气孔，即平常我们所说的针孔(gas porosity)。在氢
气泡形成前达到的过饱和度是氢气泡形核的数目的函数，而氧化物和其他夹杂物则在起气泡
核心的作用。
在一般生产条件下，特别是在厚大的砂型铸件中很难避免针孔的产生。在相对湿度大的
气氛中溶炼和浇注铝合金，铸件中的针孔尤其严重。这就是我们在生产中常常有人纳闷干燥
的季节总比多雨潮湿的时节铝合金铸件针孔缺陷少些的原因。
一般说来，对铝合金而言，如果结晶温度范围较大，则产生网状针孔的机率也就大得多
③。这是因为在一般铸造生产条件下，铸件具有宽的凝固温度范围，使铝合金容易形成发达
的树枝状结晶。在凝固后期，树枝状结晶间隙部分的残留铝液可能相互隔绝，分别存在于近
似封闭的小小空间之中，由于它们受到外界大气压力和合金液体的静压作用较小，当残留铝
液进一步冷却收缩时能形成一定程度的真空(即补缩通道被阻塞)，从而使合金中过饱和的氢
气析出而形成针孔。
3.形成气孔的氢气的来源与析出
铝合金中气孔的产生，是由于铝合金吸气而形成的，但气体分子状态的气体一般不能溶
解于合金液中，只有当气体分子分解为活性原子时，才有可能溶解。合金液中气体能溶解的
数量多少，不仅与分子是否容易分解为活性原子有关，还直接与气体原子类别有关。在铝合
金熔炼过程中，通常接触的炉气有：氢气、氧气、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等，这些气
体主要是由燃料燃烧后产生的，而耐火材料、金属炉料及熔剂、与气体接触的工具等也可以
带入一定量的气体，如新砌的炉衬、炉子的耐火材料、坩埚等，通常需要使用几天或几周的
时间，其化学结合的氢才能充分从粘结剂中释放出来。一般而言，炉气成分是由燃料种类以
及空气量来决定的。普通焦炭坩埚炉，炉气成分主要为二氧化碳、二氧化硫和氮气；煤气、
重油坩埚炉主要为水蒸气、氮气；而对目前大多数熔炼厂家使用的电炉熔炼来说，炉气成分
主要是氢气。因此，采用不同的熔炼炉熔炼时，铝合金的吸气量和产生气孔的程度是不同的。
铝合金生产实践证明，氢是唯一能大量溶解于铝或铝合金中的气体，是导致铝合金形成
气孔的主要原因，是铝合金中最有害的气体，也是铝合金中溶解度最大的气体。在铸件凝固
过程中由于氢的析出而产生的孔隙，不仅减少了铸件的实际截面积而且是裂纹源。惰性气体
不能溶于铝或铝合金，其他气体一般与铝或铝合金反应形成铝的化合物，如Al2O3、AlCl3、
AlN、Al4C3等等。由图1可知，氢在液态铝或铝合金中的溶液解度很大，而几乎不溶解于
固态铝(在室温条件下，其溶解度约在0.003﹪以下)。
在铝合金熔炼时，周围空气中的氢气含量并不多，氢的最通常的来源是铝和水蒸气的反应，
而水蒸气主要来源于炉气中的水分、设备及工具吸附的水分、一些材料的结晶水与铝锈
Al(OH)2分解出来的水分等，其反应式如下：
3H2O(水蒸气)+2Al=Al2O3+6[H](1)
含镁铝合金由于还发生下列反应，更容易吸收氢：
H2O(水蒸气)+ Mg=MgO+2[H](2)
另外，金属炉料或回炉料带入的油污、有机物、盐类熔剂等与铝液反应也能生成氢：
4mAl+3CmHn=mAl4C3+3n[H] (3)
镁、钠、锂可以改变铝的表面的氧化膜，使活性氢原子容易进入；金属氟和铍则能在铝
的表面形成更致密的氧化膜，降低氢向铝液或铝合金中扩散的速度，对铝合金起到保护作用。
形成氢化物的元素，如钙、钛、锂、铯等金属均能强烈地扩大氢在铝液中的溶解度。不同温
度下活性氢原子在铝液或铝合金中的溶解度见表1。
4.气孔对铝合金铸件性能的影响
针孔对铝合金性能的影响主要表现在能使铸件组织致密度降低，力学性能下降。为此，
在铝合金铸件生产实践中，加强对气孔等级对力学性能的影响研究，通过控制针孔等级来保
证铝合金铸件品质是非常重要的。针孔等级评定，低倍检验按GB10851-89进行，当有争
议时按表2规定执行；X射线照相按GB11346-89铝合金铸件针孔分级标准执行，该标准
选用目前工业生产中常用的两种合金ZL101(Al-Si-Mg系)和ZL201(Al-Cu-Mn系),并在T4
状态测定бb和σ5的试验结果表明(ZL101T4、ZL201ST4各种针孔试样的力学性能分别见
表3、表4)：铸件力学性能与针孔等级之间是线性相关关系，随着针孔等级级别增加，力学
性能逐步下降；针孔等级每增加一级，力学性бb下降3%左右，σ5下降5%左右。对铝合
金铸件切取性能试样要求，铸件允许存在的针孔级别详见GB9438-8
这里应当指出的是，由于铸件壁厚效应的影响，即使针孔严重程度相同，壁厚大的部位
力学性能下降，壁厚小的则较高。由于铸件的力学性能取决于多种因素，不仅与针孔等级有
关，还与合金的化学成分的波动、铸件的凝固速度、热处理效果、其他缺陷的存在因素有关，
所以同一级别的针孔试样，力学性能将在一个相当大的范围内波动。
5.铝合金铸件针孔形成的主要因素
综上所述，针孔是铝合金铸件中容易出现的且对铸件品质造成一定影响的一种铸造缺
陷，氢是造成针孔的主要原因(有的资料介绍，铝液中所溶解的气体中80%-90%是氢)，而
氢的主要来源是水蒸气分解所产生的。因此，铝合金在熔炼过程中造成水蒸气产生的原因，
也就是直接影响针孔形成的主要因素。影响针孔形成的主要因素有：
5.1原材料、辅助材料的影响
在铝合金熔炼浇注过程中，所使用的原材料、辅助材料、一些材料中的结晶水和铝锈
AL(OH)2分解会产生水分，造型材料中有多种有机和无机辅料带有的水分，铸型材料中的
辅料、涂料等因为预热不良含有的水分等等，在铝合金熔炼浇注时，会因水蒸气的分解而产
生大量的气体，这些气体都有可能导致铸件产生气孔。涂料中粘结剂，虽然可以增加涂层厚
度，但也相应增大了发气量。
5.2熔炼设备及工具的影响
不同熔炼设备熔化铝合金时，铝合金的吸气量和形成气孔的程度是不同的。新坩埚及有
锈蚀、污物的旧坩埚，使用前应吹砂或用其他方法清除干净，并加热至700℃-800℃，保温
2h-4 h，以去除坩埚所吸附的水分。
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