气孔
1、术语含义：金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡在铸件中形成的孔洞，称之为气孔；
气眼、气泡、气窝、呛、呛火等称呼为气孔的非正规名称；
气孔属于孔壁光滑的孔洞类铸件缺陷。
2、目视特征：是指肉眼观察得到的铸件缺陷的形态特征；
铸件缺陷的目视特征同其形成的实际原因和形成过程有着内在联系，为其形成原因和过程提供了指示痕迹。能够根据目视特征，解决铸件缺陷问题，则是最经济地消除铸件缺陷的一种途径。铸件缺陷的目视特征是分析铸件缺陷所属之种类，探究其形成原因的最基本的依据。
气孔的目视特征是区分气孔、缩孔、缩松、砂眼、夹渣和确定气孔种类、性质之基本依据。
由于形成气孔的原因非常复杂，因此其目视特征亦是千姿百态，以下所述仅是气孔的典型目视特征。
（1）形状：一般为圆球形或近似于球形的团球形孔洞；其他还可以见到的形状有泪滴形、梨形、蠕虫状、长针形、钉子形、晶间裂隙状（虫蛀状）等气孔孔洞；有时是难以描绘的奇特的异形孔洞。
（2）孔壁表面面貌：是指孔洞孔壁的粗糙程度、表面的颜色和表面的覆盖层及附着物。
在肉眼观察下，气孔孔壁是平滑的。表面颜色有的是发亮的，呈现金属本色，有的是蓝的，有的是发暗的，显示出表面被氧化了的颜色。
灰铸铁件气孔孔壁表面还覆盖着一薄层片状石墨或碳膜。
（3）尺寸大小：由于形成气孔的原因十分复杂，因此从概念上说，气孔孔洞的尺寸大小变动是无规律的。但对于圆球形或团球形的气孔而言，它的直径大小还是在一定的范围内变动：有的直径很小，1mm左右，犹如针尖，故称之为“针孔”；有的直径则可达几毫米，就属于较大的气孔了。对于长针形气孔而言，其粗端直径一般为1---3mm，整个孔长约为3--10mm。
（4）部位：是指气孔在铸件截面中的位置，可分为：
内部气孔----气孔在铸件截面内部，目视检查无法发现的气孔；
皮下气孔----大多数情况下是多个直径为1---3mm的小气孔，成串横列于铸件表面以下1---3mm处，故称为皮下气孔。皮下气孔形状一般为圆球形、团球状、泪滴状或长针形。
一般在铸件表面清理（喷砂或喷丸）或热处理后，有时甚至机械加工去除铸件表面层后才能发现皮下气孔。
表面气孔-----铸件落砂清理后就可以发现的，在铸件毛坯表面上的气孔。它可分为：
1）贯通式表面气孔：单个表面气孔，它有孔道同内部孔洞（气孔或缩孔）相贯通；
2）气坑式表面气孔：铸件毛坯表面有几个或多个成簇的，形状大多为半球形或半团球形，直径为几毫米的凹坑，即气坑，坑壁表面光滑；
3）弥散性表面针孔：铸件表面大面积地散布着针尖似的小孔，即针孔；肉眼可见，孔壁发暗；针孔实际上是底部有极细的连通孔道（称为喷出口）的气坑，其下同皮下气孔相贯通。皮下气孔孔壁表面覆盖着氧化膜，孔壁周围铸件本体有脱碳现象，为铁素体基体。
从铸件在铸型中的浇注位置来说，由于金属液中的气泡要上浮，故铸件中的气孔易处于铸件上表面的截面中，即在上型面或砂芯下表面处易出现气孔，但也不排除铸件下表面的截面内产生气孔的可能性；
（5）分布：指多个气孔在整个铸件横截面上的分布状况。可分为：
弥散性气孔----整个铸件横截面或大部分横截面上散布着气孔，从部位上说属于内部气孔；
从气孔种类的鉴别来说，不应只考察铸件表面上气孔孔洞的弥散性，还应检查其在横截面上的分布状况，以免弥散性气孔或针孔同皮下气孔，表面针孔相混淆；
局部聚集气孔----多个气孔，成簇聚集于铸件某些部位的横截面上，但只占它的局部的面积，成簇的气孔形似蜂窝，故亦成为蜂窝状气孔；
单个或几个聚集的气孔---铸件横截面上，有单个或几个聚集气孔是常见的气孔缺陷。气孔孔洞尺寸比较大，常大于3---4mm，形状一般为圆球形、团球形、梨形或异形孔洞。从部位上说，这种气孔亦属内部气孔。
3、危害性：气孔是一种常见缺陷和多发性缺陷；有时，甚至是流行性缺陷，即某一炉或某一天所生产的铸件都有气孔。一般情况下，由于气孔而使铸件报废的数量，约占铸件废品率的25%--80%。因此，预防和消除气孔缺陷是保证铸件质量的重要内容之一。气孔由于有以下危害性而导致铸件报废。
1）气孔孔洞减少了铸件有效承载面积和造成应力集中而降低了铸件力学性能，主要是塑性、韧性和抗疲劳性能。难以发现的内部气孔，则会是铸件工作时突然失效的严重隐患。
2）机械加工后才暴露出来的气孔，严重损害了加工面的表面质量而报废；
3）气孔使承受流体工作压力的容器铸件的气密性降低，易发生渗漏；
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4）不机械加工的，表面需要搪瓷、电镀的铸件，如有皮下气孔则会祸及这些后续工序，造成搪瓷或电镀上的缺陷；
4、气孔种类：从气孔的形成原因、形成过程，即从其形成机理来分类，气孔可分为5种，即：侵入性气孔；裹携气孔；析出气孔；内生式反应气孔；外生式反应气孔。
侵入气孔
一、目视特征：
1、形状：圆球形、团球形成是异形孔洞；有时是梨形气孔，它的小头所指的方向是气流的方向，即外部气孔源的所在位置，严重的呛（气孔）则会使铸件不成形；
2、孔壁表面面貌：孔壁平滑，对于铸钢件、铸铁件而言：侵入气体主要成分为CO时，气孔孔壁呈现蓝色；主要成分为氢气时，孔壁呈金属本色，是发亮的；主要成分为水蒸气时，则孔壁呈氧化色，是发暗的。
3、尺寸大小：尺寸较大，一般来说，其直径或其形状的最大尺寸总在几毫米以上；
4、部位：一般为内部气孔，按浇注位置来说，常处于铸件上表面的截面中，亦可以在铸件表面，形成表面气孔。有时亦以皮下气孔形式出现；
5、分布：大多数情况下，是单个的或几个聚集的尺寸较大的气孔。有时成为局部聚集的蜂窝状气孔，很少成为弥散性气孔，更不会成为弥散性针孔。
二、防止和消除的对策及措施：
（一）降低砂粒间毛细管中气体压力
主要是增大砂型型壁或砂芯的通气能力；减少和控制砂型或砂芯等气体源真实发气量以降低砂粒间毛细管中的气体压力，避免外部气体侵入金属液中。
1、控制型砂湿透气性和湿型表面硬度：在保证湿型型砂有合适的湿透气性外，还应控制湿型的表面硬度，湿透气性高时，表面硬度也可以偏高些；反之，表面硬度应偏低些；
2、人工增强砂型型壁和 砂芯-----砂型排气系统的通气能力：除了依靠型砂和芯砂的透气性来保证通气能力外，生产中主要采取人工增强通气能力的措施：（1）扎出的出气孔，（2）砂型----砂芯排气系统；
3、减少和控制砂型或砂芯等气体源浇注时的真实发气量：（1）掌握粘结剂或添加剂的发气特性，在保证芯砂或型砂的性能的前提下，尽可能减少其加入量，（2）防止砂型或砂芯中发气物质的局部集中，因为浇注时，这种局部集中的发气物质瞬时突发性地产生大量气体，形成很大的瞬时气体压力，极易形成侵入气体；
（二）利用金属液的液静压力作为阻力，遏制外部气体的侵入：（1）设计湿型的浇注系统时，浇注时间应使型腔内金属液面的上升速度大于或等于遏制外产气体侵入金属液所需的上升速度，（2）湿型灰铸铁件其上箱的型腔顶面到浇口杯之间的高度，即直浇道的有效高度不应小于65mm；
（三）使侵入型腔内金属液的气体所形成的气泡，再从金属液中排出：（1）提高浇注温度，（2）溢流冒口和溢流杯。
裹携气孔
浇注时，浇注系统中的金属液流裹携着气泡，气泡随液流进入型腔，或液流冲击型腔内金属液面，将气泡带入金属液中。当气泡不能从型腔金属液中排除，就会使铸件产生气孔。这种气孔，称之为裹携气孔。
一、目视特征：
1、尺寸、形状和部位：气孔尺寸较大，可达几毫米，一般为圆球形、团球形或扁球形气孔。从铸件浇注位置说，气孔越趋于铸件上部，它的尺寸就越大和越易成为扁球形气孔。
从气孔在铸件截面中所处的部位看，一般分为内部气孔，有时亦可以是皮下气孔。
2、分布：弥散性地分布于内浇道作用区的铸件截面积中。内浇道作用区是指浇注时，从内浇道流出的金属液流入型腔金属液中后，其流速方向改变和衰减的区域。裹携在液流中的气泡，随液流进入型腔金属液中后，主要是分布于内浇道作用区内。
小铸件，浇注时整个型腔金属液都受内浇道作用区的影响，因此裹携气孔也可能分布在整个铸件截面中，相反，厚实灰铸铁件，型腔金属液维持液态时间长，上浮的气泡相互兼并，成为大气泡，并且由于大气泡承受的液静压力上下有差异，会成为大扁球形气泡，气泡不能从型腔金属液中排除时，则可能在铸件上部形成大气孔或扁球形气孔。
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3、孔壁表面面貌：孔壁平滑，由于金属液流裹携着的主要是空气气泡，由这种气泡所形成的气孔其孔壁呈氧化色，是发暗的。
裹携气孔应与侵入气孔、内生式反应气孔相区别，不要混淆。
二、形成原因及防止措施：
1、明液流自由下落冲击金属液面，将空气带入金属液中，生成很多气泡并加剧金属氧化。液流落下高度越高，冲击液面越厉害，越容易将很多气泡带入直浇道中，进入型腔；
2、浇注时，在直浇道上方液层中形成的旋涡漏斗，裹携在浇口盆液层中的气泡、夹杂物必将被旋涡漏斗卷入直浇道中，进入型腔；为了防止裹携气孔，应使液流落下高度合乎要求，浇口盆应保证其液层高度，应该用烘干透的浇口盆；用扁椭圆形浇口杯取代倒圆锥形浇口杯，可避免直接落入直浇道上方，并且不会形成环流，对裹携气孔的避免有利；
3、充满式浇注系统用上大下小的倒锥形直浇道，可保证浇注时金属液迅速充满直浇道，以克服由于直浇道不充满而带来的许多弊病；不充满式浇注系统当不得不采用直筒形直浇道时，尽可能用底注式，以使型腔金属液淹没内浇道，可使直浇道尽快充满金属液。
析出气孔
以原子态溶解于金属液中的氢、氮气体元素，金属液凝固时它们以分子态气相析出，形成气泡而使铸件产生的气孔，称之为析出气孔；
由于形成气泡之气来自于金属本身，所以析出气孔是一种内生式气孔。由于氢的析出而形成的析出气孔，常简称为氢气孔；由于氮的析出而形成的，则简称为氮气孔。
一、目视特征：
1、尺寸、形状和分布：气孔孔洞小，孔径约1mm；形状一般为圆球形或团球形；分布上为弥散性气孔，铸铁件氢含量非常高时，也会产生针孔，氢气孔、氮气孔有时会成为枝晶间裂隙状气孔；
2、孔壁表面面貌和部位：孔壁平滑，发亮，呈金属本色。铸铁件的析出气孔，无论是圆球形的还是枝晶间裂隙状的，孔壁上都还覆盖着一层碳膜或石墨膜，一般总是内部气孔；
3、流行性缺陷：在相同条件下，同时生产的一批铸件，都具有相同或相似的目视特征的铸件缺陷，这种缺陷称为流行性缺陷。大多数铸件缺陷是由多种原因综合作用而形成的，但流行性缺陷却只是少数几个根本原因造成的，金属液本身含气量高，是铸件产生析出气孔的根本原因，因此同一炉或同一浇包的这种金属液所浇注的一批铸件，都会产生析出气孔。有析出气孔的铸件，它的冒口或直浇道顶面鼓起，上胀，发生所谓的“冒顶现象”，析出气孔应同枝晶间缩松相区别，枝晶间裂隙状气孔要同内热裂纹相混淆。
二、防止和消除的对策和措施：
（一）控制金属液的含气量：产生析出气孔的根本原因是金属液原含气量过高，因此控制金属液含气量是防止和消除析出气孔的根本性对策。
1、金属液允许含气量：是指铸件不产生析出气孔的金属液临界含气量。要使金属液含气量低于允许含气量，以免铸件产生氢气孔或氮气孔。
2、熔炼金属，要尽量减少气体元素溶入金属液中：这主要取决于所用的原材料，合理的熔炼操作和适用的熔炼设备；
（1）水分、油脂、铁锈、铝锈等含氢材料都不允许通过炉材料的携带，进入熔炉。要求入炉材料干净和干燥；
（2）熔炉炉气和空气湿度：熔炉炉气中水气分压力越大，则金属液的含氢量就越高。
（3）熔炼铸铁时金属炉料的废钢用量：在正常情况下生铁锭本身的含氮量并不高，而废钢的全氮量则显著地高于生铁锭。
（4）熔炼设备或装置。
（二）脱气处理：是指金属液在熔炉坩埚中或出炉在浇包中，对金属液进行脱气处理，以在浇注前最终地降低金属液含气量；同时，还去除了金属液中的夹杂物。因此，脱气处理实际上是一种金属液的精炼。
1、浮游气泡脱气：向金属液通入不与它发生反应的气体，使之成为金属液中的浮游气泡。气泡对于溶解气体而言，是一种真空空间，因此溶解气体会扩散入浮游气泡中，成为分子态气体而随同气泡上浮。当浮游气泡浮出金属液面，气泡中气体逸入大气，就达到了脱气降低金属液含气量的目的。
2、旋转搅拌通氮脱气；
3、冷凝脱气；
4、氮稳定剂脱氮；
（三）采用金属型：对于铝合金铸件而言，采用金属型比砂型更能有效地防止析出性气孔。原因是金
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属型可使铸件凝固迅速，使氢能过饱和地溶解于固相金属中，这相当于增大了氢在固相中的溶解度，而有利于防止析出气孔。
（四）使浇注后的金属液在压力下凝固。
内生式反应气孔
金属液凝固时，金属本身化学成分元素同溶解于金属液的化合物，或化合物之间发生化学反应，产生气体，形成气泡而出现的气孔，称为内生式反应气孔，这种气孔是由于金属液本身的原因而产生的，所以它是一种内生式气孔。
一、目视特征：
1、尺寸、形状和分布：气孔孔径大，孔径可达几毫米；形状无规律性，可以是圆球形，团球形或异形孔洞；分布上为弥散性气孔，成群的大孔洞分布于铸件整个截面积上。
2、孔壁表面面貌和部位：孔壁光滑，其表面颜色一般呈金属光亮色。一般总是内部气孔，往往是在铸件机加工后才暴露出来，加工面上遍布着孔洞，犹似蜂窝。此时应继续检查铸件整个横断面是否也有成群的孔洞，以免误判为皮下气孔。
3、流行性缺陷：这种气孔缺陷具有流行性缺陷的同液性特点-----即金属液本身有溶解的，可起化学反应的化合物，因此无论是用干型还是湿型，同一炉次、包次所浇注的铸件都会产生这种气孔缺陷。铸件的冒口或直浇道顶面，同有析出气孔的铸件一样，也有冒顶现象，甚至成为菜花状。
内生式反应气孔的目视特征非常相似于析出气孔。一般来说，其主要差别是前者的孔洞显著大于后者，诊断时，不要同析出气孔、枝晶间裂隙状气孔、皮下气孔、缩松、分散缩孔等孔洞类缺陷相混淆。
二、形成原因和防止措施：
1、内生式CO反应气孔：铸钢件最容易产生这种气孔缺陷，其根本原因是冶炼时钢液脱氧不良造成的。在冶炼时，钢液要脱氧完全，可加入硅铁、锰铁及硅钙脱氧剂降低钢液的溶解氧量，最后用Al终脱氧，以将钢液中的溶解氧量降低到很低。
2、内生式水气（H2O）反应气孔：纯铜铸件较多，脱氧不良造成的；
防止措施：
（1）富氧脱氢，再脱氧：熔炼时，用氧化性熔剂作为铜液的覆盖剂，可使铜液富氧脱氢；
（2）用浮游气泡脱气法、真空熔炼或真空脱气等。
3、内生式SO2反应气孔：熔炼时，炉气中的SO2能溶解于铜液中，并随温度升高，其溶解度越大。 SO2虽然溶于铜液中，但由于凝固时温度低，SO2溶解度下降，化学反应生成的SO2就易于形成SO2气泡而产生内生式SO2反应气孔。严重时，有这种缺陷的铸件断面上甚至会冒出SO2的气味。
防止措施：（1）改善燃料质料，降低炉气SO2分压力；（2）铜液要脱氧完全。
外生式反应气孔
金属液与砂型、砂芯、冷铁、渣滓或氧化膜等外部因素发生化学反应，生成气体，形成气泡而产生的气孔，称为外生式反应气孔。从外生式反应气孔的目视特征来说，可分为皮下气孔，表面气孔和内部气孔三种类型。
一、皮下气孔：
生产上，湿型皮下气孔还有“壁厚效应”特征，即这种气孔缺陷对铸件壁厚有一定的敏感性，也就是它的形成同铸件凝固速度有一定的联系。一般来说，中等壁厚的湿型铸钢件、灰铸铁件和球墨铸铁件容易出现皮下气孔。
除此外，皮下气孔在生产上常表现为是一种流行性缺陷，即某一时期内或甚至长时间内所生产的铸件都有皮下气孔。这种皮下气孔流行性缺陷除具有同液性、地区性、季节性特点外，有时还同造型材料所用的粘结剂有关。以下所述的各种皮下气孔；
严重的皮下气孔缺陷，会使铸件报废。在加工面上的皮下气孔，无法根除的情况下，不得已只好增加机械加工余量绕开问题，治表解决；
（一）湿型铸钢件长针形皮下气孔：
1、目视特征：除具有皮下气孔一般特征外，其主要特点是气孔形成呈长针形，它的长轴垂直于铸件表面，成串排列于铸件表皮下，但壁厚中心是密实的；
这种气孔形状表面气泡形成于铸件凝固初期，气泡随同铸件表面的柱状晶一起长大，存在于柱状晶晶界间，成为长针形气泡，最终形成垂直于铸件表面的长针形气孔；
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铸件表面机械加工后，这种气孔呈现为成簇的、弥散分布的原形气孔，，故亦称为“蜂窝气孔”有时亦称为“针孔”。
2、防止对策和措施：
（1）控制钢液质量：
1）钢液要脱氧良好，其FeO量超过0.001%，就容易产生皮下气孔；
2）一般要用铝进行终脱氧，铝的加入量应在1kg/t钢液以上；
3）在炉前用湿型浇注试样进行检验，有缩孔，表明终脱氧良好；上胀，试样顶面鼓起，表明终脱氧不佳，有可能产生皮下气孔。此时，可在直浇道中补加Al0.02%---0.05%，再补充脱氧 ；
4）钢液中加入0.05%---0.1%的铈，有利于防止长针形皮下气孔。
（2）湿型方面：应严格控制型砂水分，可用铝粉的快干可燃涂料敷与湿型工作表面上来防止；
（二）湿型灰铸铁件和球墨铸铁件的皮下气孔的防止对策和措施：
（1）控制铁液质量：
1）残留铝量：灰铸铁危险残留铝量为0.015%--0.15%，在此范围内会产生皮下气孔；湿型球墨铸铁件的危险残留铝b1苊庠诎自鲁龈忠海闯龈智霸诼诎堑舭自碓熘行栽缓蟪龈郑
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