第六章铸件中的气体VIP免费

第6章铸件中的气体第1节气体的来源与在铸件中的存在形式第2节气体在金属中的溶解第3节气孔的形成与防止重点：气体的溶解度、析出性气孔的形成与防止难点：析出性气孔的形成机理第1节气体的来源与在铸件中的存在形式一、铸件中的气体对铸件质量的影响形成的气孔是铸件中最常见的缺陷。影响：减小铸件的有效工作断面，产生应力集中，成为零件断裂的裂纹源，降低铸件的强度和塑性；不规则气孔不仅增加缺口敏感使金属强度降低，而且还降低铸件的疲劳强度；弥散气孔使铸件组织疏松，降低铸件的气密性。二、气体的来源（1）熔炼过程中：来自炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分（2）铸型：来自铸型中的气体主要是型砂的水分（3）浇注过程：浇包未干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内气体不能及时排除等三、气体的存在形式气体元素在金属中主要三种存在形态：固溶体：气体以原子状态溶解于金属中化合物：氢、氮、氧及其化合物气态：H2、CO、CO2第2节气体在金属中的溶解一、金属的吸气过程吸附阶段：气体分子撞击金属表面，某些气体分子离解为原子，并吸附在金属表面扩散阶段：气体原子经扩散进入金属内部，在金属内均匀化金属温度越高，气体与金属接触的时间愈长，吸收的气体就愈多。二、单质气体在金属中的溶解影响单质气体溶解度的主要因素：气体中该气体的气压、温度、合金的化学成分1.温度和压力的影响：不考虑金属蒸汽压时：S：气体溶解度R：气体常数P：与液相平衡的气体中气体分压T：热力学温度H：气体溶解热K0：系数exp(1)2OHSKPRT△氢在FeCuAl的溶解度氢在TiZrV中的溶解度2金属蒸气压的影响：气体在金属中的溶解度随金属蒸气的升高而降低。对易挥发金属，△T（过热度）↑，S↓而对难挥发金属：Fe-C,铜合金等，在正常过热度下，蒸气压很小，对气体溶解度不大。气体在金属中的溶解度（a）难挥发金属（b）易挥发金属Ⅰ--不考虑金属蒸汽压时的溶解度；Ⅱ--由于金属蒸汽压的影响溶解度的减少量；Ⅲ--考虑金属蒸汽压时的溶解度3.合金成分的影响：（1）合金影响气体的活度系数，而影响其溶解度：例：1/2H2[H]1/2N2[N]平衡常数KHKN2222[%]HHHYYHHfHKPP11222[%]NNNNNafHKPP21lg[%]lglglg2HHHHKPf21lg[%]lglglg2NNNNKPf所以活度系数影响HNff、[%H][][][][]lglglglglg......nMHCSiHHHHHfffff[N][][][]NNNlglglglglg......CMnSiNNfffff∴凡是增加HN活度系数的元素，都使合金液中HN的溶解度减小，反之亦然。（2）合金生成化合物的情况与金属化合生成稳定的化合物，又不溶于该金属，形成化合物的这部分金属原子失去吸气能力，气体溶解度降低。元素与气体化合，生成的化合物又溶解于金属液中，使溶解度增加（3）合金对金属表面膜的影响Al合金中：MgNaCa等，使合金液表示膜疏松，吸气快Al-Mg：Be使合金液表示膜致密，吸气慢。（4）脱氧能力强的元素使水蒸气还原出氧原子，并溶解于合金液中，增加吸气量，Fe中的Al，加速[H2O]g在铁水表面分解，增加氢在铁水中的溶解Fe中的Mg，易挥发，提高铁水的蒸气压，使气体溶解度显著降低，2Al+3H2OAl2O3+6[H]三、复合气体在金属中的溶解复合气体：COCO2H2ONH3SO2H2S均不能直接溶解在金属液中，首先分解成原子，才能为金属所吸收。与单质气体的区别：溶解的组元彼此相关。XmYn(g)m[X]+n[Y][X]m[Y]n===KPxmyn∴当Pxmyn一定时，[X]增加，[Y]则减少四、气体的析出气体析出的三种形式：①扩散逸出②与金属内的某元素形成化合物（夹杂物）③以气泡形式从金属液逸出1.扩散逸出金属TT’(T’