1-50.铸件中的气体和非金属夹杂物的主要来源是什么？气体和非金属夹杂物对铸件质量有什么影响？

（1）铸件中的气体

1）主要来源：一是熔炼方面。熔炼过程中金属液与大气接触而吸收的气体；金属炉料的锈蚀，潮湿的覆盖剂、精炼剂和熔剂；熔化炉和浇包未充分烘干，熔炼工具表面的涂料不干等，均能使合金氧化和吸气。二是金属液与铸型相互作用，这是铸件中气体的另一重要来源。

2）铸件中的气体对铸件质量有重要影响：①氢气对铸件极为有害，在铸钢、铸铁、铝合金及铜合金中均能形成氢气孔，在铸钢件和铜合金中也能产生微小裂纹，如铸钢件的“白点”，铜铸件的“氢病”。在凝固期析出时，形成反压力，阻碍收缩。②氧气形成的各种氧化物在铸件中均能形成氧化夹杂。铸件凝固时，氧化物能在晶界析出，破坏金属基体的连续性和致密性，降低铸件的力学性能、物理性能和化学性能，多数的氧化物能增加铸件的热裂倾向。钢液脱氧不完全，能使铸钢件产生气孔。③氮气对非铁合金无不良影响，但使铸铁件产生气孔；AlN能使合金钢铸件产生裂纹和石状断口；TiN、VN、BN在合金钢中能细化晶粒，提高铸件的力学性能。④水蒸气与金属反应生成的氧化物能促使铸件形成氧化夹杂、热裂和气孔。生成的氢气能部分溶解于金属液中，产生气孔或皮下气孔。⑤二氧化碳气在各种合金中不能直接溶解，但能促使合金中的Al、Si、Mn、Zn等元素氧化，在铸件中形成氧化夹杂。

（2）铸件中非金属夹杂物

1）主要来源：一是内生夹杂物，来源于：①脱氧、脱硫产物，特别是一些密度大的脱氧产物未及时排除。②随合金液温度的降低，硫、氧、氮等元素的溶解度相应下降，达到过饱和，这些过饱和析出的组元常以低熔点共晶或化合物的形式残留于铸件中。内生夹杂物的类型和组成取决于合金的熔炼工艺与合金成分。二是外来夹杂物，来源于：①合金液与金属料表面的粘砂、锈蚀、熔渣，以及与炉衬、包衬等相互作用而生成的非金属夹杂物。②合金液被大气氧化生成的氧化物。外来夹杂物多为成分复杂的氧化物，其尺寸较大，形状多呈多角形，分布无规律。

2）非金属夹杂物对铸件质量的影响：一是影响冲击吸收能量和疲劳极限等力学性能。各种铸件中不可避免地含有约10⁷～10⁸个/cm³数量级的微观夹杂物。如氧化夹杂物对钢冲击吸收能量的影响就很大，见图1-12。夹杂物还使材料的疲劳极限降低。夹杂物越粗大，材料的疲劳极限就越低。夹杂物往往是零件断裂的裂纹源。尖角形夹杂物引起应力集中，加快零件的破坏。二是影响铸造性能。合金中含有固态夹杂物时，其流动性降低。分布在晶界上的低熔点夹杂物是铸件产生裂纹的原因之一。低熔点夹杂物促进铸件产生微观缩孔和缩松。三是有益的影响。在某些情况下非金属夹杂物对铸件质量有良好的影响。例如，钢中的氧化物、硫化物和铸铁中的磷共晶能提高材料的硬度，增加耐磨性。有些难熔的非金属夹杂物，可成为非自发结晶的核心，细化铸件的组织。

图1-12 氧化夹杂物对钢冲击吸收能量的影响

1—富氧大气熔炼 2—大气熔炼 3—氩气保护熔炼 4—真空熔炼