顯微鏡下觀察鑄件的凝固過程氣孔在形狀和尺寸
在鑄件的凝固過程中,固體的逐步生長通常以紊亂的大樹枝晶
形式進行,這增加了補縮金屬液通過的難度。事實上,當金屬液凝
固收縮形成固體時,金屬液中的壓力降低,引起鑄件內外的壓力差
增加。內壓力實際降低足夠大就可能變為負值,變為金屬液靜水拉
力。
鑄件中不希望產生這種負壓差甚至是實際的金屬液靜水拉
力。這些現象為一些體積缺陷的產生和生長提供了驅動力,比如氣
孔、鑄件表面沉降以及因雙層膜展開而引起的性能降低等。
然而,至少存在5種機制能降低凝固材料中的金屬液靜水
拉力,當然,并不是在任何單一的情況下,所有這5種機制都能起
作用。通過一種或者更多機制的作用,鑄件得到充分補縮,凝固金
屬液中的應力也會得到釋放,因此降低了形成缺陷的可能性。
當表面張力和機械應力作用足夠大時,材料在靠近固體的
熔點溫度時發生流動,氣孔形狀就會發生改變。氣孔在形狀和尺寸
上發生的這些變化在顯微鏡下就能觀察到。然而,這些思考是研究
型科學家的特點,同時反映了作者早期的研究興趣(當時作者一直
為成為物理學家而努力)。而現在,對試圖生產出好鑄件并富有更
多實際經驗的鑄造工作者來說,先前提到的五種機制代表了全面情
況。
此五種機制按照它們在凝固中可能發生的順序而安排。這
一順序與某一漸進卻不明確的轉變一致,可以稱之為從“開放”到
“封閉”補縮系統的轉變。
將鑄件剖開,在這個區域氣孔就像大量分離的孔隙,而且枝晶
將其互相隔開,因此常常把它們誤認為隔離的枝晶間氣孔。然而,
這僅是初始收縮管的另外一種形式,實際上收縮管的每一部分都通
過冒口同大氣相連。這是一種特別有害的氣孔形式,尤其是因為這
種氣孔能擴展貫穿整個鑄件此外,這一類型的氣孔在鑄件中較普遍