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“隐形刺客”!氢氮氧气体超标危害大,全流程控制方法一文说透

2026-01-24 10:40:07

在铸造生产中,氢、氮、氧这三种气体如同隐藏在铁水里的“隐形杀手”,虽肉眼难见,却会悄然给铸件带来诸多缺陷,严重影响铸件的质量和性能。许多铸件出现气孔、脆裂、强度不足等问题,追根溯源往往都是这三种气体在背后作祟。今天,我们就来深入拆解这三种气体的危害,并分享一套从原料到浇注的全流程控制方法,助力大家避开气体带来的“坑”。

PART 01

三种气体的 “作恶” 套路

1. 氢气(H):气孔的 “头号元凶”

氢气在铁水里溶解度不高,一旦铁水冷却凝固,多余的氢气就会跑出来,在铸件内部形成密密麻麻的针孔或皮下气孔,让铸件变得 “多孔疏松”。除此之外,氢气还会让铸件更容易出现白口组织,降低铁水流动性,加剧缩松缺陷,最终导致铸件强度、韧性下降,使用寿命缩短。

2. 氮气(N):“双刃剑” 式的隐患

氮气有点特殊,少量存在时能帮助细化石墨组织,让铸件强度有所提升,但一旦含量超标,就会析出形成氮气孔,还会增加白口倾向。尤其是在厚大断面的铸件中,氮气容易形成脆性相,让铸件变得脆弱易裂,影响使用安全性。

3. 氧气(O):氧化与缺陷的 “推手”

氧气是铁水的 “天敌”,它会和铁水里的硅、锰等元素反应,生成非金属夹杂物,这些杂质就像铸件里的 “小裂纹”,容易引发断裂;同时氧气会增加铁水粘度,降低流动性,还会和碳反应生成气孔。在球墨铸铁生产中,氧气对球化质量的影响尤为明显,会直接导致球化效果变差。

PART 02

气体控制参考标准

不同类型的铸件,对气体含量的要求也不一样,以下是行业内常用的控制范围,实际生产中可根据铸件壁厚、材质牌号和使用要求调整(薄壁件、高强度件建议采用更严格的标准):


气体类型灰铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
控制在较低水平控制在较低水平控制在较低水平
适量范围适量范围(略低于灰铸铁)适量范围
低含量范围低含量范围(略低于灰铸铁)低含量范围


PART 03

从源头到浇注的 “防气攻略”

控制气体含量不是靠单一环节,而是要贯穿生产全流程,做好每一步的细节把控:

1. 原材料控制:不让气体 “进门”

选炉料时,优先用干燥、没生锈的生铁、废钢和回炉料,潮湿、沾油污或带镀层的材料坚决不用,这些材料会在熔炼时释放大量气体;
硅铁、锰铁等合金添加剂,使用前要充分烘烤干燥,去掉里面的水分和吸附的气体。

2. 熔炼工艺:让气体 “跑出去”

控制好熔炼温度,适当提高温度能让气体更容易从铁水里逸出;
尽量避免熔炼时出现氧化性气氛,不同熔炼设备的气氛控制效果有差异,可根据自身情况选择;
出铁后别急着浇注,让铁水适当静置一会儿,给气体足够的时间上浮到表面;
铁水表面撒上珍珠岩、草灰等覆盖剂,像盖一层 “盖子” 一样隔绝空气,防止二次吸气。

3. 炉前处理:主动 “除气”

加入铝、硅钙、稀土等脱氧剂,减少铁水里的氧气含量;
通入氩气、氮气等惰性气体,或者使用专用除气剂,主动带走铁水里的氢、氮等气体;
对于质量要求高的铸件,可采用真空熔炼或真空浇注的方式,从根本上减少气体混入。

4. 浇注系统:不给气体 “可乘之机”

浇包使用前要充分烘烤,确保干燥无水分;
采用快速浇注的方式,缩短铁水在浇包中的停留时间,减少吸气;
选择底注式浇注系统,让铁水平稳填充型腔,减少二次氧化和气体卷入。

PART 04

及时发现气体隐患

生产中可以通过多种方式监控气体含量

用专业设备检测:比如通过真空抽取法、热导法测氢含量,惰性气体熔融法测氮含量,红外吸收法测氧含量;
炉前快速判断:观察三角试片的白口宽度、铸件断口颜色,或者通过热分析曲线,间接判断气体含量是否超标。

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