知识 空气中的哪些气体会溶解到熔融金属中并导致缺陷?防止气孔和脆性
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技术团队 · Kintek Furnace

更新于 3 天前

空气中的哪些气体会溶解到熔融金属中并导致缺陷?防止气孔和脆性

当熔融金属暴露在空气中时,氮气和氢气等气体会溶入其中,导致冷却后出现气孔、氮化物和氢化物等缺陷。这些缺陷会影响金属的结构完整性、密度和机械性能。为了缓解这种情况,需要使用专门的熔炉,如 可控气氛炉 或真空铸造炉用于创造一种环境,最大限度地减少气体污染,确保最终产品具有更高的纯度和性能。

要点说明:

  1. 溶于熔融金属的气体

    • 氮气(N₂):
      • 在高温下溶解,形成氮化物(如钢中的氮化铁)。
      • 导致脆性并降低延展性。
    • 氢(H₂):
      • 极易溶于熔融金属,冷却时会产生气孔(气泡)。
      • 导致氢脆,削弱金属强度。
    • 氧(O₂):
      • 虽然溶解度较低,但它会与金属反应形成氧化物(如氧化铝),产生夹杂物。
  2. 溶解气体造成的缺陷

    • 多孔性: 凝固过程中产生的气泡会降低密度和机械强度。
    • 氮化物/氢化物: 形成脆性化合物,使金属容易开裂。
    • 氧化物杂质: 非金属杂质会降低表面光洁度和抗疲劳性。
  3. 缓解策略

    • 可控气氛炉:
      • 用惰性气体(氩气、氦气)或还原气氛(氢氮混合物)代替空气,防止气体吸收。
      • 这对于烧结或热处理等不希望发生气金属反应的工艺至关重要。
    • 真空熔炼/铸造:
      • 去除所有大气气体,是高纯度合金(如航空航天部件)的理想选择。
    • 助焊剂/脱气:
      • 化学助熔剂(如氯化物)吸收气体,真空脱气去除溶解的氢气。
  4. 对特定行业的影响

    • 铸造厂: 氢气产生的气孔需要 X 射线断层扫描等铸造后检查。
    • 牙科/医用合金: 受控气氛可确保设备的生物相容性和精度。
    • 高性能合金: 航空航天和汽车行业依赖真空炉来避免氮化物引起的故障。

通过了解这些相互作用,制造商可以选择合适的设备(例如 可控气氛炉 ) 和工艺,以最大限度地减少缺陷,确保最佳的材料性能。

汇总表:

气体 造成的缺陷 缓解策略
氮 (N₂) 氮化物、脆性 可控气氛炉
氢 (H₂) 多孔性、脆性 真空熔化、脱气
氧 (O₂) 氧化物夹杂物 助焊剂、惰性气体环境

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