在一定温度和压力条件下，金属吸收气体的饱和浓度，叫做该条件下的金属对气体的溶解度。气体在金属中的溶解度与压力、温度、合金成分及气体种类等有关。对于一定成分的合金，某种气体的溶解度主要受温度和压力的影响。
（一）压力、温度的影响
由物理化学可知，对于单质双原子气体，如不考虑金属蒸气压的影响，气体的溶解度与压力、温度的关系为：
式中 S——气体溶解度（cm3/100g），以每百克金属中含有的标准状态下的气体体积（cm3）表示；
K 0——常数，决定于金属和气体的性质；
P——外界气氛中气体分压（Pa）；
ΔH——气体溶解热（J/mol）；
R——气体常数[J/（mol·K）]；
T——热力学温度（K）。
可见，当温度不变时，气体的溶解度与压力的平方根成正比；当压力不变时，溶解度与温度的关系决定于溶解热的符号。大多数金属吸收气体时都吸热，即溶解热为正值，溶解度随温度升高而增加，铁、铝、铜、镁等金属溶解氢时属于这一类，如图10-7所示；当溶解过程为放热反应时，溶解热为负值，溶解度随温度的升高而降低，钛、锆、钒等金属溶解氢时就属于这一类，如图10-8所示。
从图10-7知，金属由固态转变为液态时，对气体的溶解度陡然上升。Fe由α相转变为γ相时，对气体的溶解度也突然增大。这说明液相比固相、γ比α铁更有利于气体的溶解。因此，金属由固态转变为液态时吸气的可能性最大，这个溶解度的陡然变化与铸件中形成气孔有直接关系。
图10-7 氢在Fe、Cu、AI等中的溶解度
图10-8 氢在Ti、Zr、V等中的溶解度(www.xing528.com)
（二）金属蒸气压的影响
金属饱和蒸气压的大小标志着金属挥发的难易程度。蒸气压大说明金属易挥发。
金属蒸气压的升高使气体在金属中的溶解度显著降低。当金属达沸点时，即金属蒸气压达1个大气压力时，气体的溶解度降为零。因此，气体在金属中的溶解度与温度及金属饱和蒸气压的高低有关，见图10-9。
图10-9 气体在金属中的溶解度
（a）难挥发金属；（b）易挥发金属
Ⅰ—不考虑金属蒸气压影响时的溶解度；Ⅱ—由于金属蒸气压的影响溶解度的减少量；Ⅲ—考虑金属蒸气压影响的溶解度
图10-10 氢在二元系铁合金中的溶解度（1592℃）
对于易于挥发的金属，因金属蒸气压高，随着金属液过热度增加，气体的溶解度有所降低；对于难于挥发的金属，如Fe—C合金、铜合金等，在金属液正常的过热度下，金属蒸气压很小，故气体的溶解度随过热度增加而有所升高。
（三）合金元素的影响
合金元素对气体的溶解度有影响，如图10-10、图10-11所示。如果元素可与金属形成化合物且不溶于金属，则使形成化合物的这部分金属原子失去吸收气体的能力，因而气体的溶解度会降低；如果合金元素能与气体生成化合物并溶于金属之中，则气体的溶解度增加；当合金元素不与气体、也不与金属发生化学作用时，则依元素本身吸气能力的强弱，影响气体溶解度的大小。
此外，合金元素还能改变金属表面膜的性质和金属蒸气压等，从而也影响气体的溶解度。例如，铁液中的铝会加速水蒸气在铁水表面分解，因而使铁液中的含氢量大为增加。
通常铸铁中含有氢、氮、氧等气体，总含量一般为10～60cm3/100g，常温下为金属体积的0.72～4.3倍。其中含[H]0.55～2.5cm3/100g，最高达16cm3/100g；含[N]1.6～6.4cm3/100g；含[O]0.7～6.3cm3/100g（冲天炉铁水中含气量为30×10-6～60×10-6，镁球铁中含气5×10-6～10×10-6）。钢中的气体含量一般为w[H]=3×10-6～9×10-6，w[O]=40×10-6～100×10-6；w[N]=30×10-6～140×10-6。
图10-11 氮在二元系铁合金中的溶解度（1600℃，0.1MPa）
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