皮下气孔是试棒表面存在较严重的点蚀缺陷，表面下约5mm的范围内存在的空洞称为皮下气孔〔2～5〕，皮下气孔中卷入了Ca、Si、Cl、S等夹杂元素。由于气体被阻挡在金属体的近表面处，形成气泡，并在气体的压力作用下将该处表面层的金属顶得凸起来，呈小丘状。
球铁件的皮下气孔经常出现在铸件表面的表皮层内，一般位于表面下0. 5 - 2m m处，直径也多在0. 52mm之间，在铸件的各个表面上都有可能产生。其内表面不一定是光滑的和近于球形的。已经证实，在气孔的内表面上附有石墨薄膜和具有各种形状和尺寸的SiO2-MnO氧化物的化合物，有些皮下气孔，在铸件落砂清理后即可发现，但大多数要经热处理喷丸或经机械加工除去表面的氧化皮后，方能清晰地显露出来。这些气孔大都呈针状、圆状，与铸件表面垂直，属于反应性气孔。
总的来说，球铁的皮下气孔问题主要是一个氧化问题，或者是外来元素，如及Mn的氧化，或者是溶于铁水中的碳的氧化。用粘土砂型时，这类气孔中气体大都为H2S气体、镁蒸气、氢气和CO气体。用树脂砂造型时，还会出现氮气孔。此外，球铁具有糊状凝固的特点。因而，随炉料进入铁水中的气体及浇注系统设计不合理而带入型腔的气体，如来不及排出型腔，也会在铸件表面下的树枝状晶体之间聚集起来，结果亦能形成皮下气孔[1] 。
形成机理
张力说
气孔的敏感程度受表面张力的影响很大。当铁水的表面张力小于某个临界值时，就会促进球铁件皮下气孔的产生，相反，能抑制气孔的出现。金属液的表面张力越小，气体通过砂型孔隙侵入金属液所需的压力就越小，即砂型的气体或外来气体就容易侵入铁水中而形成气孔。
氧化说
浇注时，由于高温铁水对铸型的作用，型内会产生大量的水蒸汽，因而，在铁水和铸型的界面上，会发生反应。当铸型的透气性不足时，H2，CO，H2S等便会穿过铁水表面层而侵入铁液中。随着铁水温度的下降和粘度的增加，该气体无法逸出，往往在铸铁件的表面皮下形成气孔。降低型砂的水分以及减少铁水的氧化(如降低铁水的氧化结膜温度)均能抑制球铁件皮下气孔的产生，便是该机理一个强有力的佐证。
气流说
当铁水一旦进入型腔，型内便会产生大量的气体。如果铸型内部产生由外向内—即向铸件方向迁移的气体流，如空气、氮气、氢气等，使得金属和砂型(芯)界面上的气体压力猛增，此时皮下气孔的形成趋势便会上升相反，如果阻止气体向铸件方向迁移，使铸型内部产生由内向外排出的气体流，那么，就能从根本上防止产生皮下气孔.如减压排气铸造法和正透气性梯度法便是该机理成功的应用[2] 。
影响因素
冷却条件
1、浇注温度涉及浇注温度对铸铁皮下气孔影响的文章，可以说，已经很多，可各自的实验结果却不尽相同，有些看起来似乎是矛盾。例如:
(1)球铁皮下气孔的大小及数量随着浇注温度的降低而降低。
(2)随浇注温度的降低( 1 400℃-1 350℃-1 300℃ )，皮下气孔的个数随之增多。
3)当浇注温度在1356℃和1 200℃时，皮下气孔基本消失，或者显著减少，而当浇注温度在1 285℃和1 304℃时，皮下气孔却相当严重。当浇注温度小于1 300℃时，便出现了皮下气孔，尔后随浇注温度的继续降低，皮下气孔的严重程度增加
(4)浇注温度在1 300-1 400℃之间不出现皮下气孔。但仔细分析不难看出，当浇注温度在1 350℃- 1 400℃之间时，球铁件形成皮下气孔的可能性最小，这一点也被作者的生产实践所证实。
2、铸件厚度据文献报道，铸件壁厚从6mm增至25mm时，针孔也随之增多，壁厚更大时，针孔又减少。而文献指出，自从型内处理球铁以来，气孔一直发生于厚断面铸件上(75mm)。因此，一般来说铸件壁厚小于6mm以及壁厚大于25mm时，铸件不易出现皮下气孔。
3、冷铁一般认为，冷铁可以控制结晶过程，但不能消除气孔。文献的对比试验表明，型腔里放30^ 40mm厚的外冷铁，不管采取何种措施，都不同程度地发生呛火现象，夏季时更为严重。由此可见，用冷铁消除气孔也许不是一个好方法，特别是当冷铁严重锈蚀时。但如果将冷铁和冒口或其它措施(如浇注温度、型砂添加物等)结合起来，倒有可能达到分散和减少皮下气孔的目的[3] 。
型砂添加物
1、水分球铁件的皮下气孔实则是反应性气孔，铁水与铸型(水分)的反应所形成的气体乃是造成气孔的主要原因，因此控制型砂的水分就具有非常重要的作用。已证明，铸型依次按下列顺序减少皮下气孔:湿型一干型一水玻璃砂型一壳型。陈希月等的试验也证明了这一点，型砂水分超过6%，随水分含量的增加，气孔倾向增大，型砂水分达7. 6%时，在所有不同壁厚的试样中均出现了严重的气孔。
2、煤粉随煤粉加入量的增加，皮下气孔数目急剧减少，当其加入量大于3%以后，皮下气孔减少的趋势明显变慢。同时还发现，因硬沥青(天然沥青)防止皮下气孔的效果比煤粉还要好，这是由于，与煤粉比起来，硬沥青含有较多的低温挥发物的缘故。吕秀如也认为，煤粉加入5% -7%，即可减少皮下气孔，这是因为，煤粉在浇注后一部分气化，一部分焦结，隔开了铸型和铁水，从而阻止了气体向铁水内部的浸入。
铸型中添加1%或稍多一些的煤粉，就能完全消除皮下气孔，其作用机理在于，煤粉使铸型中产生非氧化性气氛，降低了铁水成分的氧化。由此可见，尽管三位作者对煤粉作用的机理解释不一，但关于煤粉减少皮下气孔的结论却是肯定的.需要强调的是:所加煤粉必须是新鲜煤粉，旧煤粉(尽管是黑的)不能保证不产生气孔。
3、氧化铁粉据试验证实，当型砂中FesOa含量增加时，气孔有所下降，当FesOa含量达到5%时，气孔显著下降.S. F. Carterl经过研究后指出，在湿砂型中加入2%的Fe203，可以使球铁件的气孔废品率由65%降至5%以下，在含N2树脂砂中，加入2% - 5%Fe203，也可大大减少形成皮下氮气孔的危险性。Fe203消除气孔的原因被认为是:Fe203能降低石英砂的烧结温度，因而在铁水与熔融型砂之间形成了粘性的玻璃质层，该层的存在阻止了砂型与铁水之间化学反应的进一步扩展.可见型砂中添加氧化铁的确有减少皮下气孔的形成倾向。
4、其他膨润土加入量在7% - 13%的范围内变化时，对气孔发生的数目未见显著的影响。但减少粘土含量，特别是失效粘土含量，适当增加优质膨润土含量。以及添加氟化氢钱或用轻油处理过的膨润土用水玻璃代替粘土，均可铸出没有皮下气孔的试棒。在加硫的砂型中，也可铸出无皮下气孔的试棒，但是铸铁的显微组织却受到了影响[2] 。
