铸造原理
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温度( oC ); 式中： t0 , t1 — 合金在液态和常温时的 V0 ,V1 — 合金在t0 , t1时的体积(m3 ); l0 , l1 — 合金在t0 , t1时的长度(m);
v , l — 合金在t0至t1温度范围内的体积收缩 系数和线收缩系数 (1/ oC )
第1章 铸造
合金收缩的三个阶段
缩孔、缩松形成的规律
1）合金的液态收缩和凝固收缩愈大（如铸钢、白口铸铁、 铝青铜），铸件愈易形成缩孔。 2）合金的浇注温度愈高，液态收缩愈大，愈易形成缩孔。 3）结晶温度范围宽的合金，倾向于糊状凝固，易形成缩 松。纯金属和共晶成分合金倾向于逐层凝固，易形成 集中缩孔。 缩孔位置的确定 等 温 线 法 内 切 圆 法
合金的收缩经历如下三 个阶段，如图所示： （1）液态收缩：从浇注温度 （T浇）到凝固开始温度（即 液相线温度Tl）间的收缩。
。
（2）凝固收缩：从凝固开始温度（Tl）到凝固终止温度 （即固相线温度Ts）间的收缩 （3）固态收缩：从凝固终止温度（Ts）到室温间的收缩。
合金的收缩率为上述三个阶段收缩率的总和。
第1章 铸造
（3）缩孔和缩松的防止
防止缩孔原则： 使铸件实现“顺 序凝固”。
1）冒口：在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过安放冒口等 工艺措施，使铸件上远离冒口的部位最先凝固（图Ⅲ），尔 后是靠近冒口的部位凝固（图Ⅱ、I），冒口本身最后凝固。 按照这样的凝固顺序，先凝固部位的收缩，由后凝固部位的 金属液来补充；后凝固部位的收缩，由冒口中的金属液来补 充从而将缩孔转移到冒口之中。（缺点是浪费金属） 第1章 铸造
液态
充型 + 凝固
固态
金属液态成形原理主要就是研究和阐述在充型和 凝固过程中金属本身究竟发生了什么
第1章 铸造
一、熔融金属的充型凝固过程
1、液态金属的结构与性质
液态金属结构特点：结构起伏 液态金属特性： 易流动性→浇注 无定形性→充型
第1章 铸造
2、液态金属的凝固
凝固：物质由液态转化为固态的过程。 结晶：晶体物质（如金属）的凝固过程。结晶包 括形核和长大两个过程。 凝固组织：宏观上指铸态晶粒的形态、大小、取 向和分布等情况；微观上指晶粒内部结构的 形态、大小和分布，以及各种缺陷等。
合金的成分和结晶特征对流动性的影响 共晶成分的合金，其结晶同纯金属一样，是 在恒温下进行的。从铸型表面到中心，液态合金 逐层凝固如图a），由于已凝固层的内表面光滑， 对液态合金的流动阻力小。 特别是共晶成分合 金的凝固温度最低，相 同浇注温度下其过热度 最大，延长了合金处于 液态的时间，故流动性 最好。
第1章 铸造
铸型条件的影响
在铸型凡能增大液态合金流动阻力、降低流速 和加快其冷却的因素，均会降低其充型能力。 1）铸型的蓄热能力 2）铸型温度 3）铸型中的气体 4）铸件的结构 ：铸件的壁愈薄、结构形状愈 复杂，液态合金的充型能力愈差。应采取适当 提高浇注温度、提高充型压力和预热铸型等措 施来改善其充型能力。
第1章 铸造
顺序凝固和同时凝固比较
顺序凝固用于收缩大或 壁厚差距较大，易产生缩 孔的合金铸件，如铸钢、 铝硅合金等。顺序凝固补 缩作用好，铸件致密，但 铸件成本高，内应力大。
同时凝固用于凝固收缩小的灰 铸铁。铸件内应力小，工艺简单， 节省金属但同时凝固往往使铸件中 心区域出现缩松，组织不致密。
第1章 铸造
第1章 铸造
合金的成分和结晶特征对流动性的影响
非共晶成分的合金流动性差，且随合金成分偏离共晶 点愈远，其结晶温度范围愈宽，流动性愈差，如图为铁— 碳合金流动性与含碳量的关系图。 第1章 铸造
浇注条件的影响
（1） 浇注温度：浇注温度对合金充型能力有决定性的影
响。浇注温度高，液态合金所含的热量多，在同样的冷却 条件下，保持液态的时间长，所以流动性好。浇注温度越 高，合金的粘度越低，传给铸件的热量多，保持液态的时 间延长，流动性好，充型能力强。 （2） 充型压力 ：液态合金在流动方向上所受压力愈大， 其充型能力愈好。砂型铸造时，是由直浇道高度提供静压 力作为充型压力，所以直浇道的高度应适当。
第1章 铸造
1、合金的充型能力
★熔融合金填充铸型的过程简称充型。 ★液态合金充满铸型、获得形状完整、轮廓清晰铸 件的能力，称为液态合金的充型能力。 ★充型能力取决于： 1)熔融合金本身的流动能力（流动性）， 2)铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
第1章 铸造
（1）合金的流动性及其影响因素 合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优 质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。 流动性概念
缺点（4）但也存在一些不足，如组织缺陷，力学
性能偏低，质量不稳定，工作环境较差。 因此，铸件多数做为毛坯用。
第1章 铸造
本章主要内容
1-0 铸造成形基本原理 1-1 铸造方法及其应用
1-2 常用铸造合金熔铸 1-3 铸造工艺设计 1-4 铸件的结构工艺性
第1章 铸造
引论
铸造成形基本原理
铸件成形过程的两大基本环节：
第1章 铸造
2、合金的收缩性
合金收缩的概念： 合金从浇注、凝固直至冷却到室 温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。收缩是合金 的物理本性，是影响铸件几何形状、尺寸、致密性， 甚至造成某些缺陷的重要原因之一。
体收缩率：合金从液态 到常温的体积改变量。
t0
线收缩率：金属在固态由高 温到常温的线尺寸改变量。
第1章 铸造
三、铸件的组织与性能
铸造性能对铸件组织与性能有显著的影响。 收缩是铸件中许多缺陷，如缩孔、缩松、应力、 变形和裂纹等产生的基本原因。充型能力不好，
铸件易产生浇不到、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、
热裂等缺陷。
第1章 铸造
1、铸件的缩孔和缩松 若液态收缩和凝固收缩所缩减的体积 得不到补足，则在铸件的最后凝固部位会形成 一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可将其分 为缩孔和缩松两类。
流动性——液态合金的流动能力。
流动性好的合金：
易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件； 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除； 易于补缩及热裂纹的弥合。 第1章 铸造
合金流动性的衡量
合金的流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。流 动性试样的种类很多，如螺旋型、球形、真空试样等。 应用最多的是浇注的螺旋形试样。 合金的流动性愈好， 螺旋形试样长度就 愈长。
第1章 铸造
（2）缩松的形成 缩松形成 机理：树枝 状晶体所分 隔的晶间液 体区得不到 补缩形成的 小孔隙。 缩松主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较 大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到
补缩所致。缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒
口根部、内浇口附近或缩孔下方。 第1章 铸造
第1章
铸造成形
定义：所谓铸造（casting）指通过熔炼金属， 制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具
有一定形状和性能的铸件的成形方法。
第1章 铸造
铸造的特点
（1）铸件大小，形状和重量几乎不受限制；
优 （2）铸件形状与零件接近，能够制成形状复 点 杂，尤其是有复杂内腔的毛坯或零件；
（3）原材料来源广泛 ，生产成本较低。
缩孔和缩松的防止
2）冷铁：为了实现顺序凝固， 在安放冒口的同时，在铸件上某 些厚大部位旁的砂型中增设冷铁 （激冷物），如右图所示。
3）合理选择内浇道位臵及浇注工艺：内浇道的 引入位臵对铸件的温度分布有明显的影响，应按 照定向凝固的原则确定。例如：内浇道应从铸件 厚实处引入，尽可能靠近冒口或由冒口引入。
第1章 铸造
影响铸件凝固方式的因素：合金的结晶温
度范围和铸件的温度梯度。 1） 铸造合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈窄，铸件的凝固区域
就愈窄，愈倾向于逐层凝固。如砂型铸造时，低
碳钢的凝固为逐层凝固，而高碳钢的结晶温度范
围较宽成为糊状凝固。
第1章 铸造
2） 铸件的温度梯度
铸造合金的成分一定时， 铸件凝固区域的宽窄就取 决于其断面的温度梯度， 如右图所示，随温度梯度 由小变大，则相应的凝固 区会由宽变窄。
★缩孔：集中在铸件上部或最后凝固部位、容 积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面比 较粗糙。
★缩松：分散在铸件某些区域内的细小缩孔。
第1章 铸造
（1）缩孔的形成
缩孔主要出现在金属在恒温或很窄温度 范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩孔形成机理：逐层凝固方式下最后凝固部位得 不到补充而形成的空隙。
铝硅合金（铝硅明） 镁合金（含Al及Zn）
金属型（300℃） 砂型
锡青铜（Sn=10%,Zn=2%）
硅黄铜（Si=1.5～4.5%）
砂型
砂型
1040
1100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
420
1000
第1章 铸造
影响流动性的因素
1）合金的种类 合金的流动性与合金的熔点、热导 率、合金液的粘度等物理性能有关。铸铁和硅黄铜的流 动性最好，铝硅合金的次之，铸钢的最差（熔点高，在 铸型的散热快、凝固快）。 2）合金的成分和结晶特征 对流动性的影响最为显著。 3）杂质与含气量 熔融合金中出现的固态夹杂物，将 使合金的粘度增加，合金的流动性下降；熔融金属中的 含气量愈少，合金的流动性愈好。 4）液态合金的粘度、结晶潜热和导热系数等物理参数 对流动性也有影响。一般的粘度愈大、结晶潜热愈小和 导热系数愈小，其流动性愈差。 第1章 铸造
第1章 铸造
（2）糊状凝固
如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件断面的温度梯度较小，则在 开始凝固的一段时间内，铸件表面不会形成坚固的已凝固层，而是液、 固两相共存区贯穿铸件的整个断面，如图c）。这种凝固方式先呈糊状， 然后整体凝固，故称为糊状凝固。
第1章 铸造
（3）中间凝固
大多数铸造合金的凝固方式介于逐层凝固和糊状凝固之间，如图 b）所 示，即在凝固过程中，铸件断面上存在一定宽度的液固两相共存的凝固区， 称为中间凝固方式。
第1章 铸造
二、合金的铸造性能
金属与合金的铸造性能是指金属与合金 在铸型成形的工艺过程中、容易获得外形正 确、内部健全的铸件的性质。铸造性能是重 要的工艺性能指标，铸造合金除应具备符合 要求的力学性能、物理性能和化学性能外， 还必须有良好的铸造性能。合金的铸造性能 通常用充型能力、收缩性能等来衡量。
第1章 铸造
影响收缩的因素 ★收缩是液态合金凝固冷却过程中的必然现象，它产生缩
孔与缩松，内应力，变形和裂纹，对铸造工艺影响很大。
★ 影响收缩的因素： 1）化学成分：C% ↑ ，Si% ↑ →收缩率↓； Mn%适量，生产MnS →收缩率↓； Mn%过高→收缩率↑ S% ↑→收缩率↑ ，。 2）浇注温度：T↑，ΔT ↑→收缩率↑ 3）铸件结构和铸型条件
第1章 铸造
常用合金的流动性（砂型，试样截面8×8mm）
合金种类
铸铁C+Si=6.2% C+Si=5.9% C+Si=5.2% C+Si=4.2% 铸钢 C=0.4%
铸型种类
砂型 砂型 砂型 砂型 砂型 砂型
浇注温度（℃） 螺旋线长度（mm） 1300 1300 1300 1300 1600 1640 680～720 700 1800 1300 1000 600 100 200 700～800 400～600
第1章 铸造
3、铸件的凝固方式 铸件凝固过程中，在其断面上存在三个区域， 即已凝固的固相区、液固两相并存的凝固区和未
开始凝固的液相区。其中凝固区的宽窄对铸件质
量影响较大，其宽窄决定着铸件的凝固方式。
第1章 铸造
（1）逐层凝固
纯金属或共晶成分的合金，凝固时铸件的断面上不存在液、固两 相并存的凝固区，如图a），已凝固层与未凝固的液相区之间界限清晰， 随着温度的下降，已凝固层不断加厚，液相区逐渐减小，一直到铸件 完全凝固，这种凝固方式称为逐层凝固。
第1章 铸造
合金的成分和结晶特征对流动性的影响
在一定温度范围内的亚共晶合金，其结晶过 程是在铸件截面上一定的宽度区域内同时进行的。 在结晶区域中，既有形状复杂的枝晶，又有未结 晶的液体。即在其已凝固层和纯液态区之间存在 一个液固两相共存的区域，使得已凝固层的内表 面粗糙如图b）。 复杂的枝晶不仅 阻碍熔融金属的流动， 而且使熔融金属的冷 却速度加快，所以流 动性差。
2、铸造应力
铸造内应力：铸件在凝固、冷却的过程中， 由于各部分体积变化不一致、彼此制约而使其固 态收缩受到阻碍引起的内应力。 铸造内应力按阻碍收缩原因的不同分为热应 力和收缩应力（机械应力）两类，它们是铸件产 生变形和裂纹的基本原因。 （1）热应力 热应力的形成：由于铸件各部分冷却速 度不同，以致在同一时期铸件各部分收缩受到热 阻碍不一致而引起。
v , l — 合金在t0至t1温度范围内的体积收缩 系数和线收缩系数 (1/ oC )
第1章 铸造
合金收缩的三个阶段
缩孔、缩松形成的规律
1）合金的液态收缩和凝固收缩愈大（如铸钢、白口铸铁、 铝青铜），铸件愈易形成缩孔。 2）合金的浇注温度愈高，液态收缩愈大，愈易形成缩孔。 3）结晶温度范围宽的合金，倾向于糊状凝固，易形成缩 松。纯金属和共晶成分合金倾向于逐层凝固，易形成 集中缩孔。 缩孔位置的确定 等 温 线 法 内 切 圆 法
合金的收缩经历如下三 个阶段，如图所示： （1）液态收缩：从浇注温度 （T浇）到凝固开始温度（即 液相线温度Tl）间的收缩。
。
（2）凝固收缩：从凝固开始温度（Tl）到凝固终止温度 （即固相线温度Ts）间的收缩 （3）固态收缩：从凝固终止温度（Ts）到室温间的收缩。
合金的收缩率为上述三个阶段收缩率的总和。
第1章 铸造
（3）缩孔和缩松的防止
防止缩孔原则： 使铸件实现“顺 序凝固”。
1）冒口：在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过安放冒口等 工艺措施，使铸件上远离冒口的部位最先凝固（图Ⅲ），尔 后是靠近冒口的部位凝固（图Ⅱ、I），冒口本身最后凝固。 按照这样的凝固顺序，先凝固部位的收缩，由后凝固部位的 金属液来补充；后凝固部位的收缩，由冒口中的金属液来补 充从而将缩孔转移到冒口之中。（缺点是浪费金属） 第1章 铸造
液态
充型 + 凝固
固态
金属液态成形原理主要就是研究和阐述在充型和 凝固过程中金属本身究竟发生了什么
第1章 铸造
一、熔融金属的充型凝固过程
1、液态金属的结构与性质
液态金属结构特点：结构起伏 液态金属特性： 易流动性→浇注 无定形性→充型
第1章 铸造
2、液态金属的凝固
凝固：物质由液态转化为固态的过程。 结晶：晶体物质（如金属）的凝固过程。结晶包 括形核和长大两个过程。 凝固组织：宏观上指铸态晶粒的形态、大小、取 向和分布等情况；微观上指晶粒内部结构的 形态、大小和分布，以及各种缺陷等。
合金的成分和结晶特征对流动性的影响 共晶成分的合金，其结晶同纯金属一样，是 在恒温下进行的。从铸型表面到中心，液态合金 逐层凝固如图a），由于已凝固层的内表面光滑， 对液态合金的流动阻力小。 特别是共晶成分合 金的凝固温度最低，相 同浇注温度下其过热度 最大，延长了合金处于 液态的时间，故流动性 最好。
第1章 铸造
铸型条件的影响
在铸型凡能增大液态合金流动阻力、降低流速 和加快其冷却的因素，均会降低其充型能力。 1）铸型的蓄热能力 2）铸型温度 3）铸型中的气体 4）铸件的结构 ：铸件的壁愈薄、结构形状愈 复杂，液态合金的充型能力愈差。应采取适当 提高浇注温度、提高充型压力和预热铸型等措 施来改善其充型能力。
第1章 铸造
顺序凝固和同时凝固比较
顺序凝固用于收缩大或 壁厚差距较大，易产生缩 孔的合金铸件，如铸钢、 铝硅合金等。顺序凝固补 缩作用好，铸件致密，但 铸件成本高，内应力大。
同时凝固用于凝固收缩小的灰 铸铁。铸件内应力小，工艺简单， 节省金属但同时凝固往往使铸件中 心区域出现缩松，组织不致密。
第1章 铸造
第1章 铸造
合金的成分和结晶特征对流动性的影响
非共晶成分的合金流动性差，且随合金成分偏离共晶 点愈远，其结晶温度范围愈宽，流动性愈差，如图为铁— 碳合金流动性与含碳量的关系图。 第1章 铸造
浇注条件的影响
（1） 浇注温度：浇注温度对合金充型能力有决定性的影
响。浇注温度高，液态合金所含的热量多，在同样的冷却 条件下，保持液态的时间长，所以流动性好。浇注温度越 高，合金的粘度越低，传给铸件的热量多，保持液态的时 间延长，流动性好，充型能力强。 （2） 充型压力 ：液态合金在流动方向上所受压力愈大， 其充型能力愈好。砂型铸造时，是由直浇道高度提供静压 力作为充型压力，所以直浇道的高度应适当。
第1章 铸造
1、合金的充型能力
★熔融合金填充铸型的过程简称充型。 ★液态合金充满铸型、获得形状完整、轮廓清晰铸 件的能力，称为液态合金的充型能力。 ★充型能力取决于： 1)熔融合金本身的流动能力（流动性）， 2)铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。
第1章 铸造
（1）合金的流动性及其影响因素 合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优 质铸件的能力。通常用流动性和收缩性来衡量。 流动性概念
缺点（4）但也存在一些不足，如组织缺陷，力学
性能偏低，质量不稳定，工作环境较差。 因此，铸件多数做为毛坯用。
第1章 铸造
本章主要内容
1-0 铸造成形基本原理 1-1 铸造方法及其应用
1-2 常用铸造合金熔铸 1-3 铸造工艺设计 1-4 铸件的结构工艺性
第1章 铸造
引论
铸造成形基本原理
铸件成形过程的两大基本环节：
第1章 铸造
2、合金的收缩性
合金收缩的概念： 合金从浇注、凝固直至冷却到室 温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。收缩是合金 的物理本性，是影响铸件几何形状、尺寸、致密性， 甚至造成某些缺陷的重要原因之一。
体收缩率：合金从液态 到常温的体积改变量。
t0
线收缩率：金属在固态由高 温到常温的线尺寸改变量。
第1章 铸造
三、铸件的组织与性能
铸造性能对铸件组织与性能有显著的影响。 收缩是铸件中许多缺陷，如缩孔、缩松、应力、 变形和裂纹等产生的基本原因。充型能力不好，
铸件易产生浇不到、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、
热裂等缺陷。
第1章 铸造
1、铸件的缩孔和缩松 若液态收缩和凝固收缩所缩减的体积 得不到补足，则在铸件的最后凝固部位会形成 一些孔洞。按照孔洞的大小和分布，可将其分 为缩孔和缩松两类。
流动性——液态合金的流动能力。
流动性好的合金：
易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件； 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除； 易于补缩及热裂纹的弥合。 第1章 铸造
合金流动性的衡量
合金的流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。流 动性试样的种类很多，如螺旋型、球形、真空试样等。 应用最多的是浇注的螺旋形试样。 合金的流动性愈好， 螺旋形试样长度就 愈长。
第1章 铸造
（2）缩松的形成 缩松形成 机理：树枝 状晶体所分 隔的晶间液 体区得不到 补缩形成的 小孔隙。 缩松主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较 大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到
补缩所致。缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒
口根部、内浇口附近或缩孔下方。 第1章 铸造
第1章
铸造成形
定义：所谓铸造（casting）指通过熔炼金属， 制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具
有一定形状和性能的铸件的成形方法。
第1章 铸造
铸造的特点
（1）铸件大小，形状和重量几乎不受限制；
优 （2）铸件形状与零件接近，能够制成形状复 点 杂，尤其是有复杂内腔的毛坯或零件；
（3）原材料来源广泛 ，生产成本较低。
缩孔和缩松的防止
2）冷铁：为了实现顺序凝固， 在安放冒口的同时，在铸件上某 些厚大部位旁的砂型中增设冷铁 （激冷物），如右图所示。
3）合理选择内浇道位臵及浇注工艺：内浇道的 引入位臵对铸件的温度分布有明显的影响，应按 照定向凝固的原则确定。例如：内浇道应从铸件 厚实处引入，尽可能靠近冒口或由冒口引入。
第1章 铸造
影响铸件凝固方式的因素：合金的结晶温
度范围和铸件的温度梯度。 1） 铸造合金的结晶温度范围 合金的结晶温度范围愈窄，铸件的凝固区域
就愈窄，愈倾向于逐层凝固。如砂型铸造时，低
碳钢的凝固为逐层凝固，而高碳钢的结晶温度范
围较宽成为糊状凝固。
第1章 铸造
2） 铸件的温度梯度
铸造合金的成分一定时， 铸件凝固区域的宽窄就取 决于其断面的温度梯度， 如右图所示，随温度梯度 由小变大，则相应的凝固 区会由宽变窄。
★缩孔：集中在铸件上部或最后凝固部位、容 积较大的孔洞。缩孔多呈倒圆锥形，内表面比 较粗糙。
★缩松：分散在铸件某些区域内的细小缩孔。
第1章 铸造
（1）缩孔的形成
缩孔主要出现在金属在恒温或很窄温度 范围内结晶，铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩孔形成机理：逐层凝固方式下最后凝固部位得 不到补充而形成的空隙。
铝硅合金（铝硅明） 镁合金（含Al及Zn）
金属型（300℃） 砂型
锡青铜（Sn=10%,Zn=2%）
硅黄铜（Si=1.5～4.5%）
砂型
砂型
1040
1100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
420
1000
第1章 铸造
影响流动性的因素
1）合金的种类 合金的流动性与合金的熔点、热导 率、合金液的粘度等物理性能有关。铸铁和硅黄铜的流 动性最好，铝硅合金的次之，铸钢的最差（熔点高，在 铸型的散热快、凝固快）。 2）合金的成分和结晶特征 对流动性的影响最为显著。 3）杂质与含气量 熔融合金中出现的固态夹杂物，将 使合金的粘度增加，合金的流动性下降；熔融金属中的 含气量愈少，合金的流动性愈好。 4）液态合金的粘度、结晶潜热和导热系数等物理参数 对流动性也有影响。一般的粘度愈大、结晶潜热愈小和 导热系数愈小，其流动性愈差。 第1章 铸造
第1章 铸造
（2）糊状凝固
如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件断面的温度梯度较小，则在 开始凝固的一段时间内，铸件表面不会形成坚固的已凝固层，而是液、 固两相共存区贯穿铸件的整个断面，如图c）。这种凝固方式先呈糊状， 然后整体凝固，故称为糊状凝固。
第1章 铸造
（3）中间凝固
大多数铸造合金的凝固方式介于逐层凝固和糊状凝固之间，如图 b）所 示，即在凝固过程中，铸件断面上存在一定宽度的液固两相共存的凝固区， 称为中间凝固方式。
第1章 铸造
二、合金的铸造性能
金属与合金的铸造性能是指金属与合金 在铸型成形的工艺过程中、容易获得外形正 确、内部健全的铸件的性质。铸造性能是重 要的工艺性能指标，铸造合金除应具备符合 要求的力学性能、物理性能和化学性能外， 还必须有良好的铸造性能。合金的铸造性能 通常用充型能力、收缩性能等来衡量。
第1章 铸造
影响收缩的因素 ★收缩是液态合金凝固冷却过程中的必然现象，它产生缩
孔与缩松，内应力，变形和裂纹，对铸造工艺影响很大。
★ 影响收缩的因素： 1）化学成分：C% ↑ ，Si% ↑ →收缩率↓； Mn%适量，生产MnS →收缩率↓； Mn%过高→收缩率↑ S% ↑→收缩率↑ ，。 2）浇注温度：T↑，ΔT ↑→收缩率↑ 3）铸件结构和铸型条件
第1章 铸造
常用合金的流动性（砂型，试样截面8×8mm）
合金种类
铸铁C+Si=6.2% C+Si=5.9% C+Si=5.2% C+Si=4.2% 铸钢 C=0.4%
铸型种类
砂型 砂型 砂型 砂型 砂型 砂型
浇注温度（℃） 螺旋线长度（mm） 1300 1300 1300 1300 1600 1640 680～720 700 1800 1300 1000 600 100 200 700～800 400～600
第1章 铸造
3、铸件的凝固方式 铸件凝固过程中，在其断面上存在三个区域， 即已凝固的固相区、液固两相并存的凝固区和未
开始凝固的液相区。其中凝固区的宽窄对铸件质
量影响较大，其宽窄决定着铸件的凝固方式。
第1章 铸造
（1）逐层凝固
纯金属或共晶成分的合金，凝固时铸件的断面上不存在液、固两 相并存的凝固区，如图a），已凝固层与未凝固的液相区之间界限清晰， 随着温度的下降，已凝固层不断加厚，液相区逐渐减小，一直到铸件 完全凝固，这种凝固方式称为逐层凝固。
第1章 铸造
合金的成分和结晶特征对流动性的影响
在一定温度范围内的亚共晶合金，其结晶过 程是在铸件截面上一定的宽度区域内同时进行的。 在结晶区域中，既有形状复杂的枝晶，又有未结 晶的液体。即在其已凝固层和纯液态区之间存在 一个液固两相共存的区域，使得已凝固层的内表 面粗糙如图b）。 复杂的枝晶不仅 阻碍熔融金属的流动， 而且使熔融金属的冷 却速度加快，所以流 动性差。
2、铸造应力
铸造内应力：铸件在凝固、冷却的过程中， 由于各部分体积变化不一致、彼此制约而使其固 态收缩受到阻碍引起的内应力。 铸造内应力按阻碍收缩原因的不同分为热应 力和收缩应力（机械应力）两类，它们是铸件产 生变形和裂纹的基本原因。 （1）热应力 热应力的形成：由于铸件各部分冷却速 度不同，以致在同一时期铸件各部分收缩受到热 阻碍不一致而引起。