第14章 缩孔与缩松
3.2.2 缩孔、缩松的形成及防止方法
缩孔、缩松的形成及防止方法副教授：陈云铸件中的缩孔与缩松液态金属在铸型内凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩导致体积缩小，若其收缩得不到补充，就在铸件最后凝固的部分形成孔洞。
大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
（a）铝合金缩孔、缩松（b）金相显微镜下缩松（c）扫描电镜下缩松一、缩孔的形成纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。
在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔。
缩孔形成的条件：铸件呈逐层凝固方式凝固，成分为纯金属或共晶成分的合金。
缩孔产生的基本原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。
缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域，如壁较厚大的上部或铸件两壁相交处，这些地方称为热节。
热节位置可用画内接圆的方法确定。
用画内切圆法确定缩孔位置二、缩松的形成铸件最后凝固的收缩未能得到补充，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。
缩松形成的条件：铸件主要呈糊状凝固方式凝固，成分为非共晶成分或有较宽结晶温度范围的合金。
形成缩松的基本原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值。
缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、冒口根部、热节处，也常分布在集中缩孔的下方。
三、影响缩孔和缩松形成的因素1、合金成分结晶温度范围越小的合金，产生缩孔的倾向越大；结晶温度范围越大的合金，产生缩松的倾向越大。
铁碳合金成分和体积收缩的关系V总—总体积收缩容积；V孔—缩孔容积；V松—缩松容积2、浇注条件提高浇注温度时，合金的总体积收缩和缩孔倾向增大。
浇注速度很慢或向冒口中不断补浇高温合金液，使铸件液态和凝固收缩及时得到补偿，铸件总体积收缩减小，缩孔容积也减小。
V 总—总体积收缩容积；V 孔—缩孔容积；V 松—缩松容积铁碳合金成分和体积收缩的关系3、铸型材料铸型材料对铸件冷却速度影响很大 。
焊接缩孔与缩松的机理及因素及防止措施
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温度 /℃ 温度 温度 m ＝ （ 100 ％ n （ T ) L S ) V（ LS） 0 L S V 液 V 液 浇 V 凝 S 固 V ( L V 固 /℃ /℃
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a）明缩孔
b）凹角缩孔
c）芯面缩孔
d）内部缩孔
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缩 孔 特 点
常出现于纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围 较窄的以层状凝固方式凝固的铸造合金中； 多集中在铸件的上部和最后凝固的部位；铸件厚 壁处、两壁相交处及内浇口附近等凝固较晚或凝 固缓慢的部位（称为热节），也常出现缩孔； 缩孔尺寸较大，形状不规则，表面不光滑。
金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为液
态收缩、凝固收缩和固态收缩之和，即:
εV总＝εV液＋εV凝＋εV固
其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔
和缩松的基本原因 。而固相收缩对应力、变形
与裂纹影响较大。
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二、缩孔与缩松的分类及特征 缩孔 缩松
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（一）影响缩孔与缩松的因素
金属的性质 铸型的冷却能力 (收缩系数α大) (蓄热系数b小)
浇注温度与浇注速度 (高，快） 铸件尺寸 补缩能力 （大） （弱）
例：铸铁的缩孔、缩松倾向
【材料成型原理--铸造】第14章 缩孔与缩松
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收缩三个阶段
铸造合金从浇注温度冷却到常温，一般要经历以下三个收缩阶段：
• 1．液态收缩：合金从浇注温度冷却到液相线温度发生的体收缩。
• 2．凝固收缩：金属从液相线温度到固相线温度间产生的体收缩。
对于纯金属和共晶合金，凝固期间的体收缩是由于状态的改变， 与温度无关，具有一定的数值。
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铸铁的收缩 1液态收缩 2凝固收缩：白口铁参考铸钢（两部分）
灰口铁有石墨膨胀 3固态收缩：
珠光体转变前收缩 共析转变膨胀（铁素体膨胀+渗碳体收缩、石墨 膨胀） 珠光体转变后收缩
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第二节 缩孔与缩松的形成机理
1、缩孔：铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固 收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞，称 为缩孔，把尺寸较大而且集中的孔洞称为集中缩孔，简 称缩孔。
• 2、条件： 铸件由表及里逐层凝固。
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二、缩松的形成
当某种成分下的合金结晶温度范围较宽时， 通常按体积凝固的方式凝固。凝固区域宽，晶 体容易发展成为树枝发达的粗大等轴晶，当固 相约占70％(体积分数)时，尚未凝固的液体被 分割为一个个互不相通的小熔池。
随温度降低，同样要发生液态收缩、凝 固收缩和固态收缩，由于合金的液态收缩和凝 固收缩大于固态收缩，出现的细小孔洞得不到 外部合金液的补充而形成分散性的细小缩孔， 即缩松。
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• 由于按照体积凝固方式凝固，铸件表面在 凝固后期没有形成坚固的外壳，如果铸型刚度 不够，膨胀力将迫使型壁外移。尺寸精度变差。 • 随着石墨球的长大，共晶团之间的间隙逐 步扩大，使得铸件普遍膨胀。共晶团之间的间 隙就是球墨铸铁的显微缩松，并布满铸件整个 断面，所以球墨铸铁铸件产生缩松的倾向性很 大。 • 如果铸件厚大，球墨铸铁铸件这种较大的 缩前膨胀也会导致铸件产生缩孔。 • 如果铸型刚度足够大，石墨化的膨胀力能 够将缩松挤合。在这种情况下，球墨铸铁也可 看作是具有“自补缩”能力。
缩孔、缩松的预测
铸铁缩孔、缩松的热分析测量与预防天津汇丰探测装备有限公司马建华概述:铁水质量的热分析方法源于金属学中的相图理论，在发达国家早已广泛用于铁水的在线检测和控制，是高质量铸铁生产中依赖的检测手段，在提高资源利用率、节能减排中发挥着重要的作用。
随着我们对热分析技术的了解，能够改变我们以往仅从成分角度来进行材质控制的初级状态。
可以使我们对活性成分的概念、型核物质的作用、消除缺陷的机理从理念上发生质的飞跃。
为了使大家能够掌握热分析技术的优势，正确使用热分析解决生产中具体的质量问题，普遍提高我国的铸件材质水平和参与国际市场竞争的能力。
在此依个人之浅见就热分析测量和预防缩孔、缩松方面的作用，向大家做一个介绍。
一、热分析测量缩孔、缩松的方法取铁水浇入H-3QG样杯，用HF-08H型炉后铁水质量管理仪对孕育或球化后的铁水进行热分析。
热分析仪首先记录下样杯内铁水的凝固温度曲线：炉后铁水质量管理仪通过对凝固温度曲线的解析，找出铁水凝固过程的各种相变特征参数。
将相变特征参数值带入数学模型，即可计算出铁水凝固组织中的：初生奥氏体生成量、过冷段石墨生成量、再辉后石墨生成量，进而可以计算出凝固组织的缩孔概率和缩松概率。
二、热分析测量缩孔概率的机理：铁水降温到初晶温度点（TL），在铸型的激冷作用下首先凝固出一个封闭的激冷壳。
从初晶温度点（TL）到共晶过冷点（TEL）的凝固过程，是初生奥氏体晶芽生长成树枝状奥氏体枝晶的过程。
由于液态的铁水可以在树枝状枝晶间流动，降温、凝固收缩产生的体积空位，可由上部的液态铁水绕过树枝状枝晶进行填补。
因此在封闭的激冷壳内，凝固产生的体积收缩经流动铁水的补充后，在中心的上部合并成一个集中的体积空位，这就是缩孔的形成过程。
热分析能够测量出凝固铁水的初晶温度点（TL）和共晶过冷点（TEL），可以通过测量凝固铁水在这个区间释放的热量，计算出初生奥氏体生成量和体积收缩率。
因此可以在浇注前预测铁水的缩孔率。
简而言之：从初晶点（TL）到共晶过冷点（TEL）的凝固过程，放热量越大被测铁水的缩孔率越大。
二、铸件中的缩孔和缩松讲解
1、缩孔与缩松的形成 （1）缩孔（又称集中缩孔）
• 形成 • 形状：倒锥形 • 形成部位最后凝固处 • 易形成缩孔的合金：纯金属，共晶成分
的合金→逐层凝固
图2-4 缩孔形成过程
Fig.2-4 The formation of Shrinkage Void
The formation of Thermal Stress
Internal Stress,Deformation and
Crack of Casting
• 结论：铸件中厚的部分最后冷却，总是 受拉应力，反之，薄的部分受压应力。
• 热应力的预防：采用同时凝固的方法 （不管壁厚如何，同时一起收缩，可避 免热应力的产生）。
Internal Stress,Deformation and Crack of Casting
铸造内应力：铸件冷却时因固态收缩受 阻碍，在铸件内部产生的应力。
一、内应力的形成
类型— 热应力、机械应力 1、热应力
• 热应力的形成 • 形成原因—铸件的壁厚不均匀，冷却和
收缩先后不一致造成内应力。
图2-8 热应力的形成
• 适用的合金：普通灰口铸铁（缩孔缩松 倾向小），锡青铜
2、机械应力
二、铸件的变形与预防
Deformation of the Cast and Its Prevention
具有内应力的铸件处在一种不稳定的状 态— 它会通过适当的变形来减缓自身的 内应力，趋于一种稳定状态。
例1 T型型材的变形 例2 机架的变形 例3 机床床身
顺序凝固法的总体思路：合金的收缩不 可避免，可使缩孔形成在铸件外部的冒 口内（该处为最后凝固处）。
铸钢件缩孔和缩松的形成与预防
F铸造oundry热加工热处理/锻压/铸造2011年第15期69铸钢件缩孔和缩松的形成与预防宁夏天地奔牛实业集团有限公司（石嘴山753001）王福京缩孔和缩松从本质上来说，是因为型内的金属产生收缩而引起的，但是不同种类的金属，其形成缩孔和缩松的机理有所不同。
1.产生机理从铸钢件角度来分析，钢液注满型腔后，由于型壁的传热作用，型内钢液形成自型壁表面至铸件壁厚中心温度逐渐升高的温度梯度。
随着型壁传热作用不断地进行，型内钢液温度不断降低。
当与型壁表面接触的钢液温度降至凝固温度时，铸件的表面就开始凝固，并形成一层固体状态的硬壳。
如果这时浇注系统已经凝固，那么硬壳内处于液体状态的钢液就与外界隔绝。
当型内钢液温度进一步降低时，硬壳内的钢液一方面因温度降低而产生液态收缩，另一方面由于硬壳的传热作用，使与硬壳接触的钢液不断结晶凝固，从而出现凝固收缩。
这两种收缩的出现，将使硬壳内钢液液面下降。
与此同时，处于固体状态的硬壳，也因温度的降低而产生固态收缩，对于铸钢件来说，由于液态收缩和凝固收缩的总和是大于固态收缩的，因此在重力作用下，硬壳内钢液液面将下降，并且与上部硬壳脱离接触。
随着型内钢液温度不断地降低和硬壳内钢液不断地凝固，硬壳越来越厚，而钢液越来越少。
当铸件内最后的钢液凝固后，铸件上部的硬壳下面就会出现一个孔洞，这个孔洞即为缩孔。
虽然凝固后的铸件自高温状态冷却至室温时，还将产生固态收缩，从而使整个铸件和其内部缩孔的体积稍有减小，但并不会改变缩孔体积与铸件体积的比值。
由于凝固层厚度的增加和钢液的减少是不断进行的，因而从理论上来说，缩孔的形状是漏斗状的。
并且因残存的钢液凝固时不能得到补缩，所以在产生缩孔的同时，往往也伴随着缩松的出现。
用肉眼能直接观察到的缩孔为宏观缩孔，而借助于放大镜或将断面腐蚀以后才能发现的缩孔为微观缩孔。
一般情况下，宏观缩孔可以用补焊的手段来解决，而微观缩孔就无法处理了，一般都是成片出现的微小孔洞。
焊接缩孔与缩松的机理及因素及防止措施
C
C
C
C
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灰铸铁的缩前膨胀具有自补缩作 白口铸铁的收缩率高，产生 用，缩孔与缩松的倾向较小。 裂纹、缩孔、缩松的倾向大。
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灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图
起的细小孔洞又得不到外部液体的补充，便在相应部位形成了分
散性的细小缩孔，即缩松。
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四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施 （一）影响缩孔与缩松的因素 （二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径
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T浇
凝固收缩
液态收缩 凝固收缩 固相收缩 I II III I II III
A
成分/％
n
m
B
体收缩率/％
体收缩率/％ c）恒温凝固的合金
a）合金相图
b）有一定结晶温度范围的合金
图11-14 二元合金收缩过程示意图
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（二）防止铸件产生缩孔和缩松的途径
顺序凝固
铸件各部位由远及近，朝着帽口方向顺序凝固。 用于凝固收缩大、结晶间隔窄的金属。
同时凝固
凝固时产生热裂纹、变形倾向小。 用于凝固收缩小、对气密性要求不高的铸件。
第14章 缩孔与缩松
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一、缩孔的形成
纯金属、共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金， 按逐层凝固方式凝固，由于其凝固前沿直接与液态金 属接触，当液体金属凝固成固体而发生体积收缩时， 可以不断得到液体的补充，在铸件最后凝固的地方产 生缩孔。
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缩凹的产生
在液态金属中含气量不大的情况下，当液 态金属与顶面层脱离时，液面上部要形成真空。 在大气压力的作用下，顶面固体层可能向缩孔 方向凹进去。因此缩孔应包括外部的缩凹和内 部的缩孔两部分。当铸件顶面薄层强度很大时， 也可能不出现缩凹。
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（二）影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔和缩松的因素
• 1．铸铁的成分
（1）共晶灰铸铁，随碳当量增加，共晶石墨的析出量增加，石墨膨 胀量增加，有利于消除缩孔和缩松。 共晶成分灰铸铁是以逐层方式凝固，易形成集中缩孔。但是， 由于共晶转变的石墨化膨胀作用，能抵消甚至超过共晶液体的收 缩，使铸件中不产生缩孔。 （2）球墨铸铁的碳当量对缩松有很大影响。当铸型刚度足够时，利 用共晶石墨化膨胀作用，产生自补缩效果，可以获得致密的铸件。 （3）球墨铸铁中磷含量、残余镁量及残余稀土量过高，都会增加缩 松倾向。 1 ）磷共晶削弱铸件外壳的强度，使其容易变形，增加缩前 膨胀值，松弛了铸件内部压力。 2 ）形成三元磷共晶时，使碳以碳化物的方式析出，减少石 墨析出，促进二次收缩程度的增加。 3 ）镁及稀土会增大白口倾向，减少石墨析出，石墨膨胀作 用减弱。
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偏析对铸件的成分偏差，会引起物 理及化学性能的不同，从而影响铸件的力学性能。 • 而晶界偏析使低熔点共晶集中在晶粒边界，增加热裂 倾向，降低铸件的塑性。 • 宏观偏析的产生，使铸件力学性能和物理性能产生很 大差异，降低铸件的使用寿命。如铅青铜铸件中产生 的密度偏析，使铅的分布不均匀，而使其耐磨性降低。 • 宏观偏析使铸件的抗腐蚀性能下降，使用寿命缩短。 • 偏析也有有利的一面，可利用它来净化和提纯金属。
3.2.2 缩孔、缩松的形成及防止方法
缩孔、缩松的形成及防止方法副教授：陈云铸件中的缩孔与缩松液态金属在铸型内凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩导致体积缩小，若其收缩得不到补充，就在铸件最后凝固的部分形成孔洞。
大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
（a）铝合金缩孔、缩松（b）金相显微镜下缩松（c）扫描电镜下缩松一、缩孔的形成纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。
在凝固过程中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔。
缩孔形成的条件：铸件呈逐层凝固方式凝固，成分为纯金属或共晶成分的合金。
缩孔产生的基本原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。
缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域，如壁较厚大的上部或铸件两壁相交处，这些地方称为热节。
热节位置可用画内接圆的方法确定。
用画内切圆法确定缩孔位置二、缩松的形成铸件最后凝固的收缩未能得到补充，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。
缩松形成的条件：铸件主要呈糊状凝固方式凝固，成分为非共晶成分或有较宽结晶温度范围的合金。
形成缩松的基本原因：是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值。
缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、冒口根部、热节处，也常分布在集中缩孔的下方。
三、影响缩孔和缩松形成的因素1、合金成分结晶温度范围越小的合金，产生缩孔的倾向越大；结晶温度范围越大的合金，产生缩松的倾向越大。
铁碳合金成分和体积收缩的关系V总—总体积收缩容积；V孔—缩孔容积；V松—缩松容积2、浇注条件提高浇注温度时，合金的总体积收缩和缩孔倾向增大。
浇注速度很慢或向冒口中不断补浇高温合金液，使铸件液态和凝固收缩及时得到补偿，铸件总体积收缩减小，缩孔容积也减小。
V 总—总体积收缩容积；V 孔—缩孔容积；V 松—缩松容积铁碳合金成分和体积收缩的关系3、铸型材料铸型材料对铸件冷却速度影响很大 。
浅谈铸件缩孔缩松产生的原因
浅谈铸件缩孔缩松产生的原因铸件缩孔和缩松是出现在铸件制造过程中的常见缺陷，对铸件的质量和性能产生重要影响。
缩孔和缩松的产生主要有以下几个原因：1.缩孔：缩孔是指铸件中出现内部凹陷或空洞的缺陷。
其主要原因如下：-铸型设计不合理：铸型的收缩系统设计不合理、浇注系统设计不合理、毛坯料和铸型之间的空隙设计不合理等，都会导致金属液在凝固过程中无法顺利填充，从而形成缩孔。
-浇注工艺参数不合理：包括浇注温度过低、浇注速度过快、浇注压力不足等。
这些因素都会影响金属液的流动性和凝固过程，从而产生缩孔。
-快速凝固导致温度梯度大：金属液凝固过程中温度梯度大，会加快金属的凝固速度，导致空洞无法充分填充，形成缩孔。
-毛坯料中夹杂物：毛坯料中的夹杂物如气孔、沙眼等也会导致铸件内部形成缩孔。
2.缩松：缩松是指铸件内部存在小裂纹或局部结构不致密的缺陷。
其主要原因如下：-热应力引起的冷裂纹：在铸造过程中，由于金属液凝固和收缩产生热应力，当应力超过金属的强度时，就会发生冷裂纹，形成缩松。
-毛坯中的气体和夹杂物：毛坯中存在气孔、气泡等夹杂物，会导致铸件内部产生局部脱实和裂纹，形成缩松。
-铸造温度过低：铸造温度过低会导致金属液在凝固过程中形成局部冷凝物，使得金属液无法顺利填充，产生缩松。
-浇注系统设计不合理：浇注系统设计不合理会导致金属液流动不畅，使得铸件内部无法顺利充实，形成缩松。
为防止铸造缺陷的产生，可以采取以下措施：-合理设计铸型：铸型的收缩系统设计要合理，保证金属液顺利充实，并通过改变浇注位置、浇注顺序等因素来减小缩松和缩孔的产生。
-优化浇注工艺参数：要根据具体的铸造材料和结构特点，合理控制浇注温度、浇注速度和浇注压力等参数，以减少缩松和缩孔的产生。
-毛坯清洁处理：在铸造前要对毛坯进行彻底清洁，以排除夹杂物和气泡等缺陷，减少铸件内部缺陷的产生。
-采用适当的热处理工艺：通过热处理来改善铸件内部组织结构，减少缩松和缩孔的产生，提高铸件的力学性能和耐热性能。
液态金属加工中的缩孔与缩松控制
液态金属加工是许多工业生产中常用的技术，但往往容易产生一些问题，如缩孔和缩松。
这些问题是由于金属凝固过程中热应力或收缩应力导致的。
以下是控制液态金属加工中的缩孔与缩松的一些策略，供您参考：一、选择合适的合金成分合金成分对液态金属的凝固过程和最终形态有很大的影响。
选择合适的合金成分可以减少缩孔和缩松的风险。
例如，增加合金中的合金元素含量可以改善流动性，减少凝固过程中的热应力，从而降低缩孔和缩松的风险。
二、优化模具设计模具设计对液态金属凝固过程中的冷却速度和形态有很大的影响。
优化模具设计可以减少缩孔和缩松的风险。
例如，采用多孔模具或采用适当的冷却系统可以加快冷却速度，减少金属凝固过程中的热应力，从而减少缩孔和缩松的风险。
三、控制冷却速度冷却速度对液态金属的凝固过程和最终形态有很大的影响。
控制冷却速度可以减少缩孔和缩松的风险。
在生产过程中，可以通过调整模具温度、浇注速度和浇口大小等参数来控制冷却速度，以获得更好的凝固效果。
四、提高铸件致密度铸件致密度是影响缩孔和缩松的重要因素之一。
在生产过程中，可以通过适当的高频震动或气体压力来提高铸件致密度，以减少缩孔和缩松的风险。
同时，检查铸造设备的密封性也是至关重要的，以避免金属气体对铸件的影响。
五、控制浇注温度和浇口位置浇注温度和浇口位置对液态金属的凝固过程和最终形态有很大的影响。
在生产过程中，应该根据产品的特点和工艺要求选择合适的浇口位置和浇注温度。
同时，浇口的位置应该尽可能地靠近缩孔的位置，以减少金属流动过程中的热应力和收缩应力，从而减少缩孔和缩松的风险。
综上所述，控制液态金属加工中的缩孔与缩松需要从多个方面入手，包括选择合适的合金成分、优化模具设计、控制冷却速度、提高铸件致密度以及控制浇注温度和浇口位置等。
这些策略的实施需要结合实际情况进行综合考虑，以确保生产过程中的安全性和质量。
此外，这系列操作都需专业人员执行，以保证工艺的准确性，避免任何可能的风险。
铸件缩孔与缩松
§2铸件的缩孔和缩松铸件凝结时因液态缩短和凝结缩短使铸件最后凝结部位出现孔洞，容积大而集中的称集中缩孔（缩孔），小而分别的称分别缩孔（缩松）。
一形成机理1缩孔合金性质不一样，缩孔形成的机理各异。
1）凝结过程中无体积膨胀合金如铸钢、白口铸铁、铝合金等。
浇铸后，型壁传热、逐层凝结、液态缩短和凝结缩短大于固态缩短。
如无赔偿，则在最后凝结部位出现缩孔。
2）有体积膨胀的合金（灰铁、球铁）自补缩能力：灰铁共晶凝结过程中，片状石墨尖端在共晶液中优先长大，其产生的体积膨胀绝大多半直接作用在初生奥氏体枝晶或共晶团的液体上，并推进液体经过枝晶间的通道去补缩因为液态和固态缩短所形成的小孔洞。
文档来自于网络搜寻缩前膨胀：石墨长大所产生的膨胀压力经过奥氏体或共晶团最后作用在铸型表面，使型腔扩大的现象。
灰铁的共晶凝结偏向于中间凝结方式，凝结中期已有完整凝结的外壳，能蒙受必定的石墨化膨胀压力，因此其缩前膨胀可忽视不计。
故其产生缩孔的偏向小。
只有当液态缩短和凝结缩短之和大于石墨化膨胀和固态缩短之和才会产生缩孔。
文档来自于网络搜寻球铁共晶凝结呈糊状凝结方式，凝结时期无牢固外壳。
如铸型刚度不够，则使型腔扩大，故球铁缩前膨胀比灰铁大好多。
当球铁液态缩短、凝结缩短和型腔扩大之和大于石墨化膨胀和固态缩短之和时，铸件将产生缩孔。
文档来自于网络搜寻总结：灰铸铁：石墨化膨胀产生的膨胀压力绝大多半直接作用在液体上（共晶团或A枝晶之间的），小部分作用在铸型型壁上。
球铁：石墨化膨胀产生的膨胀压力一小部分直接作用在液体上（共晶团1/3或A枝晶之间的），绝大多半作用在铸型型壁上。
缩松铸件凝结后期，最后凝结的节余金属液，因为温度梯度小，会按同时凝结原则凝结，即金属液中形成很多渺小的晶粒。
当晶粒长大相互连结后，将节余金属液切割成互不相通的小熔池。
这些小熔池在随后的凝结过程中得不到金属液的增补，就形成缩松。
文档来自于网络搜寻缩松按其散布状态分三种：弥散缩松、轴线缩松、局部缩松。
球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止
球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止摘要：球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀能力，因而铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松。
球墨铸铁凝固时，在枝晶和共晶团间的最后凝固区域，收缩的体积得不到完全补充，留下的空洞形成宏观及微观缩松。
La 有助于消除缩松倾向。
分析缩孔缩松形成原因并提出相应的防止办法，有助于减少由此产生的废品损失。
关键词：球墨铸铁、收缩、缩孔、缩松1 前言1.1 缺陷形成原因球墨铸铁生产技术日臻完善，多年技术服务的实践表明，生产中出现的铸造缺陷，完全可以用成熟的经验予以消除。
据介绍：工业发达国家的铸造废品率可以控制在1%以下[1]，国内先进水平也在2%左右，提高企业铸造技术水平，对减少废品十分重要。
1。
显微缩松显微镜观察微细连续缺失空间多角形疏松枝晶间、共晶团边界间众所周知，灰铸铁是逐层凝固方式，球墨铸铁是糊状凝固方式。
逐层凝固可以使铸件凝固时形成一个坚实的封闭外壳，铸件全封闭外壳的体积收缩可以减小壳体内的缩孔容积。
糊状凝固的特点是金属凝固时晶粒在金属液内部整个容积内形核、生长，固相与液相混合存在有如粥糊。
大多数球墨铸铁是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀的能力，铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松缺陷。
铸型冷却能力强，有利于铸件的容积凝固转变成逐层凝固，使铸件的分散缩松转变成集中缩孔。
然而，批量生产中湿砂型铸造很难被金属型或干砂型取代。
球墨铸铁凝固有以下三个特点，决定球墨铸铁是糊状凝固方式：①球化和孕育处理显著增加异质核心，核心存在于整个熔体，有利于全截面同时结晶。
②石墨球在奥氏体壳包围下生长，生长速度慢，延缓铸件表层形成坚实外壳；而片状石墨的端部始终与铁液接触，生长速度快，凝固时间短，促使灰铁铸件快速形成坚实外壳。
③球墨铸铁比灰铸铁导热率小 20%-30%，散热慢，外壳生长速度降低[3]。
金属的缩孔与缩松
（一）影响缩孔与缩松的因素 （）防止铸件产生缩孔和缩松的途径
19
金属的性质； 铸型的冷却能力； 浇注温度与浇注速度； 铸件尺寸； 补缩能力。
20
顺序凝固 同时凝固 使用冒口、补贴和冷铁
21
温度
纵向温度分布曲线
冒口
浇口
距离
顺序凝固方式示意图
22
温度
纵向温度分布曲线
a）
b）
c）
图11-14 二元合金收缩过程示意图
a）合金相图 b）有一定结晶温度范围的合金 c）恒温凝固的合金
4
V液＝V液（T浇－TL ) 100％
V凝＝V (LS)＋V（LS（） TL－TS ) 100％
V固＝V固 （TS T0 ) 100％
5
金属从浇注温度冷却到室温所产生的体收缩为 液态收缩、凝固收缩和固态收缩之和，即:
εV总＝εV液＋εV凝＋εV固
其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩 孔和缩松的基本原因 。
6
缩孔 缩松
7
a）明缩孔
b）凹角缩孔 部缩孔
c）芯面缩孔
d）内
8
常出现于纯金属、共晶成分合金和结晶温 度范围较窄的以层状凝固方式凝固的铸造 合金中；
多集中在铸件的上部和最后凝固的部位； 铸件厚壁处、两壁相交处及内浇口附近等 凝固较晚或凝固缓慢的部位（称为热节）， 也常出现缩孔；
一、金属的收缩 二、缩孔与缩松的分类及特征 三、缩孔与缩松的形成机理 四、影响缩孔与缩松的因素及防止措施
2
三个阶段
液态收缩阶段 凝固收缩阶段 固态收缩阶段
3
温
度 /℃
T浇
温 度 /℃
m
温
铸造工艺---铸件的缩孔、缩松
铸造工艺---铸件的缩孔、缩松在金属的铸造过程中，易产生缩孔和缩松，缩孔和缩松如何识别？缩孔和缩松如何区别？哪些铸造合金容易产生缩松？铸件的凝固过程如果没有合理的控制,铸件易产生缩孔,缩松一铸件的凝固1凝固方式:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区:1—固相区2—凝固区3—液相区对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式.1)逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心.2)糊状凝固合金结晶温度范围很宽,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.故---3)中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.2影响铸件凝固方式的因素1)合金的结晶温度范围范围小:凝固区窄,愈倾向于逐层凝固如:砂型铸造,低碳钢逐层凝固,高碳钢糊状凝固2)铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二合金的收缩液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.1收缩的几个阶段1)液态收缩:从金属液浇入铸型到开始凝固之前.液态收缩减少的体积与浇注温度质开始凝固的温度的温差成正比.2)凝固收缩:从凝固开始到凝固完毕.同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如:35钢,体积收缩率3.0%,45钢4.3%3)固态收缩:凝固以后到常温.固态收缩影响铸件尺寸,故用线收缩表示.2影响收缩的因素1)化学成分:铸铁中促进石墨形成的元素增加,收缩减少.如:灰口铁C,Si↑,收↓,S↑收↑.因石墨比容大,体积膨胀,抵销部分凝固收缩.2)浇注温度:温度↑液态收缩↑3)铸件结构与铸型条件铸件在铸型中收缩会受铸型和型芯的阻碍.实际收缩小于自由收缩.∴铸型要有好的退让性.3缩孔形成在铸件最后凝固的地方出现一些空洞,集中—缩孔.纯金属,共晶成分易产生缩孔*产生缩孔的基本原因:铸件在凝固冷却期间,金属的液态及凝固受缩之和远远大于固态收缩.4影响缩孔容积的因素(补充)1)液态收缩,凝固收缩↑缩孔容积↑2)凝固期间,固态收缩↑,缩孔容积↓3)浇注速度↓缩孔容积↓4)浇注速度↑液态收缩↑易产生缩孔5缩松的形成由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足,或者,因合金呈糊状凝固,被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补缩所至.1)宏观缩松肉眼可见,往往出现在缩孔附近,或铸件截面的中心.非共晶成分,结晶范围愈宽,愈易形成缩松.2)微观缩松凝固过程中,晶粒之间形成微小孔洞---凝固区,先形成的枝晶把金属液分割成许多微小孤立部分,冷凝时收缩,形成晶间微小孔洞.凝固区愈宽,愈易形成微观缩松,对铸件危害不大,故不列为缺陷,但对气密性,机械性能等要求较高的铸件,则必须设法减少.(先凝固的收缩比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三个收缩,先凝固的有凝,固二个收缩区----这也是形成微观缩松的基本原因.与缩孔形成基本原因类似)6缩孔,缩松的防止办法基本原则:制定合理工艺—补缩,缩松转化成缩孔.顺序凝固:冒口—补缩同时凝固:冷铁—厚处.减小热应力,但心部缩松,故用于收缩小的合金.l)安置冒口,实行顺序凝固,可有效的防止缩孔,但冒口浪费金属,浪费工时,是铸件成本增加.而且,铸件内应力加大,易于产生变形和裂纹.∴主要用于凝固收缩大,结晶间隔小的合金.2)非共晶成分合金,先结晶树枝晶,阻碍金属流动,冒口作用甚小.3)对于结晶温度范围甚宽的合金,由于倾向于糊状凝固,结晶开始之后,发达的树枝状骨状布满整个截面,使冒口补缩道路受阻,因而难避免显微缩松的产生.显然,选用近共晶成分和结晶范围较窄的合金生产铸件是适宜的.。
第14章 缩孔与缩松
§14-3
影响缩孔与缩松的因素及防止措施
产生缩孔、缩松因素与控制： 收缩必然性→缩孔或缩松→取决于凝固方式（层、糊） 影响凝固方式因素： 成分、温度梯度 影响缩孔和缩松大小的因素：金属的性质；铸型条件(激冷能力) 浇注条件；铸件尺寸 缩孔防止：合理设计浇冒口系统 → 缩孔于浇冒口中。 缩松防止：无法通过浇冒口消除。△T↑ 枝晶发达→ 缩松↑
液态金属注入铸型后，首先在表面形成硬壳，其中尚处于液态的
金属在此外壳中冷却时，由于液态和凝固收缩体积缩小。如果所减
小的体积得不到外来金属液的补充，则在铸件中形成集中于某处的 或分散的孔洞一缩孔或缩松。因此，液态收缩和凝固收缩是铸件产 生缩孔和缩松的根本原因。 有一些合金，在凝固过程中体积不但不收缩，反而膨胀，故凝固 收缩率为负值。
③危害： 机械性能、 气密性、耐蚀性、锻造裂纹
铸件中缩孔的形成示意图
Al-4.5%Cu合金中的显微缩松 a.含气量高的显微缩松与球形孔大特点示意图 灰铸铁——“自补缩能力” 球墨铸铁——膨胀力大——若铸型移动——缩松倾向大
若铸型刚性大——自补缩
图 灰铁与球铁在湿砂型中浇注的膨胀曲线 灰铸铁——“自补缩能力” 球墨铸铁——膨胀力大——若铸型移动——缩松倾向大
2、铸钢的收缩
（1）液态 （2）凝固
图 碳钢的比容与温度和含碳量的关系 1－0.35％C；2－0.25%C；3－0.8%C
（3）固态收缩 a.珠光体转变前收缩 b.共析转变期的膨胀
焊接缩孔与缩松的影响因素与预防措施探析
焊接缩孔与缩松的影响因素与预防措施探析摘要：金属焊接过程中因其本身的物理特性，必然会产生焊接缩孔与缩松现象，对铸件的力学性能、气密性和物理化学性能有着较大的影响，严重影响了焊接质量。
基于此，笔者结合多年现场实际工作经验，详细分析了影响缩孔与缩松的因素，提出了防止途径，并从工艺角度提出了控制措施，以供参考。
关键词：焊接缩孔缩松影响因素预防措施引言金属在焊接过程中，因其本身的物理特性，必然会产生收缩现象。
而铸件在焊接凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在其最后凝固的部位出现孔洞。
容积大而集中的孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。
前者常出现于纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围较窄的铸造合金中，且多集中在铸件的上部和最后凝固的部位，以及铸件厚壁处、两壁相交处及内浇口附近等凝固较晚或凝固缓慢的部位（称为热节）；后者多出现于结晶温度范围较宽的合金中，常分布在铸件壁的轴线区域、缩孔附近或铸件厚壁的中心部位。
铸件中存在的任何形态的缩孔和缩松，都会减小铸件的受力面积，在缩孔和缩松的尖角处产生应力集中，使铸件的力学性能显著降低。
此外，缩孔和缩松还会降低铸件的气密性和物理化学性能。
因此，必须采取有效措施予以防止。
2、影响缩孔与缩松的因素2.1影响缩孔与缩松大小的因素（1）金属的性质金属的液态收缩系数αV液和凝固收缩率εV凝越大，缩孔及缩松容积越大。
金属的固态收缩系数αV固越大，缩孔及缩松容积越小。
（2）铸型条件铸型的激冷能力越大，缩孔及缩松容积就越小。
因为铸型激冷能力越大，越易造成边浇注边凝固的条件，使金属的收缩在较大程度上被后注入的金属液所补充，使实际发生收缩的液态金属量减少。
（3）浇注条件浇注温度越高，金属的液态收缩越大，则缩孔容积越大；浇注速度越缓慢，浇注时间越长，缩孔容积就越小。
（4）铸件尺寸铸件壁厚越大，表面层凝固后，内部的金属液温度就越高，液态收缩就越大，则缩孔及缩松的容积越大。
（5）补缩压力凝固过程中增加补缩压力，可减少缩松而增加缩孔的容积。
缩孔与缩松
缩孔与缩松杨群收汇编铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现孔，称为缩孔。
容积大而集中的孔称为集中缩孔，或简称缩孔；细小而分散的孔称为分散性缩孔，简称缩松，缩松的形状不规则、表面不光滑，可以看到发达的树枝晶末梢，有时呈氧化现象发青，可以和气孔区别开来。
在铸件中存在任何形态的缩孔都会由它们而减少受力的有效面积，以及在缩孔处产生应力集中现象，而使铸件的机械性能显著降低。
因此，缩孔是铸件的重要缺陷之一，必须设法防止。
一、产生缩孔缩松的因素缩孔形成的因素和过程是很复杂的，各种合金产生缩孔的过程及缩孔量的大小也各不相同，必须说明铸件的缩孔体积和合金的总的收缩（即液态收缩，凝固收缩和固态收缩之和）并不是同等的概念，但是这三个阶段的收缩对缩孔却能产生影响。
要研究如何解决缩孔问题，必须了解两个问题，一、合金的凝固特性和凝固收缩过程。
以铸铁为例，其凝固特性逐层凝固，其总的收缩过程即液态收缩、凝固态收缩（与石墨膨胀共存）和固态收缩。
二、决定铸铁收缩的影响因素主要是三个方面；即浇注温度，石墨析出量（化学成分及冷却方法）和铸型刚度（型壁移动）。
对以上专业词语，结合图形作简单通俗说明，从理论概念上知道一些。
液态收缩：从浇注温度到开始结晶。
（冒口起补缩作用）凝固态收缩：从开始结晶到完全成固态，在这个阶段里存在液态，枝晶状亚固态，石墨生成。
（工艺措施及压力起补偿作用）以上两个阶段是合金的体收缩阶段，在这两个阶段里要防止铸件的缩孔，主要靠冒口，冒口高度，浇注方法及工艺上的措施。
固态收缩：从完全凝固成固态，到室温阶段的收缩，在这个阶段的收缩是线收缩（靠制作模型时放的缩尺，来弥补线收缩时铸件几何尺寸的减少）。
固态收缩对铸件的缩孔一般影响不大，但是在降温线收缩过程中，往四周拉扯的应力也可使缩孔增大些。
铸铁的缩孔量也可以下式表示：缩孔量（%）=液态收缩+凝固态收缩+固态收缩-石墨膨胀对于缩孔的形成，金属的液态收缩和凝固态收缩远大于固态收缩。
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一、缩孔的形成
纯金属、共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金， 按逐层凝固方式凝固，由于其凝固前沿直接与液态金 属接触，当液体金属凝固成固体而发生体积收缩时， 可以不断得到液体的补充，在铸件最后凝固的地方产 生缩孔。
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缩凹的产生
在液态金属中含气量不大的情况下，当液 态金属与顶面层脱离时，液面上部要形成真空。 在大气压力的作用下，顶面固体层可能向缩孔 方向凹进去。因此缩孔应包括外部的缩凹和内 部的缩孔两部分。当铸件顶面薄层强度很大时， 也可能不出现缩凹。
• 3．固态收缩：金属在固相线以下发生的体收缩。
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第二节 缩孔与缩松的形成机理
1 、缩孔：铸造合金在凝固过程中，由于液态收缩和凝固
收缩的产生，往往在铸件最后凝固的部位出现孔洞， 称为缩孔，把尺寸较大而且集中的孔洞称为集中缩孔， 简称缩孔。 2、缩松：尺寸细小而且分散的孔洞称为分散性缩孔，简 称缩松。 3、对铸件性能的影响 1 ）减少铸件的有效受力面积，在尖角处产生应 力集中，导致裂纹的出现，显著降低其力学性能。 2）降低铸件的气密性，降低其承压能力。
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收缩三个阶段
根据上述分析，铸造合金从浇注温度冷却到常温， 一般要经历以下三个收缩阶段： • 1 ．液态收缩：铸造合金从浇注温度冷却到液相线温度 发生的体收缩。 • 2 ．凝固收缩：金属从液相线温度到固相线温度间产生 的体收缩。
对于纯金属和共晶合金，凝固期间的体收缩是由于状态的改 变，与温度无关，具有一定的数值。 对于Bi 、Sb 合金，在凝固过程中体积不但不收缩，反而膨胀， 因此，其凝固收缩率为负值。
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形成缩松的原因及条件
1、形成缩松基本原因和形成缩孔是相同的： 合金的液态收缩值和凝固收缩值之和大于固 态收缩。 2、形成缩松的条件： 合金的结晶温度范围较宽，倾向于体积凝固 方式。
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三、灰铸铁和球墨铸铁铸件的缩孔和缩松
• 共晶灰铸铁和球墨铸铁有一个共同点， 这就是初生奥氏体枝晶具有很大连成骨 架的能力，使补缩通道受阻。因此，这 两种铸铁都有产生缩松的可能性，但是， 由于它们的共晶凝固方式和石墨长大的 机理不同，产生缩孔和缩松的倾向性有 很大差别。
14/28
•
由于按照体积凝固方式凝固，铸件表面在 凝固后期没有形成坚固的外壳，如果铸型刚度 不够，膨胀力将迫使型壁外移。尺寸精度变差。 • 随着石墨球的长大，共晶团之间的间隙逐 步扩大，使得铸件普遍膨胀。共晶团之间的间 隙就是球墨铸铁的显微缩松，并布满铸件整个 断面，所以球墨铸铁铸件产生缩松的倾向性很 大。 • 如果铸件厚大，球墨铸铁铸件这种较大的 缩前膨胀也会导致铸件产生缩孔。 • 如果铸型刚度足够大，石墨化的膨胀力能 够将缩松挤合。在这种情况下，球墨铸铁也可 看作是具有“自补缩”能力。
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(三)冒口、补贴和冷铁的应用
• 冒口补贴和冷铁的使用，是防止缩孔和缩松最 有效的工艺措施。 冒口一般应设置在铸件厚壁或热节部位。 冒口的大小应保证铸件被补缩部位最后凝固， 并提供足够的金属液用于补缩需要。 冒口与被补缩部位之间必须有补缩通道。 补贴和冷铁通常是配合冒口设置使用的，可以 造成人为的补缩通道及末端区，延长冒口的有效补 缩距离。此外，冷铁还可以加速铸件壁局部热节的 冷却，实现同时凝固原则。
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(二)浇注条件
• 采用高温慢浇，能增加铸件纵向温差，有 利于顺序凝固原则。 • 通过多个内浇道低温快浇，则减小纵向温 差，有利于同时凝固原则。 • 一般情况下，冒口在顶部的顶注式，适合 采用高温慢浇工艺，加强顺序凝固；对底注式 浇注系统，采用低温快浇和补浇冒口的方法， 可以减小铸件的逆向温差，实现同时凝固；冒 口设在分型面上，液态金属通过冒口引入内浇 道，采用高温慢浇，有利于补缩，属顺序凝固。
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（二）影响灰铸铁和球墨铸铁缩孔和缩松的因素
• 1．铸铁的成分
（1）共晶灰铸铁，随碳当量增加，共晶石墨的析出量增加，石墨膨 胀量增加，有利于消除缩孔和缩松。 共晶成分灰铸铁是以逐层方式凝固，易形成集中缩孔。但是， 由于共晶转变的石墨化膨胀作用，能抵消甚至超过共晶液体的收 缩，使铸件中不产生缩孔。 （2）球墨铸铁的碳当量对缩松有很大影响。当铸型刚度足够时，利 用共晶石墨化膨胀作用，产生自补缩效果，可以获得致密的铸件。 （3）球墨铸铁中磷含量、残余镁量及残余稀土量过高，都会增加缩 松倾向。 1 ）磷共晶削弱铸件外壳的强度，使其容易变形，增加缩前 膨胀值，松弛了铸件内部压力。 2 ）形成三元磷共晶时，使碳以碳化物的方式析出，减少石 墨析出，促进二次收缩程度的增加。 3 ）镁及稀土会增大白口倾向，减少石墨析出，石墨膨胀作 用减弱。
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球墨铸铁的缩前膨胀
•
球墨铸铁在凝固过程中，当石墨球长大到一定程度后， 四周形成奥氏体外壳，碳原子是通过奥氏体外壳扩散到共 晶团中使石墨球长大。 • 当共晶团长大到相互接触后，石墨化膨胀所产生的膨 胀力，只有一小部分作用在晶间液体上，而大部分作用在 相邻的共晶团上或奥氏体枝晶上，趋向于把它们挤开。因 此，球墨铸铁的缩前膨胀比灰铸铁大得多。
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形成缩孔的原因及条件
• 1、基本原因： 合金的液态收缩和凝固收缩值之和 大于固态收缩值。 • 2、条件： 铸件由表及里逐层凝固。
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二、缩松的形成
当某种成分下的合金结晶温度范围较宽 时，通常按体积凝固的方式凝固。凝固区域宽， 晶体容易发展成为树枝发达的粗大等轴晶，当 固相约占70％(体积分数)时，尚未凝固的液体 被分割为一个个互不相通的小熔池。 随温度降低，同样要发生液态收缩、凝 固收缩和固态收缩，由于合金的液态收缩和凝 固收缩大于固态收缩，出现的细小孔洞得不到 外部合金液的补充而形成分散性的细小缩孔， 即缩松。
材料成形原理
第十四章 缩孔与缩松
材料成型与控制专业
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第一节
1、收缩
收缩的基本概念
（ 1 ）液态金属在冷却过程中，随着温度下降， 空穴数量减少，原子集团中原子间距缩短，液态金属 的体积减小； （2）液态金属发生凝固时，状态的变化也导致金 属体积显著减小； （3）金属在固态下继续冷却，原子间距还要缩短， 体积会进一步减小。 把铸件在液态、凝固态和固态冷却过程中发生的 体积减小现象称为收缩。
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偏析对铸件的影响
• 微观偏析导致晶粒范围内的化学成分偏差，会引起物 理及化学性能的不同，从而影响铸件的力学性能。 • 而晶界偏析使低熔点共晶集中在晶粒边界，增加热裂 倾向，降低铸件的塑性。 • 宏观偏析的产生，使铸件力学性能和物理性能产生很 大差异，降低铸件的使用寿命。如铅青铜铸件中产生 的密度偏析，使铅的分布不均匀，而使其耐磨性降低。 • 宏观偏析使铸件的抗腐蚀性能下降，使用寿命缩短。 • 偏析也有有利的一面，可利用它来净化和提纯金属。
(一)顺序凝固和同时凝固
• 1 ．顺序凝固：采用各种措 施，保证铸件结构上各部分 按照距冒口的距离由远及近， 朝冒口方向凝固，冒口本身 最后凝固。 铸件按照这一原则进行 凝固，产生最佳的补缩效果 能够使缩孔集中在冒口中， 获得致密铸件。
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顺序凝固优缺点
•
顺序凝固可以充分发挥冒口的补缩作用，防止缩 孔和缩松的形成，获得致密铸件。因此，对凝固收缩 大，结晶温度范围较小的合金如某些类型的铸钢件， 通常采用这一原则。 但是，顺序凝固时，铸件各部分存在温差： （1）在凝固过程中易产生热裂； （2）凝固后容易使铸件产生变形 （3）使用冒口和补贴，会降低工艺出品率。
• • • •
20/28
2．同时凝固
• 同时凝固： 采取工艺措施保证铸件结构上各部
分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝 固。 • 在这种凝固条件下，没有补缩通道，无法实 现补缩。但是由于同时凝固时铸件温差小，不容 易产生热裂，凝固后不易引起应力和变形。
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同时凝固应用
• (1)碳硅含量高的灰铸铁，其体收缩小甚至不收缩，合 金本身不易产生缩孔和缩松，可采用这一原则。 • (2)结晶温度范围大，容易产生缩松的合金，如锡青铜， 即使加冒口也无法补缩，对气密性要求不高时，可采 用这一原则，使工艺简化。 • (3)壁厚均匀的铸件，尤其是均匀薄壁铸件，倾向于同 时凝固，难以补缩，消除缩松困难。 • (4)球墨铸铁件利用石墨化膨胀进行自补缩时，必须采 用同时凝固原则。 • (5)对于某些适合采用顺序凝固原则的铸件，如果热裂、 变形成为主要矛盾时，可采用同时凝固原则。
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• 2、体收缩 金属从液态到常温的体积改变量称为体收 缩。 • 3、线收缩 金属在固态时从高温到常温的线尺寸改变 量称为线收缩。 • 4、收缩率 在实际使用中，通常用相对收缩来表示金 属的收缩特性，把这一相对收缩称为收缩率。Βιβλιοθήκη V V (T0 T1 ) 100%
L L (T0 T1 ) 100%
24/28
•
(四)加压补缩
• 加压补缩是指将铸件放在具有较高压力的 装置中，使其在较高压力下凝固，通过外压来 消除显微缩松，获得致密铸件。
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第十五章
化学成分的不均匀性 第一节 概述
• 一般情况下，铸件凝固之后，从微观晶粒内部到宏观上 各部位，化学成分都是不均匀的，这种现象称为偏析。 • 偏析按其范围大小分为两大类：微观偏析和宏观偏析。 • 微观偏析是指微小范围内的化学成分不均匀现象，一般 在一个晶粒尺寸范围左右。微观偏析按其位置又分为： 胞状偏析、枝晶偏析(晶内偏析)和晶界偏析。 • 宏观偏析是指较大尺寸范围内的化学成分不均匀现象， 又称为区域偏析。按性质不同可以分为：正偏析、逆偏 析、V形偏析和逆V形偏析、带状偏析、密度偏析、区域 偏析、层状偏析等。
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• 2．铸型刚度 铸铁在共晶转变发生石墨化膨胀时，型壁是 否迁移，是影响缩孔容积的重要因素，铸型刚度 大，缩前膨胀就减小，缩孔容积会相应减小，甚 至不产生缩孔。 铸型刚度依下列次序逐级降低： 金属型 — 覆砂金属型 — 水泥型 — 水玻璃砂型 — 干型—湿型。