第四节 缩孔与缩松的形成原理

第十一章 凝固缺陷与控制
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缩 松 的 特 点
缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金中；
显微缩松一般出现在枝晶间和分枝之间； 常分布在缩孔附近或铸件厚壁的中心部位；
第十一章 凝固缺陷与控制
8
体积凝固 ？凝固
层状凝固 ？凝固
A
m
n
第十一章 凝固缺陷与控制
B
9
体积凝固 树枝晶 缩松
TL
缩孔 胞状晶 层状凝固
第四节 缩孔与缩松的形成原理
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
第十一章 凝固缺陷与控制
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一、 金属的收缩
液态收缩阶段 三个阶段 凝固收缩阶段 固态收缩阶段
第十一章 凝固缺陷与控制
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温 度 /℃
T浇
温 度 /℃
m
温 度 /℃
n
液态收缩
金属的性质
(收缩系数α大)
铸型的冷却能力 （蓄热系数b小) 浇注温度与浇注速度 (高，快） 铸件尺寸 （大） 补缩能力 （弱）
例：铸铁的缩孔、缩松倾向
第十一章 凝固缺陷与控制 18
（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。
5.1
4.3
4.6
2.8
4.2
1.4
3.7
-0.1
3.3
-1.5
第十一章 凝固缺陷与控制
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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。
第十一章 凝固缺陷与控制
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液体
C C
液体 奥氏体
C
C
石墨
a） 液体
膨胀力
液体
C C C C
奥氏 体
第十一章 凝固缺陷与控制
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第十一章 凝固缺陷与控制
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表11-2 亚共晶铸铁的液态收缩率εV液 碳的质量分数 wC / ％ εV液（T浇＝1400℃）/% 2.0 0.6 2.5 1.4 3.0 2.3 3.5 3.4 4.0 4.6
εV液（T浇－TL＝100℃）/%
1.5
1.7
1.8
2.0
2.1
表11-4 亚共晶铸铁的凝固体收缩率εV凝
碳的质量分数 wC/ ％ 凝固收缩率 白口铸铁 εV凝 /％ 灰铸铁 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
的液态收缩和凝固收缩之和大于其固态收缩，两者之差
引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。
第十一章 凝固缺陷与控制 16
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
第十一章 凝固缺陷与控制
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（一）影响缩孔与缩松的因素
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。
使用冒口、补贴和冷铁
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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 第十一章 凝固缺陷与控制 20
温度
纵向温度分布曲线
I 内浇道
II
III
冷铁
距离
同时凝固方式示意图
第十一章 凝固缺陷与控制 21
孔 隙
石墨
b）
图11-19 灰铸铁和球墨铸铁共晶石墨长大示意图 a）片状石墨长大 b）球状石墨长大 第十一章 凝固缺陷与控制
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第十一章 凝固缺陷与控制
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3Cr3Mo3VNb熱作模具鋼中的縮 孔，殘留到鍛坯中的橫向低倍照 片，稱為殘余縮孔
5CrNiMo熱作模具鋼（電弧爐冶煉）中的 氣孔，橫向低倍照片，在鍛坯上發現。
凝固收缩
凝固收缩
固相收缩
III
I
II
III
I
II
A
n 成分/％ a）
m
B
a）合金相图
体收缩率/％ 体收缩率/％ V凝＝V ( Lb）)＋V（LS） TL－Tc）100％ （ S S) 图11-14 二元合金收缩过程示意图 V固＝V固 c）恒温凝固的合金 （ b）有一定结晶温度范围的合金TS T0 ) 100％ 第十一章 凝固缺陷与控制 3
的方式凝固。由于金属或合金在冷却过程中发生
的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，从而 在铸件最后凝固部位形成尺寸较大的集中缩孔。
第十一章 凝固缺陷与控制
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第十一章 凝固缺陷与控制
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缩松的形成机理
结晶温度范围较宽的合金，一般按照体积凝固的
方式凝固，凝固区内的小晶体很容易发展成为发达的树
枝晶。当固相达到一定数量形成晶体骨架时，尚未凝固 的液态金属便被分割成一个个互不相通的小熔池。在随 后的冷却过程中，小熔池内的液体将发生液态收缩和凝 固收缩，已凝固的金属则发生固态收缩。由于熔池金属
TL G TS TS
G
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第十一章 凝固缺陷与控制
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铸件热节处的缩孔与缩松
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三、缩孔与缩松的形成机理
缩孔的形成 缩松的形成
第十一章 凝固缺陷与控制
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缩孔的形成机理
纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围窄
的合金，在一般铸造条件下按由表及里逐层凝固
V液＝V液 T浇－TL ) 100％ （
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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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。