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。

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。

——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。

——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。

——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。

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