2.铸件的凝固方式
一般将铸件的凝固方式分为三种类型。逐层凝固方式、体积凝固方式 (或称糊状凝固方
式)和中间凝固方式。铸件的凝固方式取决于凝固区域的宽度。
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T1 和T2 是铸件断面上两个不同时刻的温度场。
从图中可观察到,恒温下结晶的金属,在凝固过程中其铸件断面上的凝固区域宽度等于
零。断面上的固体和液体由一条界线 (凝固前沿)清楚地分开。随着温度的下降,固体层不
断加厚,逐步到达铸件中心。这种情况为 “逐层凝固方式”。
如果合金的结晶温度范围很小,或断面温度梯度很大时,铸件断面的凝固区域则很窄,
也属于逐层凝固方式 [图133(b)]。
表明液体的原子间距接近固体,在熔点附近其系统的混乱度只是稍大于
固体而远小于气体的混乱度。表12为一些金属的熔化潜热和汽化潜热。如果说汽化潜热
(固→气)是使原子间的结合键全部破坏所需的能量,则熔化潜热只有汽化潜热的3%~7%,
即固→液时,原子的结合键只破坏了百分之几。因此,可以认为液态和固态的结构是相似
的,金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏,液体金属内原子仍然具有一定的规律性,
特别是在金属过热度不太高 (一般高于熔点100~300℃)的条件下更是如此。需要指出的
是,在接近汽化点时,液体与气体的结构往往难以分辨,说明此时液体的结构更接近于
气体。
距离再缩短时,吸引力又逐渐减小,
到R=R0时,相互作用力等于零 (F=0),此时达到平衡,
R0 为平衡距离。当距离小于平衡距离R0 时,出现排斥力
(P>0),并随距离的继续缩短而迅速增大。作用力F是由
引力和斥力构成的合力。吸引力是异性电荷间的库仑引
力;排斥力是同性电荷之间的斥力和。两个原子的相互作
用势能W (R)的曲线如图11(b)所示,可见在R=R0
时,对应于能量的极小值,状态稳定。这说明,原子之间
倾向于保持一定的间距,这就是在一定条件下,金属中的
原子具有一定排列的原因。