五、铸件的凝固时间

铸件的凝固时间是指从液态金属充满型腔后至凝固完毕所需要的时间，

单位时间凝固层增长的厚度称之为凝固速度。铸件的凝固时间是确定工艺

参数，获得优良质量铸件的重要依据。如在设计冒口和冷铁时需要对铸件的凝固时间进行估

算，以保证冒口具有合适的尺寸和正确布置冷铁。对于大型铸件及生产线的流水作业，也需

要对其凝固时间进行估算。

１．理论推导

仍以无限大平板件为例，在温度场推导的基础上对凝固时间进行简化的理论推导。

由前述对无限大平板的温度场中推导公式

（２）铸型性质的影响　铸件在铸型中的凝固是因铸型吸热而进行的。所以，任何铸件的

凝固速度都受铸型吸热速度的支配。铸型的吸热速度越大，则铸件的凝固速度越大，断面上

的温度场的梯度也就越大。铸型的蓄热系数 （ｂ２）越大，对铸件的冷却能力越强，铸件中的

温度梯度就越大。铸型预热温度越高，冷却作用就越小，铸件断面上的温度梯度也就越小。

（３）浇注条件的影响　液态金属的浇注温度很少超过液相线以上１００℃，因此，金属由

于过热所得到的热量比结晶潜热要小得多，一般不大于凝固期间放出的总热量的５％～６％。

但是，实验证明，在砂型铸造中非等到液态金属的所有过热量全部散失。

对于铸件温度场的影响，可从金属性质、铸型性质、浇注条件及铸件结构四个方面来

析。

（１）金属性质的影响　金属的热扩散率大，铸件内部的温度均匀化的能力就大，温度梯

就小，断面上温度分布曲线就比较平坦；反之，温度分布曲线就比较峻陡。金属的结晶潜

大，向铸型传热的时间则要长，铸型内表面被加热的温度也高，铸件断面的温度梯度减

，铸件的冷却速度下降，温度场也较平坦。金属的凝固温度越高，在凝固过程中铸件表面

铸型内表面的温度越高，铸型内外表面的温差就越大，且铸型的热导率在高温段随温度的

高而升高，致使铸件断面的温度场有较大的梯度。