１金属晶体中的原子结合、加热膨胀、熔化

晶体的结构和性能主要决定于组成晶体的原子结构和它们之间的相互作用力与热运动。

各种不同的晶体其结合力的类型和大小是不同的。但是在任何晶体中，两个原子间的相互作

图１１　Ａ、Ｂ原子作用力Ｆ和

势能Ｗ 与原子间距Ｒ的关系

用力或相互作用势能与它们之间距离的关系在性质上是相同的，如图１１所示。图１１（ａ）

表示原子间相互作用力Ｆ随原子间距离Ｒ的变化规律。当两个原子相距无穷远时，相互作

用力为零，当两原子靠近时，原子间产生吸引力 （Ｆ＜０），

并随距离的缩短而增大。随着距离的继续缩短，到达Ｒ＝

Ｒ１ 时，吸引力大。

２流动性的测定

由于影响液态金属充型能力的因素很多 （后述），在工程应用及研究中，不能笼统地对

各种合金在不同的铸造条件下的充型能力进行比较。通常用相同实验条件下所测得的合金流

动性表示合金的充型能力。因此，可以认为合金的流动性是在确定条件下的充型能力。液态

金属的流动性是用浇注 “流动性试样”的方法衡量的。在实际中，是将试样的结构和铸型性

质固定不变，在相同的浇注条件下，例如在液相线以上相同的过热度或在同一的浇注温度

下，浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度或以试样某处的厚薄程度表示该合金的流动

性。对于同一种合金，也可以用流动性试样研究各铸造因素对其充型能力的影响。

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