四、铸件的凝固方式

１凝固区域及其结构

铸件在凝固过程中，除纯金属和共晶成分合金外，断面上一般都存在三个区域，即固相

区、凝固区和液相区。铸件的质量与凝固区域有密切关系。

图１３２　凝固区域结构示意图

图１３２是凝固区域结构的示意图 （另一半与之

对称）。凝固区域又可划分为两个部分。液相占优

势的液固部分和固相占优势的固液部分。在液固部

分中，晶体处于悬浮状态而未连成一片，液相可以

自由移动。用倾出法做实验时，晶体能够随同液态

金属一起被倾出。

铸件的凝固实际上是不会进行的。所以增加过热程度，相当于提高了铸型的温度，使铸件的温度梯度减小。

在金属型铸造中，由于铸型具有较大的导热能力，而过热热量所占比重又很少，能够迅

速传导出去，所以浇注温度的影响不十分明显。

（４）铸件结构的影响　厚壁铸件比薄壁件含有更多的热量，当凝固层逐渐向中心推进

时，必然要把铸型加热到更高的温度。铸件越厚大，温度梯度就越小。薄壁件比厚壁件的温

度梯度大。铸件的性质复杂程度也对温度场有较大的影响，铸件的棱角和弯曲表面与平面壁

的散热条件不同，在铸件表面积相同的情况下，向外部凸出的曲面，如球面、圆柱表面、Ｌ

形铸件的外角。

空穴的产生使局部地区能垒

降低，邻近的原子则进入空穴位置，造成空穴的移动。温度愈高，原子的能量愈大，产生的

空穴数目愈多，从而使金属膨胀。在熔点附近，空穴数目可达原子总数的１０％。

当把金属加热到熔点时，会使金属的体积突然膨胀３％～５％。这个数值等于固态金属

力学温度零度加热到熔点前的总膨胀量。除此之外，金属的其他性质如电阻、黏性等在

度下发生突变。同时，这种突变还反映在熔化潜热上，即金属在此时吸收大量热量，温

不升高。这些突变现象是不能仅仅用离位原子和空穴数目的增加加以解释的。