３表面张力引起的附加压力

假设液体中有一半径为ｒ的球形气泡，

由于液体表面张力造成了指向内部的力ｐ

（图１１３）。若将球的体积增大ΔＶ，则必须

克服阻力ｐ而对它做功：ΔＷ＝ｐΔＶ。而

这一所做之功变为表面积增大后的表面自

由能增量：ΔＦ＝σΔＳ（ΔＳ为球体增大之表面积）

则ｒ１＝ｒ２＝ｒ。附加压力ｐ也称拉普拉斯压力。

如液面凸起 （不润湿），附加压力为正值，液面下凹 （润湿），附加压力为负值，如图

４所示。造型材料一般不被液态金属润湿，即θ＞９０°（θ为润湿角）。故液态金属在铸型

道内的表面是凸起的，如图１１５所示，此时产生指向内部的附加压力。

实际金属比上述现象复杂得多，因为工业应用的金属主要是合金，而且是多元合金；原９

材料中存在多种多样的杂质，有些杂质的化学分析值虽然不高，甚至低于１０－４数量级，但

其原子数仍是惊人的；在熔化过程中，金属与炉气、熔剂、炉衬的相互作用还会吸收气体带

进杂质，甚至带入许多固、液体质点。因此，实际金属的液态结构是非常复杂的。它也存在

着游动原子集团、空穴以及能量起伏，在原子集团和空穴中溶有各种各样的合金元素及杂质

元素，由于化学键力和原子间结合力的不同，还存在着浓度起伏以至成分和结构不同的游动

原子集团。

（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。