铸件凝固方式一般分为三种：逐层凝固、体积凝固和中间凝固。 1、逐层凝固（纯金属或共晶成分合金的凝固方式） 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 条界线清晰地分开，随着 温度的下降，固体层不断 加厚，逐步到达铸件中心， 此为“逐层凝固方式”。

　　中间凝固方式特点：凝固初期似逐层凝固——凝 固后期似糊状凝固 a）结晶温度范围较窄 b）铸件断面的温度梯度较大

　　1、窄结晶温度范围的合金 包括纯金属、共晶成分合金和其它窄结晶温度范围的合金 纯金属

　　铸件产生集中缩孔的基本原因 金属的液态收缩和凝固收缩之和大于固态收缩 ; 产 生集中缩孔的条件是铸件由表及里逐层凝固。缩孔一般

　　逐层凝固方式特点：无凝固区或凝固区很窄 凝固动态曲线上的两相边界的纵向间距很小或是无 条件重合。 a）恒温下结晶的纯金属或共晶成分合金 b）结晶温度范围很窄或断面温度梯度很大

　　如果合金的结晶 温度范围很宽，或因 铸件铸件断面温度场 较平坦，铸件凝固的 某一段时间内，其凝 固区域很宽，甚至贯 穿整个铸件断面，而 表面温度高于固相温 度，这种情况为“体积 凝固方式”，或称为“糊 状凝固方式”。

　　根据近代凝固理论，又把工业上常用的金属的凝固方式 分成两大类：外生凝固和内生凝固

　　在凝固区域中靠近固相前沿先形成一 批晶粒周围产生溶质富集，停止生长， 在富集区的后面又形成一批小晶粒， 这样下去很快布满整个凝固区域，由 于结晶温度区间大，过冷度小，形成 的晶粒数目少，所以形成粗大的等轴 晶。粗大的等轴晶比较早地连成晶体 骨架，将尚未凝固的液体分割成小的 互不沟通的熔池，最后在铸件中形成 微小缩松。同时热裂倾向性也大，充 型能力也差。

　　初生奥氏体枝晶能迅速布满铸件的整个断面 , 而且奥氏 体枝晶具有很大的连成骨架的能力。因此 ,这两种铸铁 都有产生缩松的可能性。但是 ,由于它们的共晶凝固方 式和石墨长大的机理不同 , 产生缩孔和缩松的倾向性Kaiyun体育官方网站 开云登录网站有

　　灰铸铁共晶团中的片状石墨 , 与枝晶间的共晶液体直接接触， 因此片状石墨长大时所产生的体积膨胀大部分作用在所接触的 晶间液体上 , 迫使它们通过枝晶间的通道去充填奥氏体枝晶间 因液态收缩和凝固收缩所产生的小孔洞 , 从而大大降低了灰铸 铁产生缩松的严重程度。这就是灰铸铁的所谓“自补缩能力”

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　　球墨铸铁在凝固中后期,石墨球长大到一定程 度后 , 四周形成奥氏体外壳 , 碳原子通过奥氏 体外壳扩散到共晶团中使石墨球长大。当共晶 团长大到相互接触后 , 石墨化膨胀所产生的膨 胀力 , 只有一小部分作用在晶间液体上 。而大 部分作用在相邻的共晶团上或奥氏体枝晶上 ,

　　2、铸件的温度梯度的影响 在合金结晶温度范围已定的前提 下，凝固区域的宽窄取决与铸件 内外层之间的温度差。若铸件内 外层之间的温度差由小变大，则 其对应的凝固区由宽变窄 。

　　梯度很大的温度场，可以使宽结晶温度范围的合金按中间凝 固方式凝固(加高碳钢在金属型中凝固)，甚至按逐层凝固方 式凝固。很平坦的温度场，可以使窄结晶温度范围的合金按 体积凝固方式凝固。所以，温度梯度是凝固方式的重要调节 因素。

　　1)液固kaiyuKaiyun体育官方网站 开云登录网站n体育全站 Kaiyun登录网页部分 凝固的晶体处于悬浮状态 而未连成一片，固相可以 自由移动,为宏观迁移带。

　　b. 左边的已接近固相温度，固相 占绝大部分，骨架之间的少量液体 被分割成互补沟通的小“熔池”， 为显微迁移带

　　a）铸件断面温度平坦 b）结晶温度范围很宽——凝固动态曲线上的两相边 界纵向间距很大

　　如果合金的结晶范围较窄， 或因铸件断面的温度梯度 较大，铸件断面上的凝固 区域介于前两者之间时， 属于“中间凝固方式”。

　　（1）当粗大的等轴晶互相连接以后，便将尚未凝固的液态金属 分割成一个个互不沟通的溶池，最后在铸件中形成分散性的缩 松。采用普通冒口消除缩松是很困难的，往往采用其它措施， 如增加冒口的补缩压力，加速冷却等. （2）由于粗大的等轴晶比较早的两成晶体骨架，而粗大的等轴 晶的高温强度低，当晶间因收缩出现裂纹时，又得不到液态金 属的及时填充使之愈合，故铸件产生热裂的倾向大；

　　金属浇入铸型后，首先 在型壁处过冷，形成激冷层 ，然后按柱状晶的形势紧密 生长，固相界面前沿为平面 推进的方式.

　　由于凝固前沿直接与液态金属接触，当 液态凝固成为固态而发生体积收缩时， 可以不断地得到液体的补充，所以： （1）产生分散缩松的倾向小，而是在铸件 最后凝固部位留下集中缩孔，设置冒口 易消除，因此其合金的补缩特性良好； （2）这类合金铸件在凝固过程中当收缩受 阻而产生晶间裂纹时，也容易得到金属 液的充填，使裂纹愈合，所以铸件的热 裂倾向小。 （3）如果这类合金在充型过程中发生凝固 时，也具有较好的充型能力。

　　因此,球墨铸铁的缩前膨胀比灰铸铁大得多随 着石墨球的长大,共晶团之间的间隙逐步扩大, 并

　　如果铸件厚大 , 球墨铸铁的缩前膨胀也会导致 铸件产生缩孔。如果铸型刚度足够大,石墨化的膨 胀力有可能将缩松压合。 在这种情况下 , 球墨铸铁也可看作具有 自补缩 能力。

　　工业纯铝（99%Al）在砂型和金属型中铸造时所测得的温度场合凝固动态曲线 将它在砂型中的凝固动态 曲线与上图中低碳钢的相 应曲线比较则可看到，虽 然工业纯铝的结晶温度范 围为6度，比低碳钢的22度 小得多，但是低碳钢为逐 层凝固方式，而工业纯铝 却已体积凝固方式进行凝 固。其原因是铝的凝固温 度低、结晶潜热和导热系 数大，铸件断面的温度场 平坦。

　　这类合金铸件的 凝固区域宽，液态金 属的过冷很小，容易 发展为树枝发达的粗 大等轴晶组织。

　　应该指出，合金的补缩特性和充型性能是一致的， 不仅与凝固方式密切相关，还受初生晶形态的影响。