凝固方式对铸件质量的影响

逐层凝固过程如图7-17所示。其凝固前沿与熔液直接接触。金属由液态转变为固态时发生的体积收缩，直接得到熔液的补给，因此，产生缩松的倾向性很小，而在最后凝固的部位形成缩孔；如果设置合理的冒口，可使缩孔移入冒口。但在壁的拐弯及壁与壁的连接处仍易出现小缩孔；在长条或板状的中心处，易产生轴线缩松。在凝固过程中，由于收缩受阻而产生晶间裂纹时，容易得到熔液的补充，使裂纹愈合，所以热裂倾向较小。逐层凝固方式具有良好的充填及补缩条件。

图7-17　逐层凝固过程示意图

图7-18　糊状凝固过程示意图

糊状凝固过程如图7-18所示。晶体在熔液内部形核和生长，易发展成树枝发达的等轴晶，并且很快就连成一片（形成结晶骨架）。在连成一片之前，液体和固体可以一起流动，从冒口可以得到“整体”补缩；当形成结晶骨架后，熔液被分割成一个个互不沟通的小熔池，难以得到补缩，最后形成缩松，所以糊状凝固时缩松倾向较大。结晶骨架的形成，使固态线收缩提早开始，出现晶间裂纹时得不到熔液的补充，因而糊状凝固时热裂倾向较大。糊状凝固方式使铸件的充填和补缩条件变差。(www.xing528.com)

图7-19　中间方式凝固过程示意图

中间方式凝固过程见图7-19。在凝固初期，晶体也是从铸件表面向熔液生长成柱状晶，但表面尚未结壳，凝固区域较逐层凝固时宽；凝固区域继续加宽到一定程度后，表面开始结壳；在后期，柱状晶前方熔液中出现晶核并生长成等轴晶。

中间凝固方式情况下的补缩特性、热裂倾向性和充型性能等介于逐层凝固与糊状凝固之间。

上述凝固方式对补缩特性、热裂倾向性和充型性能的影响规律，都是在固相以树枝晶生长为前提条件下得到的。如果固相析出时是孤立的块状或片状，即没有形成结晶骨架的能力，则它们对补缩特性、热裂倾向性和充型性能的影响较小。例如，过共晶Al—Si合金结晶时，初晶硅是块状，过共晶灰铸铁的初生相是石墨，这些初晶都没有连成骨架的能力。