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的时间。
铸件的凝固时间可以用热电偶直接测定，也可以通过计算来确定。在分析铸件与铸型之间热交换特点时已经提到有四种情况，现介绍最常用的砂型铸造（即铸型热阻起决定性作用）（图7-4）情况下的铸件凝固时间计算。
为使问题简化，假设：①铸件和铸型都是半无限大，其接触界面为无限大平面；②与液态金属接触的铸型表面温度，浇注后立即升到铸件表面温度，且以后保持不变；③凝固是在恒温下进行的；④除凝固潜热外，在凝固过程中没有释放其他热量；⑤铸型和金属的热物理性质不随温度而变化；⑥由于液态金属对流作用引起的温度场改变，可以忽略不计；⑦与凝固潜热相比，金属的显热（即从浇注温度至熔点之间放出的过热热量）可以忽略不计。
根据上述假设，铸件凝固过程某一瞬间铸件及铸型断面上的温度分布见图7-4（a），并令凝固层厚度为ξ：
式（7-7）称为“平方根定律”，即凝固层厚度与时间的平方根成正比。式中K称为铸件的凝固系数，其值可用实验方法求得（见表7-4）。
表7-4 几种合金在砂型中的凝固系数K
令平板铸件厚度为T，当凝固层厚度达T/2时，铸件就凝固完毕，所需时间即凝固时间τ：
式（7-8）表明，平板铸件的凝固时间与铸件厚度的平方成正比。
对于平板以外形状（如圆柱体、方柱体、球等）的铸件，可用铸件体积（V）与铸件表面积（A）的比值（V/A）来代替平板厚度。因为平板铸件的V/A比值为平板厚度的一半，故式（7-8）改写为：
式中 M——铸件凝固模数，简称模数，又称当量厚度、引用厚度等。
式（7-9）即著名的“Chvorinov”法则或公式。(www.xing528.com)
将式（7-9）取对数，并令K为定值，则在双对数坐标图中，τ与M成直线关系。图7-21是各种形状的钢铸件（重量从10kg到65t）的实测凝固时间与模数的关系。
由图7-21可以看出，所有的点都位于直线附近，表明无论铸件的重量如何，只要它们的模数相等，其凝固时间就相等或相近。
图7-21 钢铸件的凝固时间与模数的关系（单位：mm）
1—底座（重65t）；2—环形冒口；3—环形铸件；4—平板（350×1800×2400）；5—平板（200×1800×2400）；6—平板（200×1500×1800）；7—圆柱（Φ400×800）；8—圆柱（Φ200×800）；9—平板（100×800×800）；10—平板（100×400×400）；11—圆柱（Φ150×800）；12—球（Φ229）；13—球（Φ153）；14—平板（50×400×400）；15—平板（30×400×400）；16—平板（10×400×400）
由于式（7-9）是在假定铸件与铸型接触面为平面的条件下（即热流相互平行地从铸件表面流出这一前提下）推导出来的，所以它用于计算大平板的凝固时间比较准确。对于短杆、立方体、圆柱体和球体形铸件，计算结果一般要比实际凝固时间长10%～15%。从图7-21中已经看到这种现象，例如200mm×1500mm×1800mm的平板与Φ400mm×800mm的圆柱体，它们的模数相等，但圆柱体的凝固时间短于平板。
由于圆柱体和球形铸件的表面为凸面，从铸件向铸型散出的热流不是相互平行的，而是以圆柱体的中心轴或球体的球心按放射状向外散热。凝固前沿的表面积在整个凝固期间不断地缩小，而型壁的表面积则为铸件尺寸所决定，为一定值。因此，凝固前沿向内推进的速度（dξ/dτ）就逐渐加快，当凝固前沿快抵达铸件中心时，由于凝固前沿表面积趋于零，此时（dξ/dτ）将变至无穷大。此外，与铸件凸面对应的铸型型壁是凹形的（见图7-22）；铸件与铸型的接触表面积虽相同（1cm2），但对比型壁厚度δ相同的砂层，可以看出，圆柱体及球形情况比平面拥有更多的砂量。因而，在模数相同的条件下，球体凝固快于圆柱体，而圆柱体凝固快于平板。
图7-23是模数相同（M=1cm）而形状不同的球体、圆柱体、平板的可锻铸铁白口坯件的冷却曲线。可以看出，球形铸件比圆柱体铸件凝固快，圆柱体铸件比平板铸件凝固快。
Chworinov法则虽然并不很准确，但是在不需要精确计算时，却是最有用的近似计算法则。
图7-22 在接触面积和砂层厚度都相同条件下砂层量的对比
（a）平面型壁；（b）凹面型壁
图7-23 可锻铸铁白口坯件的冷却曲线（模数相同而形状不同）
1—球；2—圆柱体；3—平板
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