合金从浇注温度冷却至常温要经历三个阶段：液态收缩（Ⅰ），凝固收缩（Ⅱ）和固态收缩（Ⅲ）。某二元合金的收缩过程如图11-1所示，它代表大多数的凝固阶段没有体积膨胀的合金。
图11-1 某二元合金的收缩过程示意图
m—有一定结晶温度范围的合金；n—在固定温度下结晶的合金
（一）液态收缩
合金由浇注温度（t P）冷却到液相线温度（t L）所发生的体积收缩称为液态收缩。其大小用液态收缩率表示为：
式中 εⅤL——液态合金的体收缩率；
αⅤL——液态合金的体收缩系数（℃-1）；
t P、t L——浇注温度、液相线温度（℃）。
合金的成分、温度、合金液内的气体和夹杂物含量等许多因素，都影响液态合金的体收缩系数αⅤL的大小，因而实验测得的数据往往差别很大。如钢液的αⅤL在（0.4～1.6）×10-4/℃范围内变动，大小相差4倍，通常取平均值为1.0×10-4/℃。
（二）凝固收缩
从合金液中开始析出固相至凝固终了，在这段时期发生的体积改变率称为凝固收缩率。纯金属在固定的温度下凝固并具有确定的凝固收缩率。
合金在一定温度范围内结晶，凝固时，一方面因液—固相变伴随有体积收缩或膨胀；另一方面，因凝固过程中的温度下降而发生体积收缩，因此合金的凝固收缩既与液—固转变时的体积变化有关，也与结晶温度范围的大小有关。大多数铸造合金凝固时收缩，少数合金（如灰铸铁、球墨铸铁、铋—锑合金等）凝固时膨胀。
合金在凝固时大都析出气体，这和液—固转变时气体的溶解度突然减小有关。合金凝固过程中如形成分散的小气孔，或缩孔、缩松，都会显著减小凝固收缩率。由于这些原因使实测数据波动范围很大。
（三）固态收缩
合金从固相线温度（t S）冷却至室温所产生的体积缩小率谓之固态收缩率。尽管人们已知合金的固态收缩开始于稍高于固相线的温度，为便于计算，合金的固态收缩率仍用式（11-2）表示：
式中 εⅤS——合金的固态体收缩率；(www.xing528.com)
αⅤS——合金的固态体收缩系数；
t S、t0——固相线温度、室温。
合金的固态体收缩表现为合金各方向的线尺寸的缩小，它影响铸件尺寸精度和形状的准确性，因此常用合金的线收缩率表示固态收缩率的大小，即：
式中 ε1——合金的线收缩率，由物理学知，ε1=εⅤS/3。
（四）线收缩开始温度
纯金属和二元共晶合金的线收缩是从凝固温度（熔点）开始的。但具有一定结晶温度范围的合金，其线收缩并非始于固相线温度。合金的线收缩开始温度与成分有关，如图11-2所示。实验证明，线收缩开始时合金中尚有20%～40%的残留液体，这时枝晶开始构成连续的骨架，表现出固体的性质，这时的温度叫线收缩开始温度。
图11-2中的虚线为该合金系线收缩开始温度的连线，称为线收缩开始温度线。合金的线收缩是在结晶温度范围内某一温度开始的。
（五）线收缩率与状态图的关系
一般合金的线收缩率和状态图之间有一定关系（见图11-3），可归纳为三种基本类型：
（1）共晶型[见图11-3（a）]合金。对亚共晶成分，随着B成分增多，线收缩开始温度降低。线收缩率ε1沿曲线2急剧下降。成分在m-n之间的合金，其线收缩开始温度都是共晶温度，线收缩率的大小仅决定于B成分的含量。因而，随B成分增加，ε1沿曲线3平缓下降。
（2）固溶体型[见图11-3（b）]合金。线收缩率ε1随熔点较低的B成分增多而沿曲线1平缓降低。
图11-2 线收缩开始温度与成分的关系
（3）有限固溶体型[见图11-3（c）]合金。线收缩率的变化如图中曲线1、2、3所示。
图11-3 合金的线收缩率与成分的关系
（a）共晶型；（b）固溶体型；（c）有限固溶体型
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