铸钢件的体收缩特性及影响因素分析

作为冒口计算的基础数据，在铸件工艺设计之前需要计算铸件的体收缩率。体收缩是指铸件在凝固过程中体积的缩小，可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。需要冒口补缩的是前两者，即液态收缩和凝固收缩。如果这两个阶段铸件的收缩得不到冒口的补缩将会产生缩孔、缩松等缺陷。铸件体收缩率的计算公式为

式中 ε_V——铸件的体收缩率（%）；

V₀——铸件在充型刚刚结束时的体积（cm³）；

V_S——铸件在凝固结束时的体积（cm³）。

实际生产中往往采用测量或者是经验法来解决。铁碳合金的质量体积与浇注温度之间的关系如图5⁃1所示。碳素钢的体收缩率与碳含量的关系见表5⁃1。

图5⁃1 铁碳合金的质量体积与浇注温度的关系

表5⁃1 碳素钢的体收缩率与碳含量的关系

由图5⁃1和表5⁃1可知，随着浇注温度的升高，合金的质量体积也随之增加；随着碳含量的增加，合金的体收缩率增加。不同碳含量铸钢的凝固体收缩率与浇注温度的关系如图5⁃2所示。1600°C时各种合金元素质量分数与质量体积的关系如图5⁃3所示。合金元素对铸钢凝固体收缩率的影响见表5⁃2。ZG06Cr19Ni10体收缩率的计算实例见表5⁃3。几种牌号铸钢的凝固体收缩率见表5⁃4。

图5⁃2 铸钢的凝固体收缩率与浇注温度的关系(www.xing528.com)

图5⁃3 1600℃时各种合金元素质量分数与质量体积的关系

表5⁃2 合金元素对铸钢凝固体收缩率的影响

注：1.影响系数是指合金元素的质量分数为1%所引起铸钢体收缩率的变化率。

2.只适用于低于1600°C时的收缩。

表5⁃3 ZG06Cr19Ni10体收缩率的计算实例

注：1.浇注温度约为1600℃。

2.为安全起见，体收缩率取7.0%。

表5⁃4 几种牌号铸钢的凝固体收缩率