固态制备技术：定向凝固、同时凝固、均衡凝固的优缺点比较

定向凝固、同时凝固、均衡凝固是控制铸件凝固的三个原则。

（1）定向凝固。定向凝固原则就是从工艺上采取各种措施，使铸件上从远离冒口或浇注系统的部分到冒口或浇注系统之间，建立一个逐渐递增的温度梯度。这样就可保证铸件结构上各部分，按照远离冒口的、薄的部分先凝固，然后按顺序地向着冒口或浇注系统的方向凝固，以实现铸件厚实部分补缩细薄部分，而冒口又最后补缩厚实部分，从而将缩孔移入冒口中，最终获得致密而合格的铸件。

优点：冒口的补缩作用好，可以防止产生缩孔和缩松，获得致密而合格的铸件。因此，对凝固收缩大，结晶温度范围较小的合金，常采用这个原则以保证铸件质量。

缺点：因铸件各部分有较大温差，使得铸件在凝固期间在过渡部位易产生热裂，凝固后易产生应力和变形。定向凝固原则需加冒口和补贴，工艺成品率较低，切除冒口耗费大量工时，使成本提高。

（2）同时凝固。同时凝固原则就是从工艺上采取各种措施，使铸件结构上各部分之间的温差尽量减小，以达到各部分几乎同时凝固完毕。

优点：铸件各部分温差较小，不易产生热裂，冷却后残留应力和变形也较小；而且不必设置冒口或冒口很小，可以简化工艺，节约金属，减少劳动量。因此，同时凝固原则适用于下述情况：①结晶温度范围大，容易产生缩松的合金（如锡青铜），对气密性要求不高时，可采用同时凝固原则；②壁厚均匀的铸件，尤其是均匀薄壁铸件，应采用同时凝固原则；③从合金性质考虑，适宜采用定向凝固原则的铸件，当热裂、变形成为主要矛盾时，也可采用同时凝固原则。(www.xing528.com)

缺点：在铸件的中心区域有缩松，铸件不致密。

（3）铸铁件的均衡凝固。铸铁（灰铸铁和球墨铸铁）铁液在冷却时要产生体积收缩，凝固过程中析出石墨又会产生膨胀，膨胀可以抵消一部分收缩。均衡凝固就是利用收缩和膨胀的动态叠加的自补缩和浇冒口系统的外部补缩，采用工艺措施，使单位时间的收缩与补缩，收缩与膨胀按比例进行的一种凝固工艺原则。

灰铸铁和球墨铸铁件的均衡凝固技术，着重于利用石墨化膨胀自补缩，冒口只是补充自补缩不足的差额。冒口不必要晚于铸件凝固，冒口不应该放在铸件的热节上，冒口的补缩是有限的。

优点：均衡凝固作为铸铁件工艺的设计原则，能有效地克服缩孔、缩松、气孔、渣孔和裂纹等铸造缺陷。

与定向凝固原则要求冒口晚于铸件凝固相比，均衡凝固可使用尺寸较小的冒口，提高工艺成品率；由于冒口不放在热节上，可以消除冒口根部的缩孔和缩松缺陷，减少铸件废品率。