五、鑄件的凝固時(shí)間

鑄件的凝固時(shí)間是指從液態(tài)金屬充滿型腔后至凝固完畢所需要的時(shí)間，

單位時(shí)間凝固層增長(zhǎng)的厚度稱之為凝固速度。鑄件的凝固時(shí)間是確定工藝

參數(shù)，獲得優(yōu)良質(zhì)量鑄件的重要依據(jù)。如在設(shè)計(jì)冒口和冷鐵時(shí)需要對(duì)鑄件的凝固時(shí)間進(jìn)行估

算，以保證冒口具有合適的尺寸和正確布置冷鐵。對(duì)于大型鑄件及生產(chǎn)線的流水作業(yè)，也需

要對(duì)其凝固時(shí)間進(jìn)行估算。

１．理論推導(dǎo)

仍以無(wú)限大平板件為例，在溫度場(chǎng)推導(dǎo)的基礎(chǔ)上對(duì)凝固時(shí)間進(jìn)行簡(jiǎn)化的理論推導(dǎo)。

由前述對(duì)無(wú)限大平板的溫度場(chǎng)中推導(dǎo)公式

３．凝固方式對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

鑄件的致密性和健全性與合金的凝固

方式密切相關(guān)。由上節(jié)所述可知，在鑄件斷面溫度場(chǎng)相近的情況下，無(wú)論何種合金，它們的

結(jié)晶溫度范圍的大小對(duì)凝固方式的影響有共同的規(guī)律性。根據(jù)結(jié)晶溫度范圍將合金分為窄結(jié)

晶溫度范圍合金、寬結(jié)晶溫度范圍合金和中等結(jié)晶溫度范圍合金三種類型。

由于純金屬、共晶成分合金和窄結(jié)晶溫度范圍的合金在一般的鑄造條件下是以逐層方式

凝固的，其凝固前沿直接與液態(tài)金屬接觸。當(dāng)液態(tài)金屬凝固成為固體而發(fā)生體積收縮時(shí)，可

以不斷地得到液體的補(bǔ)充，所以產(chǎn)生分散性縮松的傾向性小。

在鑄件斷度梯度相近的情況下，固液相區(qū)的寬度取決于鑄件合金的凝固溫度區(qū)間ΔｔＣ 的大小。圖

８是三種不同碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳鋼在砂型和金屬型中凝固時(shí)測(cè)得的動(dòng)態(tài)凝固曲線?？梢?jiàn)，

碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，碳鋼的結(jié)晶溫度范圍在不斷擴(kuò)大，鑄件斷面的凝固區(qū)域隨之加寬。低

在砂型中的凝固近于逐層凝固方式，中碳鋼為中間凝固方式，高碳鋼近于體積凝固。

當(dāng)鑄件合金成分確定后，鑄件斷面固液相區(qū)的寬度則取決于鑄件中的溫度梯度。溫度梯

度較大時(shí)，固液相區(qū)的寬度較窄，則合金趨向于逐層凝固方式，反之依然。