① 鋼球模型　假設(shè)液態(tài)金屬是均質(zhì)的、密度集中的、

列紊亂的原子堆積體。其中既無晶體區(qū)域，又無大到足

容納另一原子的空穴。在構(gòu)建液體結(jié)構(gòu)幾何模型的實驗

，用無規(guī)則堆積的鋼球灌以油漆，固化后統(tǒng)計單個球接

點的數(shù)目。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可確定該結(jié)構(gòu)的平均配位數(shù)，

液態(tài)結(jié)構(gòu)的平均配位數(shù)。發(fā)現(xiàn)，在紊亂密集的球堆中存

高度致密區(qū)，其統(tǒng)計結(jié)構(gòu)獲得的偶分布函數(shù)ｇ（ｒ）與液體

的衍射實驗結(jié)構(gòu)很好吻合。鋼球模型形象地描述了液體

程有序遠程無序的特征，為奠定液體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計幾何基

做出了重要貢獻。

１金屬晶體中的原子結(jié)合、加熱膨脹、熔化

晶體的結(jié)構(gòu)和性能主要決定于組成晶體的原子結(jié)構(gòu)和它們之間的相互作用力與熱運動。

各種不同的晶體其結(jié)合力的類型和大小是不同的。但是在任何晶體中，兩個原子間的相互作

圖１１?。?、Ｂ原子作用力Ｆ和

勢能Ｗ 與原子間距Ｒ的關(guān)系

用力或相互作用勢能與它們之間距離的關(guān)系在性質(zhì)上是相同的，如圖１１所示。圖１１（ａ）

表示原子間相互作用力Ｆ隨原子間距離Ｒ的變化規(guī)律。當(dāng)兩個原子相距無窮遠時，相互作

用力為零，當(dāng)兩原子靠近時，原子間產(chǎn)生吸引力 （Ｆ＜０），

并隨距離的縮短而增大。隨著距離的繼續(xù)縮短，到達Ｒ＝

Ｒ１ 時，吸引力大。

五、鑄件的凝固時間

鑄件的凝固時間是指從液態(tài)金屬充滿型腔后至凝固完畢所需要的時間，

單位時間凝固層增長的厚度稱之為凝固速度。鑄件的凝固時間是確定工藝

參數(shù)，獲得優(yōu)良質(zhì)量鑄件的重要依據(jù)。如在設(shè)計冒口和冷鐵時需要對鑄件的凝固時間進行估

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

要對其凝固時間進行估算。

１．理論推導(dǎo)

仍以無限大平板件為例，在溫度場推導(dǎo)的基礎(chǔ)上對凝固時間進行簡化的理論推導(dǎo)。

由前述對無限大平板的溫度場中推導(dǎo)公式