龙骨机

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如果因铸件断面温度场较平坦 ［图１３４（ａ）］，或合金的结晶温度范围很宽 ［图１３４

（ｂ）］，铸件凝固的某一段时间内，其凝固区域在某时刻贯穿整个铸件断面时，则在凝固区

域里既有已结晶的晶体也有未凝固的液体，这种情况为 “体积凝固方式”，或称 “糊状凝固

方式”。

如果合金的结晶温度范围较窄 ［图１３５（ａ）］，或者铸件断面的温度梯度较大 ［图１３５

图１３５　 “中间凝固方式”示意图

（ｂ）］，铸件断面上的凝固区域宽度介于前

二者之间时，则属于 “中间凝固方式”。

凝固区域的宽度可以根据凝固动态曲

线上的 “液相边界”与 “固相边界”之间

的纵向距离直接判断。因此，这个距离的

大小是划分凝固方式的一个准则。如果两

条曲线重合在一起———恒温下结晶的金属，

或者其间距很小，则趋向于逐层凝固方式。

下面以半无限大的铸件为例，运用导热微分方程式

求铸件和铸型中的温度场。

假设具有一个平面的半无限大铸件在半无限大的铸

型中冷却，如图１２３所示。铸件和铸型的材料是均质

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的，其热扩散率α１ 和α２ 近似地为不随温度变化的定值，铸型的初始温度为ｔ２０，并设液态金

属充满铸型后立即停止流动，且各处温度均匀，即铸件的初始温度为ｔ１０，将坐标的原点设

在铸件与铸型的接触面上。在这种情况下，铸件和铸型任意一点的温度ｔ与ｙ和ｚ无关，为

一维导热问题。

３．凝固方式对铸件质量的影响

铸件的致密性和健全性与合金的凝固

方式密切相关。由上节所述可知，在铸件断面温度场相近的情况下，无论何种合金，它们的

结晶温度范围的大小对凝固方式的影响有共同的规律性。根据结晶温度范围将合金分为窄结

晶温度范围合金、宽结晶温度范围合金和中等结晶温度范围合金三种类型。

由于纯金属、共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金在一般的铸造条件下是以逐层方式

凝固的，其凝固前沿直接与液态金属接触。当液态金属凝固成为固体而发生体积收缩时，可

以不断地得到液体的补充，所以产生分散性缩松的倾向性小。