鑄件的凝固特性又稱凝固方式。純金屬和共晶成分的二元合金為逐層凝固;如果鑄件斷面中心已開始結(jié)晶而表面尚未結(jié)殼，則是糊狀凝固;中間凝固方式則介于上述兩者之間;鑄件的凝固方式還可以按結(jié)晶過程分為外生生長(zhǎng)和內(nèi)生生長(zhǎng)兩類。

　　外生凝固方式的特點(diǎn)是：首先在型壁處開始結(jié)晶，晶體向熔液中心生長(zhǎng)。

　　當(dāng)固‘液界面(即凝固前沿)為理想的平界面時(shí)，稱為平滑壁(光滑界面)凝固。

　　當(dāng)固一液界面以樹枝狀生長(zhǎng)，其界面呈鋸齒狀，稱為粗糙壁(界面)凝固。

　　當(dāng)樹枝結(jié)晶強(qiáng)烈分枝，在熔液中形成網(wǎng)狀并貫穿鑄件整個(gè)斷面，稱為海綿狀(網(wǎng)狀)凝固。

　　內(nèi)生凝固方式的特點(diǎn)是：

　　結(jié)晶在熔液內(nèi)部進(jìn)行。

　　幾乎同時(shí)形核又以同樣快的速度生長(zhǎng)，形成由固體和液體組成的糊狀混合物，故稱為糊狀凝固。

　　如果鑄件表面層的凝固比熔液內(nèi)部早開始或先結(jié)束，那么在內(nèi)生凝固條件下也可能形成固體殼，故稱為殼狀凝固。

　　在三種外生的和兩種內(nèi)生的凝固方式之間，甚至在內(nèi)生和外生凝固方式之間，都有過渡形式。

　　可以看出：平滑壁凝固和粗糙壁凝固相當(dāng)于的逐層凝固;海綿狀凝固和糊狀凝固相當(dāng)于糊狀凝固;殼狀凝固則相當(dāng)于中間凝固方式。

　　影響凝固方式的因素是：合金的結(jié)晶溫度范圍A rc和鑄件斷面上的溫度差6r的比值。當(dāng)△%671時(shí)，傾向于糊狀凝固方式。

　　1.合金結(jié)晶溫度范圍 在鑄件斷面溫度差相近情況下，凝固區(qū)域?qū)挾入S合金結(jié)晶溫度范圍增大而加大。合金結(jié)晶溫度范圍見表l-77。

　表l-77鑄造合金的結(jié)晶溫度范圍分類

　2.斷面溫度差(溫度梯度) 在合金結(jié)晶溫度范圍既定情況下，凝固區(qū)域?qū)挾入S溫度差(梯度)增大而減小。

　　凡是影響溫度差(梯度)的因素都對(duì)凝固區(qū)域?qū)挾扔杏绊?。其中主要因素為合金熱擴(kuò)散率、鑄型蓄熱系數(shù)和金屬凝固溫度(或合金的液相線溫度)。合金熱擴(kuò)散率大、鑄型蓄熱系數(shù)小、金屬凝固溫度低，都使溫度梯度減小(溫度分布曲線平坦化)，導(dǎo)致凝固區(qū)域加寬。

　　凝固區(qū)域?qū)挾葲Q定于合金結(jié)晶溫度范圍、合金熱擴(kuò)散率、鑄型蓄熱系數(shù)和合金液相線溫度的綜合影響。圖1_50是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的三種碳鋼在砂型和金屬型鑄造中所測(cè)得的凝固動(dòng)態(tài)曲線。鑄件尺寸為178mm x 178mm×533mrr-，立澆，頂部放置大冒口以防鑄件產(chǎn)生縮孔。碳鋼的結(jié)晶溫度范圍隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而擴(kuò)大，圖1-50中不同的碳鋼的結(jié)晶溫度范圍如下：

　　低碳鑄鋼(伽(c)=0.05%～O.10%)，△R=22℃;液相線溫度1534℃。

　　中碳鑄鋼(塒(C)=0.25%～0.30%)，△孔=42℃;液相線溫度1519℃。

　　高碳鑄鋼(塒(c)=O.55%～0.60%)，△%=’70~C。液相線溫度1493~C。

　　碳鋼的熱擴(kuò)散率d(Ⅱ=A/cp)主要決定于熱導(dǎo)率A，熱導(dǎo)率隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而減小?？梢钥闯?，凝固方式主要決定于結(jié)晶溫度范圍和鑄型蓄熱系數(shù)6，6=(cap)“。。

　　在砂型鑄造條件下，由于鑄型蓄熱系數(shù)小，因而溫度梯度很小(溫度分布曲線較平坦)，結(jié)晶溫度范圍對(duì)凝固區(qū)域?qū)挾鹊挠绊懮鯙槊黠@。因此，低碳鑄鋼為逐層凝固，高碳鑄鋼為糊狀凝固，而中碳鑄鋼為中間凝固方式;在金屬型鑄造條件下，由于金屬型蓄熱系數(shù)遠(yuǎn)比砂型大，鑄件斷面溫度梯度很大