第一講 凝固理論-結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

材料成形理論基礎(chǔ)

武漢工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教師：吳和保教授E-mail：wu_hust@163.com電話一篇液態(tài)金屬凝固學(xué)（SolidificationTheoryofLiquidMetals)Chapter1Introduction1、凝固的研究對(duì)象凝固：物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的相變過(guò)程。凝固現(xiàn)象的廣泛性主要研究對(duì)象——液體金屬1．研究對(duì)象自然界的物質(zhì)通常存在三種狀態(tài)，即氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。在一定的條件下，物質(zhì)可以在三種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過(guò)程就是凝固。這是從宏觀上的定義。從微觀上看，可以定義為物質(zhì)原子或分子從較為激烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則排列的狀態(tài)的過(guò)程。液態(tài)金屬凝固學(xué)就是研究液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變成固態(tài)金屬這一過(guò)程的理論和技術(shù)。包括定性和定量地研究其內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律；研究新的凝固技術(shù)和工藝以提高金屬材料的性能或開(kāi)發(fā)新的金屬材料成型工藝。水凝結(jié)成雪花晶體*SchematicofthermoplasticInjectionmoldingmachine塑料注射成形后的凝固Fluids5/18液體金屬（鋼水）澆注后凝固成固體金屬2、主要研究（學(xué)習(xí)）內(nèi)容（1）液體金屬的性質(zhì)（2）晶體的生核和長(zhǎng)大——凝固熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)（3）凝固過(guò)程中的“三傳”（4）具體合金的結(jié)晶方式——單相結(jié)晶、共晶（5）零件的組織控制、缺陷防止

（氣孔、夾雜、縮孔、縮松）2.1．理論基礎(chǔ)物理化學(xué)、金屬學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)和動(dòng)量傳輸學(xué)。2.2．研究?jī)?nèi)容液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、晶體的生核和長(zhǎng)大、宏觀組織及其控制、凝固缺陷的成因及防止方法.

影響液態(tài)金屬凝固過(guò)程的最主要因素是化學(xué)成分.不同成分的液態(tài)金屬具有不同的凝固特性,這是最重要的內(nèi)在因素.依照相圖可對(duì)凝固特性進(jìn)行預(yù)測(cè)。第二個(gè)主要的因素是凝固速度。這是一個(gè)重要的外在的工藝因素。它對(duì)凝固過(guò)程和凝固組織有著舉足輕重的影響。液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、冶金處理（如孕育、球化、變質(zhì)等）、外力（如電磁力、離心力、重力等）也能對(duì)凝固過(guò)程產(chǎn)生重大的影響。3、凝固技術(shù)發(fā)展歷程最古老的藝術(shù)、技術(shù)之一——冶鑄技術(shù)合金配制、凝固控制、組織控制3．歷史與發(fā)展我國(guó)冶鑄技術(shù)已有5000多年的歷史。《黃帝本紀(jì)》載：“帝采首山銅鑄劍，以天文古字銘之”?！妒酚洝吩写擞涊d：“黃帝作寶鼎三，象天、地、人”?！坝硎站拍霖暯?，鑄九鼎”。禹“以銅為兵，以鑿伊闕，通龍門，決江導(dǎo)河，東注入?！遍_(kāi)始了銅質(zhì)工具的應(yīng)用。《墨子》：“昔者夏后啟使蜚廉采金于山川，陶鑄于昆吾”。

《左傳》載宣公三年：“昔夏之有德也，遠(yuǎn)方圖物，貢金九牧，鑄鼎象物?！钣谢璧?，鼎遷于商。……商紂爆虐，鼎遷于周?！赏醵ǘτ卩P鄏”，《秦本記》載：“西周君走來(lái)自歸，頓首受罪?！迨曛苊駯|亡，其器九鼎入秦”。在夏朝已進(jìn)入青銅器時(shí)代。

商朝青銅器鑄造已很發(fā)達(dá)。司母戊方鼎是當(dāng)時(shí)最大的青銅器。圖案、文字俱全,鑄造相當(dāng)精美。曾候乙青銅器編鐘，是距今2400多年前戰(zhàn)國(guó)初期鑄造的。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的《考工記》記載：“金有六齊：六分其金，而錫居其一，謂之鐘鼎之齊；五分其金，而錫居其一，謂之斧斤之齊；四分其金，而錫居其一，謂這戈戟之齊；三分其金，而錫居其一，謂之大刃之齊；五分其金，而錫居其二，謂之削殺矢之齊；金，錫半，謂之鑒燧之齊”。是世界上最早的合金配比規(guī)律。

20世紀(jì)60年代后，研究的重點(diǎn)在經(jīng)典理論的應(yīng)用，出現(xiàn)了快速凝固、定向凝固、等離子熔化技術(shù)、激光表面重熔技術(shù)、半固態(tài)鑄造、擴(kuò)散鑄造、調(diào)壓鑄造等凝固技術(shù)和材料成形方法。其后，對(duì)凝固過(guò)程的認(rèn)識(shí)逐漸從經(jīng)驗(yàn)主義中擺脫出來(lái)。大野篤美提出了晶粒游離和晶粒增殖的理論。通過(guò)計(jì)算機(jī)定量地描述液態(tài)金屬的凝固過(guò)程，對(duì)凝固組織和凝固缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了許多新的凝固理論和模型。它們將溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、流動(dòng)場(chǎng)耦合起來(lái)進(jìn)行研究，其結(jié)果更接近于實(shí)際。國(guó)際上已出現(xiàn)了許多商品化的凝固模擬軟件，它們?cè)诳蒲泻蜕a(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。國(guó)內(nèi)緊隨其后，研究開(kāi)發(fā)的凝固模擬軟件，在科研和實(shí)際生產(chǎn)中得到了較廣泛的應(yīng)用。

4。

凝固學(xué)與材料成形

液態(tài)成型：凝固過(guò)程對(duì)鑄件的質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。

連接成形：焊接的質(zhì)量在很大程度上由焊縫的凝固特性來(lái)決定，研究焊縫的凝固規(guī)律已成為重要的理論課題。

塑性成形與液態(tài)金屬凝固無(wú)直接關(guān)系，但有重要的間接關(guān)系。凝固組織，特別是凝固過(guò)程中形成的夾雜、裂紋、偏析等對(duì)塑性成形會(huì)造成嚴(yán)重的后果。金屬切削成形所用的坯料，都是熔化和凝固后的產(chǎn)品。合理的凝固過(guò)程與產(chǎn)品的性能及其使用安全性和壽命是緊密聯(lián)系在一起的。粉末成形是冶金學(xué)的一個(gè)分支，粉末是經(jīng)熔化和凝固而成的。粉末的生產(chǎn)方式，如霧化、凝固的方式?jīng)Q定著粉末的質(zhì)量，從而影響粉末冶金產(chǎn)品。第一章液體金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（StructureandPropertyofLiquidMetal)§1-1固體金屬的加熱、熔化物質(zhì)的“三態(tài)”轉(zhuǎn)變水的“三態(tài)”與溫度、壓力的關(guān)系固態(tài)金屬

按原子聚集形態(tài)分為晶體與非晶體。晶體凡是原子在空間呈規(guī)則的周期性重復(fù)排列的物質(zhì)稱為晶體。單晶體在晶體中所有原子排列位向相同者稱為單晶體多晶體大多數(shù)金屬通常是由位向不同的小單晶（晶粒）組成，屬于多晶體。

在固體中原子被束縛在晶格結(jié)點(diǎn)上，其振動(dòng)頻率約為1013

次/s。液態(tài)金屬？液態(tài)金屬中的原子和固態(tài)時(shí)一樣，均不能自由運(yùn)動(dòng)，圍繞著平衡結(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行振動(dòng)

但振動(dòng)的能量和頻率要比固態(tài)原子高幾百萬(wàn)倍。液態(tài)金屬宏觀上呈正電性，具有良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱和流動(dòng)性。??液相結(jié)構(gòu)？金屬熔化時(shí)不是所有的原子或大部分的原子的能量都達(dá)到或大于Q，在熔點(diǎn)附近或過(guò)熱度不大的液態(tài)金屬中仍然存在許多的固態(tài)晶粒，液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)接近固態(tài)而遠(yuǎn)離氣態(tài)。一．液態(tài)金屬的熱物理性質(zhì)1.體積變化金屬熔化，由固體變成液體時(shí)，比容僅增加3-5%。即原子間距平均只增大1～1.5％這說(shuō)明原子間仍有較大的結(jié)合能。液態(tài)原子的結(jié)構(gòu)仍有一定的規(guī)律性。2．潛熱熔化潛熱一般只有升華熱的3-7%，即熔化時(shí)原子間的結(jié)合能僅減小了百分之幾。見(jiàn)表1§1-2液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)表1幾種金屬的熔化潛熱與氣化潛熱這就可以認(rèn)為金屬由固態(tài)變成液態(tài)時(shí)，原子結(jié)合鍵只破壞一個(gè)很小的百分?jǐn)?shù)，只不過(guò)它的熔化熵相對(duì)于固態(tài)時(shí)的熵值有較多的增加，表明液態(tài)中原子熱運(yùn)動(dòng)的混亂程度，與固態(tài)相比有所增大。

固體可以是非晶體也可以是晶體，而液態(tài)金屬則幾乎總是非晶體。

液態(tài)金屬在結(jié)構(gòu)上更象固態(tài)而不是汽態(tài)，原子之間仍然具有很高的結(jié)合能。X射線衍射分析

圖1－3是由X射線衍射結(jié)果整理而得的原子密度分布曲線。

橫坐標(biāo)r為觀測(cè)點(diǎn)至某一任意選定的原子（參考中心）的距離，對(duì)于三維空間，它相當(dāng)于以所選原子為球心的一系列球體的半徑?？v坐標(biāo)表示當(dāng)半徑增減一個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)，球體（球殼）內(nèi)原子個(gè)數(shù)的變化值，其中

（r）稱為密度函數(shù)。圖2－3700℃液態(tài)鋁中原子密度分布線

固態(tài)金屬原子在某一平衡位置熱振動(dòng)因此衍射結(jié)果得到的原子密度分布曲線是一組相距一定距離（點(diǎn)陣常數(shù)）的垂線，每一條垂線都有確定的位置r和峰值。圖2－3700℃液態(tài)鋁中原子密度分布線表2－3x射線衍射所得液態(tài)和固態(tài)金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)配位數(shù)依最小臨近距離，液態(tài)最緊鄰原子數(shù)為5—11，平均為6，區(qū)別于固態(tài)。但對(duì)于液態(tài)金屬而言，原子密度分布曲線是一條呈波浪形的連續(xù)曲線。這是由于液態(tài)中的金屬原子是處在瞬息萬(wàn)變的熱振動(dòng)和熱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)之中，而且原子躍遷頻率很高，以致沒(méi)有固定的位置，而其峰值所對(duì)應(yīng)的位置（r）只是表示衍射過(guò)程中相鄰原子之間最大幾率的原子間距。其第一峰值與固態(tài)時(shí)的衍射線（第一條垂線）極為接近，其配位數(shù)與固態(tài)時(shí)相當(dāng)。

第二峰值雖仍較明顯，但與固態(tài)時(shí)的峰值偏離增大，而且隨著r的增大，峰值與固態(tài)時(shí)的偏離也越來(lái)越大。當(dāng)它與所選原子相距太遠(yuǎn)的距離時(shí),原子排列進(jìn)入無(wú)序狀態(tài)。表明，液態(tài)金屬中的原子在幾個(gè)原子間距的近程范圍內(nèi)，與其固態(tài)時(shí)的有序排列相近，只不過(guò)由于原子間距的增大和空穴的增多，原子配位數(shù)稍有變化。液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)特征l）組成：液態(tài)金屬是由游動(dòng)的原子團(tuán)、空穴或裂紋構(gòu)成。2）特征：“近程有序”、“遠(yuǎn)程無(wú)序”原子間能量不均勻性，存在能量起伏。原子團(tuán)是時(shí)聚時(shí)散，存在結(jié)構(gòu)起伏。同一種元素在不同原子團(tuán)中的分布量，存在成分起伏圖液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)示意圖

金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的凝結(jié)過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是原子由近程有序狀態(tài)過(guò)渡為長(zhǎng)程有序狀態(tài)的過(guò)程，從這個(gè)意義上理解，金屬?gòu)囊环N原子排列狀態(tài)（晶態(tài)或非晶態(tài)）過(guò)渡為另一種原子規(guī)則排列狀態(tài)（晶態(tài)）的轉(zhuǎn)變均屬于結(jié)晶過(guò)程。

金屬?gòu)囊簯B(tài)過(guò)渡為固體晶態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為一次結(jié)晶；金屬?gòu)囊环N固態(tài)過(guò)渡為另一種固體晶態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為二次結(jié)晶。

§1-3液態(tài)金屬的性質(zhì)1、粘度V0YF或Pa.s（一）粘度的實(shí)質(zhì)及影響因素當(dāng)外力F（X）作用于液態(tài)表面時(shí)，其速度分布如圖所示。層與層之間存在內(nèi)摩擦力。粘度與液體金屬結(jié)構(gòu)的關(guān)系數(shù)學(xué)模型關(guān)系：1）結(jié)合能U越大，粘度越大；2）原子間距δ增大，粘度減??；3）合金種類（二）粘度在材料成形過(guò)程中的意義1．對(duì)液態(tài)金屬凈化的影響液態(tài)金屬中存在各種夾雜物及氣泡等，必須盡量除去。雜質(zhì)及氣泡與金屬液的密度不同。根據(jù)司托克斯原理，半徑0.1cm以下的球形雜質(zhì)的上浮速度：2．對(duì)液態(tài)合金流動(dòng)阻力的影響流體的流動(dòng)分層流和紊流，根據(jù)流體力學(xué)，Re＞2300為紊流，Re＜2300為層流。Re的數(shù)學(xué)式為

設(shè)f為流體流動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù)，則有

當(dāng)液體以層流方式流動(dòng)時(shí)，阻力系數(shù)大，流動(dòng)阻力大。在材料成形過(guò)程中金屬液體的流動(dòng)，以紊流方式流動(dòng)最好，由于流動(dòng)阻力小，液態(tài)金屬能順利地充填型腔，故金屬液在澆注系統(tǒng)和型腔中的流動(dòng)一般為紊流。但在充型的后期或夾窄的枝晶間的補(bǔ)縮流和細(xì)薄鑄件中，則呈現(xiàn)為層流?？傊?，液態(tài)合金的粘度大其流動(dòng)阻力也大。

64643．對(duì)凝固過(guò)程中液態(tài)合金對(duì)流的影響

液態(tài)金屬在冷卻和凝固過(guò)程中，由于存在溫度差和濃度差而產(chǎn)生浮力，它是液態(tài)合金對(duì)流的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)浮力大于或等于粘滯力時(shí)則產(chǎn)生對(duì)流，其對(duì)流強(qiáng)度由無(wú)量綱的格拉曉夫準(zhǔn)則度量，即

可見(jiàn)粘度η越大對(duì)流強(qiáng)度越小。液體對(duì)流對(duì)結(jié)晶組織、溶質(zhì)分布、偏析、雜質(zhì)的聚合等產(chǎn)生重要影響。

2、表面張力——液體的物性參數(shù)。（一）表面張力是質(zhì)點(diǎn)（分子、原子等）間作用力不平衡引起的。這就是液珠存在的原因。當(dāng)外界所做的功僅用來(lái)抵抗表面張力而使系統(tǒng)表面積增大時(shí)，該功的大小則等于系統(tǒng)自由能的增量，潤(rùn)濕現(xiàn)象

>90o<90o=0o=180oAbsolutewettingNowetting（二）影響界面張力的因素影響液態(tài)金屬界面張力的因素主要有熔點(diǎn)、溫度和溶質(zhì)元素。1．熔點(diǎn)

界面張力的實(shí)質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)間的作用力，故原子間結(jié)合力大的物質(zhì)，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高，則表面張力往往就大。

2．溫度大多數(shù)金屬和合金，如Al、Mg、Zn等，其表面張力隨著溫度的升高而降低。因溫度升高而使液體質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力減弱所至。但對(duì)于鑄鐵、碳鋼、銅及其合金則相反，即溫度升高表面張力反而增加。其原因尚不清楚。3．溶質(zhì)元素

溶質(zhì)元素對(duì)液態(tài)金屬表面張力的影響分二大類。使表面張力降低的溶質(zhì)元素叫表面活性元素，如鋼液和鑄鐵液中的S即為表面活性元素，也稱正吸附元素。提高表面張力的元素叫非表面活性元素，其表面的含量少于內(nèi)部含量，稱負(fù)吸附元素。金屬液的表面張力可以改變鋁液中加入第二元素鎂液中加入第二元素P、S、Si對(duì)鑄鐵熔液表面張力的影響圖砂型與金屬液的潤(rùn)濕性正面圖X-X`截面圖拉普拉斯—揚(yáng)方程式

當(dāng)曲面是球面一部分時(shí)，r1=r2，則得到

附加壓力與曲率半徑的關(guān)系式

rr§2-4流動(dòng)性及充型能力“流動(dòng)性”——液體金屬本身的流動(dòng)能力由液態(tài)金屬本身的成分、溫度、雜質(zhì)含量等決定，與外界因素?zé)o關(guān)。流動(dòng)性測(cè)試方法：充型能力充型能力與流動(dòng)性、鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等諸多條件有關(guān)。一、液態(tài)金屬流動(dòng)性及充型能力的基本概念“流動(dòng)性”是液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力，由液態(tài)金屬的成分、溫度、雜質(zhì)含量等決定的，而與外界因素?zé)o關(guān)。液態(tài)金屬的充型能力首先取決于液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力，同時(shí)又與外界條件密切相關(guān)，是各種因素的綜合反應(yīng)。流動(dòng)性是確定條件下的充型能力。液態(tài)合金的流動(dòng)性好，其充型能力強(qiáng)；反之其充型能力差。但這可通過(guò)外界條件來(lái)提高充型能力。流動(dòng)性對(duì)于獲得優(yōu)質(zhì)的液態(tài)成形產(chǎn)品，有著重要的影響。液態(tài)合金的流動(dòng)性可用試驗(yàn)的方法，即澆注螺旋流動(dòng)性試樣或真空流動(dòng)性試樣來(lái)衡量。二、液態(tài)金屬停止流動(dòng)的機(jī)理以純鋁和A1—5％Sn兩種金屬澆注流動(dòng)性試樣。A1—5％Sn合金的結(jié)晶溫度范圍約為430℃。純金屬流動(dòng)性試樣的宏觀組織是柱狀晶，試樣的末端有縮孔，這說(shuō)明液態(tài)金屬停止流動(dòng)時(shí)，其末端仍保持有熱的金屬液。停止流動(dòng)的原因，是末端之前的某個(gè)部位從型壁向中心生長(zhǎng)的柱狀晶相接觸，金屬的流動(dòng)通道被堵塞。

A1—5％Sn合金流動(dòng)性試樣的宏觀組織是等軸晶，離入口處越遠(yuǎn)，晶粒越細(xì)，試樣前端向外突出。由此可以判斷，液態(tài)金屬的溫度是沿程下降的，液流前端冷卻最快，首先結(jié)晶，當(dāng)晶體達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，便結(jié)成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生堵塞，停止流動(dòng)。合金的結(jié)晶溫度范圍越寬，枝晶就越發(fā)達(dá)，液流前端析出少量固相，即在較短的時(shí)間，液態(tài)金屬便停止流動(dòng)。在液態(tài)金屬的前端析出15～20％的固相量時(shí)，流動(dòng)就停止。充型能力的計(jì)算充型過(guò)程：液體金屬的非穩(wěn)定的流動(dòng)過(guò)程l=vt

主要是計(jì)算流動(dòng)時(shí)間t充型能力示意圖充型時(shí)的兩種停止流動(dòng)方式（1）窄凝固范圍的合金——純金屬或結(jié)晶溫度很窄（如共晶合金）

t主要與試樣厚度有關(guān)（第4章中）（2）寬凝固范圍的合金——結(jié)晶溫度范圍寬

因流動(dòng)前沿固相太多而停止流動(dòng)(1)窄凝固范圍的合金(2)寬凝固范圍的合金流動(dòng)時(shí)間t＝t1+t2(1)t1過(guò)熱溫度流動(dòng)段(2)t2凝固開(kāi)始到停止流動(dòng)時(shí)間段充型能力——流動(dòng)長(zhǎng)度l=vt影響充型能力的因素及提高充型能力的措施第一類因素——金屬性質(zhì)方面：1，c1,1,L,,,T(結(jié)晶特點(diǎn))第二類因素——鑄型性質(zhì)方面：2，c2,2,T型，涂料層，透氣性第三類因素——澆注條件方面：T澆，H(壓頭)，外力場(chǎng)第四類因素——鑄件結(jié)構(gòu)方面：鑄件厚度，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度(型腔)三.影響充型能力的因素對(duì)影響因素進(jìn)行分析，其目的在于掌握它們的規(guī)律以后，能夠采取有效的工藝措施提高液態(tài)金屬的充型能力。1．

金屬性質(zhì)方面的因素1）

合金成分合金的流動(dòng)性與其成分之間存在著一定的規(guī)律性。在流動(dòng)性曲線上，對(duì)應(yīng)著純金屬、共晶成分和金屬間化合物的地方出現(xiàn)最大值，而有結(jié)晶溫度范圍的地方流動(dòng)性下降，且在最大結(jié)晶溫度范圍附近出現(xiàn)最小值。合金成分對(duì)流動(dòng)性的影響，主要是成分不同時(shí)，合金的結(jié)晶特點(diǎn)不同造成的。這是鑄造合金多選用共晶合金或凝固溫度范圍小的合金的根本原因。圖Fe-C合金狀態(tài)圖與流動(dòng)性的關(guān)系鑄鐵的結(jié)晶溫度范圍一般都比鑄鋼的寬，可是鑄鐵的流動(dòng)性比鑄鋼的好。這是由于鑄鋼的熔點(diǎn)高，鋼液的過(guò)熱度一般都比鑄鐵的小，維持液態(tài)的流動(dòng)時(shí)間就要短，另外，由于鋼液的溫度高，散熱快，很快就析出一定數(shù)量的枝晶使鋼液失去流動(dòng)能力。初生晶的形態(tài)影響流動(dòng)性，如果初生晶為樹枝晶，對(duì)液體金屬流動(dòng)的阻礙就大，如果初生晶強(qiáng)度不高，就不易形成網(wǎng)絡(luò)而阻礙流動(dòng)，如果初生晶為園形、方形等形態(tài)，對(duì)流動(dòng)的阻礙就小。

2）結(jié)晶潛熱結(jié)晶潛熱約占液態(tài)金屬熱含量的85～90％，但是，它對(duì)不同類型合金流動(dòng)性的影響是不同的。純金屬和共晶成分合金在固定溫度下凝固，在一般的澆注條件下，結(jié)晶潛熱的作用能夠發(fā)揮，是影響流動(dòng)性的一個(gè)重要因素。凝固過(guò)程中釋放的潛熱越多,則凝固進(jìn)行得越緩慢,流動(dòng)性就越好。對(duì)于結(jié)晶溫度范圍較寬的合金，散失約20％潛熱后，晶粒就連成網(wǎng)絡(luò)而阻塞流動(dòng)，大部分結(jié)晶潛熱的作用不能發(fā)揮,所以對(duì)流動(dòng)性的影響不大。

A1—Si合金的流動(dòng)性,在共晶成分處并非最大值,而在過(guò)共晶區(qū)里繼續(xù)增加,是因?yàn)槌跎柘鄩K狀晶體,有較小的機(jī)械強(qiáng)度，不形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，結(jié)晶潛熱得以發(fā)揮。硅相的結(jié)晶潛熱比

a相大三倍。

3）金屬的比熱、密度和導(dǎo)熱系數(shù)比熱和密度較大的合金，因其本身含有較多的熱量，流動(dòng)性好。導(dǎo)熱系數(shù)小的合金，熱量散失饅，保持流動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)；導(dǎo)熱系數(shù)小，在凝固期間液固并存的兩相區(qū)小,流動(dòng)阻力小,故流動(dòng)性好。4）液態(tài)金屬的粘度液態(tài)金屬的粘度與其成分、溫度、夾雜物的含量和狀態(tài)等有關(guān)。粘度對(duì)層流運(yùn)動(dòng)的流速影響較大;對(duì)紊流運(yùn)動(dòng)的流速影響較小.金屬液在澆注系統(tǒng)或試樣中的流速,一般都是紊流運(yùn)動(dòng).粘度的影響是不明顯的.在充型的最后很短的時(shí)間內(nèi),由于通道面積縮小,或由于液流中出現(xiàn)液固混合物時(shí),而此時(shí)因溫度下降粘度顯著增加，粘度對(duì)流動(dòng)性才表現(xiàn)出較大的影響.

5）表面張力造型材料一般不被液態(tài)金屬潤(rùn)濕，即潤(rùn)濕角θ＞90’。故液態(tài)金屬在鑄型細(xì)薄部分的液面是凸起的，而由表面張力產(chǎn)生一個(gè)指向液體內(nèi)部的附加壓力，阻礙對(duì)該部分的充填。所以，表面張力對(duì)薄壁鑄件、鑄件的細(xì)薄部分和棱角的成形有影響。型腔越細(xì)薄，棱角的曲率半徑超小，表面張力的影響則越大。為克服附加壓力用阻礙，必須在正常的充型壓力上增加一個(gè)附加壓頭。

2．鑄型性質(zhì)方面的因素鑄型的阻力影響金屬液的充型速度；鑄型與金屬的熱交換強(qiáng)度影響金屬液保持流動(dòng)的時(shí)間。鑄型性質(zhì)對(duì)金屬液的充型能力有重要的影響。可通過(guò)調(diào)整鑄型性質(zhì)來(lái)改善金屬的充型能力。1）鑄型的蓄熱系數(shù)鑄型的蓄熱系數(shù)表示鑄型從金屬吸取并儲(chǔ)存熱量在本身中的能力。鑄型吸取較多的熱量而本身的溫升較小，使金屬與鑄型之間在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較大的溫差。鑄型的導(dǎo)熱系數(shù)大表示從金屬吸取的熱量能很快地由溫度較高的鑄型內(nèi)表面?zhèn)鲗?dǎo)到溫度較低的“后方”，使鑄型內(nèi)表面的熱量能迅速傳走，而保持繼續(xù)吸取熱量的能力。經(jīng)常采用涂料調(diào)整鑄型的蓄熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù).2）鑄型的溫度預(yù)熱鑄型能減小金屬與鑄型的溫差，從而提高其充型能力。3）鑄型中的氣體鑄型具有一定的發(fā)氣能力，能在金屬液與鑄型之間形成氣膜，可減小流動(dòng)的摩擦阻力，有利于充型3．澆注條件方面的因素1）澆注溫度澆注溫度對(duì)液態(tài)金屬的充型能力有決定性的影響，在一定溫度范圍內(nèi)，充型能力隨澆注溫度的提高而直線上升。對(duì)于薄壁鑄件或流動(dòng)性差的合金，利用提高澆注溫度改善充型能力的措施，在生產(chǎn)中經(jīng)常采用，也比較方便．2）充型壓頭液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，充型能力就越好。在生