２００６年第１期２００６年２月
俦造设毒研究
ＲＥＳＥＡＲＣＨＳＴＵＤＩＥＳＯＮＦＯＵＮＤＲＹ
ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｆｅｂ２００６Ｎｏｌ
・教学研究・
必须澄清的几个有关凝固技术的概念
陈宗民
（山东理工大学，山东淄博２５５０４９）
摘要：根据教学和研究实践，指出了几个容易混淆的铸造专业技术概念，从各方面对这些概念的台义作了详尽的阐述，并对产生的概念性错误的的原因进行了辨析。
关键词：凝固技术；凝固；凝固方式；凝固原则中国分类号：Ｇ６４２
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００４—６１７８（２００６）０ｌ一００５２—０２
在铸造技术中，有几个非常容易混淆的有关凝固技术的概念。有些概念是初学铸造专业的学生所感到困难的；而有些出现在某些书刊中的概念也有不甚清晰的嫌疑。笔者感到有必要从几个方面探讨这些的概念的内涵。这些概念包括：逐层凝固和体积凝固、顺序凝固和同时凝固、定向凝固。
１几个有关凝固的概念简介１．１定向凝固
则。
注意：与顺序凝固原则相对应的是同时凝固原
１。３逐层凝固
概念：表征铸造台金的铸造性能。铸造合金在凝固过程中因不存在固液共存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称谓逐层凝固方式。
实现条件：纯金属或共晶成成分的合金凝固。注意：体积凝固方式、中间凝固方式与逐层凝固方式都是描述铸造合金铸造工艺性能的。
２常出现的错误理解和辨析
２．１
概念：定向凝固就是铸件冷却时，热量只朝一个方向散失的凝固，铸型中的熔融金属沿热流反方向
定向结晶。
实现方法：定向凝固最主要的工艺参数是固一液界面中的温度梯度Ｇ。和固液界面向前推进的速度即晶体生长速度Ｒ。ＧＬ／Ｒ值是控制晶体长大形态的重要判椐据，其技术关键之一是提高固液界面前沿的温度梯度Ｇ。，在提高Ｇ。的条件下增加Ｒ，才
能获得所要求的晶体形态。
同时凝固和体积凝固、顺序凝固和逐层凝固的
混淆
错误的产生：常见于初学铸造专业的学生。产生错误的原因是由于同时凝固和体积凝固都具有“同时”的特点，但同时凝固的“同时”是从铸件的整体上来考察铸件的凝固的。是指铸件的各个宏观部分温度梯度近乎为零，同时开始凝固，这是我们在设
计铸造工艺的时候所采用的一种“凝固原则”。而
主要工艺手段：发热剂法、功率降低法、快速凝固法、液体金属冷却法。
。主要工艺目的：得到规则的单向柱状晶或单晶。
１．２顺序凝固
体积凝固的“同时”是从铸件断面上考察铸件凝固的，是指结晶温度范围较宽的合金在铸件断面温度梯度较小的条件下，凝固区贯穿整个断面，由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈糊状后固化，故又称为糊状凝固，体积凝固方式是某种铸造合金在・定温
度梯度条件的一种工艺性能。
概念：通过在铸件可能出现缩孔的厚大部位上
（或附近）安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口
的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固，铸件上最后凝固部位产生的收缩由冒口补充、这种设计铸件工艺的原则称为顺序凝固的
原则。
同样，由于顺序凝固与逐层凝固都具有“顺序”的特征，也容易引起混淆。其差别类似以上所述。
两者的差异如图ｌ、２所示。
实现方法：在缩孔处安放冒口（补充液态金属）、局部安放冷铁（调节凝固顺序）、合理地开设内浇道（调节凝固顺序）。
主要工艺目的：防止缩孔和宏观缩松。
收稿日期：２００５—１２—１５作者简介：陈宗民（１９８０一）
几个概念之间的关系：具有逐层凝固方式特征的铸造合金在凝固后容易产生缩孔，故在设计铸造
万方数据
２００６年第ｌ期陈宗民：必须澄清的几个有关凝固技术的概念
５３
Ｔ艺时常采用顺序凝固的工艺原则来防ｔｌ：；而具有
体积凝固特征的铸造合金容易产生缩松，补缩阻力
固”来取代“顺序凝固”了。笔者认为，这更是一个极不严谨的做法。很明显，定向凝固是一种严格的“一维凝固”或“单向凝固”，在凝固过程中，得到的是柱状晶（如图３）。而在顺序凝固工艺中，不论是先凝固的部分，还是后凝固的部分，在凝固过程中，都不是单向凝固（如具有逐层凝固特征的合金采用顺序凝固的工艺原则时，从铸件断面上看，晶粒可能从型壁的各个部位向中心生长，如图１），当然也不一定是单向的柱状晶组织了。
很大，如果用顺序凝固的工艺原则，补缩效果很差，反而产生铸造内应力，所以具有体积凝固特征的铸造合金在铸造时通常采用同时凝【｜５１的原则。
国画圆圆画
图１
台金逐层凝固方式及其产生缩孔的过程
浇
，＼淞
ａ）横向截面×１０００ｂ）纵向截面×１０００
图３州一３２Ｍｏ一６ＡＩ一１．５Ｖ合金∥１一Ｍｏ双相定向
凝固共晶组织
图２铸件顺序凝固的原则
２．２定向凝固和顺序凝固的混淆
两个概念之间的关系：严格地说，这是两个没有什么关系的工艺方法。但如果一定要比较的话，笔者认为，定向凝固一定是一种顺序凝固，但顺序凝固
错误的产生：也许是因为“定向凝固”和“顺序凝固”都包含有“按一定顺序凝固”的意思，故近几
年来，甚至在某些教科书中，已经开始用“定向凝未必是定向凝固。
＃ｏ口强＃蚺＃４峙蛆＃蛐蛆￥蚶坩蚶啦＃口ｐ９坩丑ｐ９９＃口ｐ９啦’湖啦韭出’渺舯’渺妒９渺班。舭４ｉ阻’社ｈ咿秘‰畔郴％耻柙’＃口ｔ蝉＃＂铲＃９９峁蚺’＃＂￥”ｔ＾弘
第６７届世界铸造会议组团通知
第６７届世界铸造会议将于２（Ｘ１６年６月５日至７口在英国Ｈａｒｒｏｇａｔｅ举行，Ｈａｒｒｏｇａｔｅ是一个独特的温泉疗养地，拥有乔治王朝的建筑和美丽的园林。城市被连绵的乡村和历史遗迹所包围，是一个理想的英式度假胜地。
世界铸造会议已其有７７年的历史，每两年举行一次，是国际铸造界规格最高、规模最大的学术活动。与会议同时同地举办国际铸造展览会。
第６７届世界铸造会｝义由世界铸造组织主办，英国铸造金属工程师学会承办，征文工作已结束。作为世界铸造组织的成员之一，中国机械工程学会铸造分会将组织大型代表同参加本届世界铸造会议和国际铸造展览会，现将有关内容通知如下：
一、内容：
１、参加会议、宣读论文、学习和了解国际先进技术。２、参观国际铸造展览会，寻求技术和贸易合作。
会议注册费（此项费用可不含在团费中）
１、ＷＦＯ成员代表（我会为ＷＶＯ成员学会）：５２５英镑２、ｗＦＯ非成员代表：５７５英镑３、陪同人员：２６５英镑
４、ＷＦＯ成员学会的官方代表：２６５英镑５、宣读论文作者（每篇论文一人）：２６５英镑
６、ＷＦＯ执委、成员学会秘书长、前主席、在此次大会期间举行会泌的国际分委员会主席和秘书长：２６５英镑
三、报名：
报名截止日期：２００６年２月底；报名时请填好出国人员申请表，请先发传真后寄原件给我会联系人
报名费：２０００元人民币（含签证费等手续费在内，若因参加者本人的原因退团．报名费不予退还）。
四、联系人及汇款：联系人：刘秀玲
地址：沈阳市铁西区云峰南街１７号电话：０２４
２５８５２３１１—２０２０２４—２５８５１５９８
３参观英国、北欧国家相关铸造企业和大学。
二、费用：
组团费：１０００英镑／人（含境外９天的住宿费、伙食费、公杂费）。
个人零用：１００英镑／人城市间交通费：４００英镑／人机票：１１０００元人民币
邮编：１１００２２
传真：０２４—２５８５５７９３
请将人民币汇人如下帐号（英镑付款形式另议）：户名：沈阳铸造研究所
开户行：中信铁西支行
帐号：７２２１７—１—０１—８２１—００００３１—０１
中国机械工程学会铸造分会
万 方数据合计：１５００英镑＋Ｉ｜０００元人民币（含展览会参观费）
必须澄清的几个有关凝固技术的概念
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
陈宗民， CHEN Zhong-ming
山东理工大学,山东,淄博,255049铸造设备研究
RESEARCH STUDIES ON FOUNDRY EQUIPMENT2006(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zzsbyj200601018.aspx
２００６年第１期２００６年２月
俦造设毒研究
ＲＥＳＥＡＲＣＨＳＴＵＤＩＥＳＯＮＦＯＵＮＤＲＹ
ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
Ｆｅｂ２００６Ｎｏｌ
・教学研究・
必须澄清的几个有关凝固技术的概念
陈宗民
（山东理工大学，山东淄博２５５０４９）
摘要：根据教学和研究实践，指出了几个容易混淆的铸造专业技术概念，从各方面对这些概念的台义作了详尽的阐述，并对产生的概念性错误的的原因进行了辨析。
关键词：凝固技术；凝固；凝固方式；凝固原则中国分类号：Ｇ６４２
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００４—６１７８（２００６）０ｌ一００５２—０２
在铸造技术中，有几个非常容易混淆的有关凝固技术的概念。有些概念是初学铸造专业的学生所感到困难的；而有些出现在某些书刊中的概念也有不甚清晰的嫌疑。笔者感到有必要从几个方面探讨这些的概念的内涵。这些概念包括：逐层凝固和体积凝固、顺序凝固和同时凝固、定向凝固。
１几个有关凝固的概念简介１．１定向凝固
则。
注意：与顺序凝固原则相对应的是同时凝固原
１。３逐层凝固
概念：表征铸造台金的铸造性能。铸造合金在凝固过程中因不存在固液共存的凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称谓逐层凝固方式。
实现条件：纯金属或共晶成成分的合金凝固。注意：体积凝固方式、中间凝固方式与逐层凝固方式都是描述铸造合金铸造工艺性能的。
２常出现的错误理解和辨析
２．１
概念：定向凝固就是铸件冷却时，热量只朝一个方向散失的凝固，铸型中的熔融金属沿热流反方向
定向结晶。
实现方法：定向凝固最主要的工艺参数是固一液界面中的温度梯度Ｇ。和固液界面向前推进的速度即晶体生长速度Ｒ。ＧＬ／Ｒ值是控制晶体长大形态的重要判椐据，其技术关键之一是提高固液界面前沿的温度梯度Ｇ。，在提高Ｇ。的条件下增加Ｒ，才
能获得所要求的晶体形态。
同时凝固和体积凝固、顺序凝固和逐层凝固的
混淆
错误的产生：常见于初学铸造专业的学生。产生错误的原因是由于同时凝固和体积凝固都具有“同时”的特点，但同时凝固的“同时”是从铸件的整体上来考察铸件的凝固的。是指铸件的各个宏观部分温度梯度近乎为零，同时开始凝固，这是我们在设
计铸造工艺的时候所采用的一种“凝固原则”。而
主要工艺手段：发热剂法、功率降低法、快速凝固法、液体金属冷却法。
。主要工艺目的：得到规则的单向柱状晶或单晶。
１．２顺序凝固
体积凝固的“同时”是从铸件断面上考察铸件凝固的，是指结晶温度范围较宽的合金在铸件断面温度梯度较小的条件下，凝固区贯穿整个断面，由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈糊状后固化，故又称为糊状凝固，体积凝固方式是某种铸造合金在・定温
度梯度条件的一种工艺性能。
概念：通过在铸件可能出现缩孔的厚大部位上
（或附近）安放冒口等工艺措施，使铸件上远离冒口
的部位先凝固，尔后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固，铸件上最后凝固部位产生的收缩由冒口补充、这种设计铸件工艺的原则称为顺序凝固的
原则。
同样，由于顺序凝固与逐层凝固都具有“顺序”的特征，也容易引起混淆。其差别类似以上所述。
两者的差异如图ｌ、２所示。
实现方法：在缩孔处安放冒口（补充液态金属）、局部安放冷铁（调节凝固顺序）、合理地开设内浇道（调节凝固顺序）。
主要工艺目的：防止缩孔和宏观缩松。
收稿日期：２００５—１２—１５作者简介：陈宗民（１９８０一）
几个概念之间的关系：具有逐层凝固方式特征的铸造合金在凝固后容易产生缩孔，故在设计铸造
万方数据
２００６年第ｌ期陈宗民：必须澄清的几个有关凝固技术的概念
５３
Ｔ艺时常采用顺序凝固的工艺原则来防ｔｌ：；而具有
体积凝固特征的铸造合金容易产生缩松，补缩阻力
固”来取代“顺序凝固”了。笔者认为，这更是一个极不严谨的做法。很明显，定向凝固是一种严格的“一维凝固”或“单向凝固”，在凝固过程中，得到的是柱状晶（如图３）。而在顺序凝固工艺中，不论是先凝固的部分，还是后凝固的部分，在凝固过程中，都不是单向凝固（如具有逐层凝固特征的合金采用顺序凝固的工艺原则时，从铸件断面上看，晶粒可能从型壁的各个部位向中心生长，如图１），当然也不一定是单向的柱状晶组织了。
很大，如果用顺序凝固的工艺原则，补缩效果很差，反而产生铸造内应力，所以具有体积凝固特征的铸造合金在铸造时通常采用同时凝【｜５１的原则。
国画圆圆画
图１
台金逐层凝固方式及其产生缩孔的过程
浇
，＼淞
ａ）横向截面×１０００ｂ）纵向截面×１０００
图３州一３２Ｍｏ一６ＡＩ一１．５Ｖ合金∥１一Ｍｏ双相定向
凝固共晶组织
图２铸件顺序凝固的原则
２．２定向凝固和顺序凝固的混淆
两个概念之间的关系：严格地说，这是两个没有什么关系的工艺方法。但如果一定要比较的话，笔者认为，定向凝固一定是一种顺序凝固，但顺序凝固
错误的产生：也许是因为“定向凝固”和“顺序凝固”都包含有“按一定顺序凝固”的意思，故近几
年来，甚至在某些教科书中，已经开始用“定向凝未必是定向凝固。
＃ｏ口强＃蚺＃４峙蛆＃蛐蛆￥蚶坩蚶啦＃口ｐ９坩丑ｐ９９＃口ｐ９啦’湖啦韭出’渺舯’渺妒９渺班。舭４ｉ阻’社ｈ咿秘‰畔郴％耻柙’＃口ｔ蝉＃＂铲＃９９峁蚺’＃＂￥”ｔ＾弘
第６７届世界铸造会议组团通知
第６７届世界铸造会议将于２（Ｘ１６年６月５日至７口在英国Ｈａｒｒｏｇａｔｅ举行，Ｈａｒｒｏｇａｔｅ是一个独特的温泉疗养地，拥有乔治王朝的建筑和美丽的园林。城市被连绵的乡村和历史遗迹所包围，是一个理想的英式度假胜地。
世界铸造会议已其有７７年的历史，每两年举行一次，是国际铸造界规格最高、规模最大的学术活动。与会议同时同地举办国际铸造展览会。
第６７届世界铸造会｝义由世界铸造组织主办，英国铸造金属工程师学会承办，征文工作已结束。作为世界铸造组织的成员之一，中国机械工程学会铸造分会将组织大型代表同参加本届世界铸造会议和国际铸造展览会，现将有关内容通知如下：
一、内容：
１、参加会议、宣读论文、学习和了解国际先进技术。２、参观国际铸造展览会，寻求技术和贸易合作。
会议注册费（此项费用可不含在团费中）
１、ＷＦＯ成员代表（我会为ＷＶＯ成员学会）：５２５英镑２、ｗＦＯ非成员代表：５７５英镑３、陪同人员：２６５英镑
４、ＷＦＯ成员学会的官方代表：２６５英镑５、宣读论文作者（每篇论文一人）：２６５英镑
６、ＷＦＯ执委、成员学会秘书长、前主席、在此次大会期间举行会泌的国际分委员会主席和秘书长：２６５英镑
三、报名：
报名截止日期：２００６年２月底；报名时请填好出国人员申请表，请先发传真后寄原件给我会联系人
报名费：２０００元人民币（含签证费等手续费在内，若因参加者本人的原因退团．报名费不予退还）。
四、联系人及汇款：联系人：刘秀玲
地址：沈阳市铁西区云峰南街１７号电话：０２４
２５８５２３１１—２０２０２４—２５８５１５９８
３参观英国、北欧国家相关铸造企业和大学。
二、费用：
组团费：１０００英镑／人（含境外９天的住宿费、伙食费、公杂费）。
个人零用：１００英镑／人城市间交通费：４００英镑／人机票：１１０００元人民币
邮编：１１００２２
传真：０２４—２５８５５７９３
请将人民币汇人如下帐号（英镑付款形式另议）：户名：沈阳铸造研究所
开户行：中信铁西支行
帐号：７２２１７—１—０１—８２１—００００３１—０１
中国机械工程学会铸造分会
万 方数据合计：１５００英镑＋Ｉ｜０００元人民币（含展览会参观费）
必须澄清的几个有关凝固技术的概念
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
陈宗民， CHEN Zhong-ming
山东理工大学,山东,淄博,255049铸造设备研究
RESEARCH STUDIES ON FOUNDRY EQUIPMENT2006(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zzsbyj200601018.aspx