第一节
金属铸造性能
一、合金的流动性
合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的
能力。通常用流动性和收缩性来衡量。
1、流动性概念
流动性 —— 液态合金的充型能力 。
流动性好的合金：
? 易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；
? 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；
? 易于补缩及热裂纹的弥合。
螺旋形流动性试样
合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。
试样越长，流动性越好。
常用合金的流动性 （砂型，试样截面 8× 8mm）
合金种类 铸型种类 浇注温度 （ ℃ ） 螺旋线长度（ mm）
铸铁 C+Si=6.2%
C+Si=5.9%
C+Si=5.2%
C+Si=4.2%
砂型
砂型
砂型
砂型
1300
1300
1300
1300
1800
1300
1000
600
铸钢 C=0.4% 砂型
砂型
1600
1640
100
200
铝硅合金（铝硅明）
镁合金（含 Al及 Zn）
锡青铜（ Sn=10%,Zn=2%）
硅黄铜（ Si=1.5～ 4.5%）
金属型 （ 300℃ ）
砂型
砂型
砂型
680～ 720
700
1040
1100
700～ 800
400～ 600
420
1000
? 合金性质方面
? 铸型和浇注条件
? 铸件结构
２、影响合金流动性的因素
纯金属、共晶合金流动性好。（恒温
下结晶，凝固层内表面光滑）
亚、过共晶合金流动性差。（在一定
温度范围内结晶，凝固层内表面粗糙不平）
提高流动性的措施：
提高铸型的透气性，降低导热系数；
确定合理的浇注温度；
提高金属液的压头；
浇注系统结构简单。
铸件壁厚 >最小允许壁厚
二、合金的收缩
1、收缩的概念
收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。
收缩的三个阶段
液态收缩
凝固收缩
固态收缩
形成缩孔、缩松（体收缩率）
—— 产生变形和裂纹（线收缩率）
几种铁碳合金的体积收缩率
合金种类 含碳量
（ %）
浇注温度
（ ℃ ）
液态收缩
（ %）
凝固收缩
（ %）
固态收缩
（ %）
总体积收缩
（ %）
线收缩率
（ %）
碳素铸钢
白口铸铁
灰铸铁
0.35
3.0
3.5
1610
1400
1400
1.6
2.4
3.5
3.0
4.0
0.1
7.86
5.4~6.3
3.3~4.2
12.46
12~12.9
6.9~7.8
1.38~2.0
1.35~2.0
0.8~1.0
2、铸件的缩孔和缩松
缩孔的形成：
缩松的形成：
纯金属或共晶成分
的合金易形成缩孔。
结晶温度范围大的
合金易形成缩松。
缩孔和缩松的防止
定向凝固 —— 在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过
增设冒口或冷铁等工艺措施，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，冒口本身最后凝固。
结果：使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属
的补充，而将缩孔转移到冒口之中。
缩孔位置的确定
等
温
线
法
内
切
圆
法
定向凝固的缺点和应用：
缺点 —— 铸件成本高，加大铸造内应力（易变形、开裂）。
应用 —— 体收缩大的合金，如铸钢、铝青铜和铝硅合金等。
3、铸造应力
铸造内应力有 热应力 和 机械应力,是铸件产生变形和
开裂的基本原因。
热
应
力
的
形
成
机
械
应
力
的
形
成
减少和消除应力的措施：
结构上 —— 壁厚均匀，圆角连接，结构对称。
工艺上 —— 同时凝固，去应力退火。
同时凝固和定向凝固比较
用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件
内应力小，工艺简单，节省金属但
同时凝固往往使铸件中心区域出现
缩松，组织不致密。
用于 收缩大或壁厚差距
较大，易产生缩孔的合金
铸件，如铸钢、铝硅合金
等。 定向凝固 补缩作用好，
铸件致密，但铸件成本高，
内应力大。
4、铸件的变形
对于厚薄不均匀、截面不对称及具有细长特
点的杆件类、板类及轮类等铸件，当残余铸造应
力超过铸件材料的屈服强度时，产生翘曲变形。
框形铸件变形 T形梁铸钢件变形
用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。
箱体件反变
形量和方向 床身导轨的翘曲变形及反变形
有的铸件虽无明显的变形，但经切削加工后，
破坏了铸造应力的平衡，产生变形甚至裂纹。
圆柱体铸件加工后的变形
表面被加工
掉一层后
心部
钻孔后
从侧面
切去一层
5、铸件的裂纹
铸钢件结构对热裂纹的影响
轮形铸件的冷裂
三、铸件的常见缺陷
铸件缺陷除缩孔、缩松、变形、开裂外还有：
冷隔和浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂
等。
夹
砂
的
形
式
夹
砂
形
成
过
程
常见的铸件缺陷
金属铸造性能
一、合金的流动性
合金的铸造性能是表示合金铸造成型获得优质铸件的
能力。通常用流动性和收缩性来衡量。
1、流动性概念
流动性 —— 液态合金的充型能力 。
流动性好的合金：
? 易于浇注出轮廓清晰、薄而复杂的铸件；
? 有利于非金属夹杂物和气体的上浮和排除；
? 易于补缩及热裂纹的弥合。
螺旋形流动性试样
合金的流动性是以螺旋形流动试样的长度来衡量。
试样越长，流动性越好。
常用合金的流动性 （砂型，试样截面 8× 8mm）
合金种类 铸型种类 浇注温度 （ ℃ ） 螺旋线长度（ mm）
铸铁 C+Si=6.2%
C+Si=5.9%
C+Si=5.2%
C+Si=4.2%
砂型
砂型
砂型
砂型
1300
1300
1300
1300
1800
1300
1000
600
铸钢 C=0.4% 砂型
砂型
1600
1640
100
200
铝硅合金（铝硅明）
镁合金（含 Al及 Zn）
锡青铜（ Sn=10%,Zn=2%）
硅黄铜（ Si=1.5～ 4.5%）
金属型 （ 300℃ ）
砂型
砂型
砂型
680～ 720
700
1040
1100
700～ 800
400～ 600
420
1000
? 合金性质方面
? 铸型和浇注条件
? 铸件结构
２、影响合金流动性的因素
纯金属、共晶合金流动性好。（恒温
下结晶，凝固层内表面光滑）
亚、过共晶合金流动性差。（在一定
温度范围内结晶，凝固层内表面粗糙不平）
提高流动性的措施：
提高铸型的透气性，降低导热系数；
确定合理的浇注温度；
提高金属液的压头；
浇注系统结构简单。
铸件壁厚 >最小允许壁厚
二、合金的收缩
1、收缩的概念
收缩是铸件中的缩孔、缩松、变形和开裂等缺陷产生的原因。
收缩的三个阶段
液态收缩
凝固收缩
固态收缩
形成缩孔、缩松（体收缩率）
—— 产生变形和裂纹（线收缩率）
几种铁碳合金的体积收缩率
合金种类 含碳量
（ %）
浇注温度
（ ℃ ）
液态收缩
（ %）
凝固收缩
（ %）
固态收缩
（ %）
总体积收缩
（ %）
线收缩率
（ %）
碳素铸钢
白口铸铁
灰铸铁
0.35
3.0
3.5
1610
1400
1400
1.6
2.4
3.5
3.0
4.0
0.1
7.86
5.4~6.3
3.3~4.2
12.46
12~12.9
6.9~7.8
1.38~2.0
1.35~2.0
0.8~1.0
2、铸件的缩孔和缩松
缩孔的形成：
缩松的形成：
纯金属或共晶成分
的合金易形成缩孔。
结晶温度范围大的
合金易形成缩松。
缩孔和缩松的防止
定向凝固 —— 在铸件可能出现缩孔的厚大部位，通过
增设冒口或冷铁等工艺措施，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，冒口本身最后凝固。
结果：使铸件各个部分的凝固收缩均能得到液态金属
的补充，而将缩孔转移到冒口之中。
缩孔位置的确定
等
温
线
法
内
切
圆
法
定向凝固的缺点和应用：
缺点 —— 铸件成本高，加大铸造内应力（易变形、开裂）。
应用 —— 体收缩大的合金，如铸钢、铝青铜和铝硅合金等。
3、铸造应力
铸造内应力有 热应力 和 机械应力,是铸件产生变形和
开裂的基本原因。
热
应
力
的
形
成
机
械
应
力
的
形
成
减少和消除应力的措施：
结构上 —— 壁厚均匀，圆角连接，结构对称。
工艺上 —— 同时凝固，去应力退火。
同时凝固和定向凝固比较
用于凝固收缩小的灰铸铁。铸件
内应力小，工艺简单，节省金属但
同时凝固往往使铸件中心区域出现
缩松，组织不致密。
用于 收缩大或壁厚差距
较大，易产生缩孔的合金
铸件，如铸钢、铝硅合金
等。 定向凝固 补缩作用好，
铸件致密，但铸件成本高，
内应力大。
4、铸件的变形
对于厚薄不均匀、截面不对称及具有细长特
点的杆件类、板类及轮类等铸件，当残余铸造应
力超过铸件材料的屈服强度时，产生翘曲变形。
框形铸件变形 T形梁铸钢件变形
用反变形法防止箱体、床身导轨的变形。
箱体件反变
形量和方向 床身导轨的翘曲变形及反变形
有的铸件虽无明显的变形，但经切削加工后，
破坏了铸造应力的平衡，产生变形甚至裂纹。
圆柱体铸件加工后的变形
表面被加工
掉一层后
心部
钻孔后
从侧面
切去一层
5、铸件的裂纹
铸钢件结构对热裂纹的影响
轮形铸件的冷裂
三、铸件的常见缺陷
铸件缺陷除缩孔、缩松、变形、开裂外还有：
冷隔和浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂
等。
夹
砂
的
形
式
夹
砂
形
成
过
程
常见的铸件缺陷
