什么是凝固区？凝固区宽度与铸件质量的关系

铸件凝固过程中，其断面上一般存在着三个区域，即固态区、凝固区、液态区，如图1-6所示。

凝固区就是位于液态区和固态区之间的“固态和液态共存”的区域。其宽度δ称为凝固区宽度。凝固区宽度对铸件质量有很大影响，铸件的凝固方式正是根据铸件断面上所呈现的凝固区宽度大小，而区分为逐层凝固、糊状凝固和中间凝固。

图1-6 凝固区宽度

1—铸型 2—固态区 3—凝固区 4—液态区

1）凝固区宽度很窄时，属逐层凝固方式。其凝固前沿直接与液态金属接触。属于窄凝固区的金属有纯金属（工业用铜、工业用锌、工业用锡），共晶合金（铝硅合金、近共晶合金如灰铸铁），窄结晶范围的合金（如低碳钢、铝青铜、结晶温度范围小的黄铜）。(www.xing528.com)

当液态凝固成为固态而发生体积收缩时，可以不断得到液体的补充，产生分散缩松的倾向小，而是在铸件最后凝固的部位留下集中缩孔。集中缩孔容易消除，因而补缩性良好。由于收缩受阻而产生的晶间裂纹，容易得到金属液的填充，使裂纹愈合，故铸件的热裂倾向性小。在充型过程中发生凝固时也具有较好的充型能力。

2）凝固区宽度很宽时，属糊状凝固方式。属于宽凝固区的金属有铝合金，镁合金（铝铜合金、铝镁合金、镁合金），铜合金（锡青铜、铝青铜、结晶温度范围大的黄铜），铁碳合金（高碳钢、球墨铸铁）。

凝固区越宽的金属，铸造时金属液中气泡、夹杂物越不易集中上浮去除，补缩也较困难。铸件产生热裂倾向性很大。当晶间出现裂纹时，也得不到液态金属的充填使之愈合。这类合金在充填过程中发生凝固时，其充型能力也很差。

3）介于窄凝固区和宽凝固区的称为中间凝固区。属于中间凝固区的合金有中碳钢、高锰钢、一部分特种黄铜和白口铸铁等。其补缩特征、热裂倾向和充型能力介于逐层凝固和糊状凝固方式之间。这类铸件凝固的控制，主要是调整有关工艺参数，在铸件截面上建立有利的温度梯度，缩小铸件截面上的凝固区域，使凝固方式由糊状凝固转变为逐层凝固，以获得合格的铸件。