收缩进行补缩。流动性较差的铸造合金则易产生浇不足、冷隔及夹渣、气孔等铸造缺陷。
1.1.1.2 合金流动性的测定
合金的流动性可用螺旋试样测定法进行测定。将液态合金浇入螺旋线形的铸型型腔中，所得的螺旋试样的长度就代表其流动性的好坏。显然，在相同的铸型及浇注条件下，浇出的螺旋试样越长，则表示该合金的流动性越好。
在常用铸造合金中，铸铁和硅黄铜的流动性最好，铝硅合金次之，铸钢最差。
表1-1几种铸造合金的流动性
合金种类 铸铁：wC+Si=6.2% 5.9% 5.2% 5.0% 4.2% 铸钢：wC = 0.4% wC = 0.4% 铝 硅铝明 镁合金 锡青铜ZQSn10-2 ZQSn3-7-5-1 硅黄铜 砂型 砂型 1300 铸型种类 浇注温度/℃ 螺旋线长度/mm 1800 1300 1000 800 600 100 200 400 700～800 400～600 420 195 1000 砂型 金属型 （预热300℃） 砂型 1600 1640 680 680～720 700 1040 980 1100
1.1.1.3 影响流动性的因素
影响合金流动性的因素很多，其中化学成分的影响最为显著。 ⑴ 化学成分
合金的结晶特性对流动性影响很大：结晶温度范围窄的合金流动性好，故纯金属和共晶成份合金流动性好；结晶温度范围宽的合金流动性差，故远离共晶成分的亚共晶和过共晶合金流动性差。
C、Si含量越高，越接近共晶成分，流动性越好；P也可提高流动性，但易引起冷脆；S、Mn则会降低流动性。 ⑵ 浇注条件
①浇注温度
在一定范围内，浇注温度越高，合金保持液态的时间越长，且使金属液粘度降低，其中的杂质易于上浮或溶解，减少了内摩擦。同时液态合金过热度越高，传给铸型的热量越多，铸型与金属液的温差越小，故合金流动性好，充型能力强。但浇注温度过高，液态合金收缩增大，吸收气体多，氧化严重，流动性反而会下降，铸件易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔等缺陷。因此在保证流动性的前提下，浇注温度应尽可能低一些。但对于形状复杂的薄壁件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度，以防止浇不足、冷隔等缺陷。生产中每种合金都有一定的浇注温度范围：铸钢为1520℃～1620℃，铸铁为1230℃～1450℃，铝合金为680℃～
780℃。薄壁复杂件取上限，厚壁件取下限。 ②充型压力
液态合金在流动方向上所受压力越大，其流动性越好，充型压力也越强。砂型铸造时，可采用增加内浇口截面、直浇口高度或提高浇包位置等方法，以提高充型压力，增加合金流动性；也可采用压力铸造、低压铸造、离心铸造等人工加压的方法，提高充型能力，增加合金流动性。 ③浇注系统的结构
浇注系统的结构越复杂，流动的阻力就越大，流动性就越低。故在设计浇注系统时，要合理布置内浇道在铸件上的位置，选择适当的浇注系统结构和各部分(直浇道、横浇道和内浇道)的横截面积。 ⑶ 铸型填充条件
液态合金充型时，铸型阻力将影响合金流动速度，而铸型与合金之间的热交换又将影响合金保持液态的时间。因此，铸型的下列因素对充型能力有显著影响： ①铸型蓄热能力(导热性)
铸型材料的导热系数和比热越大，对液态合金的激冷能力越强，合金充型能力越差，流动性越差。例如，金属型中的流动性比在湿砂型中低20%～25%，而湿砂型中的流动性比干砂型中低10%～20%。 ②铸型温度(冷却速度)
在金属型铸造和熔模铸造时，可将铸型预热。由于减少了铸型和液态合金之间的温差，减缓了冷却速度，故增加了合金流动性，提高了充型能力。 ③铸型透气性
在高温液态合金的作用下，型腔中的气体膨胀，型砂中的水分汽化，煤粉和其它有机物的燃烧，将产生大量气体。若铸型的透气性差，则型腔中气体压力增加，会阻碍液态合金充型。 ⑷ 铸件结构
铸件结构如壁厚、尺寸大小、复杂程度等，对充型能力也有较大影响。当铸件壁厚过小，厚薄部分过渡面多，有大的水平面等结构时，都会降低金属液的流动性。
另外，液态合金的粘度、结晶潜热、导热系数等物理性能对流动性都有影响。
1.1.2铸件的凝固与收缩
浇入铸型型腔的液态金属在冷凝过程中，如果其液态收缩和凝固收缩得不到补充，铸件将产生缩孔或缩松缺陷。为防止上述缺陷产生，必须合理地控制铸件的凝固过程。
1.1.2.1 铸件的凝固方式及其影响因素 ⑴ 凝固方式
在铸件凝固过程中，其断面上一般存在着液相区、凝固区和固相区三个区域。其中，对铸件质量影响最大的是液固两相共存的凝固区的宽窄。 ①逐层凝固
纯金属或共晶成分合金在凝固过程中因不存在凝固区，故断面上外层的固体和内层的液体由一条界限(凝固前沿)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，直达铸件中心。这种凝固方式称为逐层凝固。
②糊状凝固
如果合金的结晶温度范围很宽，且铸件的温度分布较为平坦，则在凝固的某段时间内，铸件表面并不存在固体层，而是液、固并存的凝固区贯穿整个断面。由于这种凝固方式与水泥的凝固类似，即先呈糊状而后固化，故称为糊状凝固。 ③中间凝固
大多数合金的凝固方式介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固。 铸件质量与其凝固方式密切相关。一般说来，逐层凝固时，液态合金充型能力强，便于防止缩孔、缩松等铸造缺陷；糊状凝固的铸件则容易得到粗大疏松的组织。
⑵ 影响铸件凝固方式的因素
影响凝固方式的因素主要是合金的结晶温度范围和铸件的温度梯度 ①合金的结晶温度范围
合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。如砂型铸造时，低碳钢因结晶温度范围窄为逐层凝固，而高碳钢因结晶温度范围宽为糊状凝固。
②铸件的温度梯度
当合金结晶温度范围一定时，凝固区域的宽窄取决于铸件内外层之间的温度梯度。如果铸件的温度梯度由小变大，则其对应的凝固区会由宽变窄。
综上所述，趋向于逐层凝固的合金(如灰口铸铁、铝硅合金等)便于铸造，应尽量选用；当必须采用倾向于糊状凝固的合金(如锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁等)时，可考虑采用适当的工艺措施(如选用金属型铸造)，以减小其凝固区域。 1.1.2.2 铸件的收缩及其影响因素 ⑴ 收缩的定义：
收缩是指铸造合金在冷却凝固过程中所产生的体积或尺寸缩小的现象。收缩是金属及合金的物理特性。合金的收缩会给铸造工艺带来许多困难，还会导致铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形等铸造缺陷。 ⑵ 收缩的过程及收缩率
液态金属从浇注温度冷却到室温的收缩过程分为以下三个阶段：
表1-2 合金收缩的三个阶段
液态收缩（T＞T液） 凝固收缩（T液＞T＞T固） 固态收缩（T＜T固） 是产生缩孔、缩松的基本原因 是产生内应力、变形和裂纹的基本原因 ①液态收缩阶段
从浇注温度到开始凝固温度之间的收缩，即液相线以上的收缩。此阶段液态金属不发生状态和组织变化，收缩由温度下降引起，所以过热度越高，液态收缩率越大。表现为型腔内金属液面的降低。 ②凝固收缩(结晶收缩)阶段
从开始凝固温度到终止凝固温度之间的收缩，即液相线到固相线之间的、液固共存的收缩。收缩量包括：由液态转变为故态的体积收缩；从液相线到固相线温度下降引起的体积收缩；组织变化引起的体积收缩。合金的结晶温度范围越大，
凝固收缩率越大。 ③固态收缩阶段
从终止凝固温度到室温之间的收缩，即固相线以下的收缩。此阶段的收缩是由温度下降引起的体积收缩。对于凝固后有相变的合金，相变时也会引起体积变化。
以上三种收缩的总和即是合金的总体积收缩。合金的液态收缩和凝固收缩能引起铸件体积的变化，常用单位体积收缩量(即体收缩率)来表示，是造成缩孔、缩松的根本原因；而合金的固态收缩还会引起铸件外形尺寸的变化，常用单位长度上的收缩量(即线收缩率)来表示，是造成铸件内应力、变形和裂纹的根本原因。
铸造合金由高温t0降到低温t时的体收缩率和线收缩率可表示如下：
?V??L?V0?VV0L0?LL0?100%
?100%式中 V0、L0——合金在t0时的体积(cm3)和长度(mm)；
V、L——合金在t时的体积(cm3)和长度(mm)。
表1-3 几种常见合金的收缩率
材料种类 灰口铸铁 铸造有色金属 铸造碳钢 线收缩率/% 1 1.5 2 体收缩率/% 5~8 5 10~14 ⑶ 影响铸件收缩率的因素
①合金种类
不同合金具有不同的收缩率。常用铸造合金中，铸钢的收缩率最大，白口铸铁次之，灰口铸铁最小。灰口铸铁收缩很小是由于其中大部分碳以石墨形式存在，石墨的比容大，在结晶过程中石墨析出所产生的体积膨胀部分抵消了合金的凝固收缩。通常，每析出1%石墨，铸件体积将增加2%。 ②化学成分
不同元素对石墨化的影响不同。促进石墨化的元素含量越多，析出的石墨越多，收缩越小；阻碍石墨化的元素越少，则收缩越大。 ③浇注温度
合金浇注温度越高，过热度越大，液态收缩量增加。通常，每下降100℃，体积收缩量约为1.6%。所以生产中常采用“高温出炉，低温浇注”的措施来减小收缩量。 ④铸造工艺
铸型条件、铸型结构等对收缩量也有较大影响。铸件在铸型中冷却时，不仅由于各部分冷却速度不同，收缩彼此制约，产生阻力，而且还会受到铸型和型芯的阻力，所以铸件的实际收缩量小于自由收缩量。铸件的形状、尺寸和工艺条件不同，实际收缩量也不相同。
1.1.2.3 铸件中缩孔、缩松的形成及其防止措施
缩孔和缩松是因合金收缩引起的常见铸造缺陷。
⑴ 缩孔、缩松的形成原因及过程
铸件凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，致使铸件最后凝固的地方出现了一些孔洞。这些孔洞可按大小和分布情况分为缩孔和缩松，大而集中的孔洞称为缩孔，小而分散的孔洞称为缩松。
①缩孔：在铸件的上部或最后凝固部位形成的、容积较大且呈倒锥形的孔洞。通常隐藏在铸件内部，但有时呈明显凹坑，暴露在铸件上表面。缩孔形成的原因是合金的液态收缩和凝固收缩未能得到液态金属的补充所致。 缩孔产生的条件是：金属在恒温或很窄的温度范围内，以逐层凝固方式结晶。纯金属和共晶成分的合金易产生集中缩孔。
②缩松：铸件中分散在某一区域内的细小缩孔。
缩松形成的原因也是合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩，使铸件最后凝固区域的收缩未能得到补偿或因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小液体区难以得到补偿而形成的。
缩松分为宏观缩松和显微缩松。宏观缩松是用肉眼或放大镜能观察到的、密集的小孔洞，多分布在铸件中轴线处或缩孔下方；显微缩松则是分布在晶粒之间的微小孔洞，用显微镜才能观察到，分布面积更为广泛。结晶温度范围越宽的合金，越易形成显微缩松；它影响铸件的气密性；显微缩松难以完全避免，一般铸件不将其作为缺陷，但有气密性或机械性能、物理化学性能要求很高的铸件则必须减少。
⑵ 影响缩孔、缩松形成的因素
①液态收缩和凝固收缩大的合金，易产生缩孔和缩松； ②浇注温度愈高，液态收缩愈大，缩孔的体积也愈大；
③纯金属、共晶合金和结晶温度范围窄的合金，容易产生集中缩孔，但缩松倾向较小，如铸造铝青铜、 铝硅合金；结晶温度范围宽的合金，易于形成缩松，如锡青铜、球墨铸铁等；
⑶ 缩孔、缩松的防止——“顺序凝固”原则
缩孔和缩松都是铸件的严重缺陷，必须根据技术要求、采取适当的工艺措施进行防止。实践证明，采用顺序凝固可以消除缩孔、缩松。
“顺序凝固”是指在铸件上可能出现缩孔的厚截面处(称为热节)，通过设置适当的补缩冒口或冷铁，控制铸件的凝固过程，使铸件上远离浇冒口的部位先凝固，浇冒口处最后凝固的铸件凝固工艺。按照这样的凝固顺序，先凝固部位的收