金属零件凝固传热显微偏析铸件检测光学显微镜
凝固传热
大部分金属零件，除用粉末冶金的方法生产的以外，在其
制造过程中，都会涉及凝固问题。铸件的生产显然需要凝固过
程；锻件和轧制产品其实也就是经过了热加工的铸件，在很多场
合下，它们的特性可被追溯到凝固的方法。特别是合金的凝固速
率，乃是一极重要的操作变数。凝固速率直接关系到枝晶组织的
粗细度，因而控制着显微偏析，如晶内偏析、第二相和夹杂等的
程度与分布。凝固过程中的温度梯度亦有很重要的意义，合金中
显微疏松的形成即与它有关。由于这些冶金方面的原因，并从工
艺操作的观点出发，应当承认凝固传热是一个重要的研究课题。
凝固过程中的传热分析比第九章中介绍的热传导分析更为复
杂。这正是文献中有关这个课题的资料要比固体中的导热方面的
资料少得多的原因之一。但是，为着处理许多实际问题，也已经
提出了不少理论可供参考。
砂模中的凝固
除了浇注成锭的钢以外，在砂模中浇注的金属量较大。下面
所作的分析适用于金属在砂模中凝固的场合，或者更一般地说，
适用于主要热阻在模壁内，例如模型由灰泥、锆英石、莫来石
或其它导热性差的材料制造的情况。
现在来讨论没有过热度的纯液态金属浇到由导热性差的材料
制成的平壁模中的传热问题。
金属模中的凝固
当把液态金属注入金属模时，铸件迅速凝固，而模壁和铸件
内的温度则发生急剧的变化。搞清楚哪些变数影响金属模中凝固
过程很重要，因为大多数锭子，所有金属铸模及压铸铸件都是在
金属模中铸造成的；即使是砂型铸件，也有很多是在要害部位插
入金属型面(借以提高凝固速率)的砂模中铸成的。
液态金属注入金属模(其壁能起激冷作用)时的传热过程比
注入砂模的导热过程还要复杂；这是由于金属模的导热性能远比
砂模好之故。
除接触热阻外，砂模中的凝固过程和金属模中的凝固过程还
存在着其它一些不同之点：
1)液态金属在金属模中凝固时，其热阻在传热过程的总热
阻中占有重要的比例。这就导致表面温度远低于金属本身的熔
点，而凝固金属内部则存在显著的温度梯度。
2)在金属模情况下，由于凝固层金属处于过冷状态，因
此，凝固过程中被带走的总热量更多。正因为这样，凝固金属的
热容是个重要参数。
