合金由固态变为液态时会吸收气体，而由液态转变为固态时又会析出气体，此气体存留在铸件中将引起气孔、夹渣等缺陷，气体元素即使以原子态存在于铸件中，也会使铸件的力学性能，尤其是韧性指标下降。

合金吸气性的强弱主要与合金的化学成分有关，如铸钢比铸铁更易吸收氧等。此外，同一种合金其吸气性还因冷却速度，凝固时所受压力等工艺因素不同而有差异，因而在设计对耐压抗渗漏有较高要求的铸件时应慎重选择合金并确定相应的工艺措施。

铸件凝固后，在截面上各个部分及晶粒内部往往出现化学成分不均匀的现象称为偏析，可分为晶内偏析、区域偏析和比重偏析三种类型，后二者为宏观偏析，使铸件的各部分性能不一致，严重影响铸件质量，往往使铸件报废。

偏析的产生主要与合金的化学成分有关。不同化学成分的合金其结晶温度范围不同，范围越宽越容易产生区域偏析。此外，偏析倾向还与冷却凝固速度和凝固时所受压力等工艺因素有关。设计者在确定铸件材质时应认真考虑材质的偏析特性，若必须采用易产生偏析的合金时，则应在铸件断面结构设计和选择铸造方法时充分注意，采取措施减少偏析的产生。

铸造合金在冷却凝固过程中体积和尺寸减小的现象称为收缩。合金从浇注温度冷却至常温的收缩共分为三个阶段。由浇注温度至凝固温度期间的收缩称为液态收缩，凝固温度范围内的收缩称为凝固收缩，从凝固终了温度冷却至常温阶段的收缩称为固态收缩。液态和凝固收缩通常以体收缩表示，其收缩值大小对铸件产生缩孔和缩松起决定性影响，而固态收缩通常以线收缩表示，又称为收缩率，它对铸件的尺寸精度，变形和铸件残留应力及冷裂纹的形成起主要作用。

不同化学成分的合金所表现出的收缩倾向不同，如普通碳素钢的体收缩值为10%～14.5%，线收缩率为2%。而灰铸铁的体收缩率为5%～8%，线收缩率约为1%。合金的收缩特性除与化学成分有关外，还主要与铸件的结构形状，浇注温度与浇注速度，冷却方式等工艺条件有关。因此，设计者在选择零件的合金时，要充分考虑它的收缩特性，优先选用收缩倾向小的合金。在设计铸件结构时，也要避免采用厚大截面，或局部凸厚或热节集中的结构，以减少缩孔缩松等铸造缺陷的产生。

铸件的收缩率可根据合金种类、成分、铸件结构尺寸等参数决定。

液态金属充填铸型的能力。流动性越好，越易于得到形状轮廓清晰、壁薄的铸件，不易产生冷隔、浇不足等铸造缺陷，并对防止其他类缺陷(如：缩孔、夹渣、气孔等)的产兰 生也较为有利。在设计铸件的结构形状和轮廓尺寸时，尤其在确定铸件壁厚时要充分考虑金属材质的流动性。

影响流动性的主要因素是金属的结晶特性(凝固温度范围、初晶形状)，通常金属的凝固温度范围越大，初晶越易为发达的树枝状晶，表现出流动性差，反之则较好。例如：在相同铸型及浇注条件下，在皿共晶铸铁中，共晶成分铸铁流动性最好，而碳含量越低者凝固温度范围越宽，初生奥氏体枝晶发达，流动性越差。金属的化学成分将影响金属的结晶特性和物理性质，因而对流动性的影响也很大。此外，流动性还与铸造过程中的其他工艺条件有关，如浇注温度和浇注压力、铸型的热导率及铸件复杂程度等。在已定金属成分的情况下，可通过调整这些工艺条件达到改善流动性的目的。

合金在高温时产生的裂纹称为热裂，而在低温或常温时因铸造应力过大而产生的裂纹称为冷裂。热裂和冷裂均由合金收缩所引起，热裂是凝固收缩引起，而冷裂主要由固态收缩产生的铸造应力而导致。不同种类合金其产生热裂的倾向不同，如高铬钼合金钢热裂倾向大，而普通灰铸铁几乎无热裂倾向。不同化学成分的合金在同等铸造条件下所产生的铸造应力也不同。如相同结构的铸件比较，铸钢件中残留铸造应力大于球铁件，后者又大于普通灰铁件。此外，铸件的变形及铸造应力大小与铸件结构和铸造条件密切相关，因而在设计铸件结构时应尽量采用均匀壁厚，并使其在铸造时能同时冷却，以减少铸造应力。

铸件随壁厚不同而引起力学性能各异的现象，当铸型和浇注条件确定后铸件壁厚是影响铸件冷却速度的重要因素。由于冷速的不同而得到不同的金属组织，从而导致不同的力学性能。这是所有铸造合金的通性，但因合金类别不同，有的合金对壁厚差异特别敏感，有的则敏感性较差。如铸铁的壁厚敏感性大于铸钢。因而在进行铸件设计时，应注意合金的这一特点，以减小由此引起的铸件性能下降 2100433B

铸件在凝固后继续冷却至室温产生固态收缩，当收缩受到阻碍而产生的内应力称为铸造应力。它是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因，铸造应力可分为机械应力和热应力两种。

铸造合金收缩性机械应力

铸件在固态收缩时，受到铸型或型芯等的机械阻碍而产生的内应力称为机械应力， 也称收缩应力，如图《机械应力》所示。机械应力是暂时的，铸件从铸型中取出之后便可自行消除。但在铸型中机械应力与热应力同时作用，应力瞬间超过铸件的强度极限时，铸件将产生裂纹。在工艺上增加铸型的退让性可碱小铸件的机械应力。

铸造合金收缩性热应力

由于铸件壁厚不均匀，造成各部分冷却速度不同，在同一时期内铸件各部分收缩不一致而产生的应力称为热应力。 2100433B

铸造合金从液态凝同和冷却至室温过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。包括液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。液态收缩是金属液由于温度的降低而发生的体积缩减。凝固收缩是金属液凝固（液态转变为同态）阶段的体积缩减。液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩减，通常称为“体收缩”。固态收缩是金属在固态下由于温度的降低而发生的体积缩减，固态收缩虽然也导致体积的缩减，但通常用铸件的尺寸缩减量来表示，故称为“线收缩”。

铸件收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷，故铸造用材料的收缩率越小越好。收缩直接影响铸件的质量。液态收缩和凝固收缩若得不到补足，会使铸件产生缩孔和缩松缺陷，固态收缩若受到阻碍会产生铸造内应力，导致铸件变形开裂。

1、缩孔和缩松

缩孔是由于金属的液态收缩和凝固收缩部分得不到补足时，在铸件的最后凝固处出现的较大的集中孔洞。缩松是分散在铸件内的细小的缩孔。缩孔和缩松都能使铸件的力学性能下降，缩松还能使铸件在气密性试验和水压试验时出现渗漏现象。生产中可通过在铸件的厚壁处设置冒口的工艺措施，使缩孔转移至最后凝固的冒口处，从而获得完整的铸件。冒口是多余部分，切除后便获得完整、致密的铸件；也可以通过合理地设计铸件结构，避免铸件局部金属积聚，来预防缩孔的产生。

2、变形与开裂

铸件在凝固后继续冷却过程中，若固态收缩受到阻碍就会产生铸造内应力，当内应力达到一定数值时，铸件便产生变形甚至开裂。铸造内应力主要包括收缩时的机械应力和热应力两种，机械应力是由铸型、型芯等外力的阻碍收缩引起的内应力；热应力是铸件在冷却和凝固过程中，由于不同部位的不均衡收缩引起的内应力。

生产中为减小铸造内应力，经常从改进铸件结构和优化铸造工艺入手，如铸件的壁厚应均匀，或合理地设置冷铁等工艺措施，使铸件各部位冷却均匀，同时凝固，从而减小热应力；铸件的结构尽量简单、对称，这样可减小金属的收缩受阻，从而减小机械应力。

影响收缩率的因素分内部和外部条件。

（1）合金的种类和成分

合金的种类和成分不同，其收缩率不同，铁碳合金中灰铸铁的收缩率小，铸钢的收缩率大。图3为常用铸造合金的线收缩率。

（2）工艺条件

金属的浇注温度对收缩率有影响，浇注温度越高，液态收缩越大。铸件结构和铸型材料对收缩也有影响，型腔形状越复杂、铸型材料的退让性越差，对收缩的阻碍越大。当铸件结构设计不合理，铸型材料的退让性不良时，铸件会因收缩受阻而产生铸造应力，容易产生裂纹。

零件结构的铸造工艺性指的是零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。实际上，一个好的铸造零件是经过以下设计步骤完成的：①功用设计； ②依铸造经验修改和简化设计； ③冶金设计(铸件材质的选择和适用性)；④考虑经济性 。2100433B