鑄造性能，主要指的是合金的鑄造性能，而合金的鑄造性能主要是指合金的流動性能和收縮性能等。鑄件的結構，如果不能滿足合金鑄造性能的要求，則可能產生澆不足、冷隔、縮松、氣孔、裂紋和變形等缺陷。
基本介紹
- 中文名：鑄造性能
- 外文名：castability
- 意思：合金的鑄造性能
- 凝固方式：逐層凝固、中間凝固、糊狀凝固
- 主要因素：合金的流動性等
- 套用：冶金
簡介,金屬流動性,收縮性,偏析,
簡介
工藝性能是指金屬材料對不同加工方法的適應能力，包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等，是設計零件、選擇材料和編制零件加工工藝流程的重要依據之一，對保證產品質量、降低生產成本、提高生產效率有著重大的作用。
金屬材料鑄造成形獲得優良鑄件的能力稱為鑄造性能。衡量鑄造性能的主要指標有流動性、收縮性和偏析傾向，幾種金屬材料的鑄造性能比較見下圖：
幾種金屬材料的鑄造性能比較金屬流動性
液體金屬材料充滿鑄型型腔，獲得輪廓清晰、形狀完整的優質鑄件的能力，稱為液體合金的流動性。流動性主要受化學成分、澆注溫度以及鑄型等因素影響，流動性好的材料容易充滿型腔，從而獲得外形完整、尺寸精確和輪廓清晰的鑄件。
金屬的流動性可用螺旋線長度來測定，下圖為螺旋形試樣。將金屬液澆注入螺旋形鑄型中，在相 同的鑄造條件下，獲得的螺旋線越長，表明金屬液的流動性越好。
螺旋形試樣影響流動性的因素主要是合金的種類與化學成分以及澆注工藝條件。
1、合金的種類與化學成分
不同種類的合金具有不同的流動性，根據流動性試驗測得的螺旋線長度可知，常用鑄造合金中，灰鑄鐵的流動性較好，矽黃銅、鋁矽合金次之，而鑄鋼的流動性較差。
同類合金中，化學成分不同，合金的結晶特點不同，其流動性也不一樣。一般合金的結晶是在一個溫度區問內完成，結晶時先形成的初晶會阻礙金屬液的流動；而共晶合金是在恆溫下結晶，無初品形成，對金屬液的阻力較小，另外共晶合金的熔點低，在同樣的澆注溫度下，共晶合金結晶前有足夠的時間充滿鑄型的型腔，所以共晶合金的鑄造性能優良。合金的成分越遠離共晶點，結晶溫度範圍越寬，其流動性越差。因此在滿足使用性能的前提下，鑄造合金應儘量選用共晶合金或接近共品成分的合金。
2、澆注工藝條件
提高澆注溫度可改善金屬的流動性。澆注溫度越高，金屬保持液態的時間越長，其黏度也越小，所以流動性也就越好。因此適當提高澆注溫度是改善流動性的工藝措施之一。另外鑄型材料的導熱性、鑄型內腔的形狀和尺寸等因素劃’流動性也有影響。
收縮性
鑄造合金從液態凝同和冷卻至室溫過程中，其體積和尺寸減少的現象稱為收縮性。包括液態收縮、凝固收縮、固態收縮三個階段。液態收縮是金屬液由於溫度的降低而發生的體積縮減。凝固收縮是金屬液凝固（液態轉變為同態）階段的體積縮減。液態收縮和凝固收縮表現為合金體積的縮減，通常稱為“體收縮”。固態收縮是金屬在固態下由於溫度的降低而發生的體積縮減，固態收縮雖然也導致體積的縮減，但通常用鑄件的尺寸縮減量來表示，故稱為“線收縮”。
鑄件收縮不僅影響尺寸，還會使鑄件產生縮孔、疏鬆、內應力、變形和開裂等缺陷，故鑄造用材料的收縮率越小越好。收縮直接影響鑄件的質量。液態收縮和凝固收縮若得不到補足，會使鑄件產生縮孔和縮松缺陷，固態收縮若受到阻礙會產生鑄造內應力，導致鑄件變形開裂。
1、縮孔和縮松
縮孔是由於金屬的液態收縮和凝固收縮部分得不到補足時，在鑄件的最後凝固處出現的較大的集中孔洞。縮松是分散在鑄件內的細小的縮孔。縮孔和縮松都能使鑄件的力學性能下降，縮松還能使鑄件在氣密性試驗和水壓試驗時出現滲漏現象。生產中可通過在鑄件的厚壁處設定冒口的工藝措施，使縮孔轉移至最後凝固的冒口處，從而獲得完整的鑄件。冒口是多餘部分，切除後便獲得完整、緻密的鑄件；也可以通過合理地設計鑄件結構，避免鑄件局部金屬積聚，來預防縮孔的產生。
2、變形與開裂
鑄件在凝固後繼續冷卻過程中，若固態收縮受到阻礙就會產生鑄造內應力，當內應力達到一定數值時，鑄件便產生變形甚至開裂。鑄造內應力主要包括收縮時的機械應力和熱應力兩種，機械應力是由鑄型、型芯等外力的阻礙收縮引起的內應力；熱應力是鑄件在冷卻和凝固過程中，由於不同部位的不均衡收縮引起的內應力。
生產中為減小鑄造內應力，經常從改進鑄件結構和最佳化鑄造工藝入手，如鑄件的壁厚應均勻，或合理地設定冷鐵等工藝措施，使鑄件各部位冷卻均勻，同時凝固，從而減小熱應力；鑄件的結構儘量簡單、對稱，這樣可減小金屬的收縮受阻，從而減小機械應力。
影響收縮率的因素分內部和外部條件。
（1）合金的種類和成分
合金的種類和成分不同，其收縮率不同，鐵碳合金中灰鑄鐵的收縮率小，鑄鋼的收縮率大。下圖為常用鑄造合金的線收縮率。
常用鑄造合金的線收縮率（2）工藝條件
金屬的澆注溫度對收縮率有影響，澆注溫度越高，液態收縮越大。鑄件結構和鑄型材料對收縮也有影響，型腔形狀越複雜、鑄型材料的退讓性越差，對收縮的阻礙越大。當鑄件結構設計不合理，鑄型材料的退讓性不良時，鑄件會因收縮受阻而產生鑄造應力，容易產生裂紋。
偏析
液態材料凝固後，鑄錠或鑄件化學成分和組織的不均勻現象稱為偏析。鑄件的偏析可分為晶內偏析、區域偏析和比重偏析三類。
1、晶內偏析（又稱枝晶偏析）是指晶粒內各部分化學成分不均勻的現象。這種偏析出現在具有一定凝固溫度範圍的合金鑄件中。為防止和減少晶內偏析的產生，在生產中常採取緩慢冷卻或孕育處理的方法。
2、區域偏析是指鑄件截面的整體上化學成分和組織的不均勻。避免區域偏析的發生，主要應該採取預防措施，如控制澆注溫度不要太高，採取快速冷卻使偏析來不及發生，或採取工藝措施造成鑄件斷面較低的溫度梯度，使表層和中心部分接近同時凝固。
3、比重偏析是指鑄件上、下部分化學成分不均勻的現象。為防止比重偏析，在澆注時應充分攪拌金屬液或加速合金液的冷卻，使液相和固相來不及分離，凝固即告結束。偏析過大會使鑄件各部分的力學性能有很大的差異，降低鑄件的質量。
