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（５）表面張力　表面張力對薄壁鑄件、鑄件的細薄

部分和棱角的成型有影響。型腔越細薄，棱角的曲率半

徑越小，表面張力的影響越大。為克服附加壓力的阻礙，

必須在正常的充型壓頭上增加一個附加壓頭ｈ。

因此，為提高液態金屬的充型能力，在金屬方面可

采取以下措施。

（１）正確選擇合金的成分　在不影響鑄件使用性能的情況下，可根據鑄件大小，厚薄和

鑄型性質等因素，將合金成分調整到實際共晶成分附近，或選用結晶溫度范圍小的合金。對

某些合金進行變質處理使晶粒細化，也有利于提高其充型能力。

下面以半無限大的鑄件為例，運用導熱微分方程式

求鑄件和鑄型中的溫度場。

假設具有一個平面的半無限大鑄件在半無限大的鑄

型中冷卻，如圖１２３所示。鑄件和鑄型的材料是均質

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的，其熱擴散率α１ 和α２ 近似地為不隨溫度變化的定值，鑄型的初始溫度為ｔ２０，并設液態金

屬充滿鑄型后立即停止流動，且各處溫度均勻，即鑄件的初始溫度為ｔ１０，將坐標的原點設

在鑄件與鑄型的接觸面上。在這種情況下，鑄件和鑄型任意一點的溫度ｔ與ｙ和ｚ無關，為

一維導熱問題。

如果因鑄件斷面溫度場較平坦 ［圖１３４（ａ）］，或合金的結晶溫度范圍很寬 ［圖１３４

（ｂ）］，鑄件凝固的某一段時間內，其凝固區域在某時刻貫穿整個鑄件斷面時，則在凝固區

域里既有已結晶的晶體也有未凝固的液體，這種情況為 “體積凝固方式”，或稱 “糊狀凝固

方式”。

如果合金的結晶溫度范圍較窄 ［圖１３５（ａ）］，或者鑄件斷面的溫度梯度較大 ［圖１３５

圖１３５　 “中間凝固方式”示意圖

（ｂ）］，鑄件斷面上的凝固區域寬度介于前

二者之間時，則屬于 “中間凝固方式”。

凝固區域的寬度可以根據凝固動態曲

線上的 “液相邊界”與 “固相邊界”之間

的縱向距離直接判斷。因此，這個距離的

大小是劃分凝固方式的一個準則。如果兩

條曲線重合在一起———恒溫下結晶的金屬，

或者其間距很小，則趨向于逐層凝固方式。