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程傳熱特征的各物理量之間的方程式，即鑄件和鑄型的溫度場數(shù)學(xué)模型并加以求解。目前數(shù)

值模擬方法日臻完善，應(yīng)用范圍也在進一步拓寬。在實現(xiàn)溫度場模擬的同時，還能對工藝參

數(shù)進行優(yōu)化、宏觀及微觀組織的模擬等。但從三者的聯(lián)系上看，數(shù)學(xué)解析法得到的基本公式

是進行數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，而實驗測定溫度場對具體的實際凝固問題有不可替代的作用，也是

驗證理論計算的必要途徑。

一、數(shù)學(xué)解析法

應(yīng)該指出，鑄件在鑄型中的凝固和冷卻過程是非常復(fù)雜的。這是因為，它首先是一個不

穩(wěn)定的傳熱過程，鑄件上各點的溫度隨時間而下降，而鑄型溫度則隨時間上升；其次，鑄件

的形狀各種各樣，其中大多數(shù)為三維的傳熱問題；

　三、鑄件溫度場的測定及動態(tài)凝固曲線

鑄件溫度場測定方法的示意圖如圖１２９所示。將一組熱電偶的熱端固定在型腔中 （如

鑄型中）的不同位置，利用多點自動記錄電子電位計 （或其他自動記錄裝置）作為溫度測量

和記錄裝置，即可記錄自金屬液注入型腔起至任意時刻鑄件斷面上各測溫點的溫度時間曲

５２

線，如圖１３０（ａ）所示。根據(jù)該曲線可繪制

出鑄件斷面上不同時刻的溫度場 ［圖１３０

（ｂ）］和鑄件的凝固動態(tài)曲線 ［圖１３１（ｂ）］。

鑄件溫度場的繪制方法是：以溫度為縱

坐標(biāo)，以離開鑄件表面向中心的距離為橫坐

標(biāo)，將圖１３０（ａ）中同一時刻各測溫點的溫

度值分別標(biāo)注在圖１３０（ｂ）的相應(yīng)點上，連

接各標(biāo)注點即得到該時刻的溫度場。以此類

推，則可繪制出各時刻鑄件斷面上的溫度場。

而是在鑄件最后凝固的部位留下集中的縮孔，如圖１３６所示。由于集中縮孔容易消除 （如設(shè)置冒口），一般認(rèn)為這類合金

的補縮性良好。在板狀和棒狀鑄件上會出現(xiàn)中心線縮孔。這類合金鑄件在凝固過程中，當(dāng)收

縮受阻而產(chǎn)生晶間裂紋時，也容易得到金屬液的充填，使裂紋愈合，所以鑄件的熱裂傾向

性小。

寬結(jié)晶溫度范固的合金 （如高碳鋼、球墨鑄鐵、鋁銅合金、鋁鎂合金、鎂合金等）鑄件

圖１３７　體積凝固方式的縮松的凝固區(qū)域?qū)?，液態(tài)金屬的過冷很小，容易發(fā)展成為樹枝發(fā)達

的粗大等軸晶組織。當(dāng)粗大的等軸晶相互連接以后 （固相約占

７０％），便將尚未凝固的液態(tài)金屬分割為一個個互不溝通的溶池，最后在鑄件中形成分散性的縮孔即縮松。