合金的鑄造性能指用該合金實施鑄造加工的難易程度，主要包括該合金鑄造時的流動性（充型能力）、收縮性等。
合金的(de)鑄(zhu)造性能(neng)包(bao)括有鑄(zhu)造用液(ye)體(ti)合金的(de)氧化(hua)性、吸(xi)(xi)氣性、流動性及冷(leng)卻(que)凝固時的(de)收縮、偏析等。如果液(ye)體(ti)合金不易(yi)氧化(hua)，熔液(ye)不易(yi)吸(xi)(xi)收氣體(ti)；澆注時金屬熔液(ye)容(rong)(rong)易(yi)充(chong)滿(man)型腔；凝固時鑄(zhu)件(jian)不易(yi)產(chan)生(sheng)縮孔，而(er)且化(hua)學成分均(jun)勻(yun)；冷(leng)卻(que)時鑄(zhu)件(jian)不發生(sheng)變形和開裂，這樣的(de)鑄(zhu)造金屬就(jiu)被認為有良好(hao)的(de)鑄(zhu)造性能(neng)，容(rong)(rong)易(yi)鑄(zhu)成完整(zheng)而(er)優質的(de)鑄(zhu)件(jian)。相反，鑄(zhu)造金屬的(de)鑄(zhu)造性能(neng)不良，則(ze)容(rong)(rong)易(yi)使(shi)鑄(zhu)件(jian)產(chan)生(sheng)缺陷。為了保(bao)證鑄(zhu)件(jian)的(de)質量(liang)，必須增加相應的(de)工藝措施，因此(ci)就(jiu)有可能(neng)提高鑄(zhu)件(jian)的(de)生(sheng)產(chan)成本(ben)。
1. 合金的(de)流動性
合(he)(he)金(jin)的(de)(de)流(liu)(liu)動性是指液態合(he)(he)金(jin)的(de)(de)流(liu)(liu)動能(neng)力，即液態合(he)(he)金(jin)充(chong)滿(man)鑄型的(de)(de)能(neng)力。流(liu)(liu)動性好的(de)(de)合(he)(he)金(jin)，易于充(chong)滿(man)薄而復雜的(de)(de)鑄型腔，便于澆注(zhu)出輪(lun)廓(kuo)清晰的(de)(de)鑄件(jian)，減少(shao)澆注(zhu)不(bu)足、冷隔等缺陷(xian)；有利于液體合(he)(he)金(jin)中(zhong)氣體和非金(jin)屬(shu)夾雜物的(de)(de)上(shang)浮與排(pai)出，有利于對合(he)(he)金(jin)凝固過程中(zhong)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)收縮(suo)進(jin)行(xing)補縮(suo)，減少(shao)鑄件(jian)中(zhong)氣孔、夾渣、縮(suo)孔、縮(suo)松等缺陷(xian)的(de)(de)產生(sheng)(sheng)。因此，合(he)(he)金(jin)的(de)(de)流(liu)(liu)動性直接影響(xiang)到鑄件(jian)的(de)(de)質量，良好的(de)(de)流(liu)(liu)動性是獲得優質鑄件(jian)的(de)(de)基本條件(jian)。
合金(jin)的充型能力取決于金(jin)屬液本身(shen)的流動(dong)能力，同時又受鑄型性質、澆(jiao)注條件及鑄件結構(gou)等影響。影響流動(dong)性的因素主要包括以下(xia)三個方面：
①. 合金的化學成(cheng)分(fen)
合(he)金(jin)(jin)的(de)化(hua)學成分(fen)不(bu)同，它(ta)們的(de)熔點及結晶(jing)溫度(du)范圍不(bu)同，其(qi)流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)也(ye)不(bu)同。共(gong)晶(jing)成分(fen)的(de)合(he)金(jin)(jin)流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)最(zui)好，其(qi)結晶(jing)是在恒(heng)溫下進行，凝固時從表(biao)面(mian)逐層向中(zhong)心發展(zhan)，已凝固的(de)硬殼內(nei)表(biao)面(mian)比(bi)較光滑，對尚(shang)未凝固的(de)液體流(liu)(liu)動(dong)(dong)阻(zu)力小；隨著結晶(jing)溫度(du)范圍的(de)擴大，較早(zao)形(xing)成的(de)樹枝狀晶(jing)體，使凝固的(de)硬殼內(nei)表(biao)面(mian)參差(cha)不(bu)齊，將(jiang)阻(zu)礙(ai)金(jin)(jin)屬的(de)流(liu)(liu)動(dong)(dong)。因此，從流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)考慮(lv)，宜(yi)選用共(gong)晶(jing)成分(fen)或(huo)窄結晶(jing)溫度(du)范圍的(de)合(he)金(jin)(jin)作(zuo)為鑄造合(he)金(jin)(jin)。其(qi)中(zhong)灰鑄鐵的(de)流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)最(zui)好，鑄鋼的(de)流(liu)(liu)動(dong)(dong)性(xing)最(zui)差(cha)。
②. 澆注溫度
澆(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)對(dui)合(he)(he)金的(de)充(chong)型(xing)(xing)(xing)能力(li)有著決定(ding)性的(de)影響(xiang)。在(zai)一定(ding)的(de)范圍內，澆(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)愈高(gao)，合(he)(he)金液(ye)的(de)黏(nian)度(du)愈低，且在(zai)鑄型(xing)(xing)(xing)中流動的(de)時間增長，充(chong)型(xing)(xing)(xing)能力(li)增強，反(fan)之充(chong)型(xing)(xing)(xing)能力(li)差。因此，為防止(zhi)澆(jiao)不(bu)足(zu)和冷隔(ge)缺陷的(de)產生，對(dui)薄壁鑄件(jian)或流動性較差的(de)合(he)(he)金可適當提高(gao)澆(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)。但澆(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)過高(gao)，液(ye)態(tai)合(he)(he)金的(de)收縮(suo)(suo)增大，吸氣(qi)量增大，氧化(hua)嚴重(zhong)。容易導致縮(suo)(suo)孔、縮(suo)(suo)松(song)、粘砂、氣(qi)孔、粗(cu)晶等缺陷，因此，在(zai)保(bao)證充(chong)型(xing)(xing)(xing)能力(li)足(zu)夠(gou)的(de)條(tiao)件(jian)下，應盡量降低澆(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)，復雜薄壁件(jian)取上限。
③. 鑄型(xing)的結構特征(zheng)
鑄(zhu)型(xing)中(zhong)凡能(neng)(neng)增(zeng)(zeng)加金(jin)屬液流動(dong)阻力和(he)(he)冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)的(de)(de)(de)因(yin)素，如型(xing)腔的(de)(de)(de)表面(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)、排氣(qi)(qi)不(bu)暢(chang)、內(nei)澆(jiao)道尺寸過小、鑄(zhu)型(xing)材料導熱性(xing)大(da)；鑄(zhu)型(xing)型(xing)腔中(zhong)的(de)(de)(de)產(chan)氣(qi)(qi)量(liang)及(ji)排氣(qi)(qi)能(neng)(neng)力；鑄(zhu)件結構(gou)的(de)(de)(de)復雜程度(du)和(he)(he)表面(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)等(deng)，均會(hui)(hui)(hui)降(jiang)低金(jin)屬的(de)(de)(de)流動(dong)性(xing)。凡是增(zeng)(zeng)大(da)冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)和(he)(he)增(zeng)(zeng)大(da)流動(dong)阻力的(de)(de)(de)因(yin)素都會(hui)(hui)(hui)降(jiang)低充(chong)型(xing)能(neng)(neng)力。如金(jin)屬型(xing)比砂型(xing)冷(leng)(leng)卻(que)快；薄壁鑄(zhu)件的(de)(de)(de)流動(dong)阻力大(da)，排氣(qi)(qi)不(bu)良時，氣(qi)(qi)體對合(he)金(jin)產(chan)生背(bei)壓等(deng)都會(hui)(hui)(hui)降(jiang)低合(he)金(jin)的(de)(de)(de)充(chong)型(xing)能(neng)(neng)力。
2. 合金的收縮
鑄(zhu)(zhu)(zhu)件在凝(ning)固(gu)(gu)冷(leng)卻過程(cheng)(cheng)中，體(ti)積與尺寸會逐漸減(jian)(jian)小，這種現象(xiang)稱(cheng)為收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)。收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)是(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件中許多(duo)缺陷，如縮(suo)(suo)孔、縮(suo)(suo)松、裂紋和(he)(he)殘余應力等(deng)產生的(de)基本原(yuan)因。合金(jin)的(de)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)過程(cheng)(cheng)經歷液態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)、凝(ning)固(gu)(gu)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)和(he)(he)固(gu)(gu)態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)三(san)個階段(duan)。液態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)和(he)(he)凝(ning)固(gu)(gu)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)引(yin)(yin)起(qi)(qi)的(de)合金(jin)體(ti)積減(jian)(jian)小，稱(cheng)為體(ti)收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)；固(gu)(gu)態收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)引(yin)(yin)起(qi)(qi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件尺寸減(jian)(jian)小，稱(cheng)為線收(shou)(shou)(shou)縮(suo)(suo)。
體收縮是(shi)鑄件產生(sheng)縮孔、縮松的(de)根(gen)本(ben)(ben)原因(yin)，線收縮是(shi)鑄件產生(sheng)應力、變形與裂紋(wen)的(de)根(gen)本(ben)(ben)原因(yin)。
①. 縮孔和縮松
金(jin)屬液在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)過程中，合(he)金(jin)的液態收(shou)縮值和凝(ning)固(gu)收(shou)縮值大于固(gu)態收(shou)縮值，且(qie)得(de)不到(dao)補償。縮孔產生的部位(wei)在(zai)(zai)鑄(zhu)件(jian)最后凝(ning)固(gu)區(qu)(qu)域(yu)(yu)，此區(qu)(qu)域(yu)(yu)也稱熱節。如圖1-1所示為縮孔的形成示意圖。
圖1-2所(suo)示為(wei)縮(suo)松(song)的形(xing)成(cheng)示意圖。縮(suo)松(song)主要出(chu)現在糊狀凝固的合金中，或(huo)斷面(mian)較大的鑄件(jian)壁(bi)中。一(yi)般出(chu)現在鑄件(jian)壁(bi)的軸線區(qu)域(yu)、熱節(jie)處(chu)、冒口(kou)根部和(he)內澆(jiao)口(kou)附近，也(ye)常分布在集中縮(suo)孔的下方(fang)。
縮(suo)孔(kong)和縮(suo)松會降低(di)鑄件的力學性(xing)能(neng)，縮(suo)松還會降低(di)鑄件的氣(qi)密性(xing)。采用定向凝(ning)固原則可(ke)防止縮(suo)孔(kong)產生，如圖1-3所示(shi)。
②. 鑄造應力
鑄件凝固收(shou)縮時，使鑄件的(de)(de)體積和長度發生變(bian)化，如果收(shou)縮受阻，就會在鑄件中產(chan)生應(ying)力(li)，這種(zhong)應(ying)力(li)不是由外加載荷產(chan)生的(de)(de)，而是鑄造本身的(de)(de)原因(yin)，故稱為鑄造（內(nei)）應(ying)力(li)。它主要包括熱應(ying)力(li)和機械應(ying)力(li)。這兩種(zhong)應(ying)力(li)得不到(dao)及(ji)時消除，同時產(chan)生作用(yong)會引起鑄件的(de)(de)變(bian)形，甚至產(chan)生裂紋。
a. 熱應力(li)：由于鑄件壁厚(hou)不均勻、冷卻不一致(zhi)導致(zhi)的(de)應力(li)。一般在厚(hou)壁處產生拉(la)應力(li)，薄(bo)壁處產生壓應力(li)。
b. 機械應力：當鑄(zhu)件收縮時，受到鑄(zhu)型、型芯和澆(jiao)冒口等機械阻礙(ai)而產生的應力。機械應力一般(ban)為拉應力。
③. 減(jian)小(xiao)與消除(chu)應(ying)力的(de)方法
鑄(zhu)件冷卻收(shou)縮(suo)不均，固態收(shou)縮(suo)受(shou)阻形成的應(ying)力(li)會降低零(ling)件的承載(zai)能力(li)，應(ying)力(li)較大時，會導致鑄(zhu)件發生變形或開裂(lie)。
在鑄(zhu)造(zao)工藝(yi)方面采用退(tui)讓性好(hao)的(de)型砂和芯砂，合理設置澆(jiao)注系統與冒口(kou)，使鑄(zhu)件各部分(fen)冷卻溫度(du)差減小(xiao)。采取合適(shi)的(de)鑄(zhu)造(zao)工藝(yi)，使鑄(zhu)件的(de)凝(ning)固(gu)過程符合同時凝(ning)固(gu)的(de)原則；在鑄(zhu)件結(jie)構上，盡(jin)量設計成壁(bi)厚均勻、壁(bi)與壁(bi)之間連(lian)接均勻、熱(re)節小(xiao)而(er)分(fen)散的(de)結(jie)構；及時對鑄(zhu)件進(jin)行消除應力(li)退(tui)火，以消除其鑄(zhu)造(zao)應力(li)。
一般來說，具有恒定(ding)凝固(gu)(gu)溫度的金(jin)屬和(he)合金(jin)（如共晶凝固(gu)(gu)）易(yi)形成(cheng)集中縮(suo)(suo)孔，合金(jin)的凝固(gu)(gu)溫度范圍愈(yu)寬，則(ze)愈(yu)易(yi)形成(cheng)分散的縮(suo)(suo)孔，即縮(suo)(suo)松。工藝上(shang)(shang)控制縮(suo)(suo)孔的方(fang)法是使鑄件(jian)實現順序凝固(gu)(gu)，在(zai)鑄件(jian)最后(hou)凝固(gu)(gu)的部(bu)位進行(xing)補縮(suo)(suo)，實現自下(xia)而(er)上(shang)(shang)的順序凝固(gu)(gu)和(he)補縮(suo)(suo)，在(zai)上(shang)(shang)部(bu)最后(hou)凝固(gu)(gu)的地方(fang)設置冒口(kou)，將縮(suo)(suo)孔移到冒口(kou)中去(qu)。
工藝上(shang)控制鑄(zhu)(zhu)造(zao)應力(li)(li)的主要方法是使(shi)鑄(zhu)(zhu)件(jian)實現同時凝(ning)固。此外改善型砂(sha)、芯(xin)砂(sha)的退讓性(xing)，掌(zhang)握(wo)好落砂(sha)的時間，并合理設計鑄(zhu)(zhu)件(jian)等都能減少鑄(zhu)(zhu)造(zao)應力(li)(li)。對(dui)于鑄(zhu)(zhu)件(jian)內的殘余應力(li)(li)，可(ke)通(tong)過去應力(li)(li)退火加以(yi)消除。
金屬的鑄造(zao)性能對(dui)鑄件結構的要求(qiu)是有助于金屬充型，使由收縮造(zao)成的變形和(he)開裂減少或不發生。
在設(she)計鑄件(jian)(jian)結構時，還要考慮到(dao)金(jin)屬(shu)鑄造性能(neng)的優(you)劣(lie)，否則鑄件(jian)(jian)就會出(chu)現澆(jiao)注不足、縮(suo)孔、縮(suo)松、冷隔(ge)、鑄造應(ying)力、變形和裂紋等。往(wang)往(wang)在采用更合理的鑄件(jian)(jian)結構后，便可除這些缺陷。因此，應(ying)使(shi)鑄件(jian)(jian)結構有利于(yu)合金(jin)液的充(chong)型(xing)，并能(neng)減輕或避免(mian)因合金(jin)收縮(suo)帶(dai)來(lai)的鑄件(jian)(jian)缺陷。
