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在一些化学亲和力较强的元素的原子之间还可能形成不稳定的 （临时的）或稳定

的化合物。这些化合物可能以固态、气态或液态出现，有一部分在液态金属的保持过程中上

浮或下沉，而有相当一部分则悬浮于液态金属中，成为夹杂物 （多数为非金属夹杂物）。

总之，实际金属和合金的液体在微观上是由成分和结构不同的游动原子集团、空穴和许

多固态、气态或液态杂质或化合物组成，而且还表现出能量起伏、结构起伏及浓度起伏等三

种起伏特征。

３?厚壁金属型中的凝固

当金属型的涂料层很薄时，厚壁金属型中凝固金属和铸型的热阻都不可忽略，因而

都存在明显的温度梯度。由于此时金属?铸型界面的热阻相对很小，可忽略不计，则铸

型内表面和铸件表面温度相同。可以认为，厚壁金属型中的凝固传热为两个相连接的

半无限大物体的传热，整个系统的传热过程取决于铸件和铸型的热物理性质，其温度

分布如图１?２７所示。

４?水冷金属型中的凝固

在水冷金属型中，是通过控制冷却水温度和流量使铸型温度保持近似恒定 （ｔ２Ｆ＝ｔ２０），

在不考虑金属?铸型界面热阻的情况下，凝固金属表面温度等于铸型温度 （ｔ１Ｆ＝ｔ２０）。在这

种情况下，凝固传热的主要热阻是凝固金属的热阻，铸件中有较大的温度梯度。系统的温度

分布如图１?２８所示。

可以看出，铸件的温度场随时间而变化，为不稳定温度场。铸件断面上的温度场

也称温度分布曲线。如果铸件均匀壁两侧的冷却条件相同，则任何时刻的温度分布曲线

对铸件壁厚的轴线是对称的。温度场的变化速率，即为表征铸件冷却强度的温度梯度。

温度场能更直观地显示出凝固过程的情况。

图１?３１所示是铸件的凝固动态曲线，也是根据直接测量的温度?时间曲线绘制的：首先

图１?３１（ａ）上给出合金的液相线和固相线温度，把二直线与温度?时间曲线相交的各点分

标注在图１?３１（ｂ）（ｘ／Ｒ，τ）坐标系上，再将各点连接起来，即得凝固动态曲线。纵坐标

子ｘ是铸件表面向中心方向的距离，分母Ｒ是铸件壁厚之半或圆柱体和球体的半径。因

固是从铸件壁两侧同时向中心进行，所以ｘ／Ｒ＝１表示已凝固至铸件中心。