金属凝固全解析：从熔炼到铸造的微观演变

铸造始于在坩埚中加热金属合金至熔融。金属在达到熔点时转为液态。熔点取决于金属/合金种类：锌合金约 900°F，部分铜合金超 2000°F。纯金属定温熔化；合金则在成分决定的温度区间熔化。熔融态金属蕴含高能量，过热至熔点上方可保证浇注前有足够流动时间。

浇注前，锌、铝合金需脱气。将石墨枪插入熔体高速旋转，吹入氩/氮气分散于熔体，带出溶解氢等杂质至液面，刮除后再浇注。

多数合金浇注前需变质处理：提升流动性、改善晶粒结构、去除杂质。常用钛硼、铜磷、锶、锰等变质剂。

脱气变质后，测温确保金属比目标浇注温度高 50-150°F，保证充型前不凝固。将坩埚/包运至浇注线，浇入备妥砂型。型腔为目标产品形状，可含单件或多件。浇包唇口须尽量贴近砂型，降低金属液入型速度。

熔融金属浇入后急冷。温度跌破该金属/合金熔点，凝固启动。冻结过程通常仅需数分钟。

温度进一步下降，熔体失去能量，晶体析出。从最先冷却的模壁开始，晶体生长为最终组织中的晶粒。缓冷晶粒粗长，急冷晶粒细短。枝晶持续生长硬化直至全凝固。

凝固伴随收缩——大多数金属液态密度小于固态。收缩易在最后凝固处形成缩孔。用冒口（补缩器）等工艺可规避：冒口是模具内储备熔体的储罐，防止铸件内部气孔。

硬化后，冷却金属从砂型中取出/震出，完成凝固过程。成品称作铸件。

虽不同铸造法设备工艺各异，但均遵循金属凝固规律。唯有经验丰富的铸造厂能精准掌控该过程，规避因凝固失控导致的铸造缺陷。

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