[科普中国]-均衡凝固理论

均衡凝固理论又名固化，是指研究从液态转变为固态过程的理论。是通用公司卡赛博士提出的理论，主要用于石墨化膨胀来补缩铸铁件。

定义均衡凝固理论又名固化，是指研究从液态转变为固态过程的理论。是通用公司卡赛博士提出的理论，主要用于石墨化膨胀来补缩铸铁件1。

均匀凝固△ ABC：铸件在凝固过程总的收缩量；

△ ACD：铸件在凝固过程总的膨胀量；

△ ABE：铸件的表观收缩量；AC：铸件总的凝固时间；

—AE：铸件达到表观收缩为零所需的时间；E点：均衡点—EC：外部补缩时间。

①均匀凝固理论

逐层凝固：铸件表面形成一个完整的外壳，普通灰铸铁——糊状凝固——未形成完整外壳——球磨铸件——刚性好的铸型。

石墨化膨胀：片状石墨，球状石墨二次膨胀

自补缩能力：消除缩松

利用铸铁件石墨的二次膨胀消除缩孔、缩松的工艺方式为：利用均衡凝固原理

②影响因素

利于石墨化的因素，将有利于利于石墨化二次膨胀消除缩松缺陷2。

凝固的形成过程晶体在凝固过程中放出热量，冷却至一定温度开始凝固，当温度不变保持恒定即为凝固点。

非晶体(如玻璃、石蜡等则在凝固过程中随温度下降而失去流动性，最终成为固体。无恒定凝固点。

凝固过程从其发生到结束是由两个过程构成,即起始晶核的形成和这些核心的长大。多年来，关于晶体生长的研究人们做了大量的工作,取得了很多卓有成效的研究结果。然而，凝固过程不仅仅是晶体长大过程,晶核是如何形成的?晶核在形成前是如何演变的等问题也是凝固过程研究的重要问题。M.Volmer、R.Becker、Я.И.Френкелъ等人建立的经典凝固形核理论，经过近八十年众多研究者的补充、完善已形成了定性解释凝固形核(尤其是均质形核)的经典教义。

主要内容凝固主要涉及金属、合金及聚合物，金属凝固从金属学观之，可视为液态变为固态的相变过程除某些液态金属、合金在激冷条件下凝固成为无定形结构非晶态金属外，多数情况是晶体成核和长大的过程。金属凝固过程主要是在过冷下，通过晶粒的成核和长大及释放潜热而完成。金属的凝固过程还伴随体积变化。固体脱熔和元素偏析等现象3。

理论基础其理论基础为热力学、村图、传热、传质、和相变中的扩散等。

液态金属成核率的影响因素液态金属的成核率和临界晶核与金属熔点(Tm)、过冷度(∆T)、比界面能（σ）及熔化热（L）有密切关系。如为非均匀成核，则容器壁和熔体中固态质点均可促进晶核的形成，从而减少临界晶核的尺寸。此外，所谓动态成核，即振动、摩擦等都对成核有影响。金属液体中出现大于临界尺寸的晶粒以后，就开始结晶。结晶的发展除依赖新晶核的不断产生外，主要靠晶核的长大。晶体在液体中的长大大致可分为几类;晶液界面粗糙晶体的连续长大，光滑表面的形核成长，晶体的螺旋式成长连续长大靠单原子扩散，表面形核成长即当单原子尺寸超过临界值时，其它原子可在此晶核侧面成长，螺旋式长大则是螺型位错的光滑界面晶体的成长过程4。

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学