缩松

当合金结晶温度范围较宽时，在铸件表面结壳后，内部有一个较宽的液、固两相共存的凝固区域。继续凝固，固相不断增多。凝固后期，先生成的树枝晶相互接触，将合金液分割成许多小的封闭区域，当封闭区域内合金液凝固收缩得不到补充时，就形成了缩松。

缩松可以看成为许多分散的小缩孔，合金的结晶温度范围愈宽，愈易形成缩松。缩松一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方。

金属液在型壳内凝固时，当合金凝固温度范围较大就会形成较宽的凝固区域，在凝固区域内是按“体积凝固”方式进行凝固。即在该区域内同时形成晶核并长大。到凝固后期，固相比例大，枝晶生长连成骨架，把未凝金属液分割成孤立的或近乎孤立的小熔池，这些金属液凝固时就难以得到补缩。从而形成了许多细小、分散的小孔，称为缩松。

同时，由于分枝间隙与晶界是溶质富集区域，枝晶界面或夹杂正是气泡形核的有利部位，一旦气泡形核、生长，亦容易形成弥散性气孔，即析出气孔。这种气孔往往与缩松同时存在。因此，对内部质量及可靠性要求特别高的优质铸件，防止缩松时亦不可不重视金属液气体含量及其析出的影响。铸造凝固温度范围宽的合金时，其铸件容易出现缩松。

缩松按其形态分为宏观缩松（简称缩松）和微观缩松（显微缩松）两类。 缩松多出现于结晶温度范围较宽的合金中，常分布在铸件壁的轴线区域、缩孔附近或铸件厚壁的中心部位（见图1）。显微缩松则在各种合金铸件中或多或少都会存在，一般出现在枝晶间和分枝之间，与微观气孔难以区分，只有在显微镜下才能观察到。

铸件中存在的任何形态的缩孔和缩松，都会减小铸件的受力面积，在缩孔和缩松的尖角处产生应力集中，使铸件的力学性能显著降低。此外，缩孔和缩松还会降低铸件的气密性和物理、化学性能。因此，必须采取有效措施予以防止。

铸件凝固后期，在其最后凝固部分的残余金属液中，温度梯度小，使其按同时凝固原则凝固，即在金属液中出现许多细小的晶粒，在晶粒长大互相连接后，将剩余的金属液分割成互不相通的小熔池，这些小熔池在进一步冷却和凝固时得不到液体的补缩，会产生许多细小的孔洞，即缩松。

影响缩孔与缩松的因素

根据缩孔与缩松的形成机理可知，铸件中的缩孔与缩松是在铸件外表开始凝固铸件成形原理形成薄层硬壳至铸件中心凝固完毕时期内形成的，它们的体积是熔体液态收缩和凝固收缩与其固态收缩的差值。因此，缩孔与缩松的影响因素主要从以下几个方面进行说明。

1．金属性质

金属熔体的液态体收缩系数和液态及凝固的收缩率越大，缩孔和缩松的容积越大。而金属的固态收缩系数越大，缩孔及缩松的容积越小，其形成的趋势也越小。

2．铸型条件

铸型的激冷能力越强，缩孔及缩松的容积越小。因为铸型的激冷能力强，易造成浇注与凝固几乎同时进行的条件，使金属收缩在较大程度上被后注金属液所填充，实际发生收缩的液态金属量减少。

3．浇注条件

浇注温度越高，金属的液态收缩越大，缩孔的容积越大。但是，在具有冒口的条件下，高的浇注温度有助于提高冒口的补缩能力而减小缩孔的容积。浇注速度越缓慢，浇注时问越长，缩孔容积越小。

4．铸件尺寸

铸件壁厚尺寸越大，形成缩孔和缩松的趋势越大。因为在铸件表层凝固后，厚壁铸件内部的金属液温度很高，液态收缩量很大，导致缩孔及缩松的容积较大。

5．补缩压力

在凝固过程中施加补缩压力，可有效减小缩孔及缩松形成的趋势。

缩孔和缩松的防止方法

防止缩孔和缩松产生的方法主要从合金性质、铸型条件、铸造工艺及铸件结构四个方面考虑。

（1）合金性质

1）在使用条件允许的情况下，尽量选取结晶温度窄的合金成分。例如，对于灰铸铁及球墨铸铁，力求将化学成分选定在共晶点附近，以利于减小或消除铸件的缩孔和缩松。

2）有效地控制熔炼过程，采用冶金性能良好的液态合金。

（2）铸型条件壁的迁移和大小

铸型刚度因造型的紧实率及铸型种类的不同而异，应根据铸件的技术要求及实际生产情况合理地选择铸型，在可能的情况下，增加铸型刚度，改善铸型的散热条件。

（3）铸造工艺 合理的铸造工艺可以有效地防止缩孔和缩松。

1）合理地采取浇注系统的引入位置及浇注工艺，综合利用冒口、冷铁和补贴，以及在浇口杯和冒口上加发热剂、保温剂。

2）采取合理的熔炼工艺，减少金属中气体及氧化物，提高其流动性和补缩能力。

3）将铸型置于压力罐中，浇注后迅速关闭浇注孔，使铸件在压力下凝固，可以消除显微缩松合理改进铸件结构。

（4）铸件结构

合理改进铸件结构，力求壁厚均匀，减小热节，或使铸件壁厚变化有利于顺序凝固。

液态金属在铸型内凝固时，如果收缩得不到补充，在铸件最后凝固的部位将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。按照孔洞的大小和分布，缩孔分为集中缩孔和分散缩孔两类。通常把集中缩孔称为缩孔，分散缩孔称为缩松。

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