凝固のメカニズム

鋳造プロセス中、溶融金属が液体から固体状態に移行するときに鋳物の凝固が発生します。このプロセスは、次の 3 つのメカニズムに大別できます。核形成, 樹状突起の成長、 そして粒子構造の形成。核生成中に、小さな固体粒子が液体金属内に形成されます。これらの核は樹状構造に成長し、木のようなパターンで分岐します。最終的な粒子構造は、鋳物樹状突起の成長と冷却環境との相互作用によって決まります。

各種合金の凝固

さまざまな合金は、その化学組成と熱特性の影響を受けて、独自の方法で凝固します。

アルミニウム合金: アルミニウム合金は通常、高度な流動性を示し、複雑で薄肉の鋳造が可能になります。それらの凝固には、多くの場合、微細な等軸粒子構造の形成が伴います。ただし、アルミニウム合金は収縮気孔や高温引裂が発生しやすく、鋳造品質に影響を与える可能性があります。

鉄と合金鋼: 鋳鉄は炭素含有量が高いため複雑な構造で凝固し、黒鉛のフレークまたは団塊を形成します。合金鋼の凝固にはオーステナイト樹枝状結晶の形成が含まれ、冷却するとフェライトとパーライトに変化します。冷却速度と合金組成は、鋳物の粒子構造と機械的特性に大きな影響を与えます。

銅合金: 黄銅や青銅などの銅合金は、柱状または等軸の粒子構造で凝固します。これらの合金は偏析を起こしやすく、凝固中に合金内のさまざまな元素が分離し、鋳造品内の組成や特性にばらつきが生じます。