更新时间：2022-08-25 14:04
凝固时间是从硅酸盐和反应物混合时开始直到浆材交硬到完全不能倾倒出时为止的时间，按照选用添加到硅酸盐中的反应物的质量和或数量，凝固时间通常可以在几分钟到120分钟之间调整。
铸件的凝固时间是指从金属液充满铸型后至凝固完毕所需要的时间，单位时间凝固层增长的厚度则称为凝固速度。铸件的凝固时间是设计冒口尺寸的依据。合理地确定冒口和冷铁的位置，控制铸件各部分的凝固速度，使其按一定的顺序或方向进行凝固，是获得致密健全铸件的重要条件。铸件的凝固时间大体上可分为两个阶段，导出金属液过热热量所需的时间（第一阶段）和从液相线温度冷却至凝固完毕的时间（第二阶段）。
铸件的凝固控制，实质上是采取相应的工艺措施对铸件各部分凝固速度的控制。在设计冒口、冷铁时，都需要对铸件的凝固时间进行估算；对于大型或重要铸件，也需要估算凝固时间以掌握其打箱时间。
确定铸件凝固时间可以采用理论计算法，即从热传导的相关理论出发，根据铸件和铸型的热物理参数计算出铸件凝固各阶段的时间，最后得到总的凝固时间，在计算过程当中一般对实际情况进行了简化和假设，但这在实际生产中应用较少。在生产中常用的有平方根法、倾出法等。
平方根法适用于大型平板与结晶间距较小的合金铸件。在这类铸件中，凝固厚度ξ与凝固时间t有如下关系：
K称为凝固系数，其取值常用实验的方法测得，在数值上等于单位时间内的凝固厚度。ξ-t呈抛物线关系，如下图1所示，凝固厚度在凝固的初期增长很快，以后逐渐变慢。
铸件凝固速度
在开始浇注时，凝固的速度很大；经过一段时间后，凝固速度急剧下降，之后则变化很小。
成立条件假设如下：
①金属和铸型的接触面是无限大的，铸件和铸型壁厚都是半无限大的；
②浇注之后，铸型内表面的温度立即达到与之接触的金属的表面温度，且以后保持不变
③除了结晶潜热外，在凝固过程中不存在其他任何热量的吸收或放出，如化学反应热等；
④铸型和金属的热物理性质不随时间变化；
⑤忽略由于金属液体对流所引起的温度场的改变；
⑥凝固在恒温条件下进行。
但是，实际铸件和铸型都是有限体，表面曲度、边缘效应影响很大，不能看成是一维的传热过程；另外，铸型与铸件分界面的温度不可能恒定，并且铸型和金属的热物理参数是随温度变化的。所以，平方根定律有很大的近似性。尽管平方根法的推导作了许多假设，该方法得到的结果与大型平板及结晶间距较小的合金铸件的凝固时间吻合得较好，说明它反映了凝固过程的一些基本规律。平方根法是计算铸件凝固时间的基本方法，许多其他计算方法都是在它的基础之上发展起来的。
倾出法是研究铸件凝固过程中应用最早的一种方法。这种方法的过程如下：
①用同一个模样（通常是形状简单的球形或圆柱形模样）制造几个铸型；
②将同一炉液态金属在同一浇注温度下注入所有铸型中；
③经过不同的时间间隔，将铸型中尚未凝固的残余液态金属倒出，只留下一层固态的结晶部分；
④测量各铸型中凝固层的厚度；
⑤绘制凝固层厚度与凝固时间的曲线，即可得到铸件的凝固系数。
这种方法的优点是简单易行，直观性强，可以测定各种合金的凝固系数，研究各个时期的固相组织。但是，倾出法存在着如下缺点：
①对于具有一定结晶温度范围的合金，即使Δt不大，实验结果也会产生较大的误差。因为留下的固态硬壳中还会有一定数量的液态金属被枝晶阻挡，倾倒不出来，而倾出的液态金属中又可能含有尚未连成骨架的晶体。所以，它不能真实地反映这类合金凝固过程的实际情况，尤其是当合金的结晶温度范围较大时，由于液固两相共存的区域较宽，真实的凝固层很难测量准确。这种方法只适用于纯金属和结晶温度范围很小的合金。下图2是用实验方法测得的几种合金的凝固系数值。
②这种方法只限于铸件凝固的初期。到了凝固后期，由于一部分尚处于液态的金属被凝固层封闭，倾倒不出来，因此得不到可靠的数据。
凝固区域的宽度由合金的结晶温度范围和温度梯度两个因素决定。
1、合金结晶温度范围
在铸件断面温度梯度相近的情况下，凝固区域的宽度随合金结晶温度范围增大而加大。结晶温度范围越大，凝固区域宽度也越大。例如，对碳钢而言，含碳量增加，结晶温度范围扩大，铸件断面的凝固区域宽度随之加宽。低碳钢铸件在砂型中的凝固方式为逐层凝固；中碳钢铸件为中间凝固方式；高碳钢铸件则为糊状凝固方式。
2、铸件断面温度梯度
在合金结晶温度范围一定的情况下，凝固区域宽度随温度梯度增大而减小。凡是影响温度梯度的因素都对凝固区域宽度起作用。主要因素有：合金热扩散率、铸型蓄热系数和金属凝固温度（或合金液相线温度）。合金热扩散率大，铸型蓄热系数小以及凝固温度低，都使温度梯度减小．导致凝固区域加宽。
此外，合金的凝固潜热、浇注温度、铸件壁厚等，对凝固方式也有一定的影响。凝固潜热大、浇注温度高、壁厚大都将减小断面温度梯度，使合金趋于糊状凝固。