凝固與鑄造組織

設純鋁在熔點(660℃)的密度,液體為2.375 g/cm³,固體為2.55 g/cm³。在熔點時液體全部變為固體,相對於液體體積的體積減少率(凝固收縮)最接近下列何者?

  1. A約2.3%
  2. B約7.4%
  3. C約6.9%
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正確答案:C. 約6.9%

設質量為m,則體積在液體時為 m/2.375,固體時為 m/2.55。相對於液體體積的減少率為 1 − 2.375/2.55 ≈ 0.069,約6.9%。約7.4%是密度差除以液體密度的值,相當於以固體體積為基準的減少率。約2.3%是把體積減少率換算成長度收縮的值(1 − 0.931^(1/3))。凝固收縮與液體冷卻期間的液體收縮、成為固體後的固體收縮不同,是在凝固期間發生,若不從冒口補充熔湯就會形成縮孔。另一方面,灰鑄鐵在凝固中會晶出密度小的石墨而膨脹,因此凝固收縮小,冒口可以做小。也有像Si與Bi這樣凝固時體積增加的物質。

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