金屬的液態成型常稱為鑄造。鑄造的成形技術歷史悠久，早在5000多年前，我們的祖先就能鑄造紅銅和青銅製品。鑄造是套用最廣泛的金屬液態成型工藝。它是將液態金屬澆注到鑄型型腔中，待其冷卻凝固後，獲得一定形狀的毛坯或零件的方法。
基本介紹
優點及缺點,成型理論,合金的流動性,合金的充型能力,凝固方式,收縮,收縮的影響,
優點及缺點
在機器設備中液態成型件所占比例很大，在工具機、內燃機、礦山機械、重型機械中液態成型件占總重量的70%~90%；在汽車、拖拉機中占50%~70%；在農業機械中占40%~70%。液態成型工藝能得到如此廣泛的套用，是因為它具有如下的優點：
（1）可製造出內腔、外形很複雜的毛坯。如各種箱體、工具機床身、汽缸體、缸蓋等。
（2）工藝靈活性大，適應性廣。液態成型件的大小几乎不限，其重量可由幾克到幾百噸，其壁厚可由0.5mm到1m左右。工業上凡能溶化成液態的金屬材料均可用於液態成型。對於塑性很差的鑄鐵，液態成型是生產其毛坯或零件的唯一的方法。
（3）液態成型件成本較低。液態成型可直接利用廢機件和切屑，設備費用較低。同時，液態成型件加工餘量小，節約金屬。
但是，金屬液態成型的工序多，且難以精確控制，使得鑄件質量不夠穩定。與同種材料的鍛件相比，因液態成型組織疏鬆、晶粒粗大，內部易產生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。其機械性能較低。另外，勞動強度大，條件差。
隨著液態成型新技術、新工藝、新設備、新材料的不斷採用，使液態成型件的質量、尺寸精度、機械性能有了很大提高，勞動條件到底改善，使液態成型工藝的套用範圍更加廣闊。
成型理論
鑄件成型理論是鑄造專業的一門技術基礎理，它的任務是運用所學過的基礎課、專業基礎課的理論知識分析鑄件形成過程的基本規律及內在聯繫；闡明液態金屬的結構及其物理性質、液態金屬充填鑄型的能力及影響因素；分析金屬及鑄型在不同條件下的熱交換特點、鑄件溫度場分布規律的數學分析及影響因素；闡述液態金屬結晶的基本規律、鑄件結晶組織的形成及控制途徑；分析金屬凝固過程中化學成分不均勻性、氣體的溶解和析出、氣孔和非金屬夾雜物的形成機理、影響因素及防止途徑；研究金屬收縮的基本規律，以及縮孔、熱裂、應力、變形、冷裂等缺陷的形成機理、影響因素及防止途徑。
鑄件成型理論作為專業基礎理論課，著重闡述了金屬從液態到固態轉變過程中的基本規律和內在聯繫，以及從液態到固態轉變過程中影響金屬性能和鑄件質量的一些基本因素。要求修完高等數學、普通物理、普通化學、物理化學、金屬學及熱處理、冶金傳輸原理等先行課程才能學習該專業理論。
鑄件形成理論課程是材料成型及控制工程專業鑄造模組的重要專業基礎課。其任務是闡明液態金屬在鑄型中形成鑄件的基本規律，鑄件凝固組織的形成及其控制，以及由於金屬的鑄造條件的原因而產生的主要鑄造缺陷的形成機理、影響因素和防止措施。使學生在學完本課後對鑄件形成的實質有深入的了解，能夠從本質上認識和分析鑄件形成過程中所產生的問題和提出解決途徑，並能夠提出改進鑄件凝固組織的原則措施，不斷提高鑄件的質量。
凝固,是極為普遍的物理現象。物質凡由液態到固態的轉變一般都經歷凝固過程, 廣泛存在於自然界和工程技術領域。從雪花凝結到火山熔岩固化，從鋼鐵、有色金屬冶金生產中單鑄錠及連鑄錠的結晶到材料成形領域鑄件及焊縫的凝固,高分子塑膠、橡膠在模具中的固化，以及高技術領域的超細晶、非晶、微晶材料的快速凝固, 半導體、雷射晶體、超導體等功能材料的生長, 均屬凝固過程。可以說幾乎一切金屬製品及大部分非金屬零件在其生產流程中都要經歷一次或多次的凝固過程——總之，凝固與材料製備及研發息息相關。對凝固過程的控制，是基礎科學與工程體系的發展的交叉學科。是建立在現代科學及技術基礎上的知識體系,不斷地以數學、物理學、化學及工程科學的新成就充實自己 ,同時又不斷從冶金、晶體生長、材料科學、空間科學、化工、機械、電子、信息、計算科學等領域汲取營養 。其套用目標是以控制組織結構為核心 ,進而控制形狀並獲得所需要的性能。鑄件形成理論就是這樣一個基礎學科。
合金的流動性
1. 流動性 流動性是指熔融金屬的流動能力。 合金流動性的好壞，通常以“螺旋形流動性試樣”的長度來衡量，將金屬液體澆入螺旋形試樣鑄型中，在相同的澆注條件下，合金的流動性愈好，所澆出的試樣愈長。
2. 流動性的影響因素1）合金的種類 不同種類的合金，具有不同的螺旋線長度，即具有不同的流動性。其中灰鑄鐵的流動性最好，矽黃銅、鋁矽合金次之，而鑄鋼的流動性最差。 2）化學成分和結晶特徵 純金屬和共晶成分的合金，凝固是由鑄件壁表面向中心逐漸推進，凝固後的表面比較光滑，對未凝固液體的流動阻力較小，所以流動性好。 在一定凝固溫度範圍內結晶的亞共晶合金，凝固時鑄件記憶體在一個較寬的既有液體又有樹枝狀晶體的兩相區。凝固溫度範圍越寬，則枝狀晶越發達，對金屬流動的阻力越大，金屬的流動性就越差。
合金的充型能力
1. 充型能力 考慮鑄型及工藝因素影響的熔融金屬流動性叫合金的充型能力。合金的流動性是金屬本身的屬性，不隨外界條件的改變而變化，而合金的充型能力不僅和金屬的流動性相關，而且也受外界因素的影響。
2. 充型能力的影響因素1）鑄型填充條件a）鑄型的蓄熱能力 即鑄型從金屬液中吸收和儲存熱量的能力。鑄型的熱導率和質量熱容越大，對液態合金的激冷作用越強，合金的充型能力就越差。b）鑄型溫度 提高鑄型溫度，可以降低鑄型和金屬液之間的溫差，進而減緩了冷卻速度，可提高合金液的充型能力。c）鑄型中的氣體 鑄型中氣體越多，合金的充型能力就越差。
凝固方式
1. 鑄件的凝固方式（1）逐層凝固方式 合金在凝固過程中其斷面上固相和液相由一條界線清楚地分開，這種凝固方式稱為逐層凝固。常見合金如灰鑄鐵、低碳鋼、工業純銅、工業純鋁、共晶鋁矽合金及某些黃銅都屬於逐層凝固的合金。（2）糊狀凝固方式合金在凝固過程中先呈糊狀而後凝固，這種凝固方式稱為糊狀凝固。球墨鑄鐵、高碳鋼、錫青銅和某些黃銅等都是糊狀凝固的合金。（3）中間凝固方式 大多數合金的凝固介於逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固方式。中碳鋼、高錳鋼、白口鑄鐵等具有中間凝固方式。
2. 凝固方式的影響因素 （1）合金凝固溫度範圍的影響 合金的液相線和固相交叉在一起，或間距很小，則金屬趨於逐層凝固；如兩條相線之間的距離很大，則趨於糊狀凝固；如兩條相線間距離較小，則趨於中間凝固方式。 （2）鑄件溫度梯度的影響 增大溫度梯度，可以使合金的凝固方式向逐層凝固轉化；反之，鑄件的凝固方式向糊狀凝固轉化。
收縮
鑄造合金從液態冷卻到室溫的過程中，其體積和尺寸縮減的現象稱為收縮。它主要包括以下三個階段：1.液態收縮 金屬在液態時由於溫度降低而發生的體積收縮。2.凝固收縮 熔融金屬在凝固階段的體積收縮。液態收縮和凝固收縮是鑄件產生縮孔和縮松的基本原因。3.固態收縮 金屬在固態時由於溫度降低而發生的體積收縮。固態收縮對鑄件的形狀和尺寸精度影響很大，是鑄造應力、變形和裂紋等缺陷產生的基本原因。
影響合金收縮的因素1. 化學成分 不同成分的合金其收縮率一般也不相同。在常用鑄造合金中鑄剛的收縮最大，灰鑄鐵最小。2. 澆注溫度 合金澆注溫度越高，過熱度越大，液體收縮越大。3. 鑄件結構與鑄型條件 鑄件冷卻收縮時，因其形狀、尺寸的不同，各部分的冷卻速度不同，導致收縮不一致，且互相阻礙，又加之鑄型和型芯對鑄件收縮的阻力，故鑄件的實際收縮率總是小於其自由收縮率。這種阻力越大，鑄件的實際收縮率就越小。
收縮的影響
1. 縮孔和縮松 （1）縮孔的形成 縮孔總是出現在鑄件上部或最後凝固的部位，其外形特徵是：內表面粗糙，形狀不規則，多近於倒圓錐形。通常縮孔隱藏於鑄件的內部，有時經切削加工才能暴露出來。縮孔形成的主要原因是液態收縮和凝固收縮。（2）縮松的形成 巨觀縮松多分布在鑄件最後凝固的部位，顯微縮松則是存在於在晶粒之間的微小孔洞，形成縮松的主要原因也是液態收縮和凝固收縮所致。
五、鑄造應力、變形和裂紋
在鑄件的凝固以及以後的冷卻過程中，隨溫度的不斷降低，收縮不斷發生，如果這種收縮受到阻礙，就會在鑄件內產生應力，引起變形或開裂，這種缺陷的產生，將嚴重影響鑄件的質量。
（1） 鑄造應力的產生 鑄造應力按其產生的原因可分為三種：a）熱應力 鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由於不均衡的收縮而引起的應力。b）固態相變應力 鑄件由於固態相變，各部分體積發生不均衡變化而引起的應力。c）收縮應力 鑄件在固態收縮時，因受到鑄型、型芯、澆冒口、箱擋等外力的阻礙而產生的應力。 鑄件鑄出後存在於鑄件不同部位的內應力稱為殘留應力。
六、鑄造合金的偏析和吸氣性
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