凝固成形屬液態(tài)金屬質(zhì)量不變過程。它是將滿足化學(xué)成分要求的液態(tài)合金在重力場或其他力作用下引入到預(yù)制好的型腔中，經(jīng)冷卻使其凝固成為具有型腔形狀和相應(yīng)尺寸的固體制品的方法。

一般將液態(tài)金屬凝固成形獲得的制品被稱為鑄件，因此這種成形方法通常稱為鑄造。鑄造的基本過程是充填和凝固。充填或稱澆注是一種機械過程，用以改變材料的幾何形狀；凝固則是液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的冷卻過程即熱過程，用以改變材料的性能。按工藝形態(tài)學(xué)觀點，可以進行如下描述：液態(tài)材料在場的作用下產(chǎn)生的質(zhì)量力，為其有效的運動提供了能量，作為傳遞介質(zhì)的鑄型，則為材料提供了形狀信息，而材料的性能信息來自材料自身狀態(tài)的轉(zhuǎn)變特性和介質(zhì)的傳熱特性。

凝固過程中熱量傳遞方式有傳導(dǎo)、對流和輻射。材料所具有的熱量通過這三種方式傳遞給鑄型或環(huán)境，使得材料自身冷卻。凝固過程中一方面使材料的幾何形狀固定下來；另一方面賦予材料所希望的性能信息。從微觀來看，凝固就是金屬原子由“短程有序”向“長程有序”或“長程無序”的過渡，使原子成為按規(guī)則排列的晶體或無序排列的非晶體；從宏觀來看，凝固就是把液態(tài)金屬所具有的熱量傳給環(huán)境，使之形成一定形狀和性能的鑄件。

盡管凝固成形包括充填和凝固兩個主要過程，但大多數(shù)情況下，凝固過程顯得更為重要。這是由于材料從液態(tài)一旦凝固成固體后，則在以后的其他加工中幾乎無法對其品質(zhì)有本質(zhì)上的改變。因此強調(diào)凝固過程的重要性并不等于否認充填對鑄件質(zhì)量的影響。對于某些形狀的鑄件或易氧化合金的成形，充填是否充分、平穩(wěn)對最終質(zhì)量仍具有重要作用。

由于凝固在成形中的重要作用，因此了解和認識液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變和控制凝固對獲得內(nèi)部組織合格的鑄件是很關(guān)鍵的。在實際工程中，為了便于不同材料的成形，人們已發(fā)明和建立了許多凝固成形方法。從如何獲得健全的、滿足工程上各種不同要求的鑄件來說，盡管凝固成形方法繁多，但在成形加工中都存在以下3個基本問題或關(guān)鍵問題應(yīng)予考慮。

1.凝固組織的形成與控制

凝固組織包括晶粒大小、形態(tài)、分布等，它們對鑄件的物理性能和力學(xué)性能有著重大的影響?？刂畦T件的凝固組織是凝固成形中的一個基本課題，能隨心所欲地獲得所希望的組織是長期以來人們所追求的目標之一。但由于鑄件組織的表現(xiàn)形式受許多因素的影響和制約，欲控制凝固組織，就必須對其形成機制和過程有深層次的認識。關(guān)于凝固組織的形成機理和影響因素已有了廣泛研究，且建立了許多控制組織的方法，如孕育、動態(tài)凝固、定向凝固等。

2.凝固缺陷的防止與控制

凝固缺陷對產(chǎn)品質(zhì)量是一個嚴重的威脅，是造成廢品的主要原因。存在于鑄件上的缺陷很多，有內(nèi)在缺陷和外觀缺陷之分。由于凝固成形時條件的差異，缺陷的種類、存在形態(tài)和表現(xiàn)部位不盡相同。液態(tài)凝固收縮可形成縮孔、縮松；凝固期間元素在固相和液相中的再分配會造成偏析缺陷；冷卻過程中熱應(yīng)力的集中可能會造成鑄件變形和裂紋。這些缺陷的成因?qū)λ需T造合金都相同，關(guān)鍵是在實際凝固成形中如何加以控制，從而使鑄件中的缺陷消除或降至最低程度。此外，還有許多缺陷如夾雜物、氣孔、冷隔等，出現(xiàn)在充填過程中，它們不僅與金屬種類有關(guān)，而且還與具體成形工藝有關(guān)。總之，在各種凝固成形方法中.如何與缺陷作斗爭仍是一個重要的基本問題。

3.鑄件尺寸精度和表面粗糙度控制

在現(xiàn)代制造的許多領(lǐng)域，對鑄件尺寸精度和外觀質(zhì)量的要求越來越高，也正是這種要求促使了近凈成品鑄造技術(shù)的迅猛發(fā)展，它改變著鑄造只能提供毛坯的傳統(tǒng)觀念。然而，鑄件尺寸精度和表面粗糙度要受到凝固成形方法和工藝中諸多因素的制約和影響，其控制難度很大，這阻礙著近凈成品鑄造技術(shù)的發(fā)展。這一基本問題涉及各種成形方法和許多工藝措施，而且隨著成形方法、合金、鑄型的不同而不同，在一種成形方法中很奏效的措施可能在另一種成形方法中毫無效果。