第一章 造型材料(第一節(jié))

1、第一章第一章 造型材料造型材料 造型材料相關術語造型材料相關術語 造型材料造型材料凡是用來制作鑄型或型芯的原材料及由各種原凡是用來制作鑄型或型芯的原材料及由各種原 材料按一定比例配制而成的工作混合料。材料按一定比例配制而成的工作混合料。 型型 砂砂用來制作鑄型的工作混合料。用來制作鑄型的工作混合料。 芯芯 砂砂用來制作型芯的工作混合料。用來制作型芯的工作混合料。 粘結劑粘結劑 用來粘結砂粒，使型芯砂有一定強度的工作混合料。用來粘結砂粒，使型芯砂有一定強度的工作混合料。 附加物附加物 用來改善型芯砂性能而加入的其他材料用來改善型芯砂性能而加入的其他材料 涂涂 料料用來涂敷型腔或型芯表面，以改善其

2、表面性能的用來涂敷型腔或型芯表面，以改善其表面性能的 工作混合料。工作混合料。 造型材料在鑄造生產(chǎn)中的地位造型材料在鑄造生產(chǎn)中的地位 在鑄造生產(chǎn)中，砂型鑄造占有很大的比例，約在鑄造生產(chǎn)中，砂型鑄造占有很大的比例，約 有有80的鑄件是用砂型鑄造生產(chǎn)的，每生產(chǎn)的鑄件是用砂型鑄造生產(chǎn)的，每生產(chǎn)1噸鑄噸鑄 件約需件約需56噸型（芯）砂，同時有噸型（芯）砂，同時有1噸舊砂被淘汰。噸舊砂被淘汰。 在鑄件的廢品中，約有在鑄件的廢品中，約有50%的廢品鑄件是由于的廢品鑄件是由于 造型材料方面的原因造成的。造型材料方面的原因造成的。 由此可見，砂型鑄造在鑄造生產(chǎn)中的重要性。由此可見，砂型鑄造在鑄造生產(chǎn)中的重要性

3、。 砂型的組成及各組分的作用砂型的組成及各組分的作用 在砂型中：在砂型中： 原原 砂砂是骨干材料；是骨干材料； 按理化特性分為：按理化特性分為：石英質(zhì)原砂石英質(zhì)原砂和和非石英質(zhì)原砂非石英質(zhì)原砂 按成砂過程分為：按成砂過程分為：天然砂天然砂和和人造砂人造砂 粘結劑粘結劑 是中間材料；分為是中間材料；分為有機有機粘結劑和粘結劑和無機無機粘結劑粘結劑 涂料、附加物涂料、附加物是輔助材料。是輔助材料。 型芯砂的質(zhì)量好壞與造型材料的理化性能有直接的影響。型芯砂的質(zhì)量好壞與造型材料的理化性能有直接的影響。 第一節(jié)第一節(jié) 造型材料及其質(zhì)量要求造型材料及其質(zhì)量要求 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 1、原砂的來源

4、、原砂的來源 天然砂天然砂：火成巖經(jīng)長期風化，或停留原地，或經(jīng)水力、：火成巖經(jīng)長期風化，或停留原地，或經(jīng)水力、 風力、冰川等多次搬運后，沉積而成的天然礦物。風力、冰川等多次搬運后，沉積而成的天然礦物。 按沉積地不同分為：按沉積地不同分為： 山砂山砂、海砂海砂、湖砂湖砂、河砂河砂、風積砂風積砂等。等。 人造砂人造砂：是由石英巖或石英砂巖經(jīng)人工破碎而得到的。：是由石英巖或石英砂巖經(jīng)人工破碎而得到的。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 2、原砂的礦物組成、原砂的礦物組成 火成巖在風化過程中，花崗巖中的石英火成巖在風化過程中，花崗巖中的石英 破碎成小顆粒；長石和云母一部分風化成粘破碎成小顆粒；長石和云母一

5、部分風化成粘 土，另一部分沒有風化而混在砂子中。土，另一部分沒有風化而混在砂子中。 原砂的主要礦物組成原砂的主要礦物組成是是石英石英。其次是。其次是長長 石石及少量的及少量的云母、鐵的氧化物、硫化物和碳云母、鐵的氧化物、硫化物和碳 酸鹽酸鹽等。等。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 3、原砂的化學成分及物理特性、原砂的化學成分及物理特性 原砂的化學成分主要是原砂的化學成分主要是SiO2。其理化特性為：。其理化特性為： 熔點為熔點為1713，硬度為，硬度為莫氏莫氏7級級，密度為，密度為2.65 g/cm3。 純凈的石英呈無色透明或半透明狀態(tài)，有雜質(zhì)存在時呈純凈的石英呈無色透明或半透明狀態(tài)，有雜質(zhì)存在

6、時呈 紅、黃等其他顏色。石英的最大特點：紅、黃等其他顏色。石英的最大特點：耐磨耐磨、耐高溫耐高溫。 SiO2含量的多少是鑄造用原砂的一個主要質(zhì)量指標。含量的多少是鑄造用原砂的一個主要質(zhì)量指標。 國家標準國家標準鑄造用硅砂鑄造用硅砂（GB9442-1998）將硅砂按）將硅砂按SiO2 含量分為若干等級。含量分為若干等級。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 4、原砂的含泥量、原砂的含泥量 泥泥 分分是指原砂中直徑小于是指原砂中直徑小于20m的顆粒。的顆粒。 含泥量含泥量指原砂中泥分所占的質(zhì)量分數(shù)。指原砂中泥分所占的質(zhì)量分數(shù)。 原砂含泥量過高，會發(fā)生下列情形：原砂含泥量過高，會發(fā)生下列情形： 降低型芯砂

7、的透氣性降低型芯砂的透氣性 增大型芯砂的含水量增大型芯砂的含水量 增加型芯砂的脆性增加型芯砂的脆性 增加有機粘結劑的加入量增加有機粘結劑的加入量 粘土砂用原砂的含泥量應粘土砂用原砂的含泥量應2； 有機粘結劑類型芯砂用原砂的含泥量應有機粘結劑類型芯砂用原砂的含泥量應0.3 國家標準國家標準鑄造用硅砂鑄造用硅砂（GB9442-1998）將硅砂按含泥量分級）將硅砂按含泥量分級 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 5、原砂的顆粒組成（粒度）、原砂的顆粒組成（粒度） 顆粒組成顆粒組成是指原砂顆粒尺寸是指原砂顆粒尺寸大小大小和顆粒大小的和顆粒大小的分布分布情況。情況。 通常采用通常采用篩分法篩分法來確定原砂顆粒

8、大小。來確定原砂顆粒大小。 篩分使用鑄造標準試驗篩。篩分使用鑄造標準試驗篩。 采用采用三篩分布三篩分布確定砂粒大小的分布狀態(tài)。確定砂粒大小的分布狀態(tài)。 粒度的表示方法：粒度的表示方法： 列表法、直方圖法、符號法、平均細度法。列表法、直方圖法、符號法、平均細度法。 鑄造標準試驗篩 粒度代號 21Q 粒度代號 21Q 粒度代號 21Q 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 符號法：符號法： 是用數(shù)字和符號構成表示原砂粒度的一組代號。是用數(shù)字和符號構成表示原砂粒度的一組代號。 如果在主要粒度組成中，前篩余留砂量大于后篩，在如果在主要粒度組成中，前篩余留砂量大于后篩，在 粒度代號后加粒度代號后加Q表示，反之加

9、表示，反之加H表示。表示。 國家標準國家標準鑄造用硅砂鑄造用硅砂（GB9442-1998）按主）按主 要粒度組成將原砂粒度分組要粒度組成將原砂粒度分組 AFS平均細度反映原砂平均顆粒尺寸。平均細度反映原砂平均顆粒尺寸。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 6、原砂的表面狀態(tài)：、原砂的表面狀態(tài)： 原砂的表面狀態(tài)包括：原砂顆粒的原砂的表面狀態(tài)包括：原砂顆粒的形狀形狀、顏色顏色、透明程度透明程度、 粗糙程度粗糙程度、有無裂紋有無裂紋等。等。 鑄造用砂將原砂粒形分為：鑄造用砂將原砂粒形分為：圓形砂、多角形砂、尖角形砂圓形砂、多角形砂、尖角形砂 圓形砂圓形砂 顆粒為圓形或接近圓形，表面光滑，沒有突出的棱角顆粒

10、為圓形或接近圓形，表面光滑，沒有突出的棱角 多角形砂多角形砂 顆粒表面呈現(xiàn)多處突出的棱角，且多為鈍角顆粒表面呈現(xiàn)多處突出的棱角，且多為鈍角 尖角形砂尖角形砂 顆粒表面呈現(xiàn)多處突出的棱角，且多為銳角顆粒表面呈現(xiàn)多處突出的棱角，且多為銳角 通過砂粒表面的通過砂粒表面的顏色顏色可以判斷原砂的純凈度（品位）可以判斷原砂的純凈度（品位） 表面表面有無裂紋有無裂紋可以預測原砂在特定條件下的破碎可能性可以預測原砂在特定條件下的破碎可能性 表面粗糙表面粗糙，凹坑嚴重，導致粘結劑的加入量增高，凹坑嚴重，導致粘結劑的加入量增高 圓形砂 多角形砂 尖角形砂 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 7、原砂的粒形系數(shù)、原砂的粒

11、形系數(shù) 原砂的顆粒形狀可用原砂的顆粒形狀可用粒形系數(shù)粒形系數(shù)來定量地表示。來定量地表示。 理論比表面積 實際比表面積 角形系數(shù)E 多角形多角形 E1.31.6 尖角形尖角形 E1.6 圓圓 形形 E1.01.3 國家標準國家標準鑄造用硅砂鑄造用硅砂（GB9442-1998）按）按角形系數(shù)角形系數(shù)將將 原砂粒形分類原砂粒形分類 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 比表面積比表面積 是指單位重量原砂的表面積。原砂比表面積是指單位重量原砂的表面積。原砂比表面積 越大，則砂粒直徑越小。越大，則砂粒直徑越小。 理論比表面積理論比表面積 將同一篩號上的砂粒假想成相同直徑的球體所具有將同一篩號上的砂粒假想成相同直

12、徑的球體所具有 的表面積的表面積 實際比表面積實際比表面積 實驗測出的表面積實驗測出的表面積 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 8、原砂的牌號、原砂的牌號 鑄造用硅砂的牌號表示方法：鑄造用硅砂的牌號表示方法： ZGS 粒形分類代號粒形分類代號 Q或或H 粒度分組代號粒度分組代號 SiO2分級代號分級代號 鑄造用硅砂鑄造用硅砂 如如 ZGS96-30H-30 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 9、原砂的耐火度與燒結點、原砂的耐火度與燒結點 原砂耐火度：原砂耐火度：是指材料抵抗高溫作用而不熔化的能力。是指材料抵抗高溫作用而不熔化的能力。 原砂的耐火度主要取決于原砂的原砂的耐火度主要取決于原砂的礦物成分礦物

13、成分和和顆粒度顆粒度。 一般認為，原砂中，石英含量越高、顆粒越粗大、一般認為，原砂中，石英含量越高、顆粒越粗大、 雜質(zhì)含量越低，耐火度則越高。雜質(zhì)含量越低，耐火度則越高。 一、石英質(zhì)原砂 原砂燒結點：原砂燒結點：原砂顆粒表面或砂粒間的混雜物開始熔化，冷卻原砂顆粒表面或砂粒間的混雜物開始熔化，冷卻 后，砂粒之間相互粘連且不分開的溫度。后，砂粒之間相互粘連且不分開的溫度。 燒結點是原砂各種組合成分耐火性能綜合反映。燒結點是原砂各種組合成分耐火性能綜合反映。 原砂燒結點比耐火度要低。原砂燒結點比耐火度要低。 通常在砂型鑄造中，燒結點能間接反映出原砂通常在砂型鑄造中，燒結點能間接反映出原砂SiO2含量

14、，含量， 是原砂主要性能指標之一。是原砂主要性能指標之一。 燒結點：燒結點：1350； 1250 ；1150 SiO2含量：含量： 94% ； 90%； 87% 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 10、原砂中的雜質(zhì)、原砂中的雜質(zhì) 長石、云母及其雜質(zhì)中含有的堿金屬氧化物（長石、云母及其雜質(zhì)中含有的堿金屬氧化物（Na2O、 K2O)、堿土金屬氧化物（、堿土金屬氧化物（CaO、MgO）等都能與）等都能與SiO2反應反應 生成易熔物質(zhì)。例如：生成易熔物質(zhì)。例如： 73SiO2與與27Na2O的混合物，其熔點僅為的混合物，其熔點僅為793， K2O與與SiO2可形成熔點僅為可形成熔點僅為525的低熔點物質(zhì)。

15、的低熔點物質(zhì)。 在鑄造用砂中，應嚴格控制原砂中雜質(zhì)含量，保證原砂的在鑄造用砂中，應嚴格控制原砂中雜質(zhì)含量，保證原砂的 純凈度。純凈度。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 11、原砂受熱后的體積變化、原砂受熱后的體積變化 由于物理化學條件不同，石英存在著復由于物理化學條件不同，石英存在著復 雜的同素異晶現(xiàn)象。在雜的同素異晶現(xiàn)象。在 573，開始由，開始由石英石英 向向石英轉(zhuǎn)變，晶形轉(zhuǎn)變同時，伴有體積膨脹。石英轉(zhuǎn)變，晶形轉(zhuǎn)變同時，伴有體積膨脹。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 12、原砂的選用、原砂的選用 選用原則選用原則 根據(jù)鑄件的大小來選用根據(jù)鑄件的大小來選用 根據(jù)鑄件的復雜程度來選用根據(jù)鑄件的復雜

16、程度來選用 根據(jù)鑄件合金的種類來選用根據(jù)鑄件合金的種類來選用 根據(jù)鑄型及型芯的類別來選用根據(jù)鑄型及型芯的類別來選用 根據(jù)造型、制芯的方法來選用根據(jù)造型、制芯的方法來選用 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 鑄鋼件鑄鋼件 澆注溫度在澆注溫度在1500左右，原砂左右，原砂SiO2含量含量94。 一般可選用一般可選用98級、級、96級原砂。級原砂。 小型鑄鋼件可選用小型鑄鋼件可選用93級原砂。粒度可選用級原砂。粒度可選用60、42、 30、21組。組。 鑄鐵件鑄鐵件 澆注溫度澆注溫度1400左右，一般可選用左右，一般可選用93級級75 級原砂。級原砂。 大件大件選選85級以上，級以上，中中、小件小件選選8

17、5級以下的原砂。級以下的原砂。 粒度一般選用粒度一般選用4210組。組。 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 鑄銅及鋁鎂合金件鑄銅及鋁鎂合金件 由于有色金屬的澆注溫度不高，所以，對原砂由于有色金屬的澆注溫度不高，所以，對原砂SiO2 含量要求也不高含量要求也不高 鑄銅的澆注溫度約鑄銅的澆注溫度約1200 鋁、鎂合金的澆注溫度均在鋁、鎂合金的澆注溫度均在800以下以下 粒度一般選用較細的原砂，如粒度一般選用較細的原砂，如15、10、07組組 一、石英質(zhì)原砂一、石英質(zhì)原砂 13、石英質(zhì)原砂的主要缺點：、石英質(zhì)原砂的主要缺點： 熱膨脹大、擴散率低、蓄熱系數(shù)低熱膨脹大、擴散率低、蓄熱系數(shù)低 SiO2屬于酸性

18、氧化物，很容易與堿性氧化物反應生屬于酸性氧化物，很容易與堿性氧化物反應生 成低熔點化合物成低熔點化合物導致鑄件發(fā)生化學粘砂導致鑄件發(fā)生化學粘砂 因此，在某些鑄造生產(chǎn)中，就不能用石英質(zhì)原砂，而因此，在某些鑄造生產(chǎn)中，就不能用石英質(zhì)原砂，而 只能采用其他只能采用其他非石英質(zhì)原砂非石英質(zhì)原砂。 二、非石英質(zhì)原砂二、非石英質(zhì)原砂 鑄造用非石英質(zhì)原砂主要有鑄造用非石英質(zhì)原砂主要有： 鎂砂鎂砂 橄欖石砂橄欖石砂 鋯砂鋯砂 鉻鐵礦砂等鉻鐵礦砂等 1、鎂砂、鎂砂 主要成分主要成分：MgO 物理特性物理特性：熔點：熔點1840，密度，密度3.5，莫氏硬度，莫氏硬度44.5級級 工藝特性工藝特性：熱膨脹率小，不發(fā)

19、生因相變引起體積突變，：熱膨脹率小，不發(fā)生因相變引起體積突變， 蓄熱系數(shù)大（是硅砂的蓄熱系數(shù)大（是硅砂的1.5倍）倍） MgO不與堿金屬氧化物作用，因而鑄件不易產(chǎn)生粘砂。不與堿金屬氧化物作用，因而鑄件不易產(chǎn)生粘砂。 主要用途主要用途： 常用于錳鋼鑄件和高熔點合金鑄件。常用于錳鋼鑄件和高熔點合金鑄件。 2、橄欖石砂、橄欖石砂 主要成分主要成分： Mg2SiO4，其次是，其次是Fe2SiO4（510%） 物理特性物理特性：熔點：熔點 16001760；密度；密度 3.23.6； 莫氏硬度莫氏硬度 6.57.5級。級。 工藝特性工藝特性：熱膨脹小，且膨脹均勻緩慢。：熱膨脹小，且膨脹均勻緩慢。 無晶型

20、轉(zhuǎn)變（從無晶型轉(zhuǎn)變（從50到熔化溫度）到熔化溫度） 主要用途主要用途：常用于高錳鋼鑄件。：常用于高錳鋼鑄件。 3、鋯砂、鋯砂 主要成分：主要成分： ZrSiO4 物理特性：物理特性：熔點熔點 2400；密度；密度 4.54.7；莫氏硬度；莫氏硬度 78級級 工藝特性工藝特性：熱膨脹率更?。ㄖ挥泄枭暗模簾崤蛎浡矢。ㄖ挥泄枭暗?/61/3） 熱導率和蓄熱系數(shù)更大熱導率和蓄熱系數(shù)更大可加速冷卻，細化組織可加速冷卻，細化組織 化學穩(wěn)定性高化學穩(wěn)定性高幾乎不被金屬及金屬氧化物潤濕，幾乎不被金屬及金屬氧化物潤濕， 可有效的阻止金屬液滲入型壁，防止化學粘砂?？捎行У淖柚菇饘僖簼B入型壁，防止化學粘砂。 主要

21、用途：主要用途：常用于鑄鋼件的型砂、芯砂和涂料。常用于鑄鋼件的型砂、芯砂和涂料。 4、鉻鐵礦砂、鉻鐵礦砂 主要成分主要成分：Cr2O3 物理特性物理特性：密度：密度44.8，熔點，熔點14501480 工藝特性工藝特性： 熱導率高（是硅砂的幾倍）；熱膨脹率小熱導率高（是硅砂的幾倍）；熱膨脹率小 不與鐵的氧化物起化學作用不與鐵的氧化物起化學作用 主要用途主要用途： 一般用于大型鑄鋼件或合金鋼鑄件的面砂、芯一般用于大型鑄鋼件或合金鋼鑄件的面砂、芯 砂或涂料。砂或涂料。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 1、粘土的概念、粘土的概念 粘土粘土是巖石經(jīng)過長期風化后，分解和是巖石經(jīng)過長期風化后，分解和 沉積而

22、成的由細小結晶質(zhì)粘土礦物組成的沉積而成的由細小結晶質(zhì)粘土礦物組成的 土狀材料。土狀材料。 2、粘土的作用、粘土的作用 鑄造用粘土主要是用來做粘土砂的粘結劑。鑄造用粘土主要是用來做粘土砂的粘結劑。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 3、粘土按晶體結構分類、粘土按晶體結構分類 高嶺石組高嶺石組 包括高嶺石、珍珠陶土、地開石等包括高嶺石、珍珠陶土、地開石等 伊利石組伊利石組 包括伊利石、海綠石等包括伊利石、海綠石等 蒙脫石組蒙脫石組 包括蒙脫石、貝得石、綠脫石等包括蒙脫石、貝得石、綠脫石等 常用鑄造粘土有常用鑄造粘土有高嶺石組高嶺石組和和蒙脫石組蒙脫石組 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 4、粘土礦物晶體的

23、基本結構單位、粘土礦物晶體的基本結構單位 粘土礦物的晶格中都包含著粘土礦物的晶格中都包含著兩種基本結構單位兩種基本結構單位： 硅氧四面體硅氧四面體 鋁氧八面體鋁氧八面體 底氧底氧 頂氧頂氧 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 5、 粘土中的水分粘土中的水分 粘土在粘土在潤濕潤濕狀態(tài)下通常有三種水分存在：狀態(tài)下通常有三種水分存在： 吸附水吸附水這種水分在這種水分在105溫度下即能去除。溫度下即能去除。 層間水層間水粘土單位晶層間定向排列的極性水和陽離粘土單位晶層間定向排列的極性水和陽離 子吸附的陽離子水化膜。子吸附的陽離子水化膜。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 結構水結構水（晶格水）：（晶格水）： 直

24、接參與構成粘土礦物晶格的直接參與構成粘土礦物晶格的OH水；水； 層間水和結構水必須加熱到更高溫度才能去除。層間水和結構水必須加熱到更高溫度才能去除。 粘土晶層表面的吸附水，其密度和粘滯度較大。在陽粘土晶層表面的吸附水，其密度和粘滯度較大。在陽 離子的周圍也能吸附一層定向排列的水分子，形成水離子的周圍也能吸附一層定向排列的水分子，形成水 化陽離子?；栯x子。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 6、粘土的粘結機理、粘土的粘結機理 帶負電荷的粘土顆粒將極性水分子吸帶負電荷的粘土顆粒將極性水分子吸 附在自己的周圍，形成膠團的水化膜，依附在自己的周圍，形成膠團的水化膜，依 靠粘土顆粒間的公共水化膜，通過其中

25、的靠粘土顆粒間的公共水化膜，通過其中的 水化陽離子起水化陽離子起“橋橋”的作用，使粘土顆粒的作用，使粘土顆粒 相互連結起來。相互連結起來。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 7、粘土顆粒與砂粒之間的粘結機理、粘土顆粒與砂粒之間的粘結機理 砂粒因破碎而帶微量負電荷，也砂粒因破碎而帶微量負電荷，也 能吸附極性水分子在其周圍作定向排能吸附極性水分子在其周圍作定向排 列。依靠粘土顆粒與砂粒之間的公共列。依靠粘土顆粒與砂粒之間的公共 水化膜，通過水化陽離子的水化膜，通過水化陽離子的“橋橋”作作 用，使粘土砂獲得濕強度。用，使粘土砂獲得濕強度。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 粘土的干態(tài)粘結機理粘土的干態(tài)粘結機

26、理： 烘干過程中粘土逐步失水，使砂粒和粘土烘干過程中粘土逐步失水，使砂粒和粘土 顆粒之間相互靠近，緊密接觸而產(chǎn)生附著作顆粒之間相互靠近，緊密接觸而產(chǎn)生附著作 用。用。 繼續(xù)失去水分，使水化膜進一步變薄，粘土繼續(xù)失去水分，使水化膜進一步變薄，粘土 和砂粒之間通過和砂粒之間通過“強大強大”的附著力緊緊拉在的附著力緊緊拉在 一起而產(chǎn)生一起而產(chǎn)生“干干”強度強度 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 8、鑄造用粘土分類：、鑄造用粘土分類： 鑄造用粘土可分為兩大類：鑄造用粘土可分為兩大類： 膨潤土膨潤土和和普通粘土普通粘土 分別用符號分別用符號“P”和和“N”來表示。來表示。 膨潤土又分為：膨潤土又分為：鈉基膨

27、潤土鈉基膨潤土和和鈣基膨潤土鈣基膨潤土 分別用符號分別用符號“PNa ”和和“PCa”表示。表示。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 9、兩種粘土的主要共同點：、兩種粘土的主要共同點： 都是都是親水親水的，都具有吸水膨脹增加自身體的，都具有吸水膨脹增加自身體 積的能力積的能力 粘土的最大特性是粘土的最大特性是粘結性粘結性和和可塑性可塑性，這種，這種 特性只有當被水特性只有當被水充分濕潤充分濕潤后才能表現(xiàn)出出來。后才能表現(xiàn)出出來。 在顯微鏡下觀察，都屬于在顯微鏡下觀察，都屬于層片狀層片狀結構結構 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 10、兩種粘土的主要異同點：、兩種粘土的主要異同點： 礦物組成不同礦物組成

28、不同 普通粘土的主要礦物組成為普通粘土的主要礦物組成為高嶺石高嶺石，其分子式結構，其分子式結構 為為Al2O32SiO22H2O ，帶有，帶有2個個層間水層間水 膨潤土的主要礦物組成為膨潤土的主要礦物組成為蒙脫石蒙脫石，其分子式結構為，其分子式結構為 Al2O34SiO2H2O nH2O ，帶有，帶有N個個層間水層間水 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 晶體結構不同晶體結構不同 高嶺石高嶺石的晶體結構屬于的晶體結構屬于兩層型兩層型結構，即由兩層結構，即由兩層 硅氧四面體構成，硅氧四面體構成， 單位晶層之間由單位晶層之間由氧面氧面和和氫氧面氫氧面緊密結合。緊密結合。 蒙脫石蒙脫石的晶體結構屬于的晶體

29、結構屬于三層型三層型結構，即由兩層結構，即由兩層 硅氧四面體中間夾著一層鋁氧八面體構成，硅氧四面體中間夾著一層鋁氧八面體構成， 單位晶層之間由單位晶層之間由氧面氧面和和氧面氧面相接。相接。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 晶層間結合方式與結合鍵不同晶層間結合方式與結合鍵不同 高嶺石晶層間高嶺石晶層間氧面與氧面之間是靠氫鍵結合，氧面與氧面之間是靠氫鍵結合， 結合鍵不易被打開，結合力較強，水分子不易進結合鍵不易被打開，結合力較強，水分子不易進 入晶層間。入晶層間。 蒙脫石晶層間蒙脫石晶層間氧面與氧面之間是靠分子間力結氧面與氧面之間是靠分子間力結 合，結合鍵極易被打開，結合力較弱，水分子很合，結合鍵極

30、易被打開，結合力較弱，水分子很 容易進入晶層間。容易進入晶層間。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 片狀晶體結構的表面狀態(tài)及厚度不同片狀晶體結構的表面狀態(tài)及厚度不同 高嶺石晶體表面呈六角形高嶺石晶體表面呈六角形鱗片狀鱗片狀結構，其結構，其 厚度約厚度約20微米。微米。 蒙脫石晶體表面呈不規(guī)則的薄片狀或絨毛蒙脫石晶體表面呈不規(guī)則的薄片狀或絨毛 狀，其厚度約狀，其厚度約1微米。微米。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 吸水特性不同吸水特性不同 普通粘土只能沿著晶體普通粘土只能沿著晶體外表面外表面吸收水分，吸收水分， 吸水吸水 膨脹增加自身體積的能力較弱，膨脹增加自身體積的能力較弱，膠質(zhì)價膠質(zhì)價通常不大通常

31、不大 于于35 膨潤土同時沿著晶體膨潤土同時沿著晶體內(nèi)、外兩個表面內(nèi)、外兩個表面吸收水分，吸收水分， 吸水膨脹增加自身體積能力較強，吸水膨脹增加自身體積能力較強，膠質(zhì)價膠質(zhì)價通常大通常大 于于75 膠質(zhì)價 膨潤土與水按比例混合后，加適量氧化鎂，使其凝膨潤土與水按比例混合后，加適量氧化鎂，使其凝 聚形成的凝膠體的體積，稱為膠質(zhì)價。以聚形成的凝膠體的體積，稱為膠質(zhì)價。以15克樣形成的克樣形成的 凝膠體積的毫升數(shù)表示。膠質(zhì)價顯示試樣顆粒分散與水凝膠體積的毫升數(shù)表示。膠質(zhì)價顯示試樣顆粒分散與水 化程度，是分散性、親水性和膨脹性的綜合表現(xiàn)，它的化程度，是分散性、親水性和膨脹性的綜合表現(xiàn)，它的 大小與膨潤

32、土礦的屬型和蒙脫石含量密切相關，鈉基比大小與膨潤土礦的屬型和蒙脫石含量密切相關，鈉基比 鈣基、酸性膨潤土的膠質(zhì)價高，同一屬型的膨潤土，含鈣基、酸性膨潤土的膠質(zhì)價高，同一屬型的膨潤土，含 蒙脫石愈多，膠質(zhì)價愈高。所以，膠質(zhì)價是鑒定膨潤土蒙脫石愈多，膠質(zhì)價愈高。所以，膠質(zhì)價是鑒定膨潤土 礦石屬型和估價膨潤土質(zhì)量的技術指標之一。礦石屬型和估價膨潤土質(zhì)量的技術指標之一。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 負電性及帶負電的原因不同負電性及帶負電的原因不同 粘土顆粒表面一般帶有負電荷，其原因有二：粘土顆粒表面一般帶有負電荷，其原因有二： 一是一是破鍵破鍵，二是，二是離子置換離子置換 破鍵：破鍵：粘土片狀結晶體

33、受到外界環(huán)境的影響，邊緣處的粘土片狀結晶體受到外界環(huán)境的影響，邊緣處的 Al-O、Si-O離子鍵斷裂形成不飽和鍵。離子鍵斷裂形成不飽和鍵。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 晶體內(nèi)部離子置換：晶體內(nèi)部離子置換：粘土在成礦過程中，單位晶層內(nèi)粘土在成礦過程中，單位晶層內(nèi) 硅氧四面體中的硅氧四面體中的Si4+被被Al3+所置換，鋁氧八面體中的所置換，鋁氧八面體中的Al3+ 部部 分地被分地被Mg2+、Fe2+所置換，使單位晶層電荷不平衡，呈現(xiàn)出所置換，使單位晶層電荷不平衡，呈現(xiàn)出 較大的負電性。較大的負電性。 Si4+ Al3+ Al3+ Mg2+ 負電性及帶負電的原因不同負電性及帶負電的原因不同 破鍵

34、破鍵是高嶺石類粘土顆粒帶負電的主要原因，是高嶺石類粘土顆粒帶負電的主要原因， 而蒙脫石類膨潤土中只有很小一部分電荷是而蒙脫石類膨潤土中只有很小一部分電荷是 由破鍵產(chǎn)生的。由破鍵產(chǎn)生的。 離子置換離子置換是蒙脫石類粘土顆粒帶負電的主要原是蒙脫石類粘土顆粒帶負電的主要原 因，而高嶺石晶體中很少發(fā)生離子置換。因，而高嶺石晶體中很少發(fā)生離子置換。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 交換性陽離子交換性陽離子 粘土中能被交換出來的吸附陽離子稱為粘土中能被交換出來的吸附陽離子稱為交換性陽離子交換性陽離子 陽離子交換容量陽離子交換容量 粘土中所含交換性陽離子的數(shù)量稱為粘土中所含交換性陽離子的數(shù)量稱為陽離子交換容量

35、陽離子交換容量 主要交換性陽離子主要交換性陽離子 用來置換的陽離子占陽離子總?cè)萘康挠脕碇脫Q的陽離子占陽離子總?cè)萘康?0以上，則稱其為以上，則稱其為主主 要交換性陽離子要交換性陽離子。 如為鈉離子，則稱為鈉膨潤土，用如為鈉離子，則稱為鈉膨潤土，用PNa表示表示 如為鈣離子，則稱為鈣膨潤土，用如為鈣離子，則稱為鈣膨潤土，用PCa表示表示 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 為使負電荷得到平衡，粘土礦物通常吸附一些陽離子，為使負電荷得到平衡，粘土礦物通常吸附一些陽離子， 如如Ca2+、 、Mg2+、Na+、K+等，這些陽離子有機會被其他陽離 等，這些陽離子有機會被其他陽離 子所替換子所替換。 國家標準國家

36、標準：膨潤土中如果某一交換性陽離子量與任一交換性：膨潤土中如果某一交換性陽離子量與任一交換性 陽離子量均少于陽離子總?cè)萘康年栯x子量均少于陽離子總?cè)萘康?0，則以含量相對較多，則以含量相對較多 的兩種離子表示，如的兩種離子表示，如PNaCa、PNaMg 按粘土的按粘土的pH值分為：值分為：酸性酸性膨潤土和膨潤土和堿性堿性膨潤土膨潤土 分別用符號分別用符號“S”和符號和符號J表示表示 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 活化效果不同活化效果不同 利用粘土晶體內(nèi)的離子交換性質(zhì)，可以向粘土中利用粘土晶體內(nèi)的離子交換性質(zhì)，可以向粘土中 加入某種物質(zhì)，人為地改變膨潤土中的離子種類，加入某種物質(zhì)，人為地改變膨潤土

37、中的離子種類， 從而改變膨潤土的屬性，達到改變膨潤土的工藝性從而改變膨潤土的屬性，達到改變膨潤土的工藝性 能。這種利用離子交換處理技術稱為膨潤土的能。這種利用離子交換處理技術稱為膨潤土的活化活化 處理處理，所加入的物質(zhì)稱為，所加入的物質(zhì)稱為活化劑活化劑。 而而普通粘土普通粘土基本上基本上不具備活化條件不具備活化條件。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 目前我國開采的膨潤土幾乎都是鈣基膨潤土，目前我國開采的膨潤土幾乎都是鈣基膨潤土， 往往滿足不了生產(chǎn)要求，活化處理是往往滿足不了生產(chǎn)要求，活化處理是唯一方法唯一方法。 常用的活化劑：常用的活化劑：Na2CO3 Na2CO3在水中能完全電離成在水中能完全

38、電離成Na+和和CO 3 2 - ，使，使 溶液中的溶液中的Na+濃度增加，濃度增加， 逐步將鈣基膨潤土中的逐步將鈣基膨潤土中的 Ca2+置換出來。被置換出的置換出來。被置換出的Ca2+與與CO 32 -生成生成 CaCO 3 ，不溶于水，從而使交換反應進行完全。，不溶于水，從而使交換反應進行完全。 鈣膨潤土經(jīng)活化處理后與天然鈉膨潤土的性能相近鈣膨潤土經(jīng)活化處理后與天然鈉膨潤土的性能相近。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 Na2CO3的加入量：的加入量： 37 （占膨潤土）（占膨潤土） 一般取一般取45。加入量不足或過多，都會影響膨。加入量不足或過多，都會影響膨 潤土的粘結性潤土的粘結性 Na2

39、CO3的加入方式：的加入方式： 可在混砂時以干態(tài)狀態(tài)進入混砂機內(nèi)。一般做法可在混砂時以干態(tài)狀態(tài)進入混砂機內(nèi)。一般做法 是先溶入水后，再隨水加入混砂機內(nèi)。是先溶入水后，再隨水加入混砂機內(nèi)。 現(xiàn)有已活化的膨潤土商品銷售?，F(xiàn)有已活化的膨潤土商品銷售。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 吸附色素的能力不同吸附色素的能力不同 膨潤土具有吸附色素的能力，尤以吸附亞甲基藍的能力為膨潤土具有吸附色素的能力，尤以吸附亞甲基藍的能力為 最強。每最強。每100克蒙脫石大約可吸附克蒙脫石大約可吸附44克亞甲基藍色素?？藖喖谆{色素。 膨潤土吸附色素的能力越強膨潤土吸附色素的能力越強說明膨潤土的分散性越好說明膨潤土的分散性

40、越好 分散度越大分散度越大膨潤土中，彌散膠質(zhì)成分越多膨潤土中，彌散膠質(zhì)成分越多粘性越大粘性越大 普通粘土基本上不具備吸附色素能力。普通粘土基本上不具備吸附色素能力。 這也是鑒別普通粘土和膨潤土的方法之一。這也是鑒別普通粘土和膨潤土的方法之一。 粘土受熱后的脫水過程不同粘土受熱后的脫水過程不同 潤濕的粘土在加熱過程中將出現(xiàn)脫水、潤濕的粘土在加熱過程中將出現(xiàn)脫水、 體積收縮、礦物分解等一系列變化。體積收縮、礦物分解等一系列變化。 蒙脫石的脫水：蒙脫石的脫水：脫水過程分三個階段完成脫水過程分三個階段完成 第一階段：第一階段：2020140140， 逸出吸附水逸出吸附水 第二階段：第二階段：40040

41、0500500，逸出層間水，逸出層間水 第三階段：第三階段：500500600600，脫水迅速，脫水迅速， 800800后，脫水基本完成。后，脫水基本完成。 粘土受熱后的脫水過程不同粘土受熱后的脫水過程不同 潤濕的粘土在加熱過程中將出現(xiàn)脫水、潤濕的粘土在加熱過程中將出現(xiàn)脫水、 體積收縮、礦物分解等一系列變化。體積收縮、礦物分解等一系列變化。 高嶺石的脫水：高嶺石的脫水：脫水過程分兩個階段脫水過程分兩個階段 第一階段：第一階段：105，逸出吸附水，逸出吸附水 第二階段：第二階段：400600，失去結構水，失去結構水 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 進一步提高加熱溫度，粘土會被熔化。進一步提高加熱溫

42、度，粘土會被熔化。 高嶺石的熔點為高嶺石的熔點為1650 1775； 蒙脫石的熔點為蒙脫石的熔點為12001300； 蒙脫石中氧化鐵含量高時，熔點降到蒙脫石中氧化鐵含量高時，熔點降到1000以下；以下； 隨著溫度的升高，粘土會出現(xiàn)一定的膨脹，但主要隨著溫度的升高，粘土會出現(xiàn)一定的膨脹，但主要 傾向是收縮。傾向是收縮。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 11、粘土的復水性、粘土的復水性 粘土在受熱后仍能吸水的性質(zhì)稱為粘土在受熱后仍能吸水的性質(zhì)稱為復水性復水性。這。這 是粘土型砂可以多次回用的是粘土型砂可以多次回用的主要原因主要原因。 但如果加熱溫度過高，使粘土失去結構水，粘但如果加熱溫度過高，使粘土

43、失去結構水，粘 土的礦物結構一旦遭到破壞，致使粘土成為不再具土的礦物結構一旦遭到破壞，致使粘土成為不再具 有粘結性的失效粘土（也稱死粘土），這也是粘土有粘結性的失效粘土（也稱死粘土），這也是粘土 型砂反復使用后性能變壞的型砂反復使用后性能變壞的主要原因主要原因。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 12、粘土屬性的鑒別方法、粘土屬性的鑒別方法 測定吸藍量測定吸藍量 蒙脫石有吸附色素的能力，尤以吸附亞甲基藍為明顯。蒙脫石有吸附色素的能力，尤以吸附亞甲基藍為明顯。100g 純蒙脫石能吸附亞甲基純蒙脫石能吸附亞甲基44g，而高嶺石吸附色素的能力很弱。，而高嶺石吸附色素的能力很弱。 可根據(jù)吸藍量測定膨潤土的

44、蒙脫石含量?？筛鶕?jù)吸藍量測定膨潤土的蒙脫石含量。 看在水中的下落情況看在水中的下落情況 普通粘土在水中普通粘土在水中散落散落，膨潤土在水中，膨潤土在水中團落團落。 用手指蘸水搓捻用手指蘸水搓捻 普通粘土普通粘土發(fā)滑發(fā)滑，膨潤土，膨潤土發(fā)粘發(fā)粘，能搓成泥條。，能搓成泥條。 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 13、粘土的牌號、粘土的牌號 國家標準，普通粘土的牌號中應標明粘土耐火度等國家標準，普通粘土的牌號中應標明粘土耐火度等 級、濕壓強度等級、干壓強度等級。級、濕壓強度等級、干壓強度等級。 N 普通粘土普通粘土 耐火度等級耐火度等級 G G或或D D 濕壓強度等級代號濕壓強度等級代號 干壓強度干壓強度

45、 等級代號等級代號 如如 NG350 三、鑄造用粘土三、鑄造用粘土 國家標準，膨潤土的牌號中，應表示出膨潤土中吸國家標準，膨潤土的牌號中，應表示出膨潤土中吸 附的附的陽離子種類陽離子種類、酸堿性酸堿性、濕壓強度等級、熱濕拉、濕壓強度等級、熱濕拉 強度等級。強度等級。 P 膨潤土膨潤土 陽離子種類陽離子種類 Na Na 或或 CaCa 酸堿性代號酸堿性代號 S S 或或 J J 濕壓強度等級代號濕壓強度等級代號 熱濕拉強度等級代號熱濕拉強度等級代號 如如 PCaJPCaJ7 72020 四、附加物四、附加物 型砂中除了含有原砂、粘土、水分以外，型砂中除了含有原砂、粘土、水分以外， 有時人為的加入一些其他材料，以使型砂具有有時人為的加入一些其他材料，以使型砂具有 某些特殊性能，并改善鑄件的表面質(zhì)量。這些某些特殊性能，并改善鑄件的表面質(zhì)量。這些 材料統(tǒng)稱為材料統(tǒng)稱為附加物附加物。 常用的鑄造附加物有：常用的鑄造附加物有： 煤粉、渣油（又稱重油）、淀粉、糊精、木屑煤粉、渣油（又稱重