第二章 铸造用砂
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铸造用砂的热物理性能一般包括比热、导热性、蓄热特性和热膨 胀性等。其中蓄热特性和热膨胀性是影响铸件质量的主要性能。 蓄热特性常以蓄热系数b表示：
b c (2 1)
铸造用砂的蓄热特性对铸件凝固有着重要的影响，蓄热系数愈 大，吸收的热量愈多，铸件的冷却速度愈快，铸件的结晶组织愈细。 表2－1示出在不同耐火材料制成的型壳中铸件的凝固时间及其蓄热 系数。 表2－1不同耐火材料的蓄热系数和铸件在型壳中的凝固时间
(3) 平均细度法：平均细度是假设砂样的总表面积保持不变的条件下， 将砂样换算成同样重量均一直径的颗粒所能通过的筛号表示，砂粒 愈细则平均细度值愈大。
砂粒可分为单粒砂和复合砂粒两种。 单粒砂的颗粒形状可分为 圆形砂 多角形 尖角形
粒貌是指砂粒的表面状况。用显微镜或电子显微镜观察 砂粒表面，可见其常覆有一层泥、粘土、含水氧化铁和氧化铝 等的薄膜，很少有完全干净和光洁的砂粒表面。
铸造用砂的颗粒组成采用筛分法测定。我国GB9442－88规定的 筛孔尺寸与美国铸造学会(AFS)规定的标准基本相同(见表2－2)。
序号
1 2
3
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6
7 8 9
1 0
1 1
底盘
3 1. 筛孔尺 寸（mm） . 7 3 0 5
美国筛 号 6 1 2
0. 8 5 0
2 0 0. 8 4 1
0 . 6 0 0
对铸造生产来说，具有重要意义的是石英在573℃由β石英 转变为α石英。这个转变的体膨胀虽仅为0.82％，但由于这个转 变是突然发生，将对铸件质量产生十分不利的影响。
在铸造生产中，石英砂是应用最广、 用量最大的铸造用砂。它的粒度等级广 泛，能与各种铸造粘结剂结合，资源丰 富，价格低廉，在一般的情况下基本上 满足铸造用砂的要求。
化学分析主要是确定石英砂中SiO2、K2O、Na2O、CaO和 Fe203 等的含量。 在实际生产中是以石英砂中Si02 的含量作为衡量和控制 石英砂质量的重要性能指标。
石英在不同温度下有几种同质异构转变并伴随着体积和密度 的变化。石英的主要晶型有三种：石英、鳞石英和方石英。每种 晶型又有两种或三种变体，即α石英，β石英；α鳞石英，β鳞石英， γ鳞石英；α方石英，β方石英．其中α为高温稳定变体；β和γ为低 温稳定变体。
耐火材料 名称 石英砂
型壳的初 始温度 20
蓄热系数 凝固 （J/(m2•℃•s1/2） 时间 1115.2 54
锆英砂
石英玻璃
20
20
836.4
627.3
100.8
200.4
铸造用砂的热膨胀性 是影响铸件尺寸精度，引 起铸件产生夹砂等缺陷的 重要因素。铸造用砂的热 膨胀性主要取决于其化学 及矿物组成和所处的温度。 不同的铸造用砂的线膨胀 率是不同的，而且，随着 温度的变化每一种铸造用 砂的线膨胀率的变化也是 不同的。 图2－1所示为常用耐火材 料的线膨胀率随温度变化 的规律。
美国筛 3 1. 孔尺寸 . 6 （mm） 3 8 6
0. － 0 5 3
(1) 列表法：将筛分的结果用表格表示，如表2－3所示。这种方法比 较麻烦，不便称呼，且不能立即看出颗粒组成的特征。
(2) 图解法：用横坐标表示筛孔尺寸，纵坐标表示各筛子上的停留量， 这种方法可直观地看出颗粒分布，但绘图费事，且不便称呼。
原砂的含泥量对型砂的强度、透气性和耐火度等性能都有很大的影响。
铸造用砂的含泥量一般用冲洗法测定。它是根据不同大小的颗 粒在液体中的下沉速度是不同的原理进行的。
铸造用砂的颗粒组成包括颗粒的尺寸大小和不同颗粒大小之间的 分布情况。原砂的颗粒组成对型砂的强度、透气性以及铸型的尺寸精 度与表面质量都有很大的影响，是判断铸造用砂质量的重要性能指标 之一。
热稳定性亦称抗热冲击性，是指耐火材料抵抗温度急剧变化而不开 裂的性能。
铸造用砂在高温液态金属的热作用下，应具有良好的热化学稳定性， 不与液态金属及其氧化物发生反应，不与粘结剂的氧化物形成低熔点的 共熔物，否则，将使铸件产生粘砂、麻点等缺陷。
原砂中颗粒直径小于0.020mm部分所占的质量分数称为原砂的含泥量。
每克砂粒的总表面积称为原砂的 比表面积。它与原砂的颗粒组成、粒形及粒貌有关。颗粒小的 原砂其比表面积大；颗粒组成相同时，圆形的、表面光洁的原 砂比表面积小。
SS E (2 2) SL
铸造用砂的牌号表示如下：
石英砂的主要矿物组成是石英，其次为长石以及少量的 云母，铁的氧化物、硫化物和碱金属氧化物等。除石英外， 其余的都是原砂的有害杂质。
一、电熔刚玉 二、铝硅酸盐耐火材料
三、锆 砂
四、铬铁矿砂
五、镁砂与橄榄石砂 六、石灰石砂
对铸造用砂有哪些基本要求？铸造用砂的耐火 度及最低共熔点有何区别？ 简述砂粒的角形系数表示的意义。 简述石英砂的矿物组成及其用途。 非石英砂有哪几种，了解它们的矿物组成及其 用途。
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铸造用砂的热物理性能一般包括比热、导热性、蓄热特性和热膨 胀性等。其中蓄热特性和热膨胀性是影响铸件质量的主要性能。 蓄热特性常以蓄热系数b表示：
b c (2 1)
铸造用砂的蓄热特性对铸件凝固有着重要的影响，蓄热系数愈 大，吸收的热量愈多，铸件的冷却速度愈快，铸件的结晶组织愈细。 表2－1示出在不同耐火材料制成的型壳中铸件的凝固时间及其蓄热 系数。 表2－1不同耐火材料的蓄热系数和铸件在型壳中的凝固时间
(3) 平均细度法：平均细度是假设砂样的总表面积保持不变的条件下， 将砂样换算成同样重量均一直径的颗粒所能通过的筛号表示，砂粒 愈细则平均细度值愈大。
砂粒可分为单粒砂和复合砂粒两种。 单粒砂的颗粒形状可分为 圆形砂 多角形 尖角形
粒貌是指砂粒的表面状况。用显微镜或电子显微镜观察 砂粒表面，可见其常覆有一层泥、粘土、含水氧化铁和氧化铝 等的薄膜，很少有完全干净和光洁的砂粒表面。
铸造用砂的颗粒组成采用筛分法测定。我国GB9442－88规定的 筛孔尺寸与美国铸造学会(AFS)规定的标准基本相同(见表2－2)。
序号
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底盘
3 1. 筛孔尺 寸（mm） . 7 3 0 5
美国筛 号 6 1 2
0. 8 5 0
2 0 0. 8 4 1
0 . 6 0 0
对铸造生产来说，具有重要意义的是石英在573℃由β石英 转变为α石英。这个转变的体膨胀虽仅为0.82％，但由于这个转 变是突然发生，将对铸件质量产生十分不利的影响。
在铸造生产中，石英砂是应用最广、 用量最大的铸造用砂。它的粒度等级广 泛，能与各种铸造粘结剂结合，资源丰 富，价格低廉，在一般的情况下基本上 满足铸造用砂的要求。
化学分析主要是确定石英砂中SiO2、K2O、Na2O、CaO和 Fe203 等的含量。 在实际生产中是以石英砂中Si02 的含量作为衡量和控制 石英砂质量的重要性能指标。
石英在不同温度下有几种同质异构转变并伴随着体积和密度 的变化。石英的主要晶型有三种：石英、鳞石英和方石英。每种 晶型又有两种或三种变体，即α石英，β石英；α鳞石英，β鳞石英， γ鳞石英；α方石英，β方石英．其中α为高温稳定变体；β和γ为低 温稳定变体。
耐火材料 名称 石英砂
型壳的初 始温度 20
蓄热系数 凝固 （J/(m2•℃•s1/2） 时间 1115.2 54
锆英砂
石英玻璃
20
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铸造用砂的热膨胀性 是影响铸件尺寸精度，引 起铸件产生夹砂等缺陷的 重要因素。铸造用砂的热 膨胀性主要取决于其化学 及矿物组成和所处的温度。 不同的铸造用砂的线膨胀 率是不同的，而且，随着 温度的变化每一种铸造用 砂的线膨胀率的变化也是 不同的。 图2－1所示为常用耐火材 料的线膨胀率随温度变化 的规律。
美国筛 3 1. 孔尺寸 . 6 （mm） 3 8 6
0. － 0 5 3
(1) 列表法：将筛分的结果用表格表示，如表2－3所示。这种方法比 较麻烦，不便称呼，且不能立即看出颗粒组成的特征。
(2) 图解法：用横坐标表示筛孔尺寸，纵坐标表示各筛子上的停留量， 这种方法可直观地看出颗粒分布，但绘图费事，且不便称呼。
原砂的含泥量对型砂的强度、透气性和耐火度等性能都有很大的影响。
铸造用砂的含泥量一般用冲洗法测定。它是根据不同大小的颗 粒在液体中的下沉速度是不同的原理进行的。
铸造用砂的颗粒组成包括颗粒的尺寸大小和不同颗粒大小之间的 分布情况。原砂的颗粒组成对型砂的强度、透气性以及铸型的尺寸精 度与表面质量都有很大的影响，是判断铸造用砂质量的重要性能指标 之一。
热稳定性亦称抗热冲击性，是指耐火材料抵抗温度急剧变化而不开 裂的性能。
铸造用砂在高温液态金属的热作用下，应具有良好的热化学稳定性， 不与液态金属及其氧化物发生反应，不与粘结剂的氧化物形成低熔点的 共熔物，否则，将使铸件产生粘砂、麻点等缺陷。
原砂中颗粒直径小于0.020mm部分所占的质量分数称为原砂的含泥量。
每克砂粒的总表面积称为原砂的 比表面积。它与原砂的颗粒组成、粒形及粒貌有关。颗粒小的 原砂其比表面积大；颗粒组成相同时，圆形的、表面光洁的原 砂比表面积小。
SS E (2 2) SL
铸造用砂的牌号表示如下：
石英砂的主要矿物组成是石英，其次为长石以及少量的 云母，铁的氧化物、硫化物和碱金属氧化物等。除石英外， 其余的都是原砂的有害杂质。
一、电熔刚玉 二、铝硅酸盐耐火材料
三、锆 砂
四、铬铁矿砂
五、镁砂与橄榄石砂 六、石灰石砂
对铸造用砂有哪些基本要求？铸造用砂的耐火 度及最低共熔点有何区别？ 简述砂粒的角形系数表示的意义。 简述石英砂的矿物组成及其用途。 非石英砂有哪几种，了解它们的矿物组成及其 用途。