1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库教学资源库主讲教师：王伟春铸钢造型材料技术课程 浙江机电职业技术学院铸造用非硅质砂职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 由于硅砂是酸性的，易与液态金属中的碱性氧化物生成低熔点的硅酸盐，使铸件粘砂；此外，硅砂的热膨胀率大，常使铸件产生夹砂。因此，在一些特殊的场合，硅砂就不能满足要求，需要一些热膨胀率小、化学性质稳定的非硅质砂。铸造用非硅质砂职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 非硅质砂是以不游离SiO2为主要组分的各种原砂的总称，作为造型材料的非硅质砂主要有锆砂、镁砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、硅酸铝砂和刚玉等。
2、由于非硅质砂的价格昂贵，迄今为止，其用量仍不到原砂总用量的2%。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术1.锆砂 锆砂又称锆英砂，主要由硅酸锆（ZrSiO4）组成，硅酸锆可在1450时分解出ZrO2和SiO2。纯的锆砂含ZrO2 67.1%，商品锆砂含ZrO2 6365%，密度为4.44.7g/cm3，莫氏硬度为7.8级，熔点为2400左右。当锆砂中含有少量的Fe2O3、CaO,Al2O3等杂质时，它的熔点将降至20402050，呈棕黄色。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 锆砂的主要产地是澳大利亚，其产量约占世界产量的70%，我国广东湛江地区、海南岛、山
3、东荣成和福建诏安等地有比较丰富的锆砂。原锆砂中含有微量的放射性元素钍，但经处理后对人体的健康基本没有影响。经过精选的锆砂颗粒一般为100/200目，加工成粉末状的锆砂粉95通过200目。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 虽然锆砂也是酸性造型材料，但它具有如下优点：锆砂多为圆形或椭圆形颗粒，后者类似两端磨圆的圆柱体，其表面光滑，很少有裂隙及凹坑，故耗用粘结剂的量较少。在各种铸造用砂中，锆砂的热膨胀最小，约为硅砂的1/3，一般不会造成型腔表面起拱或夹砂。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术高温下热化学稳定性极好，基本上不被液态金属和金属氧化物润湿。需酸量
4、很低，适合于用酸硬化的树脂作粘结剂。热导率和蓄热系数高，比硅砂大一倍，故能使铸件冷却凝固较快并有良好的抗粘砂性能。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 锆砂主要用于磨粉做铸钢涂料，也用于特殊件的面砂或芯砂，如水泵叶轮件砂芯、液压件件型、芯砂。根据JB/T 9223-1999中铸造用锆砂，锆砂按化学成分为四个等级，按粒度组成分三个规格，具体数据请查阅铸造手册。锆砂含水量应不大于0.3%，酸耗值不大于5ml。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术2.烧结镁砂 烧结镁砂是菱镁矿（MgCO3）高温煅烧再经破碎分选得到的，主要成分是氧化镁MgO，纯氧化镁的熔点为28
5、00，但镁砂中因存在着SiO2、CaO、Fe203等杂质，使其熔点降低至1800左右。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 镁砂的莫氏硬度为45级，密度约3.5g/cm3，它是碱性材料，抗碱性渣能力强，不与FeO或MnO等起反应。没有因相变引起的体积突然膨胀。菱镁矿经低温锻烧（800900）得到的是疏松的活性氧化镁，由于其化学活性大，不能用作原砂。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 只有在15001600以上高温锻烧得到的稳定晶体结构的氧化镁，其体积致密，密度较大，方可作为造型材料使用。菱镁矿锻烧技术较复杂，而由其锻烧而来的镁砂价格比硅砂贵6倍左右，所
6、以仅用在生产重大高锰钢铸件、高熔点合金钢铸件以及表面质量要求较高的铸钢件。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 因为上述原因，烧结镁砂适用于做高锰钢铸件的型、芯和涂料。GB 2273-1998烧结镁砂，将烧结镁砂按其理化指标划分为18个牌号，具体数据请查阅铸造手册。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术3.铬铁矿砂 铬铁矿砂是将铬铁矿破碎而得到的砂粒，属于尖晶石类矿物，主要矿物有铬铁矿FeCr2O4、镁铬铁矿(MgFe)Cr2O4和铝镁铬铁矿(FeMg)(CrAl)2O4。铬铁矿砂的密度为4.04.89cm3，莫氏硬度为5.56级，耐火度大于1900，高温
7、下发生固相烧结，抗粘砂能力强。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 国产铬铁矿砂数量少、品位低，目前以进口南非铬铁矿砂为主。铬铁矿砂主要做大型铸钢件的面砂。由于锆砂短缺，价格昂贵，而铬铁矿砂又具有锆砂的一些主要优点，故常用来代替锆砂。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 铬铁矿砂热导率比硅砂大，具有急冷作用，对铸钢件的小热节处的型、芯局部加一定厚度的铬铁矿砂，可防铸件产生缩松、缩孔、裂纹等缺陷。铬铁矿砂热导率比硅砂大，具有急冷作用，对铸钢件的小热节处的型、芯局部加一定厚度的铬铁矿砂，可防铸件产生缩松、缩孔、裂纹等缺陷。根据JBT 6984铸造用铬铁矿砂的
8、规定，铸造用铬铁矿砂根据其物化性能分为两级，按粒度分布不同分三组，具体数据请查阅铸造手册。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术4.橄榄石砂 橄榄石砂是将橄榄石破碎而制得的砂粒，故颗粒形状为尖角形和多角形。通常所说的橄榄石砂是镁橄榄石（Mgt2SiO4）和铁橄榄石（Fe2SiO4）类质同相系的中间物。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 镁橄榄石中含MgO57.1%,SiO242.9%，熔点为1890。铁橄榄石中含有FeO70.6%,SiO229.4%，熔点为1205。作为铸造用的橄榄石，应以镁橄榄石为主要组分。因其没有硅砂那样的相变膨胀，铸件上不会产生膨
9、胀缺陷。镁橄榄石砂为碱性耐火材料，在高温下耐受FeO和MnO侵蚀的能力较强，主要用于高锰钢铸件型、芯砂及涂料。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术 根据JBT 6985铸造用镁橄榄石砂的规定，按物化性能分为3级，按颗粒直径分为五组，具体数据请查阅铸造手册。适于铸造用的橄榄石矿主要产地有挪威、瑞典、奥地利及美国，我国陕西商南、湖北宜昌和河南西峡也有优质的橄榄石矿。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术5.人造莫来石砂（宝珠砂）高铝矾土熔化后造粒制成的砂，俗称“宝珠砂”，颗粒是球形，角形系数为1.1，表面光洁，矿相以莫来石为主（图1）。该砂耐火度为2000左右，热膨胀系数小，高温下体积稳定，耐火度高，抗渣能力强。我国高铝矾土资源丰富，人造莫来石砂比进口铬铁矿砂价格便宜，可以部分代替铬铁矿砂。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术图图1 人造莫来石砂（宝珠砂）人造莫来石砂（宝珠砂）职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铸钢造型材料技术谢谢 谢谢Thank Thank youyou
