铸造用砂的颗粒形状与其矿物组成和形成过程有
铸造用砂的颗粒形状与其矿物组成和形成过程有关。siO：含量高的天然石英砂大多呈准
圆形‘河砂、湖砂及海砂由于在水力摄运的过程中相互摩擦，一般也呈圆形或准圆形；山砂
和用石英岩破碎的人造石英砂大多呈尖角形或多角形。
粒貌：检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。也就
是说，砂粒表面常被大小为o．1一o．4ym的微粒或微粒的连生体所覆盖，在它们之间有许多
微小的裂纹。据测定这些裂纹的宽度一般为o．05一o．10 Pm，个别达1ym。这些稠密的裂纹
网好像砂粒的内比表面积，它在很大程度上决定了砂粒对液体及气体的吸附情况。原砂经擦
洗或在摈洗时经化学药品处理后，可使其含泥量降低到o．15一o．3％以下，这时粘结剂的用量
可大大减少。在未经过擦洗、化学处理的原砂和经过擦洗、化学处理的原砂中加入相同数量
的树脂钻剂时，用后者制成的砂芯强度较6V者可成倍地提高。
砂粒的比表面积及角形系数：每克砂检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；颐粒组成相同时．圆形的、表面
光洁的原砂比表面积小。
角形系数(又称铰形系数)是原砂的实际比表面积与理论比表面积的比值
粒形貌的一项指标。角形系数量为
长石：长石为铝硅酸盐，常见的有钾长石、钠长石和钙长石三种。它们的晶体也用于
骨架状结构，只是硷氧四面体中有一部分si被A1所替换。长石中的A1一O链及氧原子与
K’、Nat、ca4’等的结合比石英中的场一o键弱，所以长石的熔点比石英低得多．约为
1100一1250℃，硬度也比石英低，容易将碎，复用性差。
云母；云母是一种含水铝硅酸盐，常见的有白云母和黑云母两种。其晶体属于层状结
构，层与层之间分布着K’、A1’t’等阳离子，靠静电引力连接，而层内的sZ—o控是共价键，
比层间的结合力强很多，因此，在外力的作用下很容易沿层与层之间分成为撂片状。云母的
硬度很低易铅碎，降低了原砂的复用性，熔点亦低，约为1145—1270℃。
铁的氧化物：原砂中铁的氧化物常以赤铁矿(Fe s03)1祸铁矿(2Fe：0／3H和
磁铁矿(F由04)等形式存在。铁的氧化物易与其他氧化物形成低熔点的化合物，例如，2Fe0
．AI：0扒2Sio：化合物，其熔点为1140℃；2FeO．SiO 2化合物，熔点为1205℃，因此，它
容易使铸件产生粘砂缺陷。
硫化物；硫是以黄铁矿(Fesl)的形式存在于原砂中，它是极有害的杂质，使原砂的
烷结点大为降低．容易引起铸件产生严重粘砂。Fes：在高温下分解出硫，与铁水接触后生成
低熔点化合物Pes。使铸件产生严重拈砂。
碱金同及碱土金属氧化物：碱金属氧化物(K zo及Na：0)主要存在于长石及云母中。
这类氧化物能与石英形成低熔点化合物，例如，由7础的siO 2和27％的No：0形成的化合物，
其熔点为792℃。在高温的作用下，这类低熔点的化合物将熔化并粘结其他的砂粒．称为烧结，
容易导致铸件枯砂。
碱土金属氧化物(caO及M80)存在于长石及云母中，这类氧化物与PeO及都会
生成低熔点化合物。但由于这种低熔点化合物与铸件结合不牢固．冷却时的收缩与铸件的收
缩不一致，因此，容易从铸件上剥藩下来，其危害较小。根据这种现象，人们有时故意在型
砂中加入一些石灰或氧化铁等，使之形成一层易与铸件分离的玻璃体渣壳，以改善铸件的表
面质量。北海石英砂
碳酸盐；碳酸盐类以石灰石(C‘C02)、白云石(cacO a，MscOI)相差苦土等形式
存在于原砂中。浇注时，碳酸盐分解出气体，容易使铸件产生气孔等缺陷。
(二)石英砂的化学成分
化学分析只能确定各种化合物的总含量，而不能确定其存在的形式，因为slO：的含量不
等于石英的台量，长石及云母中也含有si0：。分析石英砂的矿物组成需要有特殊设备和较复
杂的技术，故一般不进行。化学分析主要是确定石英砂中s[0h K20、Na：0
等的含量，以此为根据，可大致地估计石英砂的矿物组成。一般说来石英砂中的s60：含量愈
高，其他氧化物的含量愈低，石英砂的耐火度就高。因此，在实际生产中是以石英砂中S10，
的含量作为衡量和控制石英砂质量的重要性能指标。
、石英的同质异构转变
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、织石英和方石英。每种品型又有两种或三种变体，即。石英，p石英*M鳞石英．
p鳞石英，7鳞石英；。方石英，9方石英。其中。为高温稳定变体lp和7为低温稳定变体。此
外，还有非晶体的石英玻璃，其变化如图2—5所示。
