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砂型铸件表面缺陷
[来源:重力铸造] [作者:东莞铸造厂][日期:2018-10-18]
 机械粘砂和化学粘砂 


砂型铸件表面的机械粘砂是金属液直接钻入砂型砂粒间孔隙,靠金属的包围和钩连作用与砂粒连结在一起,没有发生化学反应。产生化学粘砂的原因是高温金属液可能被氧化而生成金属氧化物,主要产物是氧化亚铁FeO,其熔点为1370℃。FeO与型砂的SiO2起化学反应生成硅酸亚铁(即铁橄榄石FeO•SiO2),化学反应如下:              SiO2 + 2FeO       2FeO•SiO2 
    硅酸亚铁的熔点极低,仅有1220℃,因此流动性很好,即使铸件表面已有凝固壳,新生成的硅酸亚铁仍呈液态,易于渗透入砂型孔隙中。凝结后的硅酸亚铁对铸件和型砂都有极强的粘结性,能够将型砂牢固粘附在铸件表面上而成个化学粘砂。 
  
  用湿型砂生产铸铁件一般只形成机械粘砂,而不会形成化学粘砂。这是因为铁液中含有多量碳,不会产生大量氧化铁等金属氧化物。砂型中又含有相当多的煤粉,浇注时产生的还原性气氛能防止金属氧化物。原砂的SiO2含量较低也不是湿型铸铁件形成化学粘砂的必然条件。研究结果表明,使用SiO2含量只有82%左右的黄河风积砂,用湿型生产铸铁件并未发现有化学粘砂。 
凭肉眼区别两种粘砂是比较困难的,通常可用以下方法区分: 
⑴显微观查:从粘砂层上敲取一小块,用液体树脂固定并磨制成试样,用金相显微镜观察。如果是机械粘砂,可以清楚看到单个砂粒夹在金属之中。渗入的金属与砂粒间有明显的分界线,不存在任何化学反应产物。渗入的金属金相组识与铸件本体的金相组织一致(见图2)。如果是化学粘砂,则可以看见在粘砂层中有新生相将铸件和砂粒粘连(见图3)。 
 ⑵电测:机械粘砂中连结物是金属,具有良好的导电能力。将万用电表的旋钮开到电阻测定档,用一个电极接触铸件,另一电极接触粘砂部位。如果电阻接近为零,表明粘砂是金属包裹砂粒形成的机械粘砂。如果显示有巨大电阻,表明粘砂部位已经形成不导电的硅酸亚铁,属于化学粘砂。 
⑶化学鉴别:用扁铲凿下一小块粘砂块,浸入盛有浓盐酸的试管中。如果缓慢发生气泡,一夜之后液体颜色由无色透明变为棕红色。反应终了时粘砂块消失,试管底部留下少数单个砂粒,说明是机械粘砂,铁质部分已被盐酸溶解成为氯化铁

。化学反应式为: 
               2Fe + 6HCl      2FeCl3 +3H2↑ 
    如果是化学粘砂,则气泡产生很少,酸液也没有明显的变化。最后的残留物是多孔性团絮状物质。
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