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砂型鑄件表麵缺陷
[來源:重力鑄造] [作者:東莞鑄造廠][日期:2018-10-18]
 機械粘砂和化學粘砂 


砂型鑄件表麵的機械粘砂是金屬液直接鑽入砂型砂粒間孔隙,靠金屬的包圍和鉤連作用與砂粒連結在一起,沒有發生化學反應。產生化學粘砂的原因是高溫金屬液可能被氧化而生成金屬氧化物,主要產物是氧化亞鐵FeO,其熔點為1370℃。FeO與型砂的SiO2起化學反應生成矽酸亞鐵(即鐵橄欖石FeO•SiO2),化學反應如下:              SiO2 + 2FeO       2FeO•SiO2 
    矽酸亞鐵的熔點極低,僅有1220℃,因此流動性很好,即使鑄件表麵已有凝固殼,新生成的矽酸亞鐵仍呈液態,易於滲透入砂型孔隙中。凝結後的矽酸亞鐵對鑄件和型砂都有極強的粘結性,能夠將型砂牢固粘附在鑄件表麵上而成個化學粘砂。 
  
  用濕型砂生產鑄鐵件一般隻形成機械粘砂,而不會形成化學粘砂。這是因為鐵液中含有多量碳,不會產生大量氧化鐵等金屬氧化物。砂型中又含有相當多的煤粉,澆注時產生的還原性氣氛能防止金屬氧化物。原砂的SiO2含量較低也不是濕型鑄鐵件形成化學粘砂的必然條件。研究結果表明,使用SiO2含量隻有82%左右的黃河風積砂,用濕型生產鑄鐵件並未發現有化學粘砂。 
憑肉眼區別兩種粘砂是比較困難的,通常可用以下方法區分: 
⑴顯微觀查:從粘砂層上敲取一小塊,用液體樹脂固定並磨製成試樣,用金相顯微鏡觀察。如果是機械粘砂,可以清楚看到單個砂粒夾在金屬之中。滲入的金屬與砂粒間有明顯的分界線,不存在任何化學反應產物。滲入的金屬金相組識與鑄件本體的金相組織一致(見圖2)。如果是化學粘砂,則可以看見在粘砂層中有新生相將鑄件和砂粒粘連(見圖3)。 
 ⑵電測:機械粘砂中連結物是金屬,具有良好的導電能力。將萬用電表的旋鈕開到電阻測定檔,用一個電極接觸鑄件,另一電極接觸粘砂部位。如果電阻接近為零,表明粘砂是金屬包裹砂粒形成的機械粘砂。如果顯示有巨大電阻,表明粘砂部位已經形成不導電的矽酸亞鐵,屬於化學粘砂。 
⑶化學鑒別:用扁鏟鑿下一小塊粘砂塊,浸入盛有濃鹽酸的試管中。如果緩慢發生氣泡,一夜之後液體顏色由無色透明變為棕紅色。反應終了時粘砂塊消失,試管底部留下少數單個砂粒,說明是機械粘砂,鐵質部分已被鹽酸溶解成為氯化鐵

。化學反應式為: 
               2Fe + 6HCl      2FeCl3 +3H2↑ 
    如果是化學粘砂,則氣泡產生很少,酸液也沒有明顯的變化。最後的殘留物是多孔性團絮狀物質。
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