【正文】 h后讀出沉淀的容積[mL]就是“膨潤值”。向試料液中加入的NH4Cl溶液是電解質(zhì)，是使量筒上部液體澄清，沉淀界面明顯易讀。b) 膠質(zhì)價：，加入MgO ，再加蒸餾水至 100mL 刻度處。搖勻后靜置24h，讀出沉淀物界面處刻度值，即膠質(zhì)價。MgO的作用也是電解質(zhì)。，不適用于測定活化土或天然鈉土。c) 膨脹倍數(shù)：試料量1g，電解質(zhì)使用1 mol HCl 25mL。其它試驗步驟同前兩種試驗方法。 應(yīng)當注意各種膨潤試驗方法只能說明膨潤土中鈉離子含量，并不代表膨潤土的純度。決不是膨潤性越高，膨潤土質(zhì)量就越好。② 活化量的選擇 鈣土中加入碳酸鈉的數(shù)量并非越多越好。開始加入碳酸鈉時型砂工藝試樣的熱濕拉強度明顯提高。但是隨著碳酸鈉加入量的增多，熱濕拉強度達到最高值后又開始降低。此時的碳酸鈉量稱為“極限活化量”。絕大多數(shù)國產(chǎn)鈣土的極限活化量為5％左右。鑄造工業(yè)用活化土的活化量并不需要達到極限程度。因為對于提高熱濕拉強度和防止夾砂類缺陷不必達到極限活化量已足夠。而且極限活化膨潤土在混砂時易產(chǎn)生團塊，型砂的流動性、落砂性也較差，而且生產(chǎn)成本有所提高。只有一些特別容易產(chǎn)生夾砂缺陷的濕型鑄鋼件才使用接近極限活化的膨潤土混砂。一般鑄鐵件用膨潤土活化程度的選擇根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點以及生產(chǎn)中造型和澆鑄的具體條件而定。美國生產(chǎn)汽車發(fā)動機鑄鐵件用膨潤土通常是用優(yōu)質(zhì)天然鈉土（懷俄明膨潤土）與鈣土（南方膨潤土）按2:1的比例摻和使用，生產(chǎn)小鑄鐵件的摻和比例按1:1。對于活化土而言，％％。我國膨潤土加工場考慮到活化反應(yīng)的吸收率，％％。與鈣土相比，鈉土的熱穩(wěn)定性高，鑄造過程中不易燒損，混砂的補加量減少，型砂中灰分的積累降低，型砂含水量也會降低。鈣土經(jīng)過活化處理后熱穩(wěn)定性和舊砂的復(fù)用性也明顯提高。因此，使用活化土的目的不僅僅是為了防止夾砂缺陷，而且從提高膨潤土熱穩(wěn)定性的目的也最好選用活化土。對于那些熱容量較低的輕型薄壁鑄鐵件（如可鍛鑄鐵管件）、鑄銅件和鑄鋁件的機械化程度較低的鑄造工廠，有可能選用鈣土。鈣土礦藏分布較廣、容易得到、售價低廉，型砂的流動性好、容易混砂和落砂。至于一些缺少混砂機械設(shè)備的手工鑄造工廠，只是向舊砂堆上撒膨潤土和噴水，然后用鍬拋向傾斜放置的篩子，就算混砂完畢，最好不用活化土以免難以分散開。④ 膨潤土的活化技術(shù) 鈣基膨潤土的活化方法有三種：a) 膨潤土加工廠采用的活化處理方法：基本上都是先將開采到的膨潤土礦分類堆積、晾曬、破碎、噴灑碳酸鈉液，混合、擠壓、熟化堆放、烘干、磨粉、裝袋、發(fā)運?；罨^程是碳酸鈉溶液與膨潤土碎塊在半固態(tài)下發(fā)生鈉離子置換反應(yīng)。各膨潤土加工廠的設(shè)備和工藝有一定區(qū)別，反應(yīng)率高低各不相同。據(jù)稱加工過程比較細致工廠的反應(yīng)率可達80％左右。b) 將碳酸鈉粉末溶解在水池或水槽中：直接取用含碳酸鈉的水溶液混砂，不另外加清水。估計這種活化方法的置換反應(yīng)率相當高，因為在混砂機中，活化處理時膨潤土為分散良好細粉狀，與碳酸鈉溶液接觸界面巨大，又同時受到強力的碾壓和攪拌。我國東風(fēng)汽車公司鑄造工廠多年來就是用碳酸鈉水溶液代替清水混砂。 五. 鑄件脹砂、縮孔和縮松缺陷. 當澆注時，砂型受到高溫金屬液的靜壓力和動壓力以及石墨析出膨脹力作用而產(chǎn)生型壁移動，使鑄件尺寸或局部尺寸超過模樣的大小，稱為脹砂。同時只要鑄件的補縮通路不夠通順，還會伴隨有縮孔縮松缺陷。以下按照不同的砂型和不同的金屬種類分別分析脹砂、縮孔和縮松缺陷的機理和防治措施。1. 樹脂自硬砂呋喃樹脂的高溫強度根據(jù)其成分而異。高尿素呋喃樹脂的分解溫度大約只有300℃左右，殘留強度低。樹脂砂型和砂芯會及時粉碎，有利于落砂，主要用于非鐵金屬鑄造。對于鑄鋼和鑄鐵而言，高尿素呋喃樹脂不但分解溫度過低，影響鑄件尺寸穩(wěn)定性，而且樹脂含氮量高，很容易引起氮氣孔缺陷。高糠醇含量呋喃樹脂的分解溫度大約600℃左右。樹脂受高溫金屬液烘烤燒焦后還有碳的骨架支撐，暫時具有一定的殘留強度，使它不會立即垮掉。只要砂型的緊實良好，中小鑄鋼件不會出現(xiàn)脹砂現(xiàn)象。而鑄鐵件雖然有一定的石墨析出膨脹傾向，剛性強大的樹脂砂型也不致于呈現(xiàn)脹砂現(xiàn)象。但是對于巨大鑄鋼件，就需要考慮樹脂砂的砂粒間粘結(jié)橋逐漸燒損破壞，粘結(jié)強度不斷下降而引起鑄件脹砂。為了砂粒之間形成緊密粘結(jié)的聯(lián)結(jié)橋，除了要求粘結(jié)劑的強度高以外，還必須要求砂粒緊密靠近，以便增多接觸點和粘結(jié)橋的數(shù)量。山東某柴油機廠用含糠醇90％的呋喃樹脂砂芯生產(chǎn)大型柴油機汽缸體和汽缸蓋。曾發(fā)生嚴重的汽缸蓋滲漏缺陷。汽缸蓋的外形是用樹脂自硬砂的托盤砂芯形成。觀察其生產(chǎn)過程時發(fā)現(xiàn)填砂時只靠小型連續(xù)混砂機混砂后自由落入芯盒中，芯盒之下沒有振動臺，也沒采取塞緊、敲擊等輔助緊實操作。缺陷的產(chǎn)生原因是由于砂粒堆積極為疏松，澆注時砂芯在熱和壓力作用下砂粒位移而發(fā)生脹砂。當時內(nèi)澆道已變冷，停止補縮流動。形成冷卻水路的鑄件熱節(jié)部位的未凝金屬液流向外側(cè)的脹砂處而形成縮孔和縮松。粗加工后外皮被加工掉，就出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。防止漏水的措施首先是將樹脂砂舂緊。2. 水玻璃砂隨著加熱溫度提高，開始時水玻璃砂的熱強度稍有提高。直到350℃左右達到峰值，然后受粘結(jié)膜收縮應(yīng)力的影響開始下降。隨后隨著受熱溫度提高后水玻璃粘結(jié)橋逐漸開始軟化或熔化出現(xiàn)液相，熱強度大大下降。厚大鑄件的砂型被熱透深度大，靠近鑄件表面的一層也有軟化現(xiàn)象，脹砂現(xiàn)象也相當顯著。至于中、小薄壁鑄件，砂型受熱深度極淺，除非砂型緊實程度較差，脹砂現(xiàn)象并不像濕型砂那樣嚴重。3. 濕型砂濕型砂的濕態(tài)強度不及樹脂砂和水玻璃砂硬化強度的十分之一，濕型砂又富有塑性。金屬液在壓力和應(yīng)力作用下會退讓和變形。 球墨鑄鐵的凝固具有粥狀凝固特性。球墨鑄鐵是一種寬凝固溫度范圍的合金，凝固時間長，比灰鐵約長一倍，共晶轉(zhuǎn)變需較大的溫度區(qū)間才能完成。當灰鐵件開始凝固形成薄的硬殼時，同樣尺寸的球鐵鑄件表面尚未形成完整外殼，仍殘存相當數(shù)量的液相，同時中心已開始出現(xiàn)固相。全部斷面是液、固兩相同時并存。鐵水在很大溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)石墨核心，并不斷長大。每析出1％的石墨，體積約增加2％左右。石墨膨脹產(chǎn)生的膨脹力一部分作用在晶間液體上，推動四周鐵水移動，可以起充填補縮作用，還通過鐵水傳遞給鑄件外殼。這層外殼一方面承受鐵水的壓力，另一方面還承受石墨化膨脹力。球鐵薄軟的表殼以及剛度不大的濕砂型都抵擋不住這兩種壓力而變形，鑄件隨之型壁向外移動和脹砂，體積有所增大。此時凝固剛剛開始，鐵水可以自由流動，倘若沒有鐵水不斷補充，鑄件內(nèi)部將出現(xiàn)集中性縮孔。石墨球在液體金屬里發(fā)展到一定程度后，四周形成奧氏體殼。，這種石墨奧氏體共晶團繼續(xù)長大和彼此接觸。石墨膨脹產(chǎn)生的膨脹力大部分作用在相鄰的共晶團或奧氏體樹枝晶上，使鑄件表殼繼續(xù)向外推移，體積繼續(xù)脹大。這種奧氏體石墨共晶團的生長消耗掉液體金屬，并逐漸接觸。共晶團相互接觸后鐵水很難流入這些晶間微小空隙，從而形成大量多角形顯微縮松。研究工作表明，球墨鑄鐵的共晶膨脹壓力約為灰鐵的5倍。減少和防止球墨鑄鐵縮孔縮松的有效措施是使用高剛度（硬度）砂型。如樹脂砂型，水玻璃砂型和高密度砂型等都有助于消除或減少球墨鑄鐵件生成縮孔和縮松缺陷。有些廠生產(chǎn)球墨鑄鐵曲軸等鑄件采用鐵型覆砂的生產(chǎn)工藝，證明能夠有效的防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷。（4）濕砂型的剛度 防止?jié)裆靶兔浬昂丸T件縮孔縮松的要點是提高砂型的剛度。剛度的含義是物體受力作用時抵制變形的性能。為了在生產(chǎn)中測量方便，測定物體局部一點的硬度代表物體整體的剛度。① 砂型硬度計 測定砂型硬度最簡單方法是用手指按砂型。根據(jù)按出坑的深淺和手指感覺阻力如何判斷砂型的軟或硬。國內(nèi)生產(chǎn)砂型硬度計有A型、B型和C型三種，表面盤大小如計時停表。表的測定桿末端為測頭，桿的上端的齒桿帶動齒輪和表針旋轉(zhuǎn)。齒桿帶動齒輪和表針旋轉(zhuǎn)不同角度，表示出砂型硬度不同。A型表應(yīng)用最廣。，適于測定粗粒型砂硬度。C型的測頭改為75176。錐形，目的是測定高密度砂型硬度。② 提高砂型硬度的關(guān)鍵型砂試樣抗壓強度[kPa]砂型緊實密度[g/cm3]砂型硬度[度]手工造型50～75～50～70震壓機器造型75～100～70～80氣動微振造型90～140～80～90高密度造型140～180～≥90砂型硬度的形成關(guān)鍵靠的是型砂強度和砂型密度。上表舉例分別大致說明手工造型、震壓造型（～）、氣動微振造型（～）和高密度造型（壓實比壓≥）所達到的工藝參數(shù)和數(shù)值。通常使用的工藝參數(shù)為型砂試樣抗壓強度，造型后砂型平均緊實密度和砂型硬度。砂型硬度是指平面部分的硬度而言。側(cè)面硬度較低，凹陷部位砂型硬度更低，不僅易脹砂，而且有可能出現(xiàn)粘砂缺陷。17