摘要： 石英砂作为一种重要的铸造材料，在铸造行业中具有广泛的应用。本文详细阐述了石英砂在铸造行业中的应用标准，包括化学成分、物理性能、粒度分布、粒形特征、纯度要求以及使用过程中的相关规范等方面，旨在为铸造行业从业者提供全面且准确的参考，确保石英砂在铸造过程中的质量和性能，从而提高铸件的质量和生产效率。

一、引言

铸造是一种将液态金属浇铸到具有一定形状的型腔中，待其冷却凝固后获得所需形状和性能的铸件的加工方法。石英砂作为铸造行业中常用的造型材料，其质量直接影响到铸件的质量。因此，明确石英砂在铸造行业中的应用标准对于保证铸造生产的顺利进行和提高铸件质量具有重要意义。

二、石英砂在铸造行业中的化学成分标准

（一）二氧化硅（SiO₂）含量

二氧化硅是石英砂的主要成分，在铸造行业中，对石英砂中二氧化硅的含量有严格要求。一般来说，铸造用石英砂的二氧化硅含量应不低于90%，优质铸造石英砂的二氧化硅含量可达96%以上。高含量的二氧化硅能够保证石英砂具有良好的耐高温性能和化学稳定性，使铸型在高温下不易发生变形和化学反应，从而保证铸件的尺寸精度和表面质量。

（二）杂质含量限制

除了二氧化硅外，石英砂中还可能含有少量的氧化铝（Al₂O₃）、氧化铁（Fe₂O₃）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）等杂质。这些杂质的含量应控制在一定范围内，以避免对铸件质量产生不良影响。例如，氧化铁含量过高会导致铸件表面产生色斑和气孔等缺陷；氧化钙和氧化镁含量过高可能会降低石英砂的耐火度。一般来说，铸造用石英砂中氧化铝含量应不超过3%，氧化铁含量应不超过0.5%，氧化钙和氧化镁含量之和应不超过1%。

三、石英砂在铸造行业中的物理性能标准

（一）粒度分布

石英砂的粒度分布对其在铸造中的性能有重要影响。合适的粒度分布能够保证石英砂具有较好的透气性和强度，有利于液态金属的充型和铸型的稳定性。一般来说，铸造用石英砂的粒度范围在0.05mm - 3.35mm之间，常用的粒度组合有70/140目、100/200目等。在实际应用中，应根据铸件的形状、尺寸和工艺要求选择合适的粒度分布。

（二）粒形特征

石英砂的粒形特征主要包括圆形度、球形度和表面粗糙度等。圆形度和球形度较好的石英砂在堆积时能够形成更加紧密的结构，提高铸型的透气性和强度。一般来说，铸造用石英砂的圆形度和球形度应不低于0.6。此外，石英砂的表面粗糙度也会影响其与其他材料的粘结性能，表面粗糙度适中的石英砂能够与粘结剂更好地结合，形成牢固的铸型。

（三）强度和硬度

石英砂需要具备一定的强度和硬度，以承受液态金属的冲击力和压力，保证铸型的完整性。铸造用石英砂的常温抗压强度一般应不低于1MPa，高温抗压强度应根据具体的铸造工艺和使用环境确定。石英砂的硬度通常用莫氏硬度来表示，其莫氏硬度应在7以上，以确保在铸造过程中不易被磨损和破碎。

四、石英砂在铸造行业中的纯度要求

（一）化学纯度

除了上述化学成分标准中规定的杂质含量限制外，石英砂的化学纯度还应满足其他方面的要求。例如，在一些对铸件质量要求较高的场合，如航空航天、汽车发动机等领域，对石英砂中的微量元素含量也有严格的限制。这些微量元素可能会影响金属液的结晶过程和组织性能，因此需要将石英砂中的微量元素含量控制在极低的水平。

（二）物理纯度

物理纯度主要指石英砂中颗粒的均匀性和纯净度。石英砂中的颗粒应大小均匀，避免出现过大或过小的颗粒，以免影响铸型的透气性和强度。此外，石英砂中不应含有其他异物，如木屑、纤维等，这些异物可能会在铸造过程中产生气孔、夹渣等缺陷。

五、石英砂在铸造行业中的使用规范

（一）储存和运输

石英砂在储存和运输过程中应注意防潮、防雨和防晒，避免石英砂受潮结块或受到污染。石英砂应储存在干燥、通风的仓库中，堆放高度不宜过高，以免造成底层石英砂压实和结块。在运输过程中，应采用密封的包装方式，防止石英砂受到外界环境的影响。

（二）混砂工艺

在使用石英砂进行造型时，需要将石英砂与粘结剂、附加物等按照一定的比例进行混合。混砂工艺的好坏直接影响到铸型的质量。在混砂过程中，应确保各种原料充分混合均匀，避免出现局部粘结剂过多或过少的情况。同时，应注意混砂时间和混砂速度的控制，以保证铸型的性能。

（三）造型和制芯工艺

在造型和制芯过程中，应根据铸件的要求和石英砂的性能选择合适的造型方法和工艺参数。例如，对于一些形状复杂、精度要求高的铸件，可以采用精密铸造工艺，如熔模铸造、消失模铸造等；对于一些大型铸件，可以采用砂型铸造工艺，并合理设计分型面和浇冒口系统。在使用石英砂进行造型时，应注意砂型的紧实度，避免出现砂眼、气孔等缺陷。

（四）回收和再利用

为了节约资源和降低成本，石英砂在铸造行业中通常可以进行回收和再利用。在回收石英砂时，应对其进行清洗、筛选和烘干等处理，去除其中的杂质和水分，使其恢复到符合使用标准的性能。同时，应注意控制回收石英砂的使用比例，避免因回收石英砂的质量问题影响铸件的质量。

六、石英砂在铸造行业中的质量检测方法

（一）化学成分分析

化学成分分析是检测石英砂中各种化学成分含量的方法。常用的化学成分分析方法包括光谱分析法、化学滴定法等。光谱分析法具有分析速度快、精度高的优点，能够准确测定石英砂中各种元素的含量；化学滴定法适用于测定一些特定元素的含量，如氧化铁、氧化钙等。

（二）物理性能测试

物理性能测试主要包括粒度分布测试、粒形特征测试、强度和硬度测试等。粒度分布测试可以采用筛分法、激光粒度分析法等；粒形特征测试可以通过显微镜观察和图像分析等方法进行；强度和硬度测试可以采用全能材料试验机、硬度计等设备进行。

（三）纯度检测

纯度检测主要针对石英砂中的杂质含量和微量元素含量进行检测。常用的纯度检测方法包括化学分析法、X射线荧光光谱分析法等。化学分析法可以准确测定石英砂中各种杂质的含量；X射线荧光光谱分析法具有分析速度快、灵敏度高的优点，能够同时测定多种元素的含量。

七、结论

石英砂在铸造行业中具有重要的作用，其应用标准涉及到化学成分、物理性能、纯度要求以及使用规范等多个方面。只有严格按照相关标准进行石英砂的选用、储存、运输、加工和使用，才能保证铸件的质量和生产效率。同时，加强石英砂的质量检测和控制，不断完善和优化应用标准，对于推动铸造行业的可持续发展具有重要意义。随着科技的不断进步和铸造工艺的不断创新，石英砂在铸造行业中的应用也将不断拓展和深化，未来还需要进一步研究和探索更加先进和合理的应用标准和方法。