职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库铜合金铸件铸造技术课程制作人：刘振华陕西工业职业技术学院石膏浆体的硬化铜合金铸件铸造技术课程半水石膏在水化过程中仅形成水化产物，浆体并不一定形成具有强度的硬化体。只有当水化物的晶体互相连生形成结晶结构网时，才能硬化形成一定强度。因此，可以认为石膏浆体的硬化过程就是结晶结构网的形成过程。一、前言图1石膏结晶结构网形成过程铜合金铸件铸造技术课程通常以塑性强度Pm来表征浆体的结构强度，Pm也就是浆体的极限剪应力，其物理概念是：当浆体在外力作用下产生的剪应力等于或大于极限剪应力时，浆体将产生可以觉察到的流动，其变形随时间而变化，如果剪应力小于极限剪应力，则浆体表现出固体性质。由此可见，Pm越大则硬化体的结构强度也越大。铜合金铸件铸造技术课程石膏浆体在硬化过程中强度的发展可分为三个阶段，以β型半水石膏浆体的硬化强度发展为例：第一阶段：时间约5min，Pm很低，且增加速度慢。其原因是此时的Pm主要依靠石膏浆体凝聚物中的微粒，借助外侧水膜，以分子引力——范德华力作用而形成，故强度低，且结构具有触变复原的特性。一、石膏浆体硬化过程中强度的变化铜合金铸件铸造技术课程第二阶段：时间约5-30min，Pm值迅速增加至峰值，此时二水石膏晶核大量形成、长大，晶体之间互相接触，交叉连生，形成结晶结构网。其形成强度的主要因素是化学键合力，硬化体也不再具有触变复原性。第三阶段：本阶段的强度变化反映了石膏结晶结构网中结晶接触点的特性。在正常干燥条件下，结晶接触点保持相对稳定，从而结晶结构网完整，Pm值也相对稳定。铜合金铸件铸造技术课程如果硬化体处于潮湿条件下，由于结晶接触点处晶格有歪曲畸变现象，能量较高，具有高的溶解度，结果导致接触点的溶解和较大晶体的再结晶，导致硬化体的Pm值不可逆下降。图2β型半水石膏浆体强度发展过程干燥状态潮湿状态铜合金铸件铸造技术课程影响石膏硬化体结构强度的因素较多，其中最本质的因素与过饱和度有关。1、半水石膏的属性制备半水石膏时所选用的原理以及制备工艺等均对半水石膏的性质发生影响，从而也影响石膏硬化体的结构强度。二、影响石膏硬化体结果强度的主要因素铜合金铸件铸造技术课程（1）半水石膏的相组成在准备半水石膏时由于原料中二水石膏的纯度及其结晶形态不同以及受到制备工艺条件的限制，在半水石膏的成品中还含有二水石膏、无水石膏及其它杂质等，这样不仅对过饱和度有影响，也影响浆体的凝结时间、结构强度及其它一些性能。半水石膏中残留的二水石膏对硬化体强度产生影响，原因在于二水石膏的存在对新生水化物结构网的形成起不良作用。铜合金铸件铸造技术课程硬化体Pm值随着二水石膏含量增对而急剧下降的原因：二水石膏在石膏浆体中可作为新生水化物的晶核，使晶体迅速长大从而消耗了溶液中已溶解的大量离子，使溶液的过饱和度下降。当过饱和度降低到某一数值时，在液相中就不再长成新生二水石膏晶体结晶受到抑制。尽管浆体中二水石膏数量多，由于不能形成结晶结构网，这样石膏粒子间的作用也只能是分子力，故Pm值很低。图3二水石膏含量对硬化体Pm影响曲线中1~7的二水石膏含量分别为0、2、5、10、20、50、70%，其余为半水石膏铜合金铸件铸造技术课程（2）半水石膏的结晶形态制备半水石膏的工艺不同，制得的半水石膏结晶形态也各异。同时晶粒大小、致密度等也有差异。这些因素均会影响石膏浆体的凝结特性，最终影响硬化体的强度。不同结晶形态的半水石膏，其硬化体的强度也不同，短柱状的α型半水石膏硬化体的强度比针状小晶体的强度高。铜合金铸件铸造技术课程半水石膏类别结晶形态凝结时间（min）水固比（水/石膏）干燥抗压强度（MPa）β型不规则板状3-60.65-0.7013-15α型短柱状15-300.33-0.3550-60α型长棒状14-210.43-0.4540-43表1半水石膏的结晶形态对硬化体性能的影响铜合金铸件铸造技术课程（3）半水石膏的细度半水石膏的细度小，溶解度就大，其原因是半水石膏的颗粒越细，比表面积越大，活性越高，在水中就较易溶解。一般溶解度越大，其相应的过饱和度也大，使水化产物的结晶较细，结晶接触点多，结晶结构网...
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