一般情況下，石英砂體積的膨脹不會對鑄件產生明顯的影響，但多方面的不利因素同時出現，就很容易表現出來，在我廠就出現一例因石英砂體積的膨脹而造成的巨大經濟損失。
我廠生產一種高鉻鑄鐵耐磨輥（903輥），其化學成分為C:2.0-2.6;Si:0.4~1.0;Mn:0.5~1.0；S≤0.06;P≤0.1。鑄件毛坯重2300Kg（不含澆冒口），其缺陷位置、鑄件尺寸及鑄造工藝。

一、缺陷現象

我廠與某知名科研單位共同開發生產903棍已有多年歷史，該產品經過測試其耐磨性能可等同于某大型熱電廠所購進口件。我廠已與該廠多年供貨，但鑄件表面脈紋毛刺現象一直存在，因其基本上不影響使用，客戶并未提出過異議。但隨著市場競爭的加劇及客戶對產品要求的提高，該廠對我廠產品的脈紋毛刺多次提出警告，且在2000年底一次將該產品退回近二十件，造成我廠近40萬元的損失。其缺陷外觀及產生的位置如圖1所示，打磨前為0~1.5mm凸起的毛刺，打磨后毛刺處呈凹陷狀態。

二、對比試驗

1．試驗一：嚴格搗砂工藝
根據鑄件外觀缺陷現象，先是懷疑型砂搗固不緊而造成，且工人有時圖懶省事，經常吊齊整斗砂傾倒，于是決定對十件鑄件進行試驗，嚴格按照填砂工藝操作，結果缺陷現象反而有加重現象。
2．試驗二：縮短澆注時間
大流澆注，縮短澆注時間，降低澆注溫度，缺陷現象有所減輕但無法杜絕，而且出現澆注不足現象，鑄件又無法焊補，因此淘汰了此種方案。
3．試驗三：更換石英砂
原工藝是逐漸外形腔填充水玻璃石英砂，中間芯子采用鋁礬土砂，考慮到外型腔吃砂量偏小，而石英砂在高溫時其膨脹量要遠遠大于其余型砂，于是全部改用鋁釩土砂造型，首批投入三件，結果脈紋現象全部消失，且以后將鋁礬土砂造型方案固定下來，至今從未出現過脈紋毛刺現象。

三、原因分析

對比三種試驗方案，發現產生缺陷的以下原因。

1．得出如下結論，型砂吃砂量偏小（最小處為110mm），模型坡度大，導致搗砂后型砂緊實度大。
2．澆注系統為封閉式澆道，導致澆注時間長（一般為135~145妙）。
3．當鐵水澆入型腔時，因澆注系統為封閉式澆道，而鑄件又較大（2、3噸），金屬液進入型腔后，型腔表面溫度急劇升高并因而發生膨脹和出現強度變化，其SiO₂顆粒發生如下多晶型轉變：（1）型腔溫度升至575度，總的線膨脹量為原來長度的0.875%；（2）575度的等溫膨脹為原來長度的0.5%，是總膨脹量（0.875%+0.5%=1.375%）的36%，而鐵水在型腔內上升緩慢，當型腔高溫烘烤時間超過30秒時，石英砂達到最大膨脹量，這時整個鑄型受熱時的膨脹分別為微觀膨脹及宏觀膨脹兩階段，砂粒的膨脹能被石粘土膜的收縮所抵銷，或者砂粒間相互移動的力小于砂型外部阻力，以致僅減小砂粒向的空隙并引起砂型尺寸變化，這個階段稱為微觀膨脹，當砂粒間的間隙已難以再減小，或使砂粒間相互移動的力大于砂型外部阻力時，砂型外部尺寸發生變化，這個階段稱為宏觀膨脹。如果砂型緊實度高。砂粒粗和粒度集中。粉塵含量高。加熱速度快，則型砂的微觀膨脹減小，而相應的宏觀膨脹增大。而型腔外部110mm處為厚大的圓型砂箱，阻礙砂粒間力的施放，其受力方向只有向砂性型腔內壁轉移，表面層直至開裂而產生脈紋毛刺（主要由宏觀膨脹造成）。

四、綜合以上分析，得出如下結論

1．石英砂的高膨脹是導致脈紋毛刺的根本原因。
2．鐵水含Si、S、P量偏高，使得鐵水流動性好，易滲透鐵水形成脈紋毛刺。
3．鋁釩土砂造型是解決消除脈紋毛刺的很好途徑。