鑄造用膨潤土是膨潤土最大的用戶，每年用量為110萬噸。膨潤土應用于鑄造主要應用于粘土粘結砂中，因為膨潤土具有粘結力強、可塑性高、脫膜好、透氣性優、高溫濕態條件下物理化學性能穩定等特點。粘土粘結砂作造型材料生產鑄件，本是歷史悠久的工藝方法，在各種化學粘結砂蓬勃發展的今天，粘土濕型砂仍是最重要的造型材料，其適用范圍之廣，耗用量之大，是任何其他造型材料都不能與之比擬的。
近代的高壓造型、射壓造型、氣沖造型、靜壓造型及無震擊真空加壓造型等新工藝，也都是以使用粘土濕型砂為前提的，粘土濕型砂適應造型條件的能力極強。鑄造用膨潤土主要有鈉基膨潤土和鈣鈉膨潤土兩類，鈉基膨潤土是由天然鈉基膨潤土或人工鈉化膨潤土加工而成，以其復用性好和濕壓強度高而受鑄造行業所歡迎。
因具有良好的可塑性，可遏止鑄件夾砂、結疤、掉塊、砂型塌方等現象，加之成型性強、型腔強度高，便于金屬行業澆鑄濕態或干態型模，是精密鑄件首選的型砂粘結劑。鈣鈉膨潤土由天然基鈣鈉膨潤土加工而成，是輕型鑄件普遍采用的型砂粘結劑。它以實用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。
和其他黏結劑相比，膨潤土有一個重要的特點，就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高，脫除了自由水的膨潤土只要加水，仍能恢復粘能力。膨潤土的粘結能力只有在加水以后才能表現出來。膨潤土失去粘結能力，也與它的脫水有關。到目前為止，認為膨潤土中的水分有三種形態：一種水是自由水，即膨潤土顆粒吸附的水，加熱到100℃以上，就可脫除自由水，脫除了自由水的膨潤土，粘結能力不受影響;二種水是牢固結合水，110℃下長時間加熱，膨潤土可完全脫除自由水，但不會脫除牢固結合水。
已完全脫除自由水的膨潤土，再在較高的溫度(如200℃，300℃)下加熱仍會繼續減重，說明仍有水分損失。膨潤土經這樣加熱脫水后，只要加水，能完全恢復粘結能力;三種水是晶格水，也有人稱之為結構水。晶格水只有在相當高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤水的晶格水脫除以后，即喪失粘結能力，成為死粘土。
不同的膨潤土，喪失粘結能力的溫度不同。由差熱分析實驗證明：一般來說，天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃，鈣膨潤土為316℃。人工活化的鈉膨潤土，由于活化條件各異，失效溫度不一，但都低于天然鈉膨潤土。