La sabbia di cromite (FeCr₂O₄) è una sabbia speciale ad alte prestazioni per fonderia, ampiamente utilizzata per stampi/anime nella fusione di acciaio, ghisa e leghe altometalliche, apprezzata per l’elevata refrattarietà, la bassa espansione, l’alta conduttività termica e l’eccellente resistenza alla penetrazione.
1. Composizione chimica (grado fonderia)
| Articolo | Requisito standard | Osservazioni |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (ossido di cromo) | ≥45% (Premium ≥46–50%) | Indice del nucleo; più alto = migliore refrattarietà |
| SiO₂ (Silice) | ≤1,0% | Il basso contenuto di silice previene la formazione di venature/difetti di espansione |
| FeO (ossido di ferro) | ≤26,5% | Influisce sul rapporto Cr/Fe |
| Al₂O₃ (Allumina) | ≤15,5% | Migliora la stabilità alle alte temperature |
| MgO (Magnesia) | ≤10% | Controlla il comportamento di sinterizzazione |
| CaO (Calcia) | ≤0,3% | Riduce al minimo la formazione di scorie |
| P (Fosforo) | ≤30 ppm (0,003%) | Evita la fragilità della fusione |
| S (Zolfo) | ≤30 ppm (0,003%) | Previene le screpolature a caldo |
| Rapporto Cr/Fe | ≥1,55:1 | Fondamentale per le prestazioni della fonderia |
| pH | 7–8,5 | Neutro; non reagisce con il metallo fuso. |
2. Proprietà fisiche e termiche
| Proprietà | Valore tipico | |
|---|---|---|
| Struttura cristallina | Spinello (FeCr₂O₄) | |
| Colore | Dal marrone scuro al nero | |
| Durezza Mohs | 5,5–6 | |
| Densità reale | 4,0–4,8 g/cm³ | |
| Densità apparente | ~2,5–2,8 g/cm³ (≈160 lb/ft³) | |
| Punto di fusione | ~2180°C | |
| Refrattario | >1800°C | |
| Temperatura di sinterizzazione | >1800°C | |
| Conduttività termica | 2–3× sabbia silicea | Raffreddamento rapido, favorisce la solidificazione direzionale |
| Espansione termica lineare | Molto basso | Riduce al minimo le venature e le distorsioni |
| Umidità | ≤0,1% | Per sistemi a legame resinoso |
3. Dimensione del grano (grado AFS)
Gradi comuni di fonderia: AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45-55, 50–60
- Distribuzione ristretta delle particelle per un buon flusso e compattamento
- Gradi più grossolani (AFS 20–35): fusione a cera persa, getti di sezione pesante
- Granuli più fini (AFS 40–60): anime di precisione e sabbia per superfici
4. Vantaggi chiave nella fusione
- Elevata refrattarietà : resiste a temperature di colata superiori a 1600 °C per acciaio e leghe ad alto tenore di carbonio.
- Bassa dilatazione termica : elimina le venature, migliora la precisione dimensionale.
- Elevata conduttività termica : agisce come raffreddamento interno; riduce il restringimento e le lacerazioni dovute al calore.
- Anti-penetrazione : la sinterizzazione allo stato solido forma una barriera densa; previene la bruciatura
- Inerzia chimica : resiste alle scorie alcaline; nessuna reazione con leghe di Fe/Cr/Mn
- Riutilizzabile : rigenerabile per cicli multipli
5. Applicazioni tipiche
- Fusioni in acciaio di grandi dimensioni/pesanti : turbine idrauliche, impianti di generazione di energia, recipienti a pressione.
- Acciaio ad alto contenuto di Mn/Cr : componenti resistenti all’usura (ad es. denti del frantumatore)
- Componenti di precisione : blocchi motore, valvole, giranti
- Sabbia di rivestimento : sostituisce la silice nelle zone critiche per evitare difetti
- Stampaggio a cera persa / a conchiglia : fusioni complesse con superficie liscia