Le sable de chromite (FeCr₂O₄) est un sable de fonderie spécialisé haute performance, largement utilisé pour les moules/noyaux dans la fonderie d’acier, de fer et d’alliages à haute teneur, apprécié pour sa haute réfractarité, sa faible dilatation, sa conductivité thermique élevée et son excellente imperméabilité.
1. Composition chimique (qualité fonderie)
| Article | Exigence standard | Remarques |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (oxyde de chrome) | ≥45% (Prime ≥46–50%) | Indice de noyau ; plus élevé = meilleure réfractarité |
| SiO₂ (Silice) | ≤1,0% | La faible teneur en silice prévient les défauts de veinage/d’expansion |
| FeO (oxyde de fer) | ≤26,5% | Influe sur le rapport Cr/Fe |
| Al₂O₃ (Alumine) | ≤15,5% | Améliore la stabilité à haute température |
| MgO (Magnésie) | ≤10% | Contrôle le comportement au frittage |
| CaO (Calcium) | ≤0,3% | Réduit la formation de scories |
| P (Phosphore) | ≤30 ppm (0,003%) | Évite la fragilité du moulage |
| S (Soufre) | ≤30 ppm (0,003%) | Empêche la fissuration à chaud |
| Rapport Cr/Fe | ≥1,55:1 | Essentiel pour la performance de la fonderie |
| pH | 7–8,5 | Neutre ; ne réagit pas avec le métal en fusion |
2. Propriétés physiques et thermiques
| Propriété | Valeur typique | |
|---|---|---|
| Structure cristalline | Spinelle (FeCr₂O₄) | |
| Couleur | Brun-noir à noir | |
| Dureté de Mohs | 5,5–6 | |
| Densité réelle | 4,0–4,8 g/cm³ | |
| Masse volumique apparente | ~2,5–2,8 g/cm³ (≈160 lb/ft³) | |
| Point de fusion | ~2180°C | |
| Réfractaire | >1800°C | |
| Température de frittage | >1800°C | |
| Conductivité thermique | 2 à 3 fois plus de sable siliceux | Refroidissement rapide, favorise la solidification directionnelle |
| Dilatation thermique linéaire | Très bas | Réduit les veinures et les déformations |
| Humidité | ≤0,1% | Pour les systèmes liés à la résine |
3. Granulométrie (Grade AFS)
Qualités de fonderie courantes : AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45–55, 50–60
- Distribution granulométrique étroite pour une bonne fluidité et un bon compactage
- Grades plus grossiers (AFS 20–35) : moulage à perte de matière, pièces moulées à section épaisse
- Granulométrie plus fine (AFS 40–60) : noyaux de précision et sable de parement
4. Principaux avantages du moulage
- Haute réfractarité : résiste à des températures de coulée supérieures à 1600 °C pour l’acier et les alliages à haute teneur en métaux.
- Faible dilatation thermique : élimine les veinures, améliore la précision dimensionnelle
- Conductivité thermique élevée : agit comme un refroidisseur interne ; réduit le retrait et les déchirures à chaud
- Anti-pénétration : le frittage à l’état solide forme une barrière dense ; empêche la brûlure
- Inertie chimique : résiste aux scories alcalines ; aucune réaction avec les alliages Fe/Cr/Mn
- Réutilisable : régénérable pour plusieurs cycles
5. Applications typiques
- Pièces moulées en acier de grande taille/lourdes : turbines hydrauliques, production d’énergie, réservoirs sous pression
- Acier à haute teneur en Mn / haute teneur en Cr : pièces résistantes à l’usure (ex. : dents de concasseur)
- Noyaux de précision : blocs-moteurs, soupapes, turbines
- Sable de surface : remplace la silice dans les zones critiques pour éviter les défauts
- Moulage à modèle perdu / moulage en coquille : pièces moulées complexes à surface lisse