1. 優異的抗金屬滲透
性能:鉻鐵礦砂顆粒緻密,表面光滑,能與金屬氧化物(如FeO)反應生成高熔點化合物,有效阻止液態金屬滲入砂粒間的縫隙,這是其核心優勢。
結果:鑄件表面光潔度高,不易黏附砂粒(尤其是化學和機械砂粒黏附),從而顯著減少了清理工作量。
2. 優異的熱穩定性和低熱膨脹
係數:鉻鐵礦砂的熱膨脹係數極低且均勻,幾乎不發生相變。而矽酸鹽砂在573℃時會發生劇烈的相變膨脹。
結果:使用鉻鐵礦砂可以大大減少因造型砂熱膨脹引起的鑄造缺陷,如砂粒夾雜物、氧化皮和脈紋,使其特別適合鑄造大型厚壁鑄件。
3. 強大的蓄熱能力和淬火效果
優點:鉻鐵砂的比熱容和導熱係數比矽砂高得多,能夠快速吸收鑄件的熱量。
結果:
晶粒細化:加速鑄件冷卻,從而形成更緻密的金屬結構和更細的晶粒,進而改善鑄件的機械性質(如強度和韌性)。
減少縮孔:促進鑄件的順序凝固,減少縮孔和孔隙缺陷。
提高生產效率:縮短澆注後的冷卻時間,提高型砂週轉率。
4. 良好的化學惰性
優點:鉻鐵礦砂呈中性或弱鹼性,與鹼性爐襯(如氧化鎂)以及大多數合金鋼和高錳鋼的爐渣反應性較低。
結果:不易與熔融金屬中的氧化物(如FeO和MnO)發生化學反應,有效防止化學黏附,確保鑄件表面品質。尤其適用於鑄造高錳鋼、不銹鋼、鉻鋼、鎳基合金及其他活性金屬。
5. 抗燒結性
優點:在高溫下不易燒結成塊狀。
結果:造型砂具有良好的再利用性;舊砂經過簡單處理(如破碎和磁選)後可以重新利用,減少新砂的添加量和廢砂的排放。
6. 減少“二氧化矽粉塵危害”
優點:避免了在砂混合、造型和鑄造過程中因二氧化矽粉塵引起的矽肺病風險。
結果:工作環境更健康,符合日益嚴格的職業健康與安全法規。
相應地,石英砂的缺點和鉻鐵礦砂的限制如下:
石英砂的主要缺點:
高溫膨脹:573℃時的相變膨脹是許多鑄造缺陷的根本原因。
易發生反應:酸性石英砂容易與鹼性氧化鐵反應生成低熔點矽酸亞鐵,導致化學黏附。
儲熱能力差:冷卻速度慢可能導致顆粒粗糙。
健康危害:罹患矽肺病的風險。
鉻鐵礦砂的主要限制:
成本高:價格通常是石英砂的 5-10 倍甚至更高。
高密度:高密度導致造型砂較重,從而造成勞動密集的砂混合和造型過程,並且需要強大的模具和設備支援。
資源與環境影響:主要產區有限(如南非、土耳其),且供應鏈可能受地緣政治影響。雖然其粉塵中的三價鉻毒性較低,但仍需謹慎管理;某些地區可能含有微量有害元素。
需要專用黏合劑:可能會輕微抑制某些有機黏合劑(如呋喃樹脂)的固化。



