什麼是鉻鐵礦砂？
鉻鐵礦砂是一種天然存在的礦物砂，源自鉻礦石。其主要成分為 鉻鐵礦（FeCr₂O₄），一種尖晶石族礦物。在鑄造應用中，鉻鐵礦砂需經過加工（破碎、篩分和水洗）以獲得特定的粒徑和分佈，從而適用於製作鑄模和型芯。
它是一種高度專業化的鑄造砂，通常用作特定、要求苛刻應用中矽砂（最常見的鑄造砂）和鋯砂的替代品。
芯材和模具的關鍵特性及其重要性
鉻鐵礦砂具有獨特的性能組合，使其在某些鑄造過程中具有不可估量的價值。
| 財產 | 描述 | 在鑄造應用上的優勢 |
|---|---|---|
| 高導熱性 | 它吸收和散發鑄件熱量的速度比石英砂快得多。 | – 更快的凝固速度： 縮短總鑄造週期時間。 – 更細的晶粒結構： 促進鑄件形成更細小、更堅固的冶金組織，降低「脈紋」缺陷的風險。 – 更少的滲漏： 最大限度地減少燒痕和金屬滲入砂型的情況。 |
| 高熔點 （約2180°C / 約3960°F） | 它在極高的溫度下仍保持固態。 | 非常適合鑄造 高合金鋼、錳鋼和其他高溫合金， 而石英砂在這些情況下會發生燒結或熔化。 |
| 高棱角性和硬度 | 顆粒呈亞棱角狀至棱角狀，且非常堅硬。 | – 優異的模面： 可製成緻密、剛性好、尺寸精度高且鑄件表面光滑的模具。 – 低黏結劑用量： 棱角狀砂粒相互咬合良好，通常比圓粒砂需要更少的黏結劑即可達到相同的強度。 |
| 化學惰性 | 它呈中性（既不呈酸性也不鹼性），並且能抵抗大多數熔融金屬和爐渣。 | – 用途廣泛： 可與多種黑色金屬和有色金屬合金搭配使用，不會產生不良反應。 – 減少燒蝕： 防止化學反應導致鑄件表面出現熔融砂粒。 |
| 低熱膨脹係數 | 它受熱膨脹很小。 | – 優異的尺寸穩定性： 幾乎消除了矽砂（膨脹係數高）常見的模壁移動和「紋理」缺陷問題。 |
在型芯和模具中的主要應用
由於鉻鐵礦成本較高（比矽砂貴），因此通常採用策略性方法，而不是用於整個模具。
面層砂： 在模具表面鋪設一層鉻鐵礦砂（厚度10-20毫米），而底層砂則使用普通的矽砂。這樣既能充分發揮鉻鐵礦砂在關鍵的金屬-模具界面的優勢，又能控製成本。
重型零件的芯材： 長時間被熔融金屬包圍的芯材（例如，閥體、泵殼或厚引擎缸體）受益於鉻鐵礦的高冷卻能力和抗金屬滲透性。
高合金鋼的型芯和模具： 對於鑄造不銹鋼、工具鋼和錳鋼至關重要，因為高溫會導致石英砂分解。
過渡區： 用於鑄件厚薄部分之間的連接處，以控制凝固速度並防止縮孔缺陷。
錳鋼（哈氏鋼）的鑄造： 這幾乎是標準工藝，因為石英砂會與錳鋼發生化學反應，導致嚴重的燒蝕。鉻鐵礦的化學惰性在此至關重要。
與其他鑄造砂的比較
財產 矽砂 鉻鐵砂 鋯砂 成本 低的 中等至高 高的 熱導率 低的 高的 非常高 熱膨脹 高的 非常低 非常低 熔點 中（約攝氏1710度） 高（約2180°C） 非常高（約2550°C） 硬度 緩和 高的 非常高 顆粒形狀 圓潤 次角/角 圓潤/棱角分明 健康風險 矽肺病 六價鉻* 天然放射性* *透過適當的處理和採購，這些風險在工業環境中可以控制和最小化。
結論
鉻鐵砂是一種 優質高性能鑄造材料， 尤其適用於那些其獨特性能能夠解決普通矽砂無法解決的特定問題的應用場合。它的主要作用在於 透過在關鍵界面處提供卓越的冷卻能力、尺寸穩定性和耐化學腐蝕性，從而實現高完整性、複雜且高合金鑄件的生產。