Chromitsand (FeCr₂O₄) ist ein Hochleistungssand für Gießereien, der häufig für Formen/Kerne beim Stahl-, Eisen- und hochlegierten Guss verwendet wird und aufgrund seiner hohen Feuerfestigkeit, geringen Ausdehnung, hohen Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichneten Durchdringungsbeständigkeit geschätzt wird.
1. Chemische Zusammensetzung (Gießereiqualität)
| Artikel | Standardanforderung | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (Chromoxid) | ≥45 % (Prämie ≥46–50 %) | Kernindex; höher = bessere Feuerfestigkeit |
| SiO₂ (Siliciumdioxid) | ≤1,0% | Niedriger Siliziumdioxidgehalt verhindert Aderbildung/Ausdehnungsdefekte |
| FeO (Eisenoxid) | ≤26,5 % | Beeinflusst das Cr/Fe-Verhältnis |
| Al₂O₃ (Aluminiumoxid) | ≤15,5 % | Verbessert die Hochtemperaturstabilität |
| MgO (Magnesia) | ≤10% | Steuert das Sinterverhalten |
| CaO (Calcium) | ≤0,3 % | Minimiert die Schlackenbildung |
| P (Phosphor) | ≤30 ppm (0,003 %) | Vermeidet Gussbrüchigkeit |
| S (Schwefel) | ≤30 ppm (0,003 %) | Verhindert Heißrisse |
| Cr/Fe-Verhältnis | ≥1,55:1 | Entscheidend für die Gießereileistung |
| pH | 7–8,5 | Neutral; reagiert nicht mit geschmolzenem Metall |
2. Physikalische und thermische Eigenschaften
| Eigentum | Typischer Wert | |
|---|---|---|
| Kristallstruktur | Spinell (FeCr₂O₄) | |
| Farbe | bräunlich-schwarz bis schwarz | |
| Mohs-Härte | 5,5–6 | |
| Wahre Dichte | 4,0–4,8 g/cm³ | |
| Schüttdichte | ~2,5–2,8 g/cm³ (≈160 lb/ft³) | |
| Schmelzpunkt | ~2180°C | |
| Feuerfest | >1800°C | |
| Sintertemperatur | >1800°C | |
| Wärmeleitfähigkeit | 2–3× Quarzsand | Schnelle Abkühlung fördert gerichtete Erstarrung |
| Lineare thermische Ausdehnung | Sehr niedrig | Minimiert die Aderung und Verzerrung |
| Feuchtigkeit | ≤0,1% | Für kunstharzgebundene Systeme |
3. Korngröße (AFS-Klassifizierung)
Gängige Gießereiqualitäten: AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45–55, 50–60
- Enge Partikelgrößenverteilung für guten Fließ- und Verdichtungseffekt
- Gröbere Sorten (AFS 20–35): Feinguss, Gussstücke mit hohem Querschnitt
- Feinere Körnungen (AFS 40–60): Präzisionskerne und Oberflächensand
4. Wichtigste Vorteile beim Gießen
- Hohe Feuerfestigkeit : Hält Gießtemperaturen von über 1600 °C für Stahl und hochlegierte Stahlsorten stand
- Geringe Wärmeausdehnung : Verhindert Aderbildung, verbessert die Maßgenauigkeit
- Hohe Wärmeleitfähigkeit : wirkt wie eine innere Kühlung; reduziert Schrumpfung und Heißrisse
- Durchdringungsschutz : Festphasensintern bildet eine dichte Barriere; verhindert das Anbrennen
- Chemische Inertheit : beständig gegen alkalische Schlacke; keine Reaktion mit Fe/Cr/Mn-Legierungen
- Wiederverwendbar : mehrfach regenerierbar
5. Typische Anwendungen
- Große/schwere Stahlgussteile : Wasserturbinen, Energieerzeugung, Druckbehälter
- Hochmangan- und hochchromhaltiger Stahl : verschleißfeste Teile (z. B. Brecherzähne)
- Präzisionskerne : Motorblöcke, Ventile, Laufräder
- Oberflächensand : Ersetzt Siliziumdioxid in kritischen Zonen, um Defekte zu vermeiden
- Feingussverfahren / Schalenformverfahren : komplexe Gussteile mit glatter Oberfläche