Cát cromit (FeCr₂O₄) là một loại cát đúc chuyên dụng hiệu suất cao, được sử dụng rộng rãi làm khuôn/lõi trong đúc thép, sắt và hợp kim cao, được đánh giá cao nhờ khả năng chịu nhiệt cao, độ giãn nở thấp, độ dẫn nhiệt cao và khả năng chống thấm tuyệt vời.
1. Thành phần hóa học (Loại dùng trong ngành đúc)
| Mục | Yêu cầu tiêu chuẩn | Ghi chú |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (Crom oxit) | ≥45% (Phí bảo hiểm ≥46–50%) | Chỉ số lõi; chỉ số càng cao thì khả năng chịu nhiệt càng tốt. |
| SiO₂ (Silica) | ≤1,0% | Hàm lượng silica thấp giúp ngăn ngừa các khuyết tật do sự hình thành đường vân/giãn nở. |
| FeO (Oxít sắt) | ≤26,5% | Ảnh hưởng đến tỷ lệ Cr/Fe |
| Al₂O₃ (Alumina) | ≤15,5% | Cải thiện độ ổn định ở nhiệt độ cao |
| MgO (Magie) | ≤10% | Kiểm soát hành vi thiêu kết |
| CaO (Canxi) | ≤0,3% | Giảm thiểu sự hình thành xỉ |
| P (Phốt pho) | ≤30 ppm (0,003%) | Tránh tình trạng dễ vỡ khi đúc. |
| S (Lưu huỳnh) | ≤30 ppm (0,003%) | Ngăn ngừa nứt vỡ do nhiệt |
| Tỷ lệ Cr/Fe | ≥1,55:1 | Quan trọng đối với hiệu suất của xưởng đúc. |
| độ pH | 7–8,5 | Trung tính; không phản ứng với kim loại nóng chảy |
2. Tính chất vật lý và nhiệt
| Tài sản | Giá trị điển hình | |
|---|---|---|
| Cấu trúc tinh thể | Spinel (FeCr₂O₄) | |
| Màu sắc | Nâu đen đến đen | |
| Độ cứng Mohs | 5,5–6 | |
| Mật độ thực | 4,0–4,8 g/cm³ | |
| Khối lượng riêng | ~2,5–2,8 g/cm³ (≈160 lb/ft³) | |
| Điểm nóng chảy | ~2180°C | |
| Vật liệu chịu nhiệt | >1800°C | |
| Nhiệt độ thiêu kết | >1800°C | |
| Độ dẫn nhiệt | Cát silica 2–3× | Làm nguội nhanh, thúc đẩy quá trình đông đặc theo hướng nhất định. |
| Sự giãn nở nhiệt tuyến tính | Rất thấp | Giảm thiểu hiện tượng nổi gân và biến dạng. |
| Độ ẩm | ≤0,1% | Đối với các hệ thống liên kết bằng nhựa |
3. Kích thước hạt (Phân loại AFS)
Các mác thép thường dùng trong xưởng đúc: AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45–55, 50–60
- Phân bố hạt hẹp giúp dễ dàng chảy và nén chặt.
- Các loại thép thô hơn (AFS 20–35): thép đúc khuôn xốp, thép đúc tiết diện dày
- Các loại hạt mịn hơn (AFS 40–60): lõi chính xác & cát bề mặt
4. Những ưu điểm chính trong kỹ thuật đúc
- Độ chịu nhiệt cao : chịu được nhiệt độ rót trên 1600°C đối với thép và hợp kim cao cấp.
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp : loại bỏ hiện tượng vân gỗ, cải thiện độ chính xác về kích thước.
- Độ dẫn nhiệt cao : hoạt động như một chất làm mát bên trong; giảm co ngót và nứt do nhiệt.
- Chống xuyên thấu : quá trình thiêu kết ở trạng thái rắn tạo thành lớp chắn dày đặc; ngăn ngừa hiện tượng cháy bám.
- Tính trơ về mặt hóa học : chống lại xỉ kiềm; không phản ứng với hợp kim Fe/Cr/Mn.
- Có thể tái sử dụng : có thể tái tạo cho nhiều chu kỳ.
5. Các ứng dụng điển hình
- Các sản phẩm đúc thép cỡ lớn/nặng : tuabin thủy điện, thiết bị phát điện, bình chịu áp lực.
- Thép hàm lượng Mn/Cr cao : các bộ phận chịu mài mòn (ví dụ: răng máy nghiền)
- Các chi tiết chính xác : khối động cơ, van, cánh quạt.
- Cát bề mặt : thay thế silica ở các khu vực quan trọng để tránh các khuyết tật.
- Đúc khuôn xốp/khuôn vỏ : các sản phẩm đúc phức tạp, có bề mặt nhẵn.