1. Hervorragende Beständigkeit gegen Metalldurchdringung
: Chromitsandpartikel sind dicht und haben eine glatte Oberfläche. Sie reagieren mit Metalloxiden (wie z. B. FeO) und bilden hochschmelzende Verbindungen, wodurch das Eindringen von flüssigem Metall in die Zwischenräume der Sandpartikel wirksam verhindert wird. Dies ist ihr entscheidender Vorteil.
Ergebnis: Die Gussteile weisen eine hohe Oberflächengüte auf und sind weniger anfällig für Sandanhaftung (insbesondere chemische und mechanische Sandanhaftung), wodurch der Reinigungsaufwand deutlich reduziert wird.
2. Hervorragende thermische Stabilität und geringe Wärmeausdehnung
: Chromitsand weist einen extrem niedrigen und gleichmäßigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, und es findet nahezu kein Phasenübergang statt. Silikatsand hingegen erfährt bei 573 °C eine drastische Phasenübergangsausdehnung.
Ergebnis: Durch die Verwendung von Chromitsand werden Gussfehler, die durch die Wärmeausdehnung des Formsandes entstehen, wie Sandeinschlüsse, Zunder und Adern, stark reduziert. Dadurch eignet sich Chromitsand besonders für das Gießen großer, dickwandiger Gussteile.
3. Starke Wärmespeicherkapazität und Abschreckwirkung
Vorteile: Chromitsand besitzt eine viel höhere spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit als Quarzsand, wodurch er Wärme aus Gussteilen schnell aufnehmen kann.
Ergebnisse:
Kornfeinung: Beschleunigt die Abkühlung des Gussteils, was zu einer dichteren Metallstruktur und feineren Körnern führt und somit die mechanischen Eigenschaften des Gussteils (wie Festigkeit und Zähigkeit) verbessert.
Verringerte Schwindungsporosität: Ermöglicht die sequentielle Erstarrung von Gussteilen und reduziert so Schwindungsporen und Porositätsfehler.
Erhöhte Produktionseffizienz: Verkürzt die Abkühlzeit nach dem Gießen und erhöht die Umschlagsrate des Formsandes.
4. Gute chemische Inertheit
Vorteile: Chromitsand ist neutral oder schwach alkalisch und zeigt eine geringe Reaktivität gegenüber alkalischen Ofenauskleidungen (wie z. B. Magnesia) und der Schlacke der meisten legierten Stähle und hochmanganhaltigen Stähle.
Ergebnisse: Reagiert nicht ohne Weiteres chemisch mit Oxiden in geschmolzenem Metall (wie FeO und MnO), wodurch chemische Haftung wirksam verhindert und die Oberflächenqualität von Gussteilen sichergestellt wird. Besonders geeignet für das Gießen von Manganstahl, Edelstahl, Chromstahl, Nickelbasislegierungen und anderen reaktiven Metallen.
5. Beständigkeit gegen Sintern
Vorteile: Verklumpt bei hohen Temperaturen nicht so leicht.
Ergebnisse: Formsand ist gut wiederverwendbar; alter Sand kann nach einfacher Aufbereitung (z. B. Zerkleinern und Magnettrennen) wiederverwendet werden, wodurch die Menge an neuem Sand, die hinzugefügt werden muss, und die Menge an Abfallsand reduziert werden.
6. Reduzierte „Gefahren durch Quarzstaub“
Vorteile: Vermeidet das Risiko einer Silikose durch Quarzstaub beim Mischen, Formen und Gießen von Sand.
Ergebnis: Gesünderes Arbeitsumfeld, Einhaltung immer strengerer Arbeitsschutzbestimmungen.
Entsprechend ergeben sich die Nachteile von Quarzsand und die Einschränkungen von Chromitsand:
Hauptnachteile von Quarzsand:
Hochtemperaturausdehnung: Die Phasenumwandlungsausdehnung bei 573℃ ist die Hauptursache vieler Gussfehler.
Reaktionsneigung: Saurer Quarzsand reagiert leicht mit alkalischem Eisenoxid unter Bildung von niedrigschmelzendem Eisensilikat, was zu chemischer Adhäsion führt.
Schlechte Wärmespeicherfähigkeit: Eine langsame Abkühlung kann zu grobem Korn führen.
Gesundheitliche Gefahren: Risiko einer Silikose.
Hauptnachteile von Chromitsand:
Hohe Kosten: Der Preis ist in der Regel 5- bis 10-mal so hoch oder sogar noch höher als der von Quarzsand.
Hohe Dichte: Die hohe Dichte führt zu schwerem Formsand, was arbeitsintensive Misch- und Formprozesse zur Folge hat und eine robuste Form- und Geräteunterstützung erfordert.
Ressourcen und Umweltauswirkungen: Die wichtigsten Produktionsgebiete sind begrenzt (z. B. Südafrika, Türkei), und die Lieferkette kann geopolitischen Einflüssen unterliegen. Obwohl das dreiwertige Chrom im Staub eine geringe Toxizität aufweist, ist dennoch ein sorgfältiges Management erforderlich; in einigen Gebieten können Spuren unerwünschter Elemente enthalten sein.
Erfordert spezielle Bindemittel: Es kann die Aushärtung bestimmter organischer Bindemittel (wie z. B. Furanharze) leicht beeinträchtigen.
