La arena de cromita (FeCr₂O₄) es una arena de fundición especial de alto rendimiento, ampliamente utilizada para moldes/núcleos en la fundición de acero, hierro y aleaciones de alta resistencia, valorada por su alta refractariedad, baja expansión, alta conductividad térmica y excelente resistencia a la penetración.
1. Composición química (grado de fundición)
| Artículo | Requisito estándar | Observaciones |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (Óxido de cromo) | ≥45% (Prima ≥46–50%) | Índice de núcleo; mayor = mejor refractariedad |
| SiO₂ (sílice) | ≤1,0% | El bajo contenido de sílice previene la formación de vetas y los defectos de expansión. |
| FeO (Óxido de hierro) | ≤26,5% | Afecta la relación Cr/Fe |
| Al₂O₃ (Alúmina) | ≤15,5% | Mejora la estabilidad a altas temperaturas. |
| MgO (Magnesia) | ≤10% | Controla el comportamiento de sinterización |
| CaO (Calcio) | ≤0,3% | Minimiza la formación de escoria. |
| P (Fósforo) | ≤30 ppm (0,003%) | Evita la fragilidad en la fundición. |
| S (Azufre) | ≤30 ppm (0,003%) | Evita el agrietamiento por calor. |
| Relación Cr/Fe | ≥1,55:1 | Fundamental para el rendimiento de la fundición |
| pH | 7–8,5 | Neutro; no reacciona con metales fundidos. |
2. Propiedades físicas y térmicas
| Propiedad | Valor típico | |
|---|---|---|
| Estructura cristalina | Espinela (FeCr₂O₄) | |
| Color | De marrón negruzco a negro | |
| Dureza de Mohs | 5,5–6 | |
| Densidad real | 4,0–4,8 g/cm³ | |
| Densidad aparente | ~2,5–2,8 g/cm³ (≈160 lb/ft³) | |
| Punto de fusión | ~2180°C | |
| Refractario | >1800°C | |
| Temperatura de sinterización | >1800°C | |
| Conductividad térmica | 2–3 veces arena de sílice | Enfriamiento rápido, favorece la solidificación direccional. |
| Expansión térmica lineal | Muy bajo | Minimiza las vetas y la distorsión. |
| Humedad | ≤0,1% | Para sistemas unidos con resina |
3. Tamaño del grano (Grado AFS)
Grados comunes de fundición: AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45–55, 50–60
- Distribución estrecha de partículas para un buen flujo y compactación.
- Grados más gruesos (AFS 20–35): fundición a la cera perdida, fundición de secciones gruesas
- Granulometría más fina (AFS 40–60): machos de precisión y arena de revestimiento.
4. Principales ventajas de la fundición
- Alta refractariedad : soporta temperaturas de vertido superiores a 1600 °C para acero y aleaciones de alta resistencia.
- Baja dilatación térmica : elimina las vetas y mejora la precisión dimensional.
- Alta conductividad térmica : actúa como refrigerante interno; reduce la contracción y el desgarro en caliente.
- Antipenetración : la sinterización en estado sólido forma una barrera densa; evita la quemadura.
- Inercia química : resiste la escoria alcalina; no reacciona con aleaciones de Fe/Cr/Mn.
- Reutilizable : regenerable para múltiples ciclos.
5. Aplicaciones típicas
- Fundición de acero de gran tamaño/peso : turbinas hidráulicas, generación de energía, recipientes a presión.
- Acero con alto contenido de Mn/Cr : piezas resistentes al desgaste (por ejemplo, dientes de trituradora).
- Núcleos de precisión : bloques de motor, válvulas, impulsores.
- Arena de revestimiento : reemplaza la sílice en zonas críticas para evitar defectos.
- Moldeo por deposición de espuma perdida / moldeo en cáscara : piezas fundidas complejas de superficie lisa.