Pourquoi choisir du sable chromite comme sable de surface ?

1. Résistance exceptionnelle à la pénétration et à la combustion (raison n° 1)

C’est là le but principal. Lorsque l’acier en fusion (surtout à haute température) est coulé dans un moule en sable siliceux, il peut facilement pénétrer les interstices entre les grains de sable, fusionnant avec ce dernier pour créer une couche vitreuse et extrêmement dure sur la pièce moulée, incroyablement difficile à enlever.
  • Pourquoi ça marche : Les grains de sable de chromite sont :
    • Angulaires et subangulaires : Ils s’empilent plus étroitement, laissant des pores plus petits.
    • Conductivité thermique élevée : Elles évacuent la chaleur du métal plus rapidement, ce qui provoque la formation quasi instantanée d’une pellicule solide, empêchant ainsi le métal de se répandre dans le sable.
    • Non mouillable : le métal en fusion n’adhère pas facilement aux grains de chromite et ne s’y étale pas.
  • Résultat : Les pièces moulées peuvent être démoulées proprement, avec une finition de surface lisse, réduisant considérablement le temps et le coût du nettoyage, du meulage et du grenaillage.

2. Réfractarité élevée (point de fusion)

Le sable de chromite a une température de fusion d’environ  1900°C , ce qui est nettement supérieur à celle du sable de silice (environ 1710°C).
  • Pourquoi c’est important : Les aciers fortement alliés, les aciers au manganèse et les grandes pièces moulées ont des températures de coulée élevées et restent liquides longtemps. Le sable de silice peut littéralement fondre à l’interface métal-moule, provoquant de graves défauts de fusion. Le sable de chromite, quant à lui, reste solide.
  • Résultat : Prévient l’effondrement catastrophique des parois du moule et les défauts de surface graves dans les pièces moulées de grande taille ou à haute température.

3. Conductivité thermique élevée

Le sable de chromite absorbe la chaleur de la pièce moulée beaucoup plus rapidement que le sable de silice, qui est un isolant relativement bon.
  • Pourquoi c’est important : Ce refroidissement rapide entraîne :
    • Structure à grains plus fins : Améliore les propriétés mécaniques (résistance, ténacité) du métal de fonderie.
    • Porosité de retrait réduite : Favorise la solidification directionnelle, ce qui contribue à alimenter en métal en fusion les sections en cours de solidification, réduisant ainsi les vides internes.
  • Résultat : Une pièce moulée plus résistante et de meilleure qualité.

4. Neutralité chimique (particulièrement pour l’acier au manganèse)

Il s’agit d’une raison essentielle, bien que spécifique. L’acier au manganèse (utilisé pour les passages à niveau et les revêtements de concasseurs de pierres) est extrêmement agressif à l’état fondu.
  • Pourquoi c’est important : L’acier au manganèse en fusion réagit violemment avec le sable de silice acide (SiO₂), créant une surface fortement oxydée et de mauvaise qualité. Le sable de chromite, chimiquement basique/neutre et inerte vis-à-vis de l’oxyde de manganèse, empêche cette réaction.
  • Résultat : Pour les pièces moulées en acier au manganèse, le sable de chromite n’est souvent pas seulement une option, mais une  nécessité pour obtenir une surface de moulage utilisable.

5. Faible dilatation thermique

Le sable de silice subit un changement de phase important et brutal (expansion) lorsqu’il est chauffé à environ 573 °C, ce qui peut entraîner la fissuration et le défaut du moule, connus sous le nom de « veinage » ou « flambage ».
  • Pourquoi c’est important : Le sable de chromite se dilate de façon linéaire et progressive sous l’effet de la chaleur. Il est très stable dimensionnellement.
  • Résultat : Élimine les défauts de veinage et améliore la précision dimensionnelle.

Quand le sable de chromite est-il généralement utilisé comme sable de surface ?

Il est utilisé de manière sélective dans les situations les plus difficiles :
  • Pièces moulées en acier de grande taille et à parois épaisses : là où la rétention de chaleur est importante (par exemple, hélices de navires, corps de vannes, carters de broyeurs).
  • Pièces moulées en acier fortement allié : y compris l’acier inoxydable, l’acier à outils et l’acier au manganèse.
  • Pièces moulées critiques : là où la qualité de surface et la solidité interne sont primordiales, et où le coût d’une défaillance est élevé.

Le compromis : les principaux inconvénients

Le choix d’utiliser du sable de chromite n’est pas fait à la légère en raison de deux inconvénients majeurs :
  1. Coût : Il est nettement plus cher que le sable de silice.
  2. Risque lié au chrome hexavalent : Dans certaines conditions de température élevée, d’alcalinité et d’oxydation au sein du moule, le chrome trivalent (Cr³⁺) présent dans le sable, initialement sans danger, peut se transformer en  chrome hexavalent (Cr⁶⁺), toxique . Le sable de chromite usagé est souvent classé comme déchet dangereux, ce qui nécessite une manipulation et une élimination spéciales et engendre des coûts supplémentaires.

Tableau récapitulatif : Sable de chromite vs sable de silice comme sable de surface

Fonctionnalité
Sable de chromite (comme sable de visage)
Sable de silice (comme sable pour le visage)
Avantage principal
Résistance supérieure à la pénétration et à la réfractarité
Faible coût, large disponibilité
Finition de surface
Excellent, lisse
Passable à médiocre, sujet aux brûlures
Réfractaire
Très élevé (>1900°C )
Température élevée (environ 1710 °C), mais peut fondre
Conductivité thermique
Élevé (refroidit le lancer plus rapidement )
Bas (isole la fonte)
Dilatation thermique
Faible et linéaire (stable )
Haute et abrupte (peut provoquer des varices)
Nature chimique
Neutre
Acide
Coût
Haut
Très faible
Santé/ Environnement
Risque de formation
Risque de silicose dû à la poussière
Conclusion : Les fonderies optent pour le sable chromiteux comme sable de surface lorsque les exigences de la pièce moulée — dimensions, type d’alliage ou normes de qualité — justifient son coût élevé afin de prévenir des défauts plus onéreux et de garantir l’intégrité de la pièce. Il s’agit d’un outil stratégique pour la production fiable de pièces moulées complexes et de grande valeur.
Retour haut de page