1. Résistance exceptionnelle à la pénétration et à la combustion (raison n° 1)
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)
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
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)
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
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 ?
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
Coût : Il est nettement plus cher que le sable de silice. 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.