A areia de cromite (FeCr₂O₄) é uma areia especial de alto desempenho para fundição, muito utilizada para moldes/núcleos em fundição de aço, ferro e ligas de alta resistência, valorizada pela sua elevada refratariedade, baixa expansão, elevada condutividade térmica e excelente resistência à penetração.
1. Composição Química (Grau de Fundição)
| Artigo | Requisito padrão | Observações |
|---|---|---|
| Cr₂O₃ (Óxido de Crómio) | ≥45% (Prémio ≥46–50%) | Índice central; quanto maior, melhor será a refratariedade. |
| SiO₂ (Sílica) | ≤1,0% | Baixos teores de sílica previnem defeitos de veios/expansão. |
| FeO (Óxido de Ferro) | ≤26,5% | Afeta a relação Cr/Fe |
| Al₂O₃ (Alumina) | ≤15,5% | Melhora a estabilidade a altas temperaturas. |
| MgO (Magnésia) | ≤10% | Controla o comportamento de sinterização |
| CaO (Cálcio) | ≤0,3% | Minimiza a formação de escória |
| P (Fósforo) | ≤30 ppm (0,003%) | Evita a fragilidade da fundição |
| S (Enxofre) | ≤30 ppm (0,003%) | Previne as fissuras a quente |
| Relação Cr/Fe | ≥1,55:1 | Fundamental para o desempenho da fundição |
| pH | 7–8,5 | Neutro; não reage com o metal fundido. |
2. Propriedades Físicas e Térmicas
| Propriedade | Valor típico | |
|---|---|---|
| Estrutura cristalina | Espinélio (FeCr₂O₄) | |
| Cor | Castanho-escuro a preto | |
| Dureza de Mohs | 5,5–6 | |
| Densidade real | 4,0–4,8 g/cm³ | |
| Densidade aparente | ~2,5–2,8 g/cm³ (≈160 lb/ft³) | |
| Ponto de fusão | ~2180°C | |
| Refratário | >1800°C | |
| Temperatura de sinterização | >1800°C | |
| Condutividade térmica | Areia de sílica de 2–3× | Arrefecimento rápido, promove a solidificação direcional. |
| Expansão Térmica Linear | Muito baixo | Minimiza o aparecimento de veias e distorções. |
| Humidade | ≤0,1% | Para sistemas colados com resina |
3. Granulometria (Classificação AFS)
Graus comuns de fundição: AFS 20–25, 25–30, 30–35, 40–45, 45–50, 45–55, 50–60
- Distribuição estreita das partículas para uma boa fluidez e compactação.
- Granulometrias mais espessas (AFS 20–35): fundição por espuma perdida, com secções espessas.
- Granulometrias mais finas (AFS 40–60): núcleos de precisão e areia de face.
4. Principais vantagens na fundição
- Elevada refractariedade : suporta temperaturas de vazamento acima dos 1600°C para aço e ligas pesadas.
- Baixa dilatação térmica : elimina veios e melhora a precisão dimensional.
- Elevada condutividade térmica : atua como refrigerador interno; reduz o encolhimento e o rasgamento a quente.
- Antipenetração : a sinterização no estado sólido forma uma barreira densa; impede a aderência permanente.
- Inércia química : resiste à escória alcalina; não reage com ligas de Fe/Cr/Mn.
- Reutilizável : regenerável para múltiplos ciclos
5. Aplicações típicas
- Grandes/pesadas peças fundidas em aço : turbinas hidráulicas, geração de energia, vasos de pressão
- Aço com alto teor de Mn/Cr : peças resistentes ao desgaste (ex.: dentes de britador)
- Núcleos de precisão : blocos de motores, válvulas, impulsores
- Areia de face : substitui a sílica nas zonas críticas para evitar defeitos.
- Moldagem por espuma perdida / moldagem em casca : fundições complexas com superfície lisa