01.AL2O3
Korundin (AL2O3) sulamispiste on 2050 astetta, tiheys 3,85–4,0 lg·cm-3, ja sillä on hyvä lämmönjohtavuus ja kemiallinen stabiilisuus. Korundia käytetään usein kiviaineshiukkasina rauta-ojamateriaaleissa. Yleisesti uskotaan, että AL2O3 voi vähentää kuonan aktiivisuutta ja estää kuonaa syövyttämästä kiviaineksia.
Mitä tulee korundihiukkasten valintaan, sub-valkoisella korundilla on erittäin korkea tilavuustiheys ja veden absorptionopeus; tiheässä korundissa on vähän epäpuhtauksia ja suhteellisen alhainen veden absorptionopeus; ja ruskealla korundilla on suhteellisen alhainen veden absorptionopeus, vaikka siinä on enemmän jäämiä. Käytettäessä tiivistä korundia ja ruskeaa korundia kiviaineksena lisättävän veden määrätulenkestävät valukappaleeton suhteellisen alhainen, millä on suuri vaikutus valuvanteen tiheyteen ja paistoon. Mikrorakenteen näkökulmasta tiheät korundikiteet ovat kypsiä ja erittäin tiheitä; ruskeat korundikiteet kasvavat ja kehittyvät suhteellisen hyvin, mutta eivät ole tiheitä; sub-valkoinen korundi sisältää paitsi paljon jäämiä, myös paljon suuria halkeamia ja suljettuja huokosia, jotka vaikuttavat haitallisesti materiaalin lämpöshokkivakauteen. Vedenabsorptio- ja mikrorakenteen näkökulmasta tiivis korundi ja ruskea korundi sopivat paremmin rautavalettavaksi.
02.SiC
Piikarbidia kutsutaan myös korundiksi tai tulenkestäväksi hiekkaksi, jonka tiheys on 3.17-3.47 g·cm-3, Mohsin kovuus 9.2-9.6 ja sulamispiste jopa 2827 astetta. Piikarbidilla on suuri iskusitkeys, sitkeysmoduuli 4,76 x 10 5MPa 25 asteessa, vetolujuus 1,75 x 100 MPa ja kimmomoduuli 2,8 x 10 5MPa 1500 asteessa. Lisäksi piikarbidin tulisi olla puolijohdemateriaali, jolla on korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin. Taloudellisena raaka-aineena piikarbidia käytetään laajasti tulenkestävissä materiaaleissa erinomaisen suorituskyvyn ansiosta.
SiC hapettuu korkeassa lämpötilassa muodostaen SiO2:ta ja CO2:ta. 800 asteessa SiC hapettuu vähitellen muodostaen SiO2:ta; kun lämpötila on 1000 astetta, SiC reagoi kiivaasti O2:n kanssa muodostaen lisää piioksidinestefaasia muodostaen SiO2-lasisuojakalvon; 1300 asteessa lasisuojakalvo saostaa vähitellen kvartsia ja imee vettä ja laajenee, jolloin suojakalvo halkeilee ja piikarbidin hapettumisnopeus kasvaa. 1500 asteen -1600 asteessa SiO2-lasisuojakalvolla on tietty paksuus, mikä voi heikentää piikarbidin jatkuvaa hapettumista; kun lämpötila on 1627 astetta, SiO2 reagoi SiC:n kanssa muodostaen SiO:ta ja CO:ta, joten SiC:n käyttölämpötila ei saa ylittää 1600 astetta.
Rauta-ojan tulenkestävässä valussa piikarbidin korkea kulutuskestävyys ja korkea mekaaninen lujuus kestävät jatkuvan korkean lämpötilan sulan raudan ja kuonan aiheuttamaa eroosiota ja valukappaleen vaurioita; samalla piikarbidin korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin voivat kestää jatkuvan korkean lämpötilan sulan raudan toistuvaa lämpöshokkia valukappaleessa ja heikentää sulan raudan lämpövaurioita valukappaleeseen; lisäksi SiC:n ja ilman välinen kemiallinen reaktio voi vähentää C:n hapettumista valukappaleessa, ja piikarbidin hapettumisen jälkeen muodostunut lasisuojakalvo voi myös suojata valukappaleen hiilimateriaalia, mikä heikentää valukappaleen hapettumisvaurioita.
03.C
C:llä on huono kostuvuus, ja C-pohjaisilla materiaaleilla on hyvä kuonaeroosionkestävyys, eikä niitä ole helppo tarttua rautaan; samalla C:llä on suuri lämmönjohtavuus, joka kestää korkeassa lämpötilassa sulan raudan ja kuonan aiheuttamaa lämpöshokkia valukappaleessa, mikä parantaa valukappaleen lämpöstabiilisuutta; lisäksi C ja Si reagoivat tietyissä olosuhteissa muodostaen SiC-kuituja, joilla on lujittava vaikutus valukappaleeseen. C-pohjaiset materiaalit ovat kuitenkin helposti hapettuvia korkeissa lämpötiloissa, ja ne sisältävät tiettyjä haihtuvia aineita, jotka vaikuttavat haitallisesti valukappaleen tiheyteen. Siksi Ah03-SiC-C-rautavalujen kehittämisessä tulisi käyttää suhteellisen vähän haihtuvia C-materiaaleja ja valukappaleisiin tulisi lisätä tietty määrä antioksidantteja.
Rautaisten tulenkestäviä valukappaleita varten on monia hiililähteitä, mukaan lukien asfaltti, grafiitti, hiilimusta ja koksi. Asfalttia lukuun ottamatta muut hiilenlähdemateriaalit ovat hydrofobisia materiaaleja, ja ne kuluttavat enemmän vettä rakentamisen aikana; kun taas asfaltti kuuluu hydrofiilisiin materiaaleihin, ne kuluttavat vähemmän vettä rakentamisen aikana ja niillä on hyvät dispersio-ominaisuudet. Sitä käytetään yleensä tärkeänä hiilen lähteenä Ah03-SiC-C-rautavaluissa. Asfaltti kuitenkin haihtuu lämmityksen jälkeen, ja asfaltin lisäyksen kasvaessa myös valetun materiaalin näennäinen huokoisuus kasvaa. Sen vuoksi on erittäin tärkeää valvoa rautaojan valuun lisättävän asfaltin määrää.
