生产不锈钢铸件的造型材料大多采用石英砂，因为它价格便宜且有足够的耐火性，所以适合于不锈钢铸造工艺。
1. 砂型制造
砂型的制造是在砂箱内沿模型周围将砂春实，见图2-2,型砂不是由人工铲入或用抛砂机抛入，就是从上部的斜槽落入砂箱内。对较深的砂箱可以采取多次振击加挤压的方法来春实型砂，也可单独使用振击法。取出模型后，即可安放型芯，然后合箱送至浇注工序。模型可以重复使用，浇注完成后，砂型经过充分冷却便可开箱取出铸件。
型砂可以回收，将其加入一些新黏土及水后混辗，可使旧黏土再生。黑色金属铸造用型砂一般是加入6%~8%的膨润土作黏结剂，再加入2%~3%的后水进行混辗。
砂型可用手动工具造型或振压造型、自动化造型、无箱造型、高压造型、地面造型及地坑造型等方法来进行生产。不管采用哪种造型方法，砂型必须具有足够的强度以抵抗液态金属的静压力。在浇注时，还必须承受金属流动的冲蚀，此外还必须具有透气性、耐火性以及铸件冷却后容易落砂的性能。
黏土砂的混合料可用于湿型造型或干型造型。湿型是在造型之后，发生明显干燥之前立即浇注。湿型较干型用得较多，因为它省掉了进行烘干的时间和烘干的燃料消耗。湿型在大多数实际应用中，得到令人满意的效果。湿型的湿度应控制到足以防止在金属-铸型界面上产生过多的蒸汽，并且要有够的透气性使蒸汽及其他气体逸出，来防止气孔的产生。
干型是在烘炉中加热使铸型的水分完全除去。一般干型的硬度和强度较高，而且在浇注时铸型的发气量较少，所以干型铸造的铸件尺寸较湿型的更为精确，开裂的敏感性及气孔也较湿型小。表面干燥和风干的铸型也具有干型的一些优点。表面干燥型，仅在型腔表面用喷灯或热空气进行简单的烘烤，使表面的水分蒸发。风干型是铸型在浇注前让其放置在大气中一段较长时间以获得表面干燥的效果。
型芯是用来形成铸件的内部形状。图2-3是型芯制作过程示意图，图2-4是手工春造型芯步骤示意图。型芯必须具有溃散性，以允许铸造金属在凝固及冷却时能自由收缩。
型芯用的芯砂，通常用石英砂及有机黏结剂如亚麻籽油来制作。有时也加人谷类黏结剂以增加芯砂的强度。有机黏结剂制作型芯的主要优点（与黏土比较）是，在金属的热作用下能失去强度（即具有溃散性），以及在落砂时易从铸件中清除。
型芯是在芯盒中春实或吹人芯砂制成。如若型芯是分几部分制作，在烘干之后就应将它们黏合起来，并进行短时间的再烘干使其粘牢。烘烤是在烘炉内进行，炉内循环空气的温度大约为230℃最适宜。正确烘烤过的型芯不会产生有害气体，有足够的强度且在浇注后型芯被金属包围时具有适时的溃散性。
树脂越来越多地用来代替亚麻籽油作为型芯黏结剂。脲醛树脂及酚醛树脂也是两种使用最广泛的材料。酚醛树脂较脲醛树脂更适用于不锈钢铸造，因后者在很低的温度下就会破裂，脲醛树脂仅适于薄壁不锈钢铸件。甲醛树脂在电介质烘炉内具有快速硬化的优点。另一制芯方法一般称为二氧化碳法。这种方法是用水玻璃作黏结剂，同时加入有机物以改善其溃散性。芯砂在春实或吹人芯盒后，二氧化碳通过一系列通道进入型芯。在水玻璃变为凝胶时，芯砂立即黏着硬化。
由于固化的铸型及型芯相当坚硬，故在用砂充填模型及芯盒之前，应在它们上面喷洒聚硅氧烷分型剂。因为黏结剂较贵，故用CO2造型较用黏土砂造型费用大，加之落砂困难，故用二氧化碳法的成本就会增加。即便如此，此法仍具有许多优点：
①. 造型及混砂可采用一般设备，取消了铸型烘干炉和型芯干燥器；
②. 铸型及型芯加工出来后，可立即使用；
③. 由于型芯不需在湿态下搬运，因此不需要型芯定形托板；
④. 与一般树脂砂比较，由于固化后的铸型及型芯再现模型及芯盒的精确度较高，故其尺寸可以得到改善。
芯砂也可用自然硬化黏结剂或自硬黏结剂在低温和一定时间内进行硬化。现在有不少这类黏结剂，已知的有热芯盒或冷芯盒黏结剂。常用的有机树脂包括甲醛、尿素及呋喃乙醇混合物，它们在催化剂如磷酸的作用下，使交联键穿入固定的聚合物中。若无催化剂，呋喃乙醇将会导致交联键整个周期变长。有了催化剂则使交联键的反应速率大大增加。因此，这类黏结剂可通过对混合物成分的选择，以此控制硬化的整个时间。在黑色金属铸造方法中，铸型及型芯混合料中的尿素成分必须严加控制或不用，因为它能促使铸件产生针孔缩松。
典型的芯砂混合料含树脂2%和催化剂0.6%~0.8%.硬化时间随催化剂加人量、混砂温度和混砂时间而变。这些材料在混砂机中从开始混制就进行硬化，因此它的存放时间很短。
热芯盒法的混合料必须具有良好的流动性。常采用较弱的催化剂并将混合料吹入芯盒。在芯盒中，当芯盒温度达到200~260℃时，便产生发热硬化作用，反应速率增加，在30s(秒）内芯便可硬化。这种方法的缺是在芯盒回用之前型芯必须硬化。
冷芯盒法采用一种双成分的液体有机黏结剂。第一种成分是酚醛树脂作为溶剂，第二种成分是多异氰酸盐作为溶液。在悬浮空气和三乙基胺作为催化剂的作用下，酚醛树脂与异氰酸盐结合形成硬的尿烷树脂。这种双成分黏结剂采用1:1的比例，混合后只往型砂中加入1%~2%.硬化时间仅需10~20s,这是一种简单的高生产率的制芯方法。已采用过的三乙基胺，必须严格按照规定，将催化剂彻底进行分解并通风排气。硬化状态的型芯含氮量仅为黏结剂的3%，较热芯盒法（含量10%)为少。因此，在黑色金属铸件中，用冷芯盒法制得的型芯，可以大大减少针孔缩松。
有一些大型铸件完全采用型芯制造；每个单独的型芯在地坑中进行装配，然后将其安放在确定位置用填充砂春实或夹紧，这个方法常被选用于那些设计出来的模型不能从铸型中取出的场合。型芯的制作是用砂代替湿型砂春实于砂箱内或吹入砂箱内；这种铸型的烘干与型芯的烘干相同。这种方法的选用条件：①. 铸件尺寸要求特别精确；②. 所有型芯需要进行仔细的调整。在一些情况下，型芯砂型（组芯造型）用来改善铸件表面光洁度或允许生产出薄壁铸件。
在不锈钢铸造中，砂型工艺不会轻易采用。因此，必须进行大量试验以测试和控制如下性能：
①. 透气性，气体从铸型型腔排出的能力；
②. 硬度，用标准硬度计测量铸型表面抵抗变形的能力；
③. 湿度（含水量）；
④. 剪切及压缩强度，通过标准仪器对型芯或干态和湿态型砂标准试样进行测试；
⑤. 高湿强度，在可达1650℃高温的炉中，对标准试样进行压力试验；
⑥. 溃散性，表示试样在高温负荷下破坏的能力；
⑦. 膨胀及收缩性，用专门附件将试样装到同一炉内进行试验；
⑧. 颗粒大小、形状及分布，用一般的粒度分类法或岩相分析法来决定。
石英砂价格低廉且有足够的耐火性。因此在铸造工业中广泛用于制作中等铸型。其他耐火材料与适当的黏结剂混合也和石英砂一样用于造型。一些耐火材料的性能和选择见表2-1.这些材料有许多用于特殊目的，如砂型铸造法中的铸型镶块。
铸钢厂中在铸型的某些主要位置采用锆砂（ZrO2·SiO2).这种材料比石英砂传递铸件热量更为迅速。此外，锆砂与石英砂比较，还有以下优点：
①. 具有低的膨胀系数，在加热时没有相变，因此不易引起膨胀缺陷；
②. 有较高的熔点，能够防止铸件在厚断面处由于铸型－金属反应造成的机械粘砂。
基于同样的原因，特别是在欧洲，多将橄榄石砂［（Mg·Fe)2SiO2]耐火泥（燃烧的火泥）用在黑色金属铸件中，偶尔也用来作为面砂，以防止由于膨胀及渗透引起的缺陷。用耐火泥制造的大型铸件，不像一般砂型那样会产生结疤和砂斑缺陷。耐火泥比石英砂有较好的抗钢液冲蚀能力，可用以制作横浇道、型芯和铸型。
为了获得表面光洁度较高的铸件，包括较光滑表面和减少机械粘砂，有时在铸型及型芯表面上涂以涂料。涂料由耐火材料所组成，其成分包括有石英萤石、锆萤石或铬铁矿萤石。大多数铸造厂采用锆萤石。耐火材料为细粉末状与水或酒精并加入少量膨润土一起混合。涂料层可采用刷涂或喷涂的办法。在合型之前，表面用气体喷灯或热空气进行烘干。多层涂料常用于厚壁铸型处，以保护铸型，防止机械粘砂。粘砂是由于金属蒸气扩散，经可透性铸型，在铸型表面下孔隙处凝聚而成。
2. 砂型铸造设计
模样的设计对生产合格铸件极为重要。当生产大型铸件或少量零部件以及试验件时，才考虑制作整体的木模或金属模。组装模型、模板或分开的上、下模样通常用来生产尺寸精确及高质量的铸件。
整体模实质上是所生产的单个铸件的复制品，见图2-5(a)。分别制造上、下模样，因此铸型也分成上、下两半，见图2-5（b)。这种模样主要用于生产大型铸件。
模板［见图2-5(c)]是将上半模安装在底板的一面，而将下半模安装在该底板的另一面；浇注冒口系统也都安装在底板上。模板适用于机械化的大批量生产。在许多实际生产中，用两个分开的模样及造型机分别生产上、下箱是较经济的。
砂型铸造法可生产的铸件最小壁厚为5.0mm或略微厚些。选择合适模具、合理地进行铸件设计和选择适宜造型方法，对于大多数合金来说，加工出薄壁铸件是可能的。但对于铬系合金，加工薄壁铸件则会遇到一些困难。当牵涉复杂设计时，采用奥氏体 Cr-Ni牌号合金是较有利的，因为它具有较好的流动性。对于需要切削加工的表面，在标准的铸造设计中，其加工余量为3.0mm或更大些。当采用特殊的型芯镶块或涂料，加工余量可以减少。
铸件的尺寸公差取决于模具、结构设计和铸件的大小。在大多数情况下，所有铸件尺寸和铸孔位置公差都控制在5.0mm/m以内。因为收缩是随不同铸型抵抗铸件自由收缩而变化的，故铸造设计所提供的收缩量只能是一个简单的平均数。当铸件要求尺寸的精确度较高时，一个简单的模样需要同时考虑几个不同方向的收缩量。此外，如果造型方法不同，加工同一铸件就可能需要完全不同的模样以适应不同的收缩量。
铸孔的尺寸大小取决于该孔的位置精确度及所需的公差。砂型铸造型芯最小直径不小于铸件壁厚的一半或6.0mm,通常是更大些。如果铸孔相对于基准面而言为紧配合公差，一般采用钻孔较铸孔为好。
一次性砂型是在模样上填砂舂实，然后模样必须从型腔中取出，起模时敲打或振动模样方能拔出，但对于所有垂直分型面的表面都需要有斜度。这个斜度称为拔模斜度，通常在1°~1.5°之间。
由于不锈钢浇注温度高，铸件在铸型中容易产生开裂或裂纹。这种缺陷是由于铸型阻止铸件收缩所引起的，也是由于设计不合理造成的。改善型砂的溃散性可以明显控制铸型的阻力。金属铸造者可以通过调整型砂的成分来控制铸型的溃散性。但在很多情况下，由于铸件设计不合理，用这种方法是不能消除这一缺陷的。改变铸件设计，避免铸件薄断面的过早凝固和阻碍厚断面的收缩，往往能减小铸造应力。当铸件的断面均匀时，则不太容易产生裂纹，但厚断面热节处常常是产生这类缺陷的原因。
如果要获得合格铸件就必须控制铸件凝固时的温度梯度。设计者应认识到厚的断面不可能从薄的断面得到补缩，如图2-6所示的T形断面。从所画的图中可以看到d区的金属量较a、b或c这三个区为大，因此在d区中心的金属是一个热节，它最后凝固。通常，在热节上面安放一个冒口是不经济的，因此，热节必须与它有一定的距离，通过过桥来补缩。在这样的例子中，如果过桥首选凝固，热节就会发生收缩。由于热节是最后凝固，强度低，因此金属很可能就产生开裂。因此，开裂缺陷常常是与热节的收缩联系在一起的。很明显设计者应使热节的尺寸为最小。图2-7表示在负荷应力允许条件下，使一个连接断面壁厚尽可能薄的情况。X形连接，对铸造来说是特别困难的；可采用位移法（见图2-8)来改进铸件设计。在图2-9所示的框架形铸件中，设计者应将X形连接改为Y形连接。图2-10所示的是L形连接较好的设计经验。必须注意所有连接法都应避免尖角。用圆角代替尖角，使铸件在许多方面的质量得到改善。
①. 尖角处的型砂，在浇注时容易被冲刷浸蚀，所以应尽力避免。
②. 圆角增加（减少）了连接处的铸型表面积，因此减少连接点的凝固时间。
③. 单纯从机械设计的观点看，圆角将大大地减少应力集中。
L 形连接的应力集中系数，如图 2-11 所示。
为了控制铸件的定向凝固，假如可能，断面应尽可能朝冒口处倾斜。往往认为均匀断面是最好的设计，但这个概念对铸造工作者来说就不一定如此。如图2-12(a)所示的阀体的设计，没有考虑到定向凝固对铸件很有利，图2-12(b)被认为是最好的设计，因为它的厚断面容易为合理布置的冒口所补缩，且断面连接半径较大。
