稱為化學硬化砂。其粘結劑一般都是在硬化劑作用下能發生分子聚合進而成為立體結構的物質，常用的有各種合成樹脂和水玻璃。化學硬化基本上有3種方式。
① 自硬:粘結劑和硬化劑都在混砂時加入。制成砂型或型芯后，粘結劑在硬化劑的作用下發生反應而導致砂型或型芯自行硬化。自硬法主要用于造型，但也用于制造較大的型芯或生產批量不大的型芯。
② 氣霧硬化:混砂時加入粘結劑和其他輔加物，先不加硬化劑。造型或制芯后，吹入氣態硬化劑或吹入在氣態載體中霧化了的液態硬化劑，使其彌散于砂型或型芯中，導致砂型硬化。氣霧硬化法主要用于制芯，有時也用于制造小型砂型。
③ 加熱硬化:混砂時加入粘結劑和常溫下不起作用的潛硬化劑。制成砂型或型芯后，將其加熱，這時潛硬化劑和粘結劑中的某些成分發生反應，生成能使粘結劑硬化的有效硬化劑，從而使砂型或型芯硬化。加熱硬化法除用于制造小型薄殼砂型外，主要用于制芯。