Fonte grise et blanche

Les alliages de fer et de carbone, dans lesquels la teneur en carbone est supérieure à 1,7 %, sont appelés fonte.

Les fontes diffèrent par leur structure, leurs méthodes de fabrication, composition chimique et le but.
La structure de la fonte est grise, blanche et malléable. Selon les méthodes de fabrication - ordinaires et modifiées.
En fonction de sa composition chimique, la fonte est divisée en fontes non alliées et alliées, c'est-à-dire celles qui contiennent des impuretés spéciales.

fonte grise

La fonte grise est la plus largement utilisée dans la construction mécanique pour couler diverses pièces de machines. Il se caractérise par le fait que le carbone qu'il contient est à l'état libre sous forme de graphite. C'est pourquoi fonte grise Fonctionne bien avec les outils de coupe. Lorsqu'il est cassé, il a une couleur grise et gris foncé. La fonte grise est produite par refroidissement lent après fusion ou chauffage. La production de fonte grise est également facilitée par une augmentation de la teneur en carbone et en silicium dans sa composition.
Les propriétés mécaniques de la fonte grise dépendent de sa structure.
La structure de la fonte grise est :

1. greffe de ferrite,
2. ferrite-derlite-graphite et
3. perlite-graphite.

Si la fonte grise refroidit rapidement après la fusion, elle blanchit, c'est-à-dire qu'elle devient très cassante et dure. La fonte grise fonctionne plusieurs fois mieux en compression qu'en traction.

La fonte grise peut être très bien soudée par préchauffage et comme matériau d'apport pour les tiges de fonte spéciales avec contenu accru carbone et silicium. Le soudage sans préchauffage est difficile en raison du blanchiment de la fonte dans les zones de soudure.

Fonte blanche

La fonte blanche est largement utilisée en construction mécanique petites quantités que le gris. C'est un alliage de fer et de carbone, dans lequel le carbone se présente sous la forme composé chimique avec du fer. La fonte blanche est très fragile et dure. Il ne peut pas être usiné avec des outils de coupe et est utilisé pour couler des pièces qui ne nécessitent pas de traitement ou sont soumises à un meulage avec des meules abrasives. En construction mécanique, on utilise la fonte blanche, à la fois ordinaire et alliée.

Le soudage de la fonte blanche est très difficile en raison de la formation de fissures lors du chauffage et du refroidissement, ainsi qu'en raison de l'hétérogénéité de la structure formée sur le site de soudage.

Fonte malléable

La fonte malléable est généralement obtenue à partir de pièces moulées en fonte blanche en les faisant mijoter longuement dans des fours à une température de 800-950°C. Il existe deux manières d'obtenir de la fonte malléable : américaine et européenne.

Dans la méthode américaine, le mijotage s'effectue dans du sable à une température de 800-850°C. Dans ce cas, le carbone d'un état chimiquement lié passe à un état libre sous forme de graphite, situé entre des grains de fer pur. La fonte acquiert de la viscosité, c'est pourquoi elle est appelée malléable.

Selon la méthode européenne, les pièces moulées sont mijotées dans du minerai de fer à une température de 850 à 950°. Dans ce cas, le carbone d'un état chimiquement lié de la surface des pièces moulées entre dans minerai de fer et de cette façon, la surface des pièces moulées est décarburée et devient molle, c'est pourquoi la fonte est appelée malléable, bien que le noyau reste cassant.

Dans les désignations des nuances de fonte malléable, après les lettres est écrit un chiffre indiquant valeur moyenne résistance à la traction en kg/mm2, suivie d'un nombre indiquant l'allongement en %.

Par exemple, KCH37-12 désigne une fonte malléable, avec une résistance à la traction de 37 kg/mm2 et un allongement de 12 %.
Le soudage de la fonte ductile se heurte à des difficultés dues au blanchiment de la fonte dans la zone de soudure.

Fonte modifiée

La fonte modifiée diffère de la fonte grise ordinaire en ce sens qu'elle contient plus de carbone sous forme de graphite que la fonte grise.

La modification réside dans le fait que lors de la fusion de la fonte, une certaine quantité d'additifs est ajoutée au métal liquide, ce qui favorise la libération de carbone sous forme de graphite lors de la solidification et du refroidissement. Ce processus de modification, avec la même composition chimique que la fonte, augmente considérablement propriétés mécaniques fonte et est très important. Désignation de la marque fonte modifiée similaire à la désignation des nuances de fonte grise.

1. DÉFINITION

La fonte est généralement appelée alliages fer-carbone contenant du carbone à conditions normales cristallisation au-dessus de la limite de solubilité dans l'austénite et eutectique dans la structure. Conformément au diagramme d'état des alliages fer-carbone, la fonte est un alliage contenant plus de 2 % de carbone. L'eutectique dans la structure de ces alliages, selon les conditions de sa formation, peut être du carbure ou du graphite.

La définition donnée, qui constitue la base de la classification des alliages fer-carbone conventionnels, n'est pas toujours suffisante.

En effet, le carbure eutectique se retrouve non seulement dans la fonte, mais aussi dans les aciers fortement alliés contenant peu de carbone (moins de 2 %), par exemple dans les aciers rapides. Le problème de l’eutectique graphite est également compliqué, puisque le graphite secondaire et eutectoïde ne sont pas distingués séparément. Sur la base de la seule structure, il peut être difficile de distinguer correctement la fonte graphitée de l'acier graphité. Il est donc souvent nécessaire de recourir à des définitions supplémentaires. En particulier, la fonte se caractérise par une meilleure coulée et des propriétés plastiques moins bonnes que celles de l'acier, conséquence de sa teneur élevée en carbone (limite de solubilité beaucoup plus élevée dans l'austénite). Les limites généralement acceptées entre la fonte et l'acier avec une teneur en carbone de 2 % ou plus sont arbitraires, quels que soient le degré d'alliage et la nature de la structure.

La structure de la fonte reste l’élément de classification le plus important, car elle détermine ses propriétés fondamentales. La structure des fontes graphitisées est constituée d'une base métallique imprégnée d'inclusions de graphite. Ces dernières ont un effet très bénéfique sur la résistance à l'usure et la viscosité cyclique de la fonte.

Les caractéristiques de classification les plus importantes incluent également les propriétés mécaniques (et pour la fonte but spécial et propriétés spéciales), composition des pièces moulées, technologie de production, conception des pièces moulées et domaines de leur application.

Les propriétés de résistance de la fonte sont déterminées par la nature de la base métallique et le degré d'affaiblissement de cette base par les inclusions de graphite. Ces dernières comprennent principalement le nombre, la forme et la nature de la répartition des inclusions de graphite.

2. CLASSIFICATION PAR COMPOSITION CHIMIQUE

En plus du fer et du carbone, la fonte contient (comme impuretés permanentes généralement déterminées) du silicium, du manganèse, du phosphore et du soufre. Les fontes contiennent également de petites quantités d’oxygène, d’hydrogène et d’azote.

En fonction de leur composition chimique, les fontes sont divisées en fontes non alliées et alliées.

Les fontes dans lesquelles la quantité de manganèse ne dépasse pas 2 % et de silicium 4 % sont considérées comme non alliées. Si ces éléments sont présents en grande quantité ou s'ils contiennent des impuretés particulières, la fonte est considérée comme alliée. Il est généralement admis que dans les fontes faiblement alliées, la quantité d'impuretés spéciales (Ni, Cr, Cu...) ne dépasse pas 3 %.

Avec un dopage faible et modéré, ils s'efforcent d'améliorer les propriétés générales fonte - uniformité de la structure, préservation de la résistance et de l'élasticité lorsqu'elle est chauffée à des températures relativement basses - 300-400 °, résistance à l'usure accrue, résistance accrue, etc.

Avec un alliage moyen, accru et élevé, la fonte acquiert des propriétés particulières, car la composition des solutions solides et des carbures change de manière significative. Dans ce cas valeur la plus élevée acquiert un changement dans la nature de la base métallique. Par alliage, la martensite, la troostite aciculaire et l'austénite peuvent être obtenues directement à l'état coulé. Cela augmente la résistance à la corrosion, la résistance à la chaleur et modifie les propriétés magnétiques.

3. CLASSIFICATION PAR STRUCTURE ET CONDITIONS DE FORMATION DU GRAPHITE

Selon le degré de graphitisation, les formes de graphite et les conditions de leur formation, on distingue les types de fonte suivants :

b) sans enthousiasme,

c) gris avec graphite en paillettes,

d) haute résistance avec graphite sphérique et

d) malléable.

La nature de la base métallique de la fonte est déterminée par le degré de graphitisation, l'état d'alliage et le type de traitement thermique.

Selon le degré de graphitisation, la fonte blanche est presque non graphitée, la moitié de la fonte est légèrement graphitée et la fonte restante est significativement graphitée (Fig. 1).

Fig 1. Schéma de classification des fontes selon le degré de graphitisation, le type de fracture, la forme et les conditions de formation du graphite

Dans les fontes blanches et demi-fontes, la présence de lédéburite est obligatoire, mais dans les fontes fortement graphitisées, il ne devrait pas y avoir de lédéburite.

La structure de la fonte dans une même coulée peut être différente et appartenir à différents types de fonte ; parfois même des efforts particuliers sont déployés pour obtenir des structures différentes dans différentes couches, par exemple dans la production de rouleaux de laminage et de boulets de broyage blanchis. Les couches extérieures sont constituées de fonte blanche, les couches de transition de demi-fonte et le noyau de fonte hautement graphitée.

Regardons de plus près caractéristiques principales les fontes répertoriées.

UN) Fonte blanche. La fonte blanche est une fonte dans laquelle presque tout le carbone est dans un état chimiquement lié. La fonte blanche est très dure, cassante et très difficile à travailler avec des fraises (même celles en alliages durs).

Riz. 2. Structure de la fonte blanche (lédéburite, perlite et cémentite secondaire)

En figue. La figure 2 montre la microstructure de la fonte hypoeutectique blanche non alliée, constituée de lédéburite, de perlite et de cémentite secondaire. Dans les fontes alliées ou traitées thermiquement, à la place de la perlite, il peut y avoir de la troostite, de la martensite ou de l'austénite.

Les pièces moulées en fonte blanche ont une utilisation limitée en raison de leur dureté et de leur fragilité élevées. Ils sont utilisés comme résistants à l'usure, à la corrosion et à la chaleur.

On l'appelle fonte blanche car son motif de fracture est cristallin clair et radiant (Fig. 3).

Riz. 3. Type de fracture de la fonte blanche.

b) Demi-fonte. La demi-fonte se caractérise par le fait qu'en plus du carbure eutectique, la structure contient également du graphite. Cela signifie que la quantité de carbone lié dépasse sa solubilité limite dans l'austénite dans des conditions réelles de solidification.

La structure de la demi-fonte est la lédéburite + perlite + graphite. Dans les fontes alliées et traitées thermiquement, on peut obtenir de la martensite, de l'austénite ou de la trostite aciculaire.

On l'appelle demi-fonte car son type de fracture est une combinaison de zones claires et sombres de la structure cristalline. La demi-fonte est dure et cassante ; l'utilisation de produits en demi-fonte est limitée. Le plus souvent, cette structure se retrouve dans les pièces moulées blanchies comme zone de transition entre la couche blanchie et la partie graphitisée.

V) Fonte grise (GC). La fonte grise est le matériau d'ingénierie le plus courant. La principale différence entre la fonte grise est que le graphite dans le plan de meulage a la forme d'une plaque (Fig. 4). Lorsque les plaques sont très dispersées, le graphite est dit dispersé ou pointillé. L'obtention d'une plaque de graphite ne nécessite pas de traitement thermique ni de modification obligatoire.

Le graphite lamellaire se distingue par le degré d'isolement, la nature de la disposition, la forme et la taille des plaques

Riz. 4 . Graphite en paillettes (droit). x100

Riz. 5. Graphite lamellaire, colonies avec un degré élevé d'isolement. x100.

En figue. La figure 5 montre du graphite lamellaire situé dans des colonies présentant un degré élevé d'isolement, et la figure. 6 faible degré d'isolement. Le dernier graphite (dispersé) est situé entre les dendrites et est appelé graphite ponctuel interdendritique. En figue. & montre du graphite lamellaire interdendritique, et la Fig. 8 rosaces graphite.

Riz. 6. Graphite lamellaire, colonies à faible degré d'isolement. x100.

Riz. 7. Graphite interdendritique. x100.

Riz. 8. Rosette graphite. x100.

Riz. 9. Tourbillonnez le graphite. x100.

Riz. 10. Structure en fonte grise (sorbitol, graphite et phosphures) x400.

Riz. 11. Fonte grise perlite-ferritique. x100.

Riz. 12. Graphite nodulaire. x400.

Riz. 13. Perlite à haute résistance. x400.

Riz. 14. Fonte perlitique-ferritique à haute résistance. x100.

Riz. 15. Fonte ductile ferritique. x200.

Graphite sur la Fig. 4 est appelé droit, ou grand : contrairement au vortex représenté sur la Fig. 9.

Selon la longueur prédominante des sections sur la lame mince, les inclusions de graphite sont réparties en dix groupes indiqués ci-dessous.

Le type de fracture de la fonte grise dépend en grande partie de la quantité de graphite : plus il y a de graphite, plus la fracture est foncée.

Les pièces moulées en fonte grise sont produites dans n'importe quelle épaisseur.

En raison du fort effet affaiblissant des plaques de graphite, la fonte grise se caractérise par presque absence totale allongement relatif (inférieur à 0,5%) et très faible résistance aux chocs.

En raison du fait que la fonte grise, quelle que soit la nature de la base métallique, a une faible ductilité, la plupart des gens s'efforcent de la produire avec une base de perlite, car la perlite est beaucoup plus résistante et plus dure que la ferrite. Une diminution de la quantité de perlite et une augmentation de la quantité de ferrite qui en résulte entraînent une perte de résistance et de résistance à l'usure sans augmenter la ductilité. L'alliage de fontes grises et l'obtention d'une base austénitique n'apportent pas non plus une grande ductilité.

Riz. 16. Graphites feuilletés et en forme de crabe.

Riz. 17. Fonte malléable à base ferritique.

En figue. 10 montre la structure de la fonte grise perlite-graphite, et la Fig. 11 structure en fonte grise perlite-ferritique avec des quantités à peu près égales de perlite et de ferrite.

G) Fonte ductile à graphite nodulaire (DC). La différence fondamentale entre la fonte à haute résistance et les autres types de fonte réside dans la forme sphérique du graphite (Fig. 12), qui est obtenue principalement en introduisant des modificateurs spéciaux (Mg, Ce) dans la fonte liquide. Par conséquent, la fonte à haute résistance est souvent appelée magnésium, bien que dans GOST elle soit appelée « haute résistance ». Les tailles et le nombre d'inclusions de graphite varient.

La forme sphérique du graphite est la plus favorable de toutes les formes connues. Le graphite nodulaire est moins susceptible que les autres formes de graphite d’affaiblir la base métallique. Selon les propriétés requises, la base métallique de la fonte à haute résistance peut être perlitique (Fig. 13), perlitique-ferritique (Fig. 14) et ferritique (Fig. 15). Par alliage et traitement thermique, une base austénitique, martensitique ou aciculaire-troostite peut être obtenue.

Les pièces moulées en fonte à haute résistance, comme la fonte grise, peuvent être produites dans n'importe quelle épaisseur.

d) Fonte malléable (DC). La principale différence entre la fonte malléable est que le graphite qu'elle contient a une forme en flocons ou sphérique. Le graphite en paillettes se présente sous différentes compacités et dispersions (Fig. 16 L, B, C, D), ce qui affecte les propriétés mécaniques de la fonte.

La fonte malléable industrielle est produite principalement à base de ferritique ; cependant, il présente toujours une bordure en perlite. DANS dernières années Les fontes à base de ferrite-perlite et de perlite ont commencé à être largement utilisées. La fonte à base ferritique (Fig. 17) présente une grande ductilité.

La cassure de la fonte malléable ferritique est noire et veloutée ; avec une augmentation de la quantité de perlite dans la structure, la fracture devient nettement plus légère.

En conséquence, les fontes peuvent être classées selon la nature de la charge, la méthode de fusion et la méthode de traitement de la fonte liquide.

Les propriétés de la fonte sont également fortement influencées par l'état du moule et la nature du coulage. Selon la méthode de production des pièces moulées, la fonte peut être divisée en coulée froide (raffinement de la structure grâce à un refroidissement accéléré), centrifuge (structure dense), renforcée (durcissement des pièces moulées), etc.

Un changement significatif des propriétés est obtenu grâce au traitement thermique des pièces moulées. En utilisant traitement thermique il est possible de modifier le degré de dispersion de la base métallique et son caractère jusqu'à sa transformation en aciculaire-troostite et martensitique. Jusqu'à une certaine limite, la quantité de carbone lié peut être modifiée et, grâce à un traitement chimico-thermique, la composition de la fonte dans les couches superficielles peut être modifiée. En fonction du type de traitement thermique, les pièces moulées peuvent être divisées en recuites, normalisées, améliorées, durcies en surface, nitrurées, etc.

6. CLASSIFICATION PAR TYPES DE MOULÉES ET DOMAINES DE LEUR APPLICATION

Les pièces moulées en fonte, selon les types de pièces moulées et leurs domaines d'application, peuvent être divisées en machine-outil, cylindre, automobile, roulement, rouleaux en fonte blanchie, etc.

Parmi les classifications ci-dessus, la plus claire est la classification par structure, la moins claire est la classification par type de coulée, car les fontes de même structure et de même composition peuvent convenir pour divers types industries de la fonderie et de la construction mécanique.

Il est nécessaire de distinguer les caractéristiques principales (définitives) de la classification - la forme du graphite des caractéristiques clarifiantes, qui incluent la nature de la base métallique, la méthode de fabrication, etc. Par exemple, il ne suffit pas de dire fonte grise (fonte lamellaire graphite), il est nécessaire de préciser quelle fonte grise est à base métallique, comment elle est obtenue (par modification ou traitement thermique), si elle est alliée et avec quoi elle est alliée.

La fonte est un alliage de fer et de carbone (dont la quantité est supérieure à 2,14 %), caractérisé par des formations eutectiques. Le carbone de la fonte se présente sous forme de graphite et de cémentite. Selon les formes de graphite et la quantité de cémentite, la fonte est divisée en : fonte blanche et grise, malléable et à haute résistance. Chimique. La composition de la fonte contient des impuretés permanentes (Si, Mn, PS, P), et dans de rares cas des éléments d'alliage tels que (> Cr, Ni, V, Al, etc.) sont également présents. La fonte est généralement fragile. Une plus grande distribution La fonte dans l'ingénierie mécanique a été facilitée par la présence de bonnes fonderies, ainsi que par sa résistance et sa dureté. Production mondiale la fonte brute avant la crise de 2008 s'élevait à plus de 953 millions de tonnes (notamment 477 millions de tonnes étaient fondues en Chine).

Composition chimique de la fonte et ses types

Les fontes blanches et grises se distinguent par la couleur de la fracture, qui est déterminée par la structure du carbone dans la fonte sous forme de carbure de fer ou de graphite libre ; les fontes à haute résistance à graphite nodulaire, les fontes à graphite vermiculaire sont dit malléable. Le carbone de la fonte blanche se présente sous forme de cémentite et dans la fonte grise, il se présente sous forme de graphite.

Composition de fonte blanche

Dans la fonte blanche, tout le carbone présent se présente à l’état de cémentite. La structure de la fonte blanche comprend de la perlite, de la lédéburite et de la cémentite. En raison de sa teinte claire, la fonte a reçu le nom de blanc.

Composition de la fonte grise et sa structure

La fonte grise est un type de fonte qui ne contient pas de lédéburite, mais contient tout le carbone (ou une partie du carbone) sous forme de graphite. Il tire son nom de la couleur grise de la surface de fracture.

Avec la fonte blanche, elle fait partie des principaux types de fonte. La composition de la fonte grise, en plus du fer et du carbone (2,5 ... 4,5 %), comprend du silicium (0,8 ... 4,5 %), ainsi que du manganèse (0,1 ... 1, 2 %) et du phosphore. (0,02...0,3%) avec du soufre (0,02...0,15%). La résistance à la traction de la fonte grise est de 100 ... 350 MPa, la résistance à la compression est de 450 ... 1400 MPa, la dureté Brinell est de 143 ... 289 HB.

Les principales caractéristiques de la fonte grise sont une faible résistance à la déchirure et une résistance aux chocs assez faible. Par conséquent, plus les plaques de graphite sont petites et plus elles sont isolées les unes des autres, plus les propriétés de résistance de la fonte avec la même base métallique sont élevées. Cette structure est obtenue par modification, processus d'introduction de petites quantités de substances dans un alliage métallique liquide, appelées modificateurs (ferrosilicium et silicocalcium).

Fonte malléable, procédé de production

La fonte malléable est obtenue par recuit à long terme de la fonte blanche, après quoi un graphite en forme de flocons se forme. La base métallique de la fonte malléable contient : de la ferrite et, plus rarement, de la perlite.

Structure en fonte ductile

Dans sa structure, la fonte à haute résistance contient du graphite sphéroïdal ; elle est obtenue grâce au processus de cristallisation du matériau. Le graphite nodulaire affaiblit considérablement la base métallique autant que le graphite tabulaire, sans pour autant augmenter les contraintes.

Caractéristiques structurelles de la demi-fonte

Une partie du carbone de la moitié de la fonte (plus de 0,8%) est sous forme de cémentite. Les principaux composants structurels de cette fonte sont la perlite, la lédéburite et le graphite plat.

Classification des fontes

Sur la base de la composition chimique de la fonte et de sa teneur en carbone, la fonte grise est appelée hypoeutectique (2,14 à 4,3 % de carbone) et eutectique (4,3 %), hypereutectique (4,3 à 6,67 %). La composition de l’alliage influence grandement la structure du matériau final.

Dans l'industrie différents types la fonte porte les marquages ​​suivants :

• fonte-P1, P2;
• la fonte pour les pièces moulées est utilisée - PL1, PL2,
• traitement du type de phosphore de la fonte-PF1, PF2, PF3,
• traitement de types de fonte de haute qualité - PVK1, PVK2, PVK3;
• fonte à graphite lamellaire-SCh (les chiffres suivant les lettres « > SCh » indiquent la valeur de la résistance à la traction (vkgf/mm) ;

Types de fontes antifriction :

• gris antifriction-ASH,
• type AChV antifriction haute résistance,
• type malléable antifriction-AChK ;

Fonte à graphite sphérique pour pièces moulées - HF (les chiffres suivant les lettres « HF » désignent la résistance à la traction vkgf/mm ;

Au début du XVIe siècle, on commença à fondre la fonte. Empire russe. La fusion de la fonte se développa à un rythme très rapide et, sous le règne de Pierre Ier, la Russie était le leader de la fusion des métaux en Europe. Au fil du temps, les fonderies ont commencé à se séparer des hauts fourneaux, ce qui a donné une impulsion au développement de fonderies de fer indépendantes. Au début du XIXe siècle, les usines commencent à produire de la fonte ductile et à la fin du XXe siècle, elles maîtrisent la production de fonte alliée.

Les alliages fer-carbone contenant plus de 2 % sont appelés fonte. carbone. La fonte a des propriétés mécaniques inférieures à celles de l'acier, mais elle est moins chère et peut être facilement moulée dans des produits de formes complexes. Il existe plusieurs types de fonte. Fonte blanche, dans lequel tout le carbone (2,0...3,8%) est à l'état lié sous forme de Fe 3 C (cémentite), ce qui détermine ses propriétés : dureté et fragilité élevées, bonne résistance à l'usure, mauvaise usinabilité avec des outils de coupe. La fonte blanche est utilisée pour produire de la fonte grise et ductile et de l'acier. fonte grise ne contient que partiellement du carbone à l'état lié (pas plus de 0,5 %). Le reste du carbone se trouve dans la fonte à l’état libre sous forme de graphite. Les inclusions de graphite donnent à la fracture une couleur grise. Plus la fracture est foncée, plus la fonte est tendre. La formation de graphite se produit à la suite d'un traitement thermique de la fonte blanche, lorsqu'une partie de la cémentite se décompose en fonte ductile molle et en graphite. Selon la structure prédominante, la fonte grise se distingue sur une base perlitique, ferritique ou ferrite-perlite. Lorsque les alliages fer-carbone sont lentement refroidis, le graphite précipite. fonte grise largement utilisé en génie mécanique, car il est facile à traiter et a bonnes propriétés. Selon sa résistance, la fonte grise est divisée en 10 marques (GOST 1412). Les fontes grises, à faible résistance à la traction, ont une résistance à la compression assez élevée. Les fontes grises contiennent du carbone - 3,2…3,5 % ; silicium – 1,9…2,5 % ; manganèse – 0,5…0,8 % ; phosphore – 0,1…0,3 % ; soufre – < 0,12 % . Compte tenu de la faible résistance des pièces moulées en fonte grise aux charges de traction et d'impact, ce matériau doit être utilisé pour les pièces soumises à des charges de compression ou de flexion. Dans l'industrie des machines-outils, il s'agit de pièces de base, de pièces de carrosserie, de supports, d'engrenages, de guides ; dans l'industrie automobile - blocs-cylindres, segments de piston, arbres à cames, disques d'embrayage. Les pièces moulées en fonte grise sont également utilisées dans l'électrotechnique et dans la fabrication de biens de consommation. Les propriétés de la fonte grise dépendent du mode de refroidissement et de la présence de certaines impuretés. Par exemple, plus il y a de silicium, plus il y a de graphite libéré et donc la fonte devient plus molle. La fonte grise a une dureté modérée et est facile à usiner avec des outils de coupe. Fonte grise utilisée dans la construction. La fonte grise perlitique possède les meilleures propriétés de résistance et de résistance à l'usure. Les éléments structurels qui fonctionnent bien sous compression sont moulés en fonte grise : colonnes, patins de support, sabots, tubes, radiateurs de chauffage, conduites d'eau et d'égout, dalles de sol, engrenages et autres pièces. Lors du marquage des fontes grises et modifiées, par exemple SCh12-28, les deux premiers chiffres indiquent la résistance à la traction, les deux suivants indiquent la résistance à la flexion.

La fonte finie contient environ 93 % de fer, jusqu'à 5 % de carbone et une petite quantité d'impuretés de silicium, de manganèse, de phosphore, de soufre et quelques autres éléments transférés dans la fonte à partir des stériles.

13.Fontes à inclusions de graphite lamellaire et en forme de flocons. Modalités d'obtention, propriétés, marquage. Les fontes grises ne sont formées qu'à de faibles vitesses de refroidissement dans une plage de températures étroite, lorsque le degré de surfusion de la phase liquide est faible. Dans ces conditions, la totalité ou la majeure partie du carbone est graphitée sous forme de graphite en paillettes, et la teneur en carbone sous forme de cémentite n'est pas supérieure à 0,8 %. La fonte grise possède de bonnes propriétés technologiques et de résistance, ce qui détermine son utilisation généralisée comme matériau de construction.

Les fontes grises, à haute résistance et malléables, se caractérisent par le fait que tout ou partie du carbone qu'elles contiennent est à l'état libre sous forme de graphite, réparti uniformément dans le support métallique.

Ils présentent différentes formes de précipitation de graphite. Selon la structure de la base métallique, ces fontes peuvent être :

a) ferritique (à partir de ferrite et de graphite) ;

b) ferrite-perlite (à partir de ferrite, perlite, graphite) ;

c) perlitique (de perlite, graphite).

Ainsi, leur structure est une base métallique, semblable à l'acier hypoeutectoïde et eutectoïde, imprégnée d'inclusions de graphite.

La graphitisation de la fonte est fortement influencée par la quantité d'éléments présents, la présence de centres de cristallisation du graphite et la vitesse de refroidissement.

Tous les éléments introduits dans la fonte sont divisés en graphite (C, Si, Al, B, Br, etc.) et en carbure (Mn, Cr, V, W, Ti, Mo, etc.).

La vitesse de refroidissement a un effet significatif sur la graphitisation de la fonte. Plus la vitesse de refroidissement est faible, plus les processus de graphitisation sont complets.

Dans la fonte grise, le graphite est présent sous forme de plaques (flocons).

Les propriétés des fontes grises de même base métallique dépendent de la taille, de la quantité et de la répartition des inclusions de graphite. Ils peuvent être considérés comme des fissures, des pores, des coupures internes qui violent l'intégrité de la base métallique.

Plus la fonte contient de graphite, plus ses inclusions sont grossières et moins elles sont isolées les unes des autres, plus la qualité de la fonte est faible. Avec une augmentation de la quantité de perlite avec la même forme d'inclusions de graphite, les propriétés mécaniques (résistance, dureté) de la fonte augmentent.

La fonte grise est marquée des lettres : C - grise et Ch - fonte, suivies de chiffres indiquant la valeur de la résistance à la traction.

Fontes malléables obtenu par recuit de pièces moulées en fonte blanche. Au cours du processus de recuit, la cémentite, qui fait partie de la structure de la fonte blanche, se désintègre en fer et en graphite, qui a une forme en flocons (lors de la solidification des pièces moulées - fonte grise ordinaire - le graphite ne prend pas cette forme). La forme en flocons du graphite améliore les propriétés plastiques de la fonte : cette fonte n'est pas sensible aux chocs ou à la flexion.

Selon la structure de la base métallique, on distingue la fonte malléable perlitique, ferrite-perlite et ferritique. Le dernier d'entre eux est le plus plastique, sa dureté est minime. La fonte malléable est marquée des lettres : K - malléable, Ch - fonte et chiffres. Les deux premiers chiffres sont  2, les seconds sont l'allongement relatif.

Avec un réseau cubique à faces centrées)
Cémentite (carbure de fer ; phase métastable à haute teneur en carbone Fe 3 C)
Phase à haute teneur en carbone stable au graphite

Structures des alliages fer-carbone Fonte

Fonte blanche(fragile, contient de la lédéburite et ne contient pas de graphite)
Fonte grise (graphite sous forme de plaques)
Fonte malléable (flocons de graphite)
Fonte ductile (graphite sous forme de sphéroïdes)
Demi-fonte (contient à la fois du graphite et de la lédéburite)

Propriétés physiques et mécaniques

Les pièces moulées en fonte blanche sont résistantes à l'usure, relativement résistantes à la chaleur et à la corrosion. La présence sur une partie de leur section d'une structure différente de la structure de la fonte blanche diminue ces propriétés. La résistance de la fonte blanche diminue avec l'augmentation de sa teneur en carbone, et donc en carbures. La dureté de la fonte blanche augmente avec la proportion croissante de carbures dans sa structure, et par conséquent avec l'augmentation de la teneur en carbone.

La fonte blanche avec une structure martensitique de la masse métallique principale a la dureté la plus élevée. La coagulation des carbures réduit fortement la dureté de la fonte.

Lorsque les impuretés se dissolvent dans le carbure de fer et forment des carbures complexes, leur dureté et celle de la fonte blanche augmentent. Selon l'intensité de leur influence sur la dureté de la fonte blanche, les éléments principaux et d'alliage sont disposés dans l'ordre suivant, en commençant par le carbone, qui détermine la quantité de carbures et augmente la dureté de la fonte plus intensément que les autres éléments.

L'effet du nickel et du manganèse, et en partie du chrome et du molybdène, est déterminé par leur influence sur la formation de la structure martensite-carbure et leur teneur en quantités correspondant à la teneur en carbone de la fonte, assure une dureté maximale de la fonte blanche.

La fonte contenant 0,7 à 1,8 % de bore a une dureté HB 800-850 particulièrement élevée. La fonte blanche est très matériel précieux pour pièces fonctionnant dans des conditions d'usure à très haute température pressions spécifiques et surtout sans lubrification.

Il n’y a pas de relation directe entre la résistance à l’usure et la dureté ; La dureté ne détermine pas la résistance à l'usure, mais doit être prise en compte en relation avec la structure de la fonte. La meilleure résistance à l'usure est celle de la fonte blanche avec une structure mince de la masse métallique principale, dans laquelle se trouvent les carbures, les phosphures, etc. sous la forme de petites inclusions séparées et uniformément réparties ou sous la forme d'un maillage fin.

La structure de la masse métallique principale détermine également les propriétés particulières de la fonte alliée : sa résistance à la corrosion, sa résistance à la chaleur et sa résistance électrique.

En fonction de la composition et de la concentration des éléments d'alliage, la masse métallique principale de la fonte blanche alliée peut être du carbure-austénitique, du carbure-perlite et, en outre, contenir de la ferrite alliée.

Le principal élément d'alliage dans ce cas est le chrome, qui lie le carbone en carbures de chrome et en carbures complexes de chrome et de fer.

Les solutions solides de ces carbures ont un potentiel d'électrode élevé, proche du potentiel du deuxième composant structurel de la masse métallique principale de la fonte - la ferrite de chrome, et les films d'oxyde protecteurs résultants déterminent la résistance accrue à la corrosion de la fonte blanche à haute teneur en chrome. .

En présence de chrome comme composant supplémentaire, la résistance à la température des carbures augmente considérablement en raison d'un ralentissement important des processus de diffusion lors d'alliages complexes.

Ces caractéristiques La fonte blanche alliée a déterminé ses domaines d'utilisation en fonction de la structure, comme la fonte inoxydable et magnétique et la fonte à haute résistance électrique.

Remarques

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