Fonte grise et blanche. Chimique. composition, structure, étiquetage et champ d'application. Fonte blanche

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 comprennent également les propriétés mécaniques (et pour les fontes à usage spécial, les propriétés spéciales), la composition des pièces moulées, la technologie de production, la conception des pièces moulées et leurs domaines d'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. Perlite-ferritique fonte grise. 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. Grâce au traitement thermique, vous pouvez 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, vous pouvez modifier la quantité de carbone fixe, et avec des produits chimiques traitement thermique La composition de la fonte peut également être modifiée dans les couches superficielles. 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.

Alliage fer-carbone (>2,14 % C) sont appelés fonte. La présence d'eutectique dans la structure de la fonte (voir Fig. 87) détermine son utilisation exclusivement comme alliage de coulée. Le carbone dans la fonte peut être sous forme de cémentite ou de graphite, ou les deux sous forme de cémentite et de graphite. La cémentite donne à la fracture un éclat léger spécifique. Par conséquent, la fonte, dans laquelle tout le carbone est sous forme de cémentite, est appelée blanc. Le graphite donne à la fonte une couleur grise, c'est pourquoi la fonte est appelée gris. Selon la forme du graphite et les conditions de sa formation, on distingue les fontes suivantes : grises, à haute résistance et malléables (voir Fig. 101 et 102).

FONTE GRIS ET BLANCHE

La fonte grise (commerciale) est essentiellement un alliage Fe-Si-C contenant comme impuretés permanentes Mn, P et S. Dans la structure de la fonte grise, la majeure partie ou la totalité du carbone est sous forme de graphite. Fonctionnalité La structure de la fonte grise, qui détermine bon nombre de ses propriétés, est que le graphite a la forme de plaques dans le champ de vision d'une microsection (voir Fig. 88). Les plus utilisées sont les fontes hypoeutectiques contenant 2,4 à 3,8 % de C. Plus la teneur en carbone de la fonte est élevée, plus il se forme de graphite et plus ses propriétés mécaniques sont faibles. En même temps, pour garantir des propriétés de coulée élevées (bonne fluidité), il doit y avoir au moins 2,4 % AVEC.

Une section du diagramme de phase ternaire Fe-Si-C pour une teneur constante en silicium (2%) est représentée sur la figure. 99. Contrairement au diagramme Fe-C stable (voir Fig. 87), dans le système Fe-Si-C il y a un péritectique (F+

Riz. 99.

F - phase liquide ; Une austénite ; G*graphite

F-6-ferrite-? A), les transformations eutectiques (F-*A + G) et eutectoïdes (A -? F + G) ne se produisent pas à une température constante, mais dans une certaine plage de température.

La plage de températures dans laquelle l'austénite et le graphite sont en équilibre avec l'alliage liquide dépend de la teneur en silicium. Comment plus de contenu silicium, plus la plage de température eutectique est large.

Le refroidissement de la fonte dans des conditions réelles introduit des écarts importants par rapport aux conditions d'équilibre. La structure de la fonte dans les pièces moulées dépend principalement de la composition chimique (teneur en carbone et silicium) et de la vitesse de cristallisation.

Le silicium favorise le processus de graphitisation, agissant dans le même sens en ralentissant la vitesse de refroidissement. En modifiant, d'une part, la teneur en carbone et en silicium de la fonte, et d'autre part, la vitesse de refroidissement, il est possible d'obtenir une structure différente de la base métallique de la fonte. Schéma structurel pour fontes, montrant quelle doit être la structure dans une pièce moulée d'une épaisseur de paroi de 50 mm, en fonction du contenu

Riz. 100.

UN - influence de C dans Si ; ni la structure de la fonte : b - l'influence de la vitesse de refroidissement (épaisseur de coulée) et de la somme de C + SI sur la structure de la fonte ; je - fonte blanche ; //-V - fonte grise

Riz. 101.

UN- fonte blanche ; b - fonte grise perlitique : V- fonte grise ferritique-perlitique ; g- fonte grise ferritique

La concentration de silicium et de carbone dans la fonte est indiquée sur la figure. 100, UN. Pour une teneur en carbone donnée, plus la fonte contient de silicium, plus la graphitisation est complète. Plus la fonte contient de carbone, moins il faut de silicium pour obtenir une structure donnée.

Selon la teneur en carbone lié dans la cémentite, on distingue :

• 1. Fonte blanche (Fig. 100, UN,/), dans laquelle tout le carbone est sous forme de cémentite Fe 3 C. La structure d'une telle fonte est la perlite, la lédéburite et la cémentite (Fig. 100, un, je et 101, UN).
• 2. Demi-ch>tun (Fig. 100, UN, //), la majeure partie du carbone (>0,8 %) est sous forme de Fe 3 C. La structure d'une telle fonte est la perlite, la lédéburite et le graphite lamellaire C
• 3. Fonte grise perlitique (Fig. 100, a, III) la structure de la fonte (Fig. 101, b) est constituée de perlite et de graphite lamellaire. Dans cette fonte, 0,7-0,8 °b C se trouve sous forme de Fe 3 C, qui fait partie de la perlite.
• 4. Fonte grise ferritique-perlitique (Fig. 100, a, /V). La structure d'une telle fonte (Fig. 101, V) - perlite, ferrite et graphite lamellaire (pour les compositions, voir Fig. 100, a, III). Dans cette fonte, selon le degré de décomposition de la cémentite eutectoïde, il y a de 0,7 à 0,1 % de C à l'état lié.
• 5. Fonte grise ferritique (Fig. 100, un V). Structure (Fig. 101, G)- ferrite et graphite lamellaire. Dans ce cas, tout le carbone est sous forme de graphite.

A teneur en carbone et silicium donnée, la graphitisation est d'autant plus complète que le refroidissement est lent. Dans les conditions de production, il convient de caractériser la vitesse de refroidissement par l'épaisseur de la paroi de coulée. Plus la coulée est fine, plus le refroidissement est rapide et moins la graphitisation se produit (Fig. 100, b).

Par conséquent, la teneur en silicium doit être augmentée dans une fonte de petite section qui refroidit rapidement, ou dans une fonte à plus faible teneur en carbone. Dans les sections épaisses des pièces moulées qui refroidissent plus lentement, la graphitisation se produit plus complètement et la teneur en silicium peut être plus faible. La quantité de manganèse dans la fonte ne dépasse pas 1,25-1,4 %. Le manganèse empêche la graphitisation, c'est-à-dire qu'il complique la séparation du graphite et augmente la capacité de blanchiment de la fonte - l'apparition, notamment dans les couches superficielles, de la structure de la fonte blanche ou mi-fonte. Le soufre est une impureté nocive qui altère les propriétés mécaniques et de coulée de la fonte. Par conséquent, son contenu est limité à 0,1-0,2 %. Dans la fonte grise, le soufre forme des sulfures (FeS, MnS) ou leurs solutions solides (Fe, Mn) S.

Les propriétés mécaniques de la fonte sont déterminées par sa structure, principalement le composant graphite. La fonte peut être considérée comme de l'acier infusé de graphite, qui agit comme une entaille qui affaiblit le support métallique de la structure. Dans ce cas, les propriétés mécaniques dépendront du nombre, de la taille et de la nature de la répartition des inclusions de graphite.

Moins il y a d'inclusions de graphite, plus elles sont petites et plus leur degré d'isolement est élevé, plus la résistance de la fonte est élevée. La fonte avec un grand nombre de gros précipités linéaires de graphite séparant sa base métallique présente une fracture à gros grains et de faibles propriétés mécaniques. Fonte à fines

et les précipités de graphite tourbillonnants ont des propriétés plus élevées.

Les plaques de graphite réduisent la résistance à la déchirure, la résistance à la traction et surtout la ductilité de la fonte. L'allongement relatif en traction de la fonte grise, quelles que soient les propriétés de la base métallique, est pratiquement nul (-"0,5%). Les inclusions de graphite ont peu d'effet sur la réduction de la résistance à la compression et de la dureté ; leur valeur est déterminée principalement par la structure de la base métallique de la fonte. Lorsqu'elle est comprimée, la fonte subit une déformation importante et la destruction se produit sous forme d'une coupe à un angle de 45°. La charge de rupture en compression, en fonction de la qualité de la fonte et de sa structure, est 3 à 5 fois supérieure à celle en traction. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser la fonte principalement pour les produits travaillant en compression.

Les plaques de graphite réduisent la résistance à la flexion de manière moins significative qu'à la traction, car une partie du produit subit des contraintes de compression. La résistance à la flexion est intermédiaire entre les résistances à la traction et à la compression. La dureté de la fonte est de 143 à 255 HB.

Le graphite, rompant la continuité du support métallique, rend la fonte insensible à toutes sortes de concentrateurs de contraintes (défauts de surface, coupures, évidements, etc.). En conséquence, la fonte grise a à peu près la même résistance structurelle dans les pièces moulées de forme simple ou à surface lisse et dans les formes complexes avec des encoches ou une surface mal usinée. Le graphite augmente la résistance à l'usure et les propriétés antifriction de la fonte grâce à son propre effet « lubrifiant » et augmente la résistance du film lubrifiant. Il est très important que le graphite améliore l’usinabilité en rendant les copeaux cassants.

La base métallique en fonte grise offre la plus grande solidité et résistance à l'usure si elle présente une structure perlitique (voir Fig. 100, b). La présence de ferrite dans la structure, sans augmenter la ductilité et la ténacité de la fonte, réduit sa solidité et sa résistance à l'usure. La fonte grise ferritique a la résistance la plus faible.

La fonte grise est marquée des lettres S - grise et Ch - fonte (GOST 1412-85). Les lettres sont suivies de chiffres indiquant la valeur minimale de résistance à la traction 10" 1 MPa (kgf/mm 2).

Les fontes grises peuvent être divisées dans les groupes suivants en fonction de leurs propriétés et de leurs applications.

Fontes ferritiques et ferritiques-perlitiques(SCh 10, SCh 15, SCh 18) ont une résistance à la traction de 100 à 180 MPa (10 à 18 kgf/mm 2), une résistance à la flexion de 280 à 320 MPa (28 à 32 MPa). Leur composition approximative : 3,5-3,7 % AVEC; 2,0 à 2,6 % de Si ; 0,5 à 0,8 % Mi ;

SC15). Ces fontes sont utilisées pour les pièces peu critiques qui subissent des charges légères lorsqu'elles travaillent avec une épaisseur de paroi de coulée de 10 à 30 mm. Ainsi, la fonte SCh 10 est utilisée pour les colonnes de construction, les dalles de fondation, et les fontes SCh 15 et SCh 18 sont utilisées pour les pièces légères en fonte des machines agricoles, des machines-outils, des voitures et tracteurs, des raccords, etc.

Fontes perlitiques(SCh 21, SCh 24, SCh 25, SCh 30, SCh 35) sont utilisés pour les pièces moulées critiques (lits de machines et mécanismes puissants, pistons, cylindres, pièces exposées à l'usure dans des conditions de haute pression, compresseurs, raccords, cylindres diesel, moteur blocs , pièces d'équipement métallurgique, etc.) avec une épaisseur de paroi allant jusqu'à 60-100 mm. La structure de ces fontes est constituée de fines plaques de perlite (sorbitol) avec de petites inclusions de graphite tourbillonnantes. La perlite comprend ce qu'on appelle d'acier Et modifié Fers moulés

Lors de la fusion de fontes d'acier SCh 24, SCh 25, ajoutez 20-30 % ferraille d'acier; les fontes ont une teneur réduite en carbone, ce qui garantit une base de perlite plus dispersée avec moins d'inclusions de graphite. Composition approximative : 3,2-3,4 % AVEC; 1,4-2,2 % Si; 0,7-

1,0 % Député ; %R ;

Les fontes modifiées (SCh 30, SCh 35) sont obtenues en ajoutant des additifs-modificateurs spéciaux (graphite, 75 % de ferrosilicium, silico-calcium en quantité de 0,3 à 0,8) à la fonte liquide avant la coulée. % etc.). La modification est utilisée pour obtenir une base métallique en perlite entrecoupée de fer dans des pièces moulées en fonte avec différentes épaisseurs de paroi. grande quantité plaques de graphite isolées de taille moyenne.

La modification est réalisée sur des fontes à faible teneur en carbone, qui contiennent relativement peu de un grand nombre de silicium et une quantité accrue de manganèse et ayant la structure d'une demi-fonte sans introduction de modificateur, c'est-à-dire lédéburite, perlite et graphite. Exemplaire composition chimique fonte : 2,2-3,2 % C ; 1,0 à 2,9 % de Si ; 0,2 à 1,1 % MP ;

Pour soulager les contraintes de coulée et stabiliser les dimensions, les pièces moulées en fonte sont recuites à 500-600 °C. Selon la forme et la taille de la pièce moulée, l'exposition à la température de recuit est de 2 à 10 heures. Le refroidissement après le recuit est lent, tout comme le four. Après un tel traitement, les propriétés mécaniques changent peu et les contraintes internes sont réduites de 80 à 90 %. Parfois, pour soulager les contraintes dans les pièces moulées en fonte, le vieillissement naturel de la fonte est utilisé - en les conservant dans un entrepôt pendant 6 à 10 mois ; Cette exposition réduit le stress de 40 à 50 %.

Fontes antifriction utilisé pour la fabrication de paliers lisses, de bagues et d'autres pièces fonctionnant par friction avec du métal, souvent en présence d'un lubrifiant. Ces fontes doivent présenter un faible frottement (faible coefficient de frottement), c'est à dire une antifriction. Les propriétés antifriction de la fonte sont déterminées par le rapport de perlite et de ferrite dans la base, ainsi que par la quantité et la forme du graphite. Les fontes antifriction sont fabriquées dans les qualités suivantes : :

ASF-1 (3,2-3,6 % C ; 1,3-2,0 % Si; 0,6-1,2 % Député ; 0,15 à 0,4 % R ; %Cg ; 1,5 à 2,0 % de Cu ); AChS-2 (3,2-3,8 % C ; 1,4-2,2 % Si ; 0,3-1 % Mn ; 0,15-0,4 % R ; %Ti; 0,2-0,5% Cu) et ASF-3 (3,2-3,8 % AVEC; 1,7 à 2,6 % de Si ; 0,3-0,7 % Député ; 0,15 à 0,4 % de P ; 0,2 à 0,5 % de Cu ;

Les pièces travaillant en tandem avec des arbres en acier trempé ou normalisé sont en fonte grise perlitique AChS-1 et AChS-2 ; La fonte perlitique-ferritique AChS-3 est utilisée pour fonctionner en tandem avec des arbres non traités thermiquement.

La fonte perlitique, contenant une quantité accrue de phosphore (0,3 à 0,5 %), est utilisée pour la fabrication de segments de piston. La haute résistance à l'usure des anneaux est assurée par une base métallique constituée de fine perlite et d'eutectique de phosphure uniformément réparti en présence de dépôts isolés de graphite en paillettes.

• Le graphite cristallise sous la forme de formes assez complexes (voir Fig. 88, b, o), mais leur section transversale avec un plan de microsection donne l'apparence de plaques.
• 2 Dans la fonte blanche, la formation d'eutectique (Fe + FeS) et la dissolution du soufre dans FeaC sont possibles.
• Plus l'épaisseur des parois de coulée est grande, plus les propriétés mécaniques sont faibles. 149
• A - antifriction, C - fonte, C - gris.

La fonte blanche est un type de fonte qui contient des composés carbonés. Dans cet alliage, on les appelle cémentites. Ce métal tire son nom de sa couleur blanche et de son éclat caractéristiques, clairement visibles au niveau de la fracture. Cet éclat se manifeste du fait qu'une telle fonte ne contient pas de grosses inclusions de graphite. DANS pourcentage, ce n'est pas plus de 0,3%. Par conséquent, il ne peut être détecté que par analyse spectrale ou chimique.

Composition et types de fonte blanche

La fonte blanche est constituée de ce qu'on appelle l'eutectique cémentite. À cet égard, il est divisé en trois catégories :

• Hypoeutectique. Ce sont des alliages dans lesquels le carbone ne dépasse pas 4,3 % de la composition totale. Il est obtenu après refroidissement complet. En conséquence, il acquiert structure caractéristique des éléments tels que la perlite, la cémentite secondaire et la lédéburite.
• Eutectique. Leur teneur en carbone est de 4,3 %.
• Fonte blanche hypereutectique. La teneur dépasse 4,35% et peut atteindre 6,67%.

En plus de la classification ci-dessus, il est divisé en ordinaire, blanchi et allié.

La structure interne de la fonte blanche est un alliage de deux éléments : le fer et le carbone. Malgré une production à haute température, il conserve une structure à grains fins. Par conséquent, si vous cassez une pièce constituée d’un tel métal, une couleur blanche caractéristique sera observée. De plus, dans la structure d'un alliage hypoeutectique, par exemple des qualités dures, en plus de la perlite et de la cémentite secondaire, la cémentite est toujours présente. Son pourcentage peut approcher 100 %. Ceci est typique d'un métal eutectique. Pour le troisième type, la structure est une composition d'eutectique (L p) et de cémentite primaire.

L'une des variétés de ces alliages est la fonte dite blanchie. Sa base, c'est-à-dire le noyau, est en fonte grise ou à haute résistance. La couche superficielle contient un pourcentage élevé d'éléments tels que la lédéburite et la perlite. L'effet blanchissant jusqu'à 30 mm de profondeur est obtenu grâce à la méthode de refroidissement rapide. En conséquence, la couche superficielle est obtenue à partir de blanc, puis le moulage est constitué d'un alliage gris ordinaire.

En fonction de la pourcentage additifs alliés, on distingue les types de métaux suivants :

• faiblement alliés (ils ne contiennent pas plus de 2,5 % d'éléments d'alliage) ;
• modérément allié (le pourcentage de ces éléments atteint 10 %) ;
• fortement alliés (la quantité d'additifs d'alliage dépasse 10%).

Des éléments assez courants sont utilisés comme additifs d’alliage. La fonte blanche alliée ainsi obtenue acquiert de nouvelles propriétés prédéterminées.

Propriétés de la fonte blanche

Tout alliage de fonte, d'une part, est très résistant, mais en même temps, il est assez fragile. Par conséquent, les principales propriétés positives de la fonte blanche comprennent :

• Haute dureté. Cela complique grandement le traitement des pièces, notamment la découpe.
• Très haute résistivité.
• Excellente résistance à l'usure.
• Bonne résistance à la chaleur accrue.
• Résistance suffisante à la corrosion, y compris à divers acides.

Les fontes blanches, avec un pourcentage réduit de carbone, sont plus résistantes aux hautes températures. Cette propriété est utilisée pour réduire le nombre de fissures dans les pièces moulées.

Les inconvénients comprennent :

• Faibles propriétés de coulée. Le remplissage des moisissures est médiocre. Lors du coulage, des fissures internes peuvent se former.
• Fragilité accrue.
• Mauvaise usinabilité des pièces moulées et des pièces en fonte blanche.
• Retrait important, pouvant atteindre 2%.
• Faible résistance aux chocs.

Un autre inconvénient est une mauvaise soudabilité. Les problèmes liés au soudage des pièces fabriquées à partir de ce matériau sont dus au fait que lors du soudage, des fissures se forment, à la fois pendant le chauffage et le refroidissement.

Marquage de la fonte blanche

Pour marquer la fonte blanche, des lettres de l'alphabet russe et des chiffres sont utilisés. S'il contient des impuretés, alors le marquage commence par la lettre « H ». La composition des additifs d'alliage disponibles peut être déterminée par les lettres suivantes P, PL, PF, PVK. Ils indiquent la présence de silicium. Si le métal obtenu présente une résistance à l'usure accrue, son marquage commencera par la lettre « I », par exemple ICHH, ICH. Par exemple, la présence de la désignation « Ш » dans le marquage signifie que la structure de l'alliage contient du graphite sphérique.

Les chiffres indiquent la quantité de substances supplémentaires présentes dans la fonte blanche.

La marque CHN20D2ХШ est déchiffrée comme suit. Il s'agit d'un métal hautement allié résistant à la chaleur. Il contient les éléments suivants : nickel - 20%, cuivre - 2%, chrome - 1%. Les éléments restants sont le fer, le carbone et le graphite sphérique.

Champ d'application

Cet alliage est utilisé dans les industries suivantes : construction mécanique, construction de machines-outils, construction navale. Certains éléments de produits ménagers en sont fabriqués. En construction mécanique, il est utilisé pour fabriquer des pièces pour camions et voitures, tracteurs, moissonneuses-batteuses et autres machines agricoles. L'utilisation d'additifs d'alliage permet d'obtenir des propriétés spécialement spécifiées. Par exemple, ils sont utilisés dans la fabrication de dalles présentant différentes formes de surface.

La fonte blanchie a une portée assez limitée. Il est utilisé pour produire des pièces de configurations simples. Par exemple : boulets pour broyeurs, roues à usages divers, pièces pour laminoirs.

Il est largement utilisé dans la production de pièces pour des unités aussi grandes que les machines hydrauliques et de moulage, ainsi que d'autres mécanismes industriels dans ce domaine. Une particularité de leur travail est qu’ils sont constamment exposés à des matériaux abrasifs.

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, leur composition chimique et leur fonction.
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. Par conséquent, la fonte grise peut être facilement traitée avec des 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 d'un composé chimique avec le 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 les propriétés mécaniques de la fonte et est très important. Désignation de la marque fonte modifiée similaire à la désignation des nuances de fonte grise.

Structure et propriétés des fontes.

Les alliages fer-carbone contenant plus de 2,14 % de carbone sont appelés fonte. En construction mécanique, la fonte est l'un des principaux matériaux de coulée, ce qui s'explique principalement par ses bonnes propriétés de coulée et de résistance. Il n’est pas soumis à un traitement sous pression. Le principal facteur déterminant les propriétés et, par conséquent, le champ d'application de la fonte est sa structure, qui peut être variée.

En fonction de leur structure, les fontes sont divisées en fontes blanches, grises, malléables et à haute résistance.

9.1. Fonte blanche.

La fonte blanche est appelée fonte dans laquelle tout le carbone est dans un état chimiquement lié sous forme de cémentite Fe 3 C, ce qui donne à la fonte une couleur blanche brillante.

Les transformations de phase dans ces fontes se déroulent selon le diagramme métastable Fe - Fe 3 C (voir Fig. 23). Selon leur structure, les fontes blanches sont divisées en :

a) hypoeutectique, contenant de 2,14 à 4,3 C. Ils sont constitués de perlite, de lédéburite et de cémentite secondaire, libérées par des grains d'austénite dans la plage de température de 1147° (ligne EC) à 727° (ligne SK). La cémentite secondaire fusionne avec la cémentite lédéburite et peut ne pas être visible sur une microsection en tant que composant structurel indépendant (Fig. 51a) ;

b) eutectique, contenant 4,3 % de C. Il s'agit d'eutectique - lédéburite, qui est un mélange mécanique de cémentite et de perlite (Fig. 51, b) ;

B) hypereutectique, contenant de 4,3% à 6,67 % C. Ils sont constitués de cémentite primaire, libérée sous forme de grandes plaques et de lédéburite (Fig. 51, c).

Riz. 51. Structure de la fonte blanche : a) hypoeutectique b) eutectique c) hypereutectique

La microstructure de la fonte blanche contient beaucoup de cémentite, elle est donc très dure et cassante, mais résiste bien à l'usure. Il est quasiment impossible de traiter par découpage (à l'exception de l'abrasif), la fonte blanche n'est donc pas directement utilisée en construction mécanique ; elle est rarement utilisée, uniquement pour la fabrication de pièces fonctionnant dans des conditions d'usure abrasive accrue (pièces d'hydraulique machines, souffleuses à sable, etc.). Produit principal de la fusion des hauts fourneaux, cette fonte est utilisée en métallurgie pour être transformée en acier (fonte brute). La fonte blanche est également utilisée en petites quantités pour produire de la fonte malléable.

9.2. Fonte grise.

La fonte grise est appelée fonte dans laquelle le carbone se trouve sous forme de graphite, sous forme de plaques ou d'éclats légèrement incurvés, ou de rosaces ramifiées à pétales lamellaires. En raison de la grande quantité de graphite dans la structure, cette fonte a une couleur grise lorsqu'elle est fracturée.

Le silicium favorise le processus de graphitisation, réduit le retrait, le silicium fait partie de la ferrite, formant une solution solide de substitution avec le fer α.

Le manganèse augmente la tendance de la fonte à retenir la cémentite et augmente donc la dureté de la fonte.

Le soufre est une impureté nocive dans la fonte ; il augmente leur dureté et leur fragilité 5 à 6 fois plus que le Mn et altère considérablement les propriétés de coulée.

Le phosphore en petite quantité dans la fonte est une impureté utile (contrairement aux aciers), il améliore les propriétés de coulée de la fonte grise, car le phosphore forme l'eutectique Fe+Fe2P, qui fond à une température de 983°C, ce qui est précieux pour la fonte. production de souffle à paroi mince. . Composition chimique de la fonte grise : 2,5...4 % C ; 1,0 à 4,8 % de Si ; 0,5...0,7 % de manganèse ; jusqu'à 0,12 % de S ; 0,2…0,5%P.

Sur la base de la structure de la base métallique, les fontes grises sont principalement divisées dans les groupes suivants :

1. Perlite. La structure est P + PG (graphite lamellaire), la base métallique est P et la quantité de carbone lié (Fe 3 C) est égale à la concentration eutectoïde de 0,8 % (Fig. 52, a).

2. Ferrite-perlite. La structure est F + P + PG, leur base métallique est constituée de F + P et la quantité de Fe 3 C est inférieure à la concentration eutectoïde (Fig. 52, b).

3. Ferritique. Structure F + PG. Leur base est constituée de F et Fe 3 C = 0 (Fig. 52, c).

Fig. 52. Structure de la fonte grise : a) perlitique b) ferritique-perlitique c) ferritique

Les propriétés mécaniques de la fonte dépendent des propriétés de la base métallique, du nombre et de la taille des inclusions de graphite. Lors de la conception de pièces de machines, il convient de tenir compte du fait que la fonte grise fonctionne mieux en compression qu'en traction. Ils sont peu sensibles aux coupures sous chargement cyclique, absorbent bien les vibrations lors des vibrations et possèdent des propriétés antifriction élevées grâce au pouvoir lubrifiant du graphite. Les fontes grises sont faciles à couper, bon marché et faciles à fabriquer. Outre ces propriétés positives, ils ont une résistance relativement faible et une ductilité extrêmement faible.

La nuance de fonte grise est constituée des lettres SCH (fonte grise) et d'un chiffre indiquant une valeur réduite de 10 fois (en mégapascals) de résistance à la traction (tableau 7).

La résistance de la fonte dépend largement de l’épaisseur de la paroi de coulée. La valeur σ indiquée dans la marque correspond à des pièces moulées d'une épaisseur de paroi de 15 mm. À mesure que l'épaisseur de paroi passe de 15 à 150 mm, la résistance et la dureté de la fonte diminuent de près de moitié.

Le graphite, tout en détériorant les propriétés mécaniques, confère en même temps un certain nombre de propriétés précieuses à la fonte. Il écrase les copeaux lors de la coupe, a un effet adoucissant et augmente donc la résistance à l'usure de la fonte et leur confère une capacité d'amortissement. De plus, le graphite en lamelles assure une faible sensibilité de la fonte aux défauts de surface. Grâce à cela, la résistance à la fatigue des pièces en fonte et en acier est comparable.

Selon GOST 1412-85, les pièces moulées sont fabriquées à partir de fonte grise des qualités suivantes : SCh10, SCh15, SCh18, SCh20, SCh25, SCh30, SCh35. Les chiffres dans la désignation de la marque correspondent à la résistance à la traction minimale (σ in, kgf/mm 2). La fonte SCh10 est ferritique, et à partir de SCh25 et plus - perlitique, intermédiaire - ferritique-perlitique.

Les fontes ferritiques sont utilisées pour fabriquer principalement des pièces non critiques, qui sont principalement soumises à des exigences de bonne usinabilité plutôt que de résistance, par exemple des plaques, des poids, des auges, des couvercles, des carters, etc.

Dans l'industrie automobile, la fonte ferritique-perlitique est utilisée pour fabriquer des carters, des tambours de frein, des couvercles, des pistons, des segments de piston, de grosses poulies, des engrenages, etc.

Perlite - blocs-cylindres, chemises, volants d'inertie, etc. Dans l'industrie des machines-outils, la fonte grise est le principal matériau de structure (lits de machine, tables et glissières supérieures, têtes de broche, colonnes, chariots, etc.), les résistants à l'usure comprennent les blanchis fonte grise (0H ), ayant une fine couche superficielle ayant la structure de la fonte blanche. utilisé pour la fabrication de pièces moulées de rouleaux roulants, de roues de chariot, etc.

Fontes malléables.

Le nom « fonte malléable » est conditionnel, car les produits qui en sont issus, comme toute autre fonte, ne sont pas fabriqués par forgeage, mais par coulée. Cette fonte a reçu le nom de « malléable » en raison de ses propriétés plastiques plus élevées que la fonte grise.

Le schéma de principe de la technologie de production de pièces en fonte malléable comprend deux opérations. Tout d'abord, les pièces sont produites par coulée à partir de fonte hypoeutectique blanche (composition chimique recommandée de l'alliage coulé dans les moules : 2,4...2,9 % C ; 1,0...1,6 % Si ; 0,3...1, 0 % Mn ; ≤ 0,1% S ; ≤ 0,2 % P, les pièces moulées résultantes sont ensuite soumises à un recuit graphitisant spécial (mijotage). Le recuit comprend généralement deux étapes (Fig. 53).

Tout d'abord, les pièces moulées en fonte blanche (généralement emballées dans des boîtes remplies de sable) sont chauffées lentement pendant 20 à 25 heures jusqu'à une température de 950 à 1 050 °C. Et ils sont conservés longtemps à la même température (pendant 10...15 heures). Durant cette période, se produit la première étape de graphitisation, c'est-à-dire décomposition de la cémentite, qui fait partie de la lédéburite (A + Fe 3 C), et établissement d'un équilibre stable austénite + graphite.

À la suite de la décomposition de la cémentite, du graphite en forme de flocons (carbone de recuit) se forme.

La base métallique de la fonte est formée lors de la deuxième étape du recuit lors de la transformation eutectoïde. Dans le cas d'un refroidissement continu de la pièce coulée (sous air) dans la région de température eutectoïde (727°C), l'austénite se désintègre en perlite et le processus de graphitisation n'a pas le temps de recouvrir la cémentite perlitique. La fonte adopte la structure : perlite lamellaire + graphite en paillettes (CG). Elle présente une dureté, une résistance et une faible ductilité élevées (HB 235...305, σ in = 650... 680 MPa, δ = 3,0...15 % ) . Pour augmenter la ductilité tout en maintenant une résistance suffisamment élevée, un maintien isotherme de courte durée (2 à 4 heures) de la fonte ou un refroidissement lent à des températures de 690 à 650°C est effectué. Il s’agit de la deuxième étape du recuit, qui dans ce cas est un recuit sur perlite granulaire.

Riz. 53. Programme de recuit pour fonte blanche pour malléable

En construction mécanique, la fonte malléable ferritique est largement utilisée, caractérisée par une ductilité élevée (δ = 10...12 %) et une résistance relativement faible (σ in = 370...300 MPa). La base de ferrite de la fonte est formée par passage très lent dans la plage de 760...720°C ou lors d'une exposition isotherme à 720...700°C. Ici l'austénite et la cémentite, y compris la cémentite perlitique, si la perlite a eu le temps de se réjouir, se décomposent en ferrite + graphite lamellaire. La forme en flocons du graphite est la principale raison de la résistance et de la ductilité supérieures de la fonte malléable par rapport à la fonte grise (voir tableau 7).

La durée du recuit en général est de 48 à 96 heures (la durée de l'étape II est environ 1,5 fois plus longue que celle de l'étape I). Pour réduire la durée du recuit dans la masse fondue avant de la verser dans des moules, de l'aluminium (moins souvent du bore, du bismuth, etc.) est introduit (modifié), ce qui crée des centres artificiels supplémentaires de formation de graphite. Selon GOST 1215-79, les éléments suivants sont produites des nuances de fonte malléable : KCh30-8, KCh35-10, KCh37-12, KCh45-7, KCh50-5, KCh55-4, KCh60-3, KCh65-3, KCh70-2, KCh80-1.5. deux chiffres correspondent à la limite minimale

résistance à la traction (σ in, kgf/mm 2) ; chiffres après le tiret - allongement relatif (δ, % )

Les fontes malléables sont utilisées pour les pièces fonctionnant sous des charges de vibrations de choc (moyeux, plaquettes de frein, vilebrequins, crochets, carters d'engrenages, etc.).

Le principal inconvénient de l'obtention du CP est le long recuit des pièces moulées et la limitation de leur épaisseur de paroi (jusqu'à 50 mm). Dans les pièces passives, en raison d'un refroidissement lent pendant la cristallisation, du graphite lamellaire apparaît (au lieu de flocons), ce qui réduit la résistance et la ductilité de la fonte.

Tableau 7. Propriétés mécaniques des fontes.

Fonte grise (GOST 1412 - 85)

SCH 10		-	-	-190	F
SCH 15		-	-	163-210	F
SCH 25		-	-	180-245	F+P
SCH 35		-	-	220-275	P.

Fontes à haute résistance (GOST 7293 - 85)

HF35				140-170	F
HF45				140-225	F+P
HF 60				192-227	F+P
HF 80				248-351	P.
100 francs suisses				270-360	B

Fonte malléable (GOST 1215 – 79

CC 30 – 6		-		100-163	F+jusqu'à 10%P
CC 35 – 8		-		100-163
KCh37 – 12		-		110-163
KCH45 – 7		-		150-207
CC60-3		-		200-269	P+jusqu'à 20%F
CC80-1.5		-	1,5	270-320

9.4. Fontes à haute résistance.

La fonte à haute résistance est obtenue par modification (microalliage de fonte liquide avec du magnésium (0,1...0,5%) ou du cérium (0,2...0,3%). De plus, sous l'influence du magnésium, le graphite lors du processus de cristallisation prend sur une forme sphérique non en forme de plaque. La microstructure de la fonte modifiée sur une base ferritique et perlite est illustrée à la Fig. 54, a, b.

Riz. 54. Structure de la fonte à haute résistance : a) ferritique b) perlitique

La principale raison des propriétés mécaniques élevées de la fonte à haute résistance (tableau 7) est la forme sphérique du graphite. Le graphite nodulaire, qui a une surface minimale pour un volume donné, affaiblit nettement moins la base métallique de la fonte que le graphite en lamelles. Contrairement à ce dernier, il ne s’agit pas d’un concentrateur actif de stress.

Selon GOST 7293-85, les pièces moulées sont fabriquées à partir de fonte à haute résistance des nuances suivantes : VC35, VC40, VC45, VC50, VC60, VC70, VC80, VC100 (les chiffres dans la désignation correspondent à la résistance à la traction minimale σ en , kgf/mm2)

La fonte à haute résistance présente des caractéristiques mécaniques élevées et de bonnes propriétés de coulée et technologiques. Il est appliqué comme nouveau matériel et en remplacement de l'acier, de la fonte ductile et de la fonte grise à graphite lamellaire. Comparé à l'acier, il présente une plus grande résistance à l'usure, de meilleures propriétés antifriction et anticorrosion, une meilleure usinabilité. En raison de la densité plus faible de la pièce moulée, il est 8...10 % plus léger que l'acier. La fonte à haute résistance, contrairement à la fonte ductile, peut être utilisée pour couler des pièces de n'importe quelle section, poids et taille.

Domaines d'application : dans l'industrie des machines-outils - étriers, porte-outils, plaques frontales lourdes, broches, leviers, etc. ; pour les équipements de laminage et de forgeage - cylindres de laminage, bancs de laminoirs et marteaux de forge, brames, traverses de presse ; pour d'autres types d'équipements - tambours de palans de pelle, vilebrequins, etc.

9.5. Fontes alliées.

Les exigences relatives aux fontes alliées pour les pièces moulées présentant une résistance thermique, une résistance à la corrosion, une résistance à l'usure ou une résistance thermique accrues sont réglementées par GOST 7769-82. Les nuances de fontes alliées et leurs propriétés sont données dans le tableau. 8.

Les fontes alliées sont traitées thermiquement pour fournir les propriétés et la structure requises.

Propriété importante la fonte alliée est résistante à l'usure.

Les fontes conformes à GOST 1585-85 sont utilisées comme fontes antifriction. Ils sont destinés à la fabrication de pièces fonctionnant dans des unités de friction avec lubrification. La norme définit les nuances de fontes antifriction, leur composition chimique, leurs caractéristiques, leur fonction, leur forme, leur taille et leur répartition du graphite, la dispersion de perlite, la nature de la répartition de l'eutectique phosphuré, la dureté et les conditions maximales de fonctionnement des pièces fabriquées à partir de ces fontes. . Ils sont à base de fer, composants constants, % : 2,2-4,3 C ; 0,5 à 4,0 Si ; 0,3-12,5 millions. Impuretés autorisées, % : 0,1-1 R ; 0,03-0,2 S.

Les marques de fontes antifriction, leurs caractéristiques et valeurs sont présentées dans le tableau. 9.

Tableau 8.

Nuances et propriétés de la fonte alliée (GOST 7769-82)

Nuance de fonte	Propriétés
CH1, CH2, CH3	Les fontes, qui ont une résistance accrue à la corrosion dans les environnements gazeux, aériens et alcalins dans des conditions de frottement et d'usure, sont résistantes à la chaleur dans l'air et peuvent résister à des températures de 500 à 700˚. destiné à la fabrication de pièces de production métallurgique, de moules pour moules en verre, de pièces d'équipements chimiques, etc.
ChH3T, ChH9N5, ChH22, ChH16M2, ChH28D2	Fontes à résistance accrue à l'usure abrasive et à l'abrasion
ChH22S	Cette fonte se caractérise par une résistance accrue à la corrosion à des températures de 1 000 °C.
ChS13, ChS15, ChS17, ChS15MA, ChS17M3	Résistant aux acides concentrés et dilués, aux solutions alcalines, aux sels
ChG6S3Sh, ChG7X4	Fontes à haute résistance aux environnements abrasifs
ChG8D3	Fonte amagnétique résistante à l'usure
ChNHT, ChNHMD, ChN2H, ChNMSh	Fontes à haute propriétés mécaniques, résiste bien à l'usure et à la corrosion
ChN15D3Sh, ChN19H3Sh, ChN11G7Sh, ChN20D2Sh, ChN15D7	Fontes aux propriétés mécaniques élevées, haute résistance à la corrosion et à l'érosion dans les alcalis, les solutions acides faibles, dans eau de mer. La fonte ChN20D2Sh peut être déformée plastiquement à froid

Tableau 9.

Marques de fontes antifriction, leurs propriétés et leur fonction

(GOST 1585-85)

Nuance de fonte	Propriétés et but
FAA-1	Fonte perlitique alliée au chrome (0,2-0,5 %) et au cuivre (0,8-1,6 %) ; conçu pour la fabrication de pièces travaillant en tandem avec un arbre trempé ou normalisé
FAA-2	Fonte perlitique alliée au chrome (0,2-0,5%), au nickel (0,2-0,5%), au titane (0,03-0,1%) et au cuivre (0,2-0,5% ); objectif - le même que la fonte ASCH-1
FAA-3	Fonte perlitique-ferritique alliée au titane (0,03-0,1 %) et au cuivre (0,2-0,5 %) ; les pièces fabriquées à partir d'une telle fonte peuvent fonctionner par paires avec un arbre « brut » et un arbre traité thermiquement
FAA-4	Fonte perlitique alliée à l'antimoine (0,04-0,4 %) ; utilisé pour la fabrication de pièces travaillant en tandem avec un arbre trempé ou normalisé
FAA-5	Fonte austénitique alliée au manganèse (7,5-12,5 %) et à l'aluminium (0,4-0,8 %) ; Cette fonte est utilisée pour fabriquer des pièces qui fonctionnent dans des unités de friction particulièrement chargées associées à un arbre trempé ou normalisé.
FAA-6	Fonte poreuse perlitique alliée au plomb (0,5-1,0 %) et au phosphore (0,5-1,0 %) ; recommandé pour la production de pièces fonctionnant dans des unités de friction avec des températures jusqu'à 300 ˚ C associées à un arbre « brut »
AChV-1	Fonte nodulaire perlitique ; les pièces fabriquées à partir de cette fonte peuvent fonctionner dans des unités de friction avec des vitesses périphériques accrues associées à un arbre trempé ou normalisé
AChV-2	Fonte perlitique-ferritique à graphite nodulaire ; les pièces fabriquées à partir de cette fonte fonctionnent bien dans des conditions de friction avec des vitesses périphériques accrues associées à un arbre « brut »
ABC-1	Fonte perlitique à graphite lamellaire, alliée au cuivre (1,0-1,5 %) ; conçu pour la fabrication de pièces travaillant en tandem avec un arbre traité thermiquement
ABC-2	Fonte ferritique-perlitique à graphite lamellaire ; les pièces fabriquées à partir de cette fonte fonctionnent en tandem avec un arbre « brut »

Les lettres dans les désignations des nuances de fonte signifient : ACh - fonte antifriction, C - fonte grise à graphite lamellaire, B - fonte à haute résistance à graphite nodulaire, K - fonte malléable à graphite lamellaire. La dureté des pièces moulées en fonte antifriction (de 100 à 290 HB) dépend de la teneur en éléments et des conditions de traitement thermique.

Modes de fonctionnement limites des pièces constituées de ces fontes dans les unités à friction : pression spécifique(50 - 300) 10 4 Pa ​​​​(5-300 kgf/cm 2), vitesse périphérique 0,3-10 m/s.