Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Jean-Claude MARGERIE : Ingénieur de l’École Polytechnique, - Chef du Département de la Métallurgie au Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF )
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Le but essentiel de cet article est de définir la nature et les propriétés des fontes à graphite lamellaire, non alliées ; ces fontes, dites en langage courant fontes ordinaires, ne constituent pas seulement les pièces moulées qui font l’objet de la norme NF A 32-101 (juin 1987) ; elles ont des applications plus larges encore. Les généralités initiales se rapporteront bien entendu en grande partie à l’ensemble des fontes, y compris les fontes spéciales (fontes malléables, fontes à graphite sphéroïdal, fontes alliées) ; de même, l’étude des propriétés inclura, en vue de faciliter les comparaisons et pour bien montrer l’unité profonde de la famille des fontes, des rappels touchant les fontes spéciales ; mais c’est dans les articles Propriétés des fontes à graphite nodulaire [M 390] et Fontes spéciales alliées [M 400] que l’on trouvera les renseignements spécifiques concernant ces dernières.
Quand il s’agit d’étudier les propriétés et plus particulièrement les caractéristiques mécaniques des fontes, on doit toujours avoir présent à l’esprit qu’elles dépendent beaucoup plus directement de la structure de l’échantillon ou de la pièce examinés que de sa composition chimique.
Il suffira pour illustrer cette affirmation de rappeler qu’à partir d’une même poche de coulée on peut obtenir, en jouant sur la vitesse de refroidissement dans le moule (c’est-à-dire par exemple sur l’épaisseur des pièces coulées), toute la variété des structures allant depuis la fonte blanche (dureté Brinell de l’ordre de 400) jusqu’à la fonte grise à graphite grossier (dureté Brinell inférieure à 150).
Ce sont donc beaucoup plus les caractéristiques structurales que les caractéristiques chimiques qu’il y a lieu de considérer dans l’étude des propriétés utiles des fontes.
De ce point de vue, nous définissons donc les fontes comme des alliages ferreux moulés, dérivés du système fer-carbone, et contenant effectivement de l’eutectique (plus ou moins dégénéré d’ailleurs) comme constituant ou agrégat identifiable après la solidification.
Cela revient en pratique à les considérer comme des aciers (relativement impurs) suffisamment riches en carbone pour que le graphite ou les carbures en excès ne puissent être remis en solution dans la matrice par aucun traitement thermique, hormis la fusion.
Si le carbone eutectique est combiné sous forme de cémentite la fonte est blanche ; s’il est présent à l’état de graphite, elle est grise ; dans les cas intermédiaires la fonte est truitée.
On apprécie donc métallographiquement la qualité d’une fonte par un examen de structure portant sur :
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la forme, la répartition et les dimensions des particules de graphite (fascicule A 32-100, juillet 1967) ou éventuellement de carbures libres ;
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la nature de la matrice et des constituants inclus (eutectique phosphoreux, sulfures, ....) ;
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le grain macroscopique correspondant à la forme cellulaire de l’eutectique fer-graphite.
Avant d’aborder la description et l’interprétation des propriétés, nous allons étudier en détail dans un premier paragraphe les phénomènes physiques, chimiques et métallurgiques généraux qui définissent et contrôlent la constitution des fontes moulées.
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Propriétés mécaniques d’utilisation2. Caractéristiques mécaniques
le lecteur se reportera également aux articles Essais mécaniques des métaux [M 120] [M 123] [M 125] dans ce traité.
Du point de vue de l’utilisateur des pièces moulées en fonte grise, nous distinguerons successivement :
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les caractéristiques mécaniques, mesurant par des essais éventuellement normalisés la résistance aux sollicitations statiques ou dynamiques ; parmi elles, la résistance à la traction est la base de la classification des différentes qualités normalisées (norme NF A 32-101) ;
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les propriétés mécaniques d’utilisation, non moins importantes que les précédentes mais que, malheureusement, on ne sait encore ni définir ni mesurer de façon simple et générale, comme par exemple l’usinabilité ;
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les autres propriétés (résistance aux corrosions, caractéristiques physiques, magnétiques, électriques, etc.) dont l’importance est généralement réduite dans le cas des fontes ordinaires et qu’il suffit de décrire globalement pour satisfaire aux besoins du praticien.
On examinera en outre comment la température d’emploi intervient pour modifier les principales propriétés.
2.1 Caractéristiques mécaniques fondamentales
Nous appellerons caractéristiques mécaniques fondamentales celles qui, étant aisément mesurables, ont fait l’objet d’études nombreuses et approfondies, et à partir desquelles on peut se faire une bonne idée du comportement mécanique général de la fonte ; ce sont :
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la résistance à la traction, base de la normalisation des qualités de fontes grises non alliées ;
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la dureté ;
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le module d’élasticité.
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Caractéristiques mécaniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HECHT (M.) - Les eutectiques des alliages à base de fer et de carbone. - 143 p., 24 pl. fig., Ed. Techn. Indust. Fonderie (1969).
-
(2) - HECHT (M.) - L’analyse thermique en fonderie de fonte. - Notice Fo 140 CTIF, 43 p. en vente aux ETIF.
-
(3) - PATTERSON (W.), HÜLSENBECK (G.) - Beitrag zu den Erstarrungsgleichgewichten in der Eisenecke des Stabilen Systems Fe-C-Si. - Giessereiforschung, no 2, p. 1 (1968).
-
(4) - MALINOCHKA (J.N.) et coll - Eutectique carburique ternaire dans les alliages Fe-C-Si - (Bull. Ac. Sci. URSS, no 2, p. 189) Traduction CTIF no 3879 (1967).
-
(5) - Le souffre dans la fonte. Notice Fo 94 ; Le manganèse dans la fonte. Notice Fo 104, - Centre Tech. Indust. Fonderie.
-
(6) - Alloy cast irons (Fontes alliées). - 280 p., Am. Foundrymen’s...
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