Présentation
INTRODUCTION
Ce sont des alliages de fer et de carbone dont la teneur en carbone est supérieure à 2 %.
La particularité de ces alliages est de posséder un eutectique à 4,3 % C (1 145 °C), ce qui en fait des alliages de fonderie par excellence (la coulabilité étant maximale pour la composition eutectique).
En pratique, les éléments constitutifs principaux des fontes non alliées sont, outre le carbone (en général 3 à 4 %) :
-
manganèse : 0,5 à 1,5 % ;
-
silicium : 0,5 à 3 % ;
-
phosphore : 0,05 à 2,5 % ;
-
soufre : 0,15 % maximum.
Une fonte non alliée est dite « fonte ordinaire » ; une fonte est dite spéciale si, en dehors des éléments ci-dessus, elle contient, en quantité suffisante, au moins un élément d’addition tel que : nickel, cuivre (plus de 0,30 %) ; chrome (plus de 0,20 %) ; titane, molybdène, vanadium, aluminium (plus de 0,10 %). De même, une fonte renfermant plus de 3 % de silicium ou plus de 1,5 % de manganèse est considérée comme spéciale.
Certains alliages ferreux dont la teneur en carbone est comprise entre 1 et 1,5 % sont aussi considérés comme des fontes spéciales lorsqu’ils contiennent un métal d’addition, ou un élément normal en forte proportion (exemples : fontes spéciales au silicium à 1 % de carbone et 13 à 14 % de silicium ou fontes spéciales au chrome à 1,5 % de carbone et 30 à 35 % de chrome ; ce sont des exceptions à la définition générale).
II ne faut pas confondre les fontes destinées à l’élaboration des pièces moulées et les fontes brutes destinées à être transformées ultérieurement en acier (par affinage) ou refondues pour moulage. De même, les ferro-alliages, auxiliaires de l’élaboration des alliages ferreux, ne doivent pas être considérés comme des fontes.
II existe plusieurs classifications des fontes. La plus utilisée, basée sur l’aspect de la cassure d’un témoin, définit deux catégories :
-
les fontes blanches, à cassure blanche, constituées :
-
de fer ;
-
de cémentite ;
-
-
les fontes grises, à cassure grise, constituées :
-
de fer ;
-
de graphite.
-
L’existence dans une pièce d’une zone blanche et d’une zone grise constitue les fontes truitées.
L’étude des fontes peut se faire qualitativement sur les diagrammes Fe-Fe3C et Fe-C (graphite), mais les lignes de transformation sont modifiées par les éléments d’additions.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version courante de déc. 2023 par Thibault FOURCADE
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Présentation
Les traitements thermiques (principe)Composition des fontes GS
C’est la suivante :- carbone : 3 à 4 % ;
- silicium : 1,8 à 3 % (4 à 6 % pour résistance à la corrosion) ;
- manganèse :
- 0,1 à 0,2 % (structure ferritique) ;
- 0,2 à 0,4 % (structure perlitique) ;
- 1,8 à 4 % (structure austénitique) ;
- soufre : 0,01 % ;
- phosphore : < 0,08 %.
Formation du graphite
Elle résulte de la présence dans le liquide de germes (oxydes, carbures, sulfures) cristallisant dans un réseau favorable à la cristallisation du graphite.
La sphéroïde formée s’entoure d’une gaine d’austénite à travers laquelle le carbone diffuse.
Le magnésium est l’élément le plus utilisé pour favoriser l’apparition des germes. Étant antigraphitisant, il retarde l’apparition du graphite. On l’introduit sous forme de ferro-alliage (Fe-Si-Mg).
Pour favoriser la graphitisation, on inocule, au moment de la coulée, un produit graphitisant (ferro-silicium) pour obtenir une fonte grise.
Structures obtenues
Quatre formes peuvent être obtenues :- fonte GS ferritique : brute de coulée, elle est difficile à obtenir, le refroidissement étant trop long. On l’obtient par traitement thermique ;
- fonte GS perlitique : plus fréquente, elle est parfois incomplète à cause d’une auréole de ferrite autour du graphite (structure dite « œil de bœuf ») ;
- fonte GS austérique : elle est obtenue avec des éléments d’addition tels que le manganèse ou le nickel (18 à 24 %) ;
- fonte GS martensitique : elle est obtenue par traitement thermique de trempe suivi d’un revenu.
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Les fontes grises à graphite sphéroïdal (GS)
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