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.
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- Version courante de déc. 2023 par Thibault FOURCADE
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Les fontes blanchesStabilisation ou détente
Le refroidissement des pièces moulées produit dans le métal des contraintes qui peuvent se libérer lors des usinages ultérieurs. Un recuit permet d’éliminer ces tensions. Celui-ci nécessite une montée en température lente et un temps de maintien de 1 à 5 heures en fonction de l’épaisseur des pièces.
La température de maintien sera comprise entre 500 et 650 °C. Le refroidissement sera lent (20 à 40 °C par heure).
Traitement de ferritisation ou de graphitisation
Ce traitement est employé lorsque l’on rencontre des difficultés d’usinage dues à la présence de cémentite trop dure.
La cémentite commençant à se décomposer à partir de 600 °C, le traitement se fera à 700-740 °C pendant un temps fonction du volume de la pièce. Le refroidissement sera lent.
Traitements de malléabilisation
Les traitements de malléabilisation appliqués aux fontes blanches sont à inclure dans le paragraphe relatif aux traitements thermiques des fontes malléables.Trempe
La matrice des fontes étant comparable à celle d’un acier, le traitement de trempe est possible, bien qu’il soit peu appliqué sur les fontes non alliées.
Certaines fontes alliées au Cr ou au Ni Cr sont trempées dans la masse. Les éléments d’alliage (4 à 5 % de Ni) peuvent aussi rendre les fontes autotrempantes.
Trempe superficielle
Les fontes perlitiques ou ferrito-perlitiques peuvent être traitées superficiellement par trempe après chauffage au chalumeau ou par induction. Des éléments d’addition favorisant la trempabilité sont également utilisés pour améliorer ce traitement.
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Les traitements thermiques (principe)
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