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RÉSUMÉ
Cet article décrit en détail les variétés de fontes, leurs procédés de fabrication, structures micrographiques et applications. Les fontes blanches, obtenues par refroidissement rapide et teneurs spécifiques en manganèse et silicium, sont caractérisées par une dureté élevée, et utilisées dans des applications résistantes à l'usure après stabilisation thermique. Les fontes grises, avec du carbone sous forme de graphite, ont des structures complexes et des applications diverses, notamment dans la construction mécanique et le génie chimique. Les fontes malléables, améliorées par des traitements thermiques spécifiques, sont conçues pour optimiser leur malléabilité. Le procédé de fabrication des fontes grises à graphite sphéroïdal (GS) est également expliqué, mettant en lumière l'influence des éléments d'alliage et des traitements thermiques sur les propriétés mécaniques et structures matricielles, facilitant une large gamme d'applications industrielles. Le document détaille aussi les traitements thermiques comme la stabilisation, la ferritisation, la graphitisation et la trempe, modifiant les propriétés mécaniques des fontes pour des applications spécifiques.
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-
Thibault FOURCADE : Ingénieur - Cet article est la version actualisée de l’article [TBA1064] intitulé « Les fontes » rédigé et paru en 2004.
INTRODUCTION
Les fontes, alliages fer-carbone, se distinguent par leurs structures micrographiques et propriétés mécaniques, adaptées à une multitude d'applications industrielles. Les différentes variétés de fontes, obtenues par des procédés de fabrication et des traitements thermiques spécifiques, offrent des possibilités d'application étendues. Cette étude explore les caractéristiques, la fabrication et les applications des fontes blanches, grises et malléables, ainsi que des fontes grises à graphite sphéroïdal (GS), en mettant un accent particulier sur les traitements thermiques qui modifient leurs propriétés mécaniques pour des utilisations ciblées.
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Fontes grises à graphite sphéroïdal (GS)
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3. Fontes malléables
3.1 Procédé d'obtention des fontes malléables
Les fontes malléables sont obtenues via un procédé ancien visant à améliorer leur malléabilité. Deux traitements thermiques distincts, appliqués sur des pièces moulées en fonte blanche aux formes finales, facilitent cet objectif :
-
le procédé européen (Réaumur ou à cœur blanc) MB, axé sur la décarburation de la fonte initiale ;
-
le procédé américain (à cœur noir) MN, focalisé sur la précipitation du graphite à partir de la cémentite Fe3C, formant ainsi une structure nodulaire.
Ces processus sont déployés sur des fontes dont la composition initiale est rigoureusement définie.
HAUT DE PAGE3.2 Fabrication de la fonte malléable à cœur blanc (MB)
Le processus débute avec une fonte blanche hypoeutectique aux composantes approximatives suivantes :
-
C : 2,7 à 3,3 % ;
-
Si : < 0,6 % ;
-
Mn : 0,3 à 0,6 % ;
-
S : 0,1 à 0,2 % ;
-
P : 0,04 à 0,06 %.
La structure initiale combine ferrite et cémentite. Le traitement vise à déstabiliser la cémentite, puis à éliminer le carbone via une réaction d’oxydation avec du minerai de fer ou un gaz oxydant. Ce processus inclut la déstabilisation du carbone, sa migration vers la surface de la pièce, puis son oxydation, limitant le traitement aux pièces de faible section (épaisseur maximale de 15 mm) en raison des distances de diffusion du carbone.
Le cycle de traitement est détaillé en figure 5.
La structure finale varie rarement en étant ferritique au cœur. Elle se présente souvent comme :
-
ferritique en surface et perlitique au centre ;
-
ou ferritique en surface, perlitique en intermédiaire, et combinant perlite et graphite au cœur.
3.3 Fabrication de la fonte malléable à cœur noir (MN)
La composition...
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Fontes malléables
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LAPLANCHE (H.) - Les Fontes et leurs traitements thermiques. - Éditions Desforges (1975).
-
(2) - LAPLANCHE (H.), LAINE (J.) - Les fontes et leurs traitements thermiques : tome 1, métallurgie structurale. - Éditions PYC (1975).
-
(3) - CHARBONNIER (J.), MARGERIE (J.-C.) - Les fontes et leurs traitements thermiques. - Éditions PYC et Desforges (1975 et 1976).
NORMES
-
Matériaux isolants thermiques industriels – Produits sous forme de rouleaux et de plaques fabriqués en usine – Spécifications. - NF EN 12513 - 2011
-
Fonte – Fonte grise. - NF EN 1561 - 2011
-
Traitement thermique des fontes – Termes et définitions. - NF EN ISO 4885 - 2018
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