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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 945-1 de mai 2009 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 945-1 (A32-100-1) Mars 2018 "Microstructures des fontes - Partie 1 : Classification du graphite par analyse visuelle"
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1803 (avril 2018).
La norme NF EN 1563 de février 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1563 (A32-201) "Fonderie - Fontes à graphite sphéroïdal " Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
RÉSUMÉ
De nombreux avantages expliquent le succès de la fonte à graphite sphéroïdal pour la conception de nouvelles pièces dans tous les secteurs industriels. Ces avantages viennent de la polyvalence de la fonte à graphite sphéroïdal qui offre souvent au concepteur le meilleur compromis des propriétés. Cette polyvalence est particulièrement évidente pour ce qui concerne les propriétés mécaniques (ductilité élevée ou haute résistance à la traction). Ces propriétés sont souvent alliées à un bon comportement à l’usure et à la corrosion. Cet article présente les nuances de fontes à graphite sphéroïdal qui permettent au concepteur des systèmes mécaniques d’optimiser, du point vue comportement du matériau et du point de vue économique, la fabrication des systèmes tout en respectant la normalisation européenne.
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Its numerous advantages explain the success of cast iron with spheroidal graphite for the design of new parts in all industrial sectors. These benefits come from the versatility of the spheroidal graphite cast iron, which often offers designers the best property trade-off. This versatility is particularly evident with regard to its mechanical properties (high ductility or high mechanical strength). These properties are often combined with high resistance to wear and corrosion. This article presents the different types of spheroidal graphite cast iron that enable designers of mechanical systems to optimize the manufacture of systems in terms of the expected behavior of the material and cost control, while still meeting European standards.
Auteur(s)
-
Alex RÉMY : Ingénieur Arts et Métiers, Professeur - École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers de Paris, France
INTRODUCTION
Après un bref rappel des conditions d’élaboration des fontes à graphite sphéroïdal, la présentation de la combinaison unique des propriétés de ce matériau permet de faire un choix sûr et économique du matériau à utiliser dans de nombreux domaines d’applications industrielles : mécanique, génie civil, transport, etc.
Les technologies utilisées pour les moulages en moules destructibles permettent de rassembler de nombreuses fonctions dans une pièce de formes complexes tout en respectant les atmosphères corrosives et les températures imposées au système qui intègre cette pièce.
La conception d’une pièce pour un prix de revient optimal fait apparaître plusieurs facteurs :
-
la résistance nécessaire,
-
le coût de l’usinage,
-
la vitesse de refroidissement,
-
la simplicité de la conception,
-
l’obtention d’une pièce saine et étanche à la pression due à l’expansion volumique, et une solidification dirigée qui limite le besoin de masselottage.
Plusieurs pièces en acier moulé ou forgé peuvent être converties en fonte à graphite sphéroïdal. Les nombreuses applications de ces fontes sont fondées sur leur ductilité, mais leurs avantages les plus appréciés sont leur module d’élasticité et leur résistance mécanique élevés qui leur permettent de supporter de lourdes charges avec peu de déformation. L’élaboration des fontes à graphite sphéroïdal nécessite une métallurgie soignée : l’utilisation de charges métalliques exemptes d’impureté et un contrôle étroit du processus d’élaboration.
Cet article présente les caractéristiques mécaniques et physiques des nuances les plus courantes des fontes à graphite sphéroïdal.
Un glossaire des termes utilisés est présenté en fin d'article.
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KEYWORDS
mechanical | foundry | engineering | GS fontes | operating conditions of the GS fontes
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Caractéristiques physiques
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2. Caractéristiques mécaniques
2.1 Normalisation et caractéristiques en traction
Les experts des différents pays européens ont mis au point une dénomination commune et rationnelle des fontes (tableau 3). Le préfixe EN signifie bien évidemment qu’il s’agit d’une nuance appartenant à la norme européenne. Les lettres GJ qui suivent indiquent qu’il s’agit d’une fonte. Vient ensuite une lettre désignant la morphologie du graphite, soit S pour sphéroïdal puis deux nombres : le premier correspond à la charge à la rupture par traction en MPa et le second à l’allongement à la rupture en %.
EN-GJS-500-7 désigne une fonte à graphite sphéroïdal ayant 500 MPa de charge à la rupture et 7 % d’allongement, ces caractéristiques mécaniques sont mesurées au moyen d’un essai de traction normalisé.
La désignation normalisée peut aussi être basée sur la dureté. Dans ce cas, on ajoutera avant le nombre exprimant la dureté Brinell, le préfixe HB.
EN-GJS-HB-230 désigne une fonte à graphite sphéroïdal ayant 230 de dureté Brinell.
2.2 Relation entre résistance à la rupture par traction et dureté
Puisque le graphite sous forme sphéroïdale n’altère que très peu les caractéristiques mécaniques du matériau, il existe une corrélation entre celles-ci et la dureté Brinell, sous réserve que la structure ne comporte pas de carbures primaires (tableau 4).
La dureté et la résistance mécanique des fontes à graphite sphéroïdal ferritiques dépendent des éléments dissous dans la ferrite comme le silicium, le manganèse et le nickel.
La finesse des constituants tels que la perlite, la bainite ou la martensite revenue augmente la dureté.
Ces caractéristiques mécaniques (figure 6) sont obtenues en élaborant des fontes dont la structure de la matrice métallique évolue de ferritique à perlitique.
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Caractéristiques mécaniques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - THERET (J.M.), LESOULT (G.) - Déroulement de la solidification des fonts à graphite sphéroïdal. - Hommes et Fonderie, n° 144 (février 1984).
-
(2) - HECHT (M.), CLOAREC (P.) - L’inoculation des fontes à graphite sphéroïdal. - Fonderie-fondeur d’aujourd’hui, n° 16 (Juin-juillet 1982).
-
(3) - BAHUON (O.) - Traitement de nodularisation de la fonte GS : les points clés pour tirer les bénéfices du procédé au fil fourré. - Fonderie magazine n° 44, pp. 23-34 (avril 2014).
-
(4) - FAY (A.), KOCH (M.), SOULAS (K.) - Développement d’un nouvel inoculant à l’antimoine pour fonte GS. - Fonderie Magazine n° 47, pp. 39-42 (Août/Septembre 2014).
-
(5) - PALMER (S.) - What is required of iron casting as engineering components ? Properties and performance of modern iron casting, British cast iron research association. - Birmingham, p. 9 (1970).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Centre d’Information des Fontes Moulées :
Syndicat des Fondeurs de France :
Association Technique de Fonderie :
Centre Technique des Industries de la Fonderie :
HAUT DE PAGE
NF EN ISO 945-1 - (mai 2009) - Microstructure des fontes – Partie 1 : classification du graphite par analyse visuelle. - -
NF EN 10-001 - Fonderie – Classification et désignation des fontes brutes : désignation symbolique et numérique. - -
NF EN 1560 - (avril 2011) - Fonderie – Système de désignation de la fonte – Désignation symbolique et numérique. - -
NF EN 1563 - (février 2012) - Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal. - -
NF EN 1564 - (décembre 2011) - Fontes ausferritiques à graphite sphéroïdal. - -
NF EN 16124 - (décembre 2011) - Fonderie – Fontes ferritiques à graphite sphéroïdal faiblement...
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