Bibliographie & annexes
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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 6892 de novembre 2016. citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 6892-1 (A03-001-1) : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1 : méthode d'essai à température ambiante (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
La norme ISO 6892-1 de juillet 2016 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 6892-1 : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1: Méthode d'essai à température
ambiante (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1911 (Décembre 2019).
La norme ISO 945 citée dans cet article a été enrichie d'une partie 4 : ISO 945-4 : Microstructure des fontes - Partie 4: Méthode d'essai pour l'évaluation de la nodularité des fontes à graphite sphéroïdal (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1904 (avril 2019).
La norme NF EN ISO 6892-2 d'avril 2011 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 6892-2 (A03-001-2) : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 2 : méthode d'essai à température élevée.
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1811 (novembre 2018).
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).
RÉSUMÉ
Cet article fournit les données concernant les fontes à graphite vermiculaire. Il indique comment le process et ses contrôles associés ont permis de garantir cette fiabilité et cette répétitivité, et fait état des normes existantes relatives à ces fontes. Les caractéristiques à l’emploi, intermédiaires entre celles des fontes à graphite lamellaire et sphéroïdal, en liaison avec le graphite qui reste interconnecté, sont indiquées ainsi que leurs évolutions en fonction de paramètres structuraux et de la température d’emploi. Les applications industrielles actuelles et à venir sont mentionnées.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Joël LE GAL : Ingénieur Civil des Mines - Ancien Expert Fonderie du Groupe Renault, - Technocentre Renault, 78280 Guyancourt, France
INTRODUCTION
La morphologie originale du graphite vermiculaire (GV), dérivant de la morphologie du graphite lamellaire, mais sans effet d’entaille marqué en extrémité des lamelles, suscite l’intérêt des métallurgistes depuis les années 1980.
Cette morphologie laisse entrevoir des propriétés originales du matériau, pouvant conduire suivant la propriété d’emploi recherchée, à des avantages importants :
-
par rapport à une fonte à graphite lamellaire (GL), les caractéristiques de traction, module d’élasticité, fatigue, tenue au choc sont très sensiblement améliorées ;
-
par rapport à une fonte à graphite sphéroïdal (GS), une meilleure conductivité thermique et une meilleure résistance au frottement, dues au graphite interconnecté, sont constatées.
Mais, l’obtention reproductible du graphite vermiculaire est particulièrement délicate, car il est intermédiaire entre le graphite lamellaire et le graphite sphéroïdal, ce dernier devant sa plus grande facilité de production industrielle fiable à une fourchette autorisée assez large de magnésium résiduel.
De plus, l'usinage est longtemps resté un frein important pour l’industrialisation, notamment dans les fabrications de grande série type automobile.
Aujourd’hui, l’ensemble des progrès réalisés permet des fabrications en grande série :
-
maîtrise et reproductibilité des structures recherchées pour l’emploi sur les pièces brutes,
-
usinage dans des conditions industrielles correctes grâce aux progrès réalisés à la fois sur les outils et sur les conditions de coupe.
L’objectif de cet article est de fournir les caractéristiques d’élaboration, les caractéristiques métallurgiques, les propriétés d’emploi, et les premières applications industrielles de la fonte à graphite vermiculaire. La recherche d’allègement pour les automobiles et les camions permet d’envisager une croissance rapide d’emploi de cette fonte.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
applications industrielles actuelles développements prévisionnels procédé de fabrication fonderie fontes à graphite vermiculaire
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2. Caractéristiques métallurgiques
2.1 Composition chimique
Le tableau 1 fournit les analyses des nuances classiques, les plus usitées pour la réalisation de carters-cylindres, culasses, et carters chapeaux (bedplates) de taille moyenne.
Pour les pièces de plus petite ou plus grande taille, il faut adapter la composition, en veillant toutefois à rester dans la vallée eutectique définie par C + Si/4,3 (fourchette 4,1-4,4).
Par exemple, pour assurer le taux de perlite voulu dans des pièces de grande taille à vitesse de solidification plus lente, on peut diminuer la teneur en silicium à 1,8, en utilisant une fourchette en carbone de 3,7-3,9. En parallèle, il est possible d’utiliser les valeurs maximales de cuivre 1 % et d’étain 0,10 %, sans toutefois les dépasser pour éviter des problèmes de fragilité.
HAUT DE PAGE2.1.2 Fontes pour hautes températures
Pour les pièces travaillant à hautes températures et sous sollicitations thermomécaniques (collecteurs échappement et carters de turbo), les fontes à graphite vermiculaire à matrice ferritique de type SiMo (Si 4,0 à 4,5, Mo 0,5 à 1,0) sont employées.
Le silicium élevé et des teneurs en éléments perlitisants sous forme de traces, cuivre (< 0,10) et étain (< 0,010), conduisent à l’obtention d’une matrice ferritique durcie par le silicium qui reste stable dans la plage de températures d’emploi et limite très efficacement la desquamation par oxydation due aux gaz d’échappement.
Le molybdène améliore sensiblement la tenue aux chocs thermiques, par création de fins réseaux de carbures, qui ne doivent pas excéder 5 % dans la matrice.
L’intérêt de la fonte SiMo à graphite vermiculaire réside dans de meilleurs échanges thermiques liés à sa conductibilité thermique supérieure à celle de la fonte GS, abaissant ainsi la température de paroi des pièces.
En liaison avec le silicium élevé, pour rester dans la...
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Caractéristiques métallurgiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LOPER (C.R.), LALICH (M.J.), PARK (H.K.), GYARMATY (A.M.) - « The relationship of microstructure to mechanical properties in compacted graphite irons » - AFS Transactions 80-160, pp. 313-330 (1980).
-
(2) - ALTSTETTER (J.D.), NOWICKI (R.M.) - « Compacted Graphite Iron – Its properties and automotive applications » - AFS Transactions 82-188, pp. 959-970 (1982).
-
(3) - HUGHES (I.C.H.), POWELL (J.) - « Compacted Graphite Irons – High quality engineering materials in the cast iron family » - SAE Paper 840772 (1984).
-
(4) - DAWSON (S.) - Document issu d’une présentation « Werkstoff und Automobilantrieb (Materials in Powertrain) », VDI (Verein Deutscher Ingenieure) - Dresden Germany (28-29 October 1999).
-
(5) - DAWSON (S.), TROSCHEL (W.) - Sintercast and U Dieterle Halberg Guss GMBH - Foundry Trade Journal (June 2001).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
sintercast.com/technology, sintercast.com/market,
sintercast.com/library/technical-publications,
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ISO 16112 :2006 - confirmée en 2013 - Fonte à graphite vermiculaire (compacté) - -
NF EN 16079 - janvier 2012 - Fonderie – Fonte à graphite vermiculaire (compacté) - -
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