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English
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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Lire l’articleAuteur(s)
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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,
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la vitesse de refroidissement,
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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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Accueil > Ressources documentaires > Matériaux > Mise en forme des métaux et fonderie > Fonderies et moulages des alliages > Fontes à graphite sphéroïdal > Élaboration
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Caractéristiques mécaniques
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1. Élaboration
1.1 Formation du graphite sphéroïdal
Les sphéroïdes de graphite apparaissent dans le métal liquide et non dans le solide. Le sphéroïde s’entoure, lorsque la solidification progresse, d’une gaine d’austénite au travers de laquelle le carbone doit diffuser pour cristalliser sur le sphéroïde de graphite. Le phénomène est constaté sur l’analyse thermique d’une fonte à graphite sphéroïdal. La courbe « température en fonction du temps » ne présente pas de palier eutectique, ce qui traduit le manque d’équilibre entre les phases liquide et solide d’où la perte de contact entre le liquide et le graphite.
Les sphéroïdes se forment à partir de germes « hétérogènes », particules étrangères dont le système cristallin permet la cristallisation du graphite (qui se produit dans le système hexagonal).
Le magnésium n’est pas le seul élément qui favorise la formation du graphite sphéroïdal (GS) ; le cérium, le lithium, le barium, le strontium et de nombreux autres éléments ont les mêmes effets sur la fonte liquide. Le magnésium pur ou sous forme de ferro-alliage est l’élément utilisé industriellement.
Tous les éléments cités ont la particularité d’être très avides à la fois de soufre et d’oxygène, éléments qui réduisent très fortement la tension superficielle du bain de fonte. Ces mêmes éléments ont, par ailleurs, une faible solubilité dans le fer, contrairement aux graphitisants tels que le silicium et l’aluminium qui le sont eux largement.
Les poisons à la formation du graphite sphéroïdal existent : le plomb pour une teneur supérieure à 20 ppm ; l’antimoine pour une teneur supérieure à 100 ppm ; le bismuth pour une teneur supérieure à 20 ppm ; le titane pour une teneur supérieure à 400 ppm. Pour des très faibles teneurs de ces éléments poisons, le cérium joue le rôle de remède en les fixant sous forme de composés intermétalliques.
HAUT DE PAGE1.2 Élaboration de la fonte de base
Les exigences précédentes concernant la composition de la fonte montrent...
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Élaboration
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...
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