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Auteur(s)
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Jacques JAULT : Ingénieur de l’École supérieure de fonderie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comme pour toutes les fontes, la présence de carbone libre facilite grandement l’usinage des fontes à graphite sphéroïdal, le carbone jouant le rôle de lubrifiant et favorisant la rupture des copeaux. En outre, des avancées considérables ont été réalisées en matière de soudabilité de ces fontes, en particulier les fontes ferritiques, peu sujettes aux transformations cristallines par échauffement de la zone de soudure, zone affectée thermiquement. Il est également possible d’améliorer les propriétés de résistance à l’usure des fontes à graphite sphéroïdal grâce à un traitement thermique superficiel ou à un revêtement de surface.
Enfin, d’importants progrès permettent de produire aujourd’hui des fontes à graphite sphéroïdal présentant une structure bainitique, qui résulte d’un traitement thermique spécial, dénommé trempe isotherme, consistant en la transformation de l’austénite en une structure dont les caractéristiques de résistance à la traction et de ténacité sont beaucoup plus élevées.
La norme NF EN 1564 d’octobre 1997 a précisé les valeurs minimales de résistance à la traction, de limite conventionnelle d’élasticité 0,2 % et d’allongement pour quatre nuances (tableau 1).
Cet exposé sur les fontes à graphite sphéroïdal se compose de quatre articles :
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Fontes à graphite sphéroïdal- Propriétés d’utilisation Fontes à graphite sphéroïdal. Propriétés d’utilisation ;
-
[M 4 611] Fontes à graphite sphéroïdal. Propriétés de mise en œuvre ;
-
Fontes à graphite sphéroïdal- Données numériques Fontes à graphite sphéroïdal. Données numériques ;
-
Fontes à graphite sphéroïdal. « Pour en savoir plus ».
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Contraintes maximales à utiliser pour le calcul des pièces
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1. Propriétés liées à la mise en œuvre
1.1 Aptitude à l’usinage. Facteurs métallurgiques de l’usinabilité
La relative facilité d’usinage des fontes, qui constitue l’un de leurs principaux avantages, est due à la présence de graphite. La forme et la quantité du graphite conditionnent la qualité de surface ; la nature de la matrice détermine les conditions de coupe (durée d’outil, vitesse, avance).
La mesure de la dureté Brinell constitue un indice d’usinabilité puisqu’elle dépend, en premier lieu, de la structure. Toutefois, la dureté ne peut pas, à elle seule, être un critère suffisant de l’usinabilité car celle-ci est plus affectée par la présence de constituants durs (par exemple, traces de carbures libres qui ont un effet très néfaste sur la durée de l’outil) que par la variation de dureté consécutive à ces modifications de la microstructure.
Un essai d’usinabilité, qui fait l’objet d’une norme (NF A 03-604) (), fondé sur la mesure du diamètre critique (D0,20 ) correspondant à un recul du bec de l’outil de 0,2 mm qui s’est produit par usure lors du dressage d’un échantillon, permet, par une mesure rapide et simple, de comparer l’usinabilité de différentes fontes (figure 1) [40].
La structure des fontes à graphite sphéroïdal comprend, en proportion variable selon la nuance, les constituants suivants :
-
la ferrite, constituant doux de faible dureté, qui s’usine facilement (le silicium en solution dans la ferrite exerce un effet durcissant modéré pour les teneurs courantes (2 à 3 %) rencontrées dans les fontes à graphite sphéroïdal) ;
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la perlite, constituée de lamelles de ferrite (constituant doux) et de lamelles de carbure de fer (cémentite dure), qui s’usinera d’autant plus difficilement que la structure de la perlite sera fine.
Lorsqu’ils se trouvent à l’état de lamelles minces dans la perlite, les carbures de fer sont faciles à couper. Lorsqu’ils sont anormalement présents sous forme de carbures libres, ils réduisent très notablement la durée de vie des outils.
Les fontes à graphite sphéroïdal peuvent s’obtenir par traitement thermique ou, d’une manière plus économique, directement à l’état brut de coulée. Des essais effectués à la Régie...
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