Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Simone PARENT-SIMONIN : Directeur des recherches et développements industriels au Centre technique des industries de la fonderie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comparées aux autres matériaux métalliques, les fontes offrent aux utilisateurs un large choix de caractéristiques pour un prix intéressant, compte tenu des matières premières employées et de la facilité d'élaboration. Toutefois, certaines catégories de fonte intègrent le traitement thermique dans le cycle de fabrication, tandis que d'autres voient leur domaine d'emploi sensiblement élargi grâce à des traitements thermiques appropriés.
Les fontes malléables à matrice ferritique ou à matrice perlitique appartiennent à ce premier groupe, ainsi que les fontes grises coulées en coquille. De même, les fontes alliées à structure graphitique ou à structure carburigène nécessitent le plus souvent un traitement thermique spécifique pour obtenir une matrice déterminée.
À propos de structure graphitique ou carburigène, il est bon de rappeler que la différence fondamentale entre aciers et fontes réside dans la possibilité, pour les fontes, de présenter le carbone eutectique soit sous forme de carbures plus ou moins complexes (état métastable), soit sous la forme du graphite (état stable).
Par un recuit spécial, on peut passer de la structure carburigène à la forme graphitique : c'est le but du traitement de malléabilisation ou de graphitisation.
En revanche, en aucun cas, le traitement thermique ne modifie sensiblement la forme du graphite préexistant ; il est donc inutile de recourir à un traitement thermique pour modifier ou améliorer la forme du graphite obtenue à la solidification.
Pour les fontes non alliées ou faiblement alliées, le traitement thermique permet :
-
la réduction des contraintes internes ;
-
l'accroissement de l'usinabilité ;
-
l'obtention d'une bonne ténacité ;
-
l'augmentation des caractéristiques mécaniques ;
-
l'augmentation de la résistance à l'usure.
Le choix des traitements thermiques pour répondre à chacun de ces objectifs fait l'objet de cet article, après quelques rappels sur les fontes.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1999 par Simone PARENT-SIMONIN
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Traitements thermiques
En anglais
1. Rappels préliminaires
Les traitements thermiques et la terminologie utilisée pour les fontes sont analogues à ceux employés pour les aciers, avec toutefois des particularités : la notion de « trempabilité » utilisée pour la métallurgie des aciers est transposable au cas des fontes, mais les teneurs élevées en carbone et en silicium, associées à une teneur appréciable en manganèse, confèrent aux fontes une trempabilité relativement élevée, de sorte qu'une trempe à l'huile peut se substituer à une trempe à l'eau.
Il est essentiel de remarquer que la teneur en carbone de l'austénite avant trempe est fonction de la température d'austénitisation et, donc, que la trempabilité dépendra non seulement de la composition chimique de la matrice, mais également des conditions d'austénitisation.
La présence de silicium conduit à la formation d'un intervalle critique de température lors de la transformation γ → α, intervalle qui s'élargit et qui se déplace vers des valeurs plus élevées lorsque la teneur en Si augmente (figure 1).
Au-dessus de l'intervalle de transformation, le graphite, qu'il soit sous forme de lamelles, de vermicules, de nodules ou de sphéroïdes, se dissout facilement dans l'austénite ; le graphite joue le rôle d'une réserve de carbone. Au cours du refroidissement et selon que celui-ci est lent ou modéré, la matrice obtenue pourra être comparable à celle des aciers, respectivement ferritique ou perlitique, avec diffusion complète ou partielle du carbone vers le graphite existant.
Il apparaît clairement que la détermination des conditions d'application d'un traitement thermique exige la connaissance de la nuance de fonte à traiter, sa teneur approchée en silicium et la nature des éléments d'alliage éventuellement présents.
En tenant compte de la dimension, de la masse et de la complexité de la forme de la pièce, ces informations permettent de définir les températures et les durées correctes du traitement.
Le choix de la nuance de fonte et de son traitement thermique doit répondre, pour une fabrication industrielle donnée, à deux critères, l'un technique en termes de durée de vie de la pièce, l'autre économique, lié aux conditions de fabrication et à la disponibilité du marché.
La méthode de choix proposée n'occultera nullement ce dernier aspect, mais ne disposant pas d'expérience pratique suffisante, ni d'informations...
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Rappels préliminaires
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARGERIE (J.-C.) - Traitements thermiques des fontes - [M 1 145] Techniques de l'Ingénieur base documentaire Archives matériaux, p. 1 à 22 (1994).
-
(2) - RENDER (J.E.) - Critical Temperature Heat Treatment of Cast Irons. - Foundry, p. 65 à 67 (juin 1965).
-
(3) - ELLIS (J.F.), DONOHO (C.K.) - Pratical Annealing Cycles for Ferritizing Ductile Iron - Foundry, vol. 93, p. 73 à 79 (déc. 1965).
-
(4) - CHARBONNIER (J.), MARGERIE (J.C.) - Fragilisation et défragilisation des fontes ferritiques. - Fonderie n° 296, p. 407 à 412 (déc. 1970).
-
(5) - LAPLANCHE (H.) - Les fontes et leurs traitements thermiques métallurgique structurale. - PYC Éditions Desforges, 622 p. en deux tomes (1975 et 1976).
-
(6) - SAVAGE (R.E.) - Heat...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Traitements thermiques des fontes
-
Élaboration des fontes (hormis les fontes malléables)
NORMES
-
Fonderie – Fonte à graphite lamellaire (indice de classement : A32-101) - NF EN 1561 - 10-1997
-
Fonderie – Fonte malléable (indice de classement : A32-701) - NF EN 1562 - 10-1997
-
Fonderie – Fonte malléable (indice de classement : A32-701/A1) - NF EN 1562/A1 - 9-2006
-
Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal (2e tirage, mars 1998) (indice de classement : A32-201) - NF EN 1563 - 10-1997
-
Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal (indice de classement : A32-201/A1) - NF EN 1563/A1 - 4-2003
-
Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal (indice de classement : A32-201/A2) - NF EN 1563/A2 - 12-2005
-
Fonderie – Fonte bainitique (indice de classement : A32-202) - NF EN 1564 - 10-1997
-
Fonderie...
ANNEXES
http://www.sudoc.abes.fr
ADRIEN (J.). – Optimisation des cycles thermiques appliqués aux fontes GS ferritiques vis-à-vis des propriétés de fatigue. INSA de Lyon (2004).
SERBAN (F.). – Évaluation et modélisation des contraintes résiduelles dans les fontes austeno-ferritiques à graphite sphéroïdal : influence du traitement thermique et thermomécanique. Université de Reims, Champagne-Ardenne (2004).
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