Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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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 ;
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l'accroissement de l'usinabilité ;
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l'obtention d'une bonne ténacité ;
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l'augmentation des caractéristiques mécaniques ;
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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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Contrôles lors du traitement thermique
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2. Traitements thermiques
2.1 Traitement de détente
Ce traitement a pour but de réduire sensiblement les contraintes résiduelles de coulée liées à la complexité de la forme de la pièce ; complexité qui accentue les hétérogénéités thermiques lors de la solidification et du refroidissement dans le moule.
Ces contraintes peuvent donner lieu à des déformations, en cours d'usinage ou pendant leur service et, exceptionnellement, à des ruptures. Toutefois, la majeure partie des pièces en fonte ne nécessite pas de traitement de détente, soit qu'elles ne contiennent pas de contraintes, soit que leur élimination intervienne à l'occasion d'un autre traitement thermique.
En fait, la relaxation des contraintes touche des pièces de grandes dimensions dont la stabilité dimensionnelle doit être très précise (bâtis de machines employés dans l'industrie horlogère ou dans les mécanismes de régulation automatique), ou bien des pièces soumises à des chocs thermiques violents (moules pour coulée en coquille, creusets pour élaboration de métal).
Le principe de base du traitement de détente est fondé sur le phénomène de fluage : par chauffage à une température appropriée, comprise entre 500 et 650 °C, la limite d'élasticité de la fonte est abaissée pour permettre une relaxation ou une élimination des contraintes. Après relaxation, la pièce doit être refroidie jusqu'à la température ambiante à une vitesse suffisamment lente pour éviter l'apparition de nouvelles contraintes tout en restaurant les caractéristiques mécaniques initiales.
Le choix du cycle temps-température consiste à réaliser un compromis entre les deux exigences suivantes : relaxer suffisamment les contraintes et éviter un traitement qui diminue par trop la résistance mécanique de la fonte.
Le traitement sera tributaire de la composition chimique, notamment de la présence d'éléments d'alliage : manganèse, chrome, molybdène, qui améliorent les caractéristiques mécaniques à température élevée ; ainsi, les températures préconisées pour le traitement de détente seront-elles plus élevées pour ces fontes alliées que pour celles qui ne le sont pas.
Le tableau 2 précise les conditions permettant la relaxation des contraintes et la stabilisation dimensionnelle ...
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Traitements thermiques
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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