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RÉSUMÉ
Cet article décrit en détail les variétés de fontes, leurs procédés de fabrication, structures micrographiques et applications. Les fontes blanches, obtenues par refroidissement rapide et teneurs spécifiques en manganèse et silicium, sont caractérisées par une dureté élevée, et utilisées dans des applications résistantes à l'usure après stabilisation thermique. Les fontes grises, avec du carbone sous forme de graphite, ont des structures complexes et des applications diverses, notamment dans la construction mécanique et le génie chimique. Les fontes malléables, améliorées par des traitements thermiques spécifiques, sont conçues pour optimiser leur malléabilité. Le procédé de fabrication des fontes grises à graphite sphéroïdal (GS) est également expliqué, mettant en lumière l'influence des éléments d'alliage et des traitements thermiques sur les propriétés mécaniques et structures matricielles, facilitant une large gamme d'applications industrielles. Le document détaille aussi les traitements thermiques comme la stabilisation, la ferritisation, la graphitisation et la trempe, modifiant les propriétés mécaniques des fontes pour des applications spécifiques.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur - Cet article est la version actualisée de l’article [TBA1064] intitulé « Les fontes » rédigé et paru en 2004.
INTRODUCTION
Les fontes, alliages fer-carbone, se distinguent par leurs structures micrographiques et propriétés mécaniques, adaptées à une multitude d'applications industrielles. Les différentes variétés de fontes, obtenues par des procédés de fabrication et des traitements thermiques spécifiques, offrent des possibilités d'application étendues. Cette étude explore les caractéristiques, la fabrication et les applications des fontes blanches, grises et malléables, ainsi que des fontes grises à graphite sphéroïdal (GS), en mettant un accent particulier sur les traitements thermiques qui modifient leurs propriétés mécaniques pour des utilisations ciblées.
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1. Fontes blanches
1.1 Procédure d'obtention des fontes blanches
Les fontes blanches se caractérisent par leur dureté et leur fragilité attribuées à la présence de cémentite. Ces fontes sont obtenues via une procédure spécifique : une température de coulée relativement basse, un refroidissement accéléré, une concentration élevée de manganèse et une faible teneur en silicium contribuent à leur formation. Au niveau micrographique, ces fontes partagent des composants similaires avec les aciers hypoeutectoïdes. L’eutectique, connu sous le nom de lédéburite, subit une métamorphose à la température eutectoïde, passant du fer γ au fer α + Fe3C. À température ambiante, la lédéburite transformée est présente.
HAUT DE PAGE1.2 Structures des fontes blanches
La figure 1 illustre la structure des fontes blanches hypoeutectiques, montrant des dendrites d'austénite métamorphosées en perlite, tandis que le reste est constitué de lédéburite transformée, comme illustré en figures 2 et 3.
HAUT DE PAGE1.3 Fonte « trempée »
Le terme « fonte trempée » est spécifique à l'industrie de la fonderie, désignant des pièces en fonte ayant des structures et caractéristiques distinctes en surface et en profondeur. La surface, refroidie rapidement grâce à des refroidisseurs métalliques intégrés dans le moule, devient une fonte blanche extrêmement dure (400 à 500 HB), tandis que le cœur et les tourillons demeurent en fonte grise, moins durs et moins fragiles.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LAPLANCHE (H.) - Les Fontes et leurs traitements thermiques. - Éditions Desforges (1975).
-
(2) - LAPLANCHE (H.), LAINE (J.) - Les fontes et leurs traitements thermiques : tome 1, métallurgie structurale. - Éditions PYC (1975).
-
(3) - CHARBONNIER (J.), MARGERIE (J.-C.) - Les fontes et leurs traitements thermiques. - Éditions PYC et Desforges (1975 et 1976).
NORMES
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Matériaux isolants thermiques industriels – Produits sous forme de rouleaux et de plaques fabriqués en usine – Spécifications. - NF EN 12513 - 2011
-
Fonte – Fonte grise. - NF EN 1561 - 2011
-
Traitement thermique des fontes – Termes et définitions. - NF EN ISO 4885 - 2018
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