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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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4. Fontes grises à graphite sphéroïdal (GS)
4.1 Composition des fontes GS
La composition typique des fontes GS est la suivante :
-
carbone : 3 à 4 % ;
-
silicium : 1,8 à 3 % (ou 4 à 6 % pour une meilleure résistance à la corrosion) ;
-
manganèse :
-
0,1 à 0,2 % (pour obtenir une structure ferritique),
-
0,2 à 0,4 % (pour obtenir une structure perlitique),
-
1,8 à 4 % (pour obtenir une structure austénitique) ;
-
-
soufre : 0,01 % ;
-
phosphore : < 0,08 %.
4.2 Formation du graphite
La formation du graphite est favorisée par la présence de germes tels que les oxydes, carbures, et sulfures, qui cristallisent dans un réseau propice à la cristallisation du graphite. Un sphéroïde se forme et se revêt d'une gaine d’austénite, permettant la diffusion du carbone. Le magnésium est couramment utilisé pour encourager la germination, bien qu’antigraphitisant, retardant la formation du graphite. Il est introduit sous forme de ferro-alliage (Fe-Si-Mg). La graphitisation est ensuite encouragée, au moment de la coulée, par l'inoculation d'un produit graphitisant (ferrosilicium) pour obtenir une fonte grise.
HAUT DE PAGE4.3 Structures obtenues
On peut obtenir quatre formes différentes :
-
fonte GS ferritique : bien que difficile à obtenir à l'état brut de coulée dû au refroidissement prolongé, cette structure peut être obtenue par traitement thermique ;
-
fonte GS perlitique : plus courante, elle peut parfois présenter une auréole de ferrite autour du graphite, créant une structure dite « œil de bœuf » ;
-
fonte GS austénitique : elle est réalisée avec des éléments d’addition tels que le manganèse ou le nickel (18 à 24 %) ;
-
fonte GS martensitique : elle est obtenue par un traitement thermique de trempe suivi d’un revenu.
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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
-
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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