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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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2. Fontes grises
2.1 Structure des fontes grises
Les fontes grises sont caractérisées par la présence de carbone sous forme de graphite. L'analyse de ces fontes est souvent réalisée à l'aide du diagramme fer-graphite stable, à condition que la fonte renferme des éléments graphitisants comme le silicium, et que la température de coulée soit suffisamment élevée. Ce dernier point favorise la réduction de la silice et la dissolution du silicium dans la fonte liquide, spécialement lors d'un refroidissement lent. La transition du diagramme stable au diagramme métastable s’observe au fur et à mesure que la température diminue, rendant les facteurs de graphitisation inopérants. Selon la composition, la fonte grise peut adopter différentes structures, notamment :
-
cémentite + perlite + graphite lamellaire ;
-
perlite + graphite lamellaire ;
-
ferrite + perlite + graphite lamellaire.
La structure résultante se compose de graphite et d'une matrice ayant des caractéristiques structurales semblables à celles d’un acier.
HAUT DE PAGE2.2 Fonction du graphite dans les fontes grises
Bien que le graphite n'augmente pas la résistance de l'alliage, sa distribution et sa granulométrie ont un impact sur les propriétés mécaniques de la fonte grise. Une répartition uniforme et une granulométrie fine sont préférables. Le graphite en forme sphéroïdale dans la fonte GS est, à cet égard, plus avantageux que la forme lamellaire dans une fonte grise ordinaire. La forme lamellaire contribue largement à la fragilité des fontes grises. Par ailleurs, le graphite améliore les propriétés de frottement de la fonte grise, offrant ainsi un effet autolubrifiant favorable à l'usinabilité.
HAUT DE PAGE2.3 Taux de solidification
Une solidification lente est cruciale pour encourager la formation de l’eutectique austénite-graphite. Selon la forme de la pièce, différentes structures peuvent se manifester durant le refroidissement :
-
fonte grise dans les zones massives ;
-
fonte blanche sur la...
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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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