Solidification - Macrostructures et qualité des produits

1 - Alimentation des lingotières et des empreintes de fonderie

• 1.1 - Généralités sur l’alimentation en liquide
• 1.2 - Coulabilité en fonderie
  Figure 1 - Variation de la coulabilité, , en fonction de la composition pour les alliages Fe - C (d’après ) Figure 2 - Séquences de solidification d’éprouvettes de coulabilité (représentation schématique)
• 1.3 - Transferts thermiques. Cas d’un métal pur
  Figure 3 - Profils de température schématiques à un instant de la solidification d’un métal pur coulé en lingotière ou en moule Figure 4 - Relations entre l’épaisseur solidifiée et le temps pour différents procédés de coulée appliqués aux aciers Figure 5 - Courbes de refroidissement schématiques d’un lingotin de fer pur Figure 6 - Progression schématique du front de solidification après la coulée d’un lingot de fer pur
• 1.4 - Transferts thermiques. Cas des alliages
  Figure 7 - Courbes schématiques de refroidissement d’un lingotin d’acier à 0,6 % de carbone Figure 8 - Développement schématique de la zone pâteuse après la coulée d’un lingotin d’acier à 0,6 % de carbone Figure 9 - Étendue des zones pâteuses dans différentes conditions de coulée Figure 10 - Relation entre le temps local de solidification complète et la production horaire pour différents procédés de coulée appliqués aux aciers (d’après  )
• 1.5 - Variations de volume à l’échelle du produit
  Figure 11 - Formation schématique de la retassure dans un lingot Figure 12 - Structure interne des lingots suivant l’intensité du calmage (d’après )

2 - Texture des grains de coulée et modes de cristallisation

• 2.1 - Grains de coulée
• 2.2 - Zones de cristallisation dans les produits coulés en acier calmé
  Figure 13 - Représentation schématique d’une coupe de lingot montrant les trois zones de cristallisation Figure 14 - Texture de grains d’un rond d’acier ferritique à 17 % de Cr obtenu par coulée centrifuge (d’après ) Figure 15 - Évolution des distances interdendritiques avec la distance à la peau dans un lingot d’acier 100 C 6 (d’après )
• 2.3 - Facteurs affectant le volume et la structure de la zone équiaxe
  Figure 16 - Contrôle de l’épaisseur de la zone colonnaire dans un bloom d’acier coulé en continu (d’après ) Figure 17 - Influence de l’intervalle de solidification théorique sur la proportion de zone colonnaire (d’après )
• 2.4 - Schématisation de la formation de la zone équiaxe

3 - Macroségrégations et mésoségrégations

• 3.1 - Aciers effervescents coulés en lingots
  Figure 18 - Lingot bouteille de 5 t en acier doux non calmé coulé en chute (d’après )
• 3.2 - Aciers calmés coulés en lingots et alliages non ferreux
  Figure 19 - Lingot de forge de 35 t en acier au carbone mi-dur masselotté, coulé en chute sous vide (d’après )
• 3.3 - Faciès de ségrégation propres à la coulée continue de l’acier
  Figure 20 - Diagramme de formation d’un mini-lingot (d’après ) Figure 21 - Profils de concentration en carbone le long d’un rayon dans une billette d’acier 100 C 6 coulé en continu
• 3.4 - Phénomènes élémentaires pouvant induire des macro- ou des mésoségrégations
  Figure 22 - Relation zone équiaxe-indice de ségrégation pour des brames d’acier coulé en continu (d’après ) Figure 23 - Illustration schématique de l’incidence de la circulation du liquide dans la zone pâteuse sur la microségrégation interdendritique repérée par Figure 24 - Illustration schématique de l’incidence de la circulation du liquide sur la composition locale moyenne du solide après solidification complète Figure 25 - Évolution du titre massique du liquide (%) en fonction de g s pendant la solidification d’un alliage Fe-1 % C en présence d’une circulation de liquide caractérisée par le rapport Tableau 1 Tableau 2

4 - Microporosités et criques internes

• 4.1 - Facteurs affectant la microporosité
• 4.2 - Phénomènes élémentaires à l’origine de la microporosité et moyens d’action
  Figure 26 - Influence de l’avancement de la solidification sur la perméabilité de la zone pâteuse 
• 4.3 - Facteurs affectant la tendance à la crique
  Figure 27 - Paramètres utilisés pour caractériser schématiquement la transition ductile-fragile à haute température d’un acier à 0,23 % C
• 4.4 - Phénomènes élémentaires impliqués dans le criquage à chaud
  Figure 28 - Influence des conditions de solidification sur la sensibilité à la crique à chaud d’un alliage binaire (représentation schématique)

5 - Importance de l’étape de solidification

• 5.1 - La fonte ductile, produit révolutionnaire dans la lignée des fontes grises moulées
  Figure 29 - Évolution chronologique des propriétés mécaniques des tuyaux de fonte produits à Pont-à-Mousson Figure 30 - Microstructure des fontes de tuyau
• 5.2 - Les pièces moulées « monograin », aboutissement de l’évolution des procédés de fonderie de précision
  Figure 31 - Caractéristiques mécaniques des fontes de première génération (graphite lamellaire) et de seconde génération (graphite sphéroïdal) Figure 32 - Évolution chronologique des propriétés en fluage des alliages à base de nickel pour ailettes de turbine (d’après ) Figure 33 - Évolution chronologique de la composition chimique des superalliages pour ailettes de turbine Figure 34 - Textures de grains de coulée d’ailettes de turbine moulées Figure 35 - Schéma d’équipement pour solidification dirigée (d’après )
• 5.3 - Intérêt potentiel des conditions extrêmes de solidification très rapide
  Figure 36 - Contrainte à rupture en fonction de la température pour des alliages à base de Al - Fe obtenus par solidification très rapide ; comparaison avec des alliages d’aluminium corroyés conventionnels (d’après ) Figure 37 - Effet de la solidification rapide sur la solubilité dans quelques alliages d’aluminium (d’après ) Figure 38 - Solidification de l’alliage Al - Mn à 10 % en masse de Mn ; conditions d’une structure homogène, sans microségrégations Tableau 3