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1 - OBTENTION

  • 1.1 - Élaboration
  • 1.2 - Traitements thermiques

2 - FACTEURS EXERÇANT UNE INFLUENCE SUR LES PROPRIÉTÉS

3 - CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES CONVENTIONNELLES

4 - PROPRIÉTÉS LIÉES AU COMPORTEMENT EN SERVICE

Article de référence | Réf : M4610 v1

Facteurs exerçant une influence sur les propriétés
Fontes à graphite sphéroïdal - Propriétés d’utilisation

Auteur(s) : Jacques JAULT

Date de publication : 10 mars 2001

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NOTE DE L'ÉDITEUR

La norme ISO 945 citée dans cet article a été enrichie d'une partie 4 : ISO 945-4 : Microstructure des fontes - Partie 4: Méthode d'essai pour l'évaluation de la nodularité des fontes à graphite sphéroïdal (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1904 (avril 2019).

26/06/2019

La norme NF EN ISO 945-1 de mai 2009 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 945-1 (A32-100-1) Mars 2018 "Microstructures des fontes - Partie 1 : Classification du graphite par analyse visuelle"

Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1803 (avril 2018).

20/12/2018

La norme NF EN 1563 de février 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1563 (A32-201) "Fonderie - Fontes à graphite sphéroïdal " Révision 2018

Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).

11/01/2019

Auteur(s)

  • Jacques JAULT : Ingénieur de l’École supérieure de fonderie

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INTRODUCTION

Les fontes à graphite sphéroïdal voient se développer leurs applications depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale.

Elles se sont substituées à l’acier, tant moulé que corroyé, et, bien évidemment, aux fontes malléables dont elles découlent « intellectuellement ».

L’idée de faire graphitiser le carbone sous une forme globulaire plutôt que lamellaire est en effet une déduction logique de l’observation des fontes malléables à cœur noir.

Il convient de rappeler que les propriétés mécaniques et physiques des fontes dépendent de leur structure métallique, laquelle insère du carbone libre. Lorsque ce carbone se présente sous sa forme naturelle, qui est lamellaire, il contribue à fragiliser l’ensemble, les lamelles, solution de continuité, constituant autant d’amorces de rupture. Si, au contraire, le carbone est « ramassé » sous forme de sphéroïdes ou de nodules, son influence sur le comportement d’un ensemble ainsi moins fragilisé (disparition des solutions de continuité) sera très atténuée, ce qui entraînera la disparition de la fragilité et l’amélioration de l’allongement et du comportement à la fatigue.

On se rapproche ainsi de certaines propriétés des aciers de même matrice métallique, ferritiques, perlitiques, austénitiques, martensitiques, voire bainitiques. En même temps, le fait de conserver du carbone libre apporte aux fontes des avantages indiscutables :

  • bon comportement à la compression, permettant une certaine élasticité de l’ensemble ;

  • dans certains milieux, bon comportement au regard de la corrosion, dont le cheminement est ralenti, voire arrêté, par le carbone, qui se comporte alors comme un maillage filtrant ;

  • enfin, comportement en fatigue, surtout pour les fontes ferrito‐perlitiques, plus que satisfaisant : il suffit pour s’en convaincre de rappeler que des bras de suspension de véhicule sont quotidiennement réalisés en fonte à graphite sphéroïdal.

Économiquement, les fontes à graphite sphéroïdal offrent également de l’intérêt, pour les raisons suivantes :

  • elles présentent des qualités de fonderie comparables à celles des fontes lamellaires, qui sont les moins coûteux des produits métalliques ;

  • leurs températures de coulée et leur coulabilité sont très voisines, ce qui entraîne des sujétions moindres que celles imposées par les aciers moulés dont les températures de coulée sont supérieures ;

  • si leurs retraits sont quelque peu supérieurs à ceux des fontes lamellaires, ils demeurent inférieurs à ceux des aciers, d’où une diminution du risque de criques, mêmes s’il est prudent de prévoir des masselottes pour combattre d’éventuelles retassures.

Tout cela fait que les fontes à graphite sphéroïdal connaissent une progression dans tous les secteurs industriels, et cela dans tous les pays, une meilleure maîtrise de leur processus d’élaboration en faisant aujourd’hui un produit parfaitement fiable.

Nota :

Cet exposé sur les fontes à graphite sphéroïdal se compose de quatre articles :

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m4610


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2. Facteurs exerçant une influence sur les propriétés

2.1 Microstructure

Dans les fontes à graphite sphéroïdal, le graphite se présente sous forme compacte voisine de la sphère (figure 1). Les formes V et VI définies par la norme NF EN ISO 945 que l’on rencontre industriellement n’ont qu’une influence réduite sur les caractéristiques mécaniques de ces fontes.

La différence entre les diverses nuances prévues dans la norme NF EN 1563 d’octobre 1997 (cf. tableau 1) réside dans la nature de la matrice métallique qui entoure le graphite et qui varie en fonction de la composition, de la vitesse de refroidissement et, éventuellement, des traitements thermiques.

Pour une composition chimique courante et en l’absence d’éléments d’alliage, la structure obtenue à l’état brut de coulée est constituée de ferrite et de perlite. Si la pièce n’est pas d’épaisseur uniforme, les sections les plus épaisses, qui se refroidissent plus lentement, contiennent plus de ferrite que les sections plus minces qui sont à prédominance perlitique. Ces nuances ferrito‐perlitiques, les plus économiques, sont fréquemment utilisées à l’état brut de coulée. La ferrite, constituant doux, se présente sous forme d’auréoles entourant les sphères de graphite (figure 2), le reste de la matrice étant constitué de perlite lamellaire dont les caractéristiques mécaniques et la dureté dépendent avant tout de la finesse des lamelles de la perlite.

Ces structures ferrito‐perlitiques peuvent ensuite être modifiées pour que l’on puisse obtenir soit une nuance ferritique à ductilité élevée par recuit de ferritisation, soit une nuance perlitique à résistance mécanique élevée par traitement de normalisation.

HAUT DE PAGE

2.2 Composition

La composition chimique d’une fonte à graphite sphéroïdal et la vitesse de refroidissement de la pièce exercent une influence directe sur la nature de la matrice métallique, donc sur les caractéristiques mécaniques.

Les...

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