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Simone PARENT-SIMONIN : Directeur des recherches et développements industriels au Centre technique des industries de la fonderie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comparées aux autres matériaux métalliques, les fontes offrent aux utilisateurs un large choix de caractéristiques pour un prix intéressant, compte tenu des matières premières employées et de la facilité d'élaboration. Toutefois, certaines catégories de fonte intègrent le traitement thermique dans le cycle de fabrication, tandis que d'autres voient leur domaine d'emploi sensiblement élargi grâce à des traitements thermiques appropriés.
Les fontes malléables à matrice ferritique ou à matrice perlitique appartiennent à ce premier groupe, ainsi que les fontes grises coulées en coquille. De même, les fontes alliées à structure graphitique ou à structure carburigène nécessitent le plus souvent un traitement thermique spécifique pour obtenir une matrice déterminée.
À propos de structure graphitique ou carburigène, il est bon de rappeler que la différence fondamentale entre aciers et fontes réside dans la possibilité, pour les fontes, de présenter le carbone eutectique soit sous forme de carbures plus ou moins complexes (état métastable), soit sous la forme du graphite (état stable).
Par un recuit spécial, on peut passer de la structure carburigène à la forme graphitique : c'est le but du traitement de malléabilisation ou de graphitisation.
En revanche, en aucun cas, le traitement thermique ne modifie sensiblement la forme du graphite préexistant ; il est donc inutile de recourir à un traitement thermique pour modifier ou améliorer la forme du graphite obtenue à la solidification.
Pour les fontes non alliées ou faiblement alliées, le traitement thermique permet :
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la réduction des contraintes internes ;
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l'accroissement de l'usinabilité ;
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l'obtention d'une bonne ténacité ;
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l'augmentation des caractéristiques mécaniques ;
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l'augmentation de la résistance à l'usure.
Le choix des traitements thermiques pour répondre à chacun de ces objectifs fait l'objet de cet article, après quelques rappels sur les fontes.
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- Version archivée 1 de déc. 1999 par Simone PARENT-SIMONIN
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3. Contrôles lors du traitement thermique
3.1 Contrôle de la température
Le contrôle précis et efficace de la température lors du traitement thermique de pièces en fonte est extrêmement important pour éviter le risque de leur mise hors service.
Si la précision nécessaire pour atteindre la fourchette de température et s'y maintenir est relativement facile et bien réalisée, l'uniformité de la température dans toute la charge constituée par les pièces en cours de traitement est beaucoup plus difficile à obtenir et loin d'être atteinte sans répartition appropriée de la chaleur à l'intérieur du four.
La figure 5 est destinée à illustrer la répartition de la température dans un four de recuit à sole mobile au cours du traitement d'une charge normale de pièces en fonte .
Il convient donc de vérifier le cycle de température subi par les pièces en plus du contrôle de la régulation de la température du four.
Par ailleurs, préalablement au traitement, le chargement sera effectué, autant que faire se peut, avec des pièces dont le rapport poids/surface est analogue ; la disposition desdites pièces, en laissant un espace régulier et suffisant entre elles, doit permettre une circulation d'air ou d'atmosphère uniforme dans toutes les parties du four.
HAUT DE PAGE3.2 Atmosphère du four
La fonte peut réagir très rapidement avec l'atmosphère des fours, notamment lors des traitements à température élevée.
Toutefois, dans l'enceinte d'un four ayant une bonne étanchéité, le carbone de la fonte peut créer une atmosphère partiellement réductrice permettant de limiter la formation de la calamine sans pour autant empêcher celle d'une couche oxydée sur les pièces, couche dont on sait qu'elle est facilement éliminée.
On peut également créer une atmosphère neutre d'azote dans le cas de traitement prolongé à...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARGERIE (J.-C.) - Traitements thermiques des fontes - [M 1 145] Techniques de l'Ingénieur base documentaire Archives matériaux, p. 1 à 22 (1994).
-
(2) - RENDER (J.E.) - Critical Temperature Heat Treatment of Cast Irons. - Foundry, p. 65 à 67 (juin 1965).
-
(3) - ELLIS (J.F.), DONOHO (C.K.) - Pratical Annealing Cycles for Ferritizing Ductile Iron - Foundry, vol. 93, p. 73 à 79 (déc. 1965).
-
(4) - CHARBONNIER (J.), MARGERIE (J.C.) - Fragilisation et défragilisation des fontes ferritiques. - Fonderie n° 296, p. 407 à 412 (déc. 1970).
-
(5) - LAPLANCHE (H.) - Les fontes et leurs traitements thermiques métallurgique structurale. - PYC Éditions Desforges, 622 p. en deux tomes (1975 et 1976).
-
(6) - SAVAGE (R.E.) - Heat...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Traitements thermiques des fontes
-
Élaboration des fontes (hormis les fontes malléables)
NORMES
-
Fonderie – Fonte à graphite lamellaire (indice de classement : A32-101) - NF EN 1561 - 10-1997
-
Fonderie – Fonte malléable (indice de classement : A32-701) - NF EN 1562 - 10-1997
-
Fonderie – Fonte malléable (indice de classement : A32-701/A1) - NF EN 1562/A1 - 9-2006
-
Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal (2e tirage, mars 1998) (indice de classement : A32-201) - NF EN 1563 - 10-1997
-
Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal (indice de classement : A32-201/A1) - NF EN 1563/A1 - 4-2003
-
Fonderie – Fonte à graphite sphéroïdal (indice de classement : A32-201/A2) - NF EN 1563/A2 - 12-2005
-
Fonderie – Fonte bainitique (indice de classement : A32-202) - NF EN 1564 - 10-1997
-
Fonderie...
ANNEXES
http://www.sudoc.abes.fr
ADRIEN (J.). – Optimisation des cycles thermiques appliqués aux fontes GS ferritiques vis-à-vis des propriétés de fatigue. INSA de Lyon (2004).
SERBAN (F.). – Évaluation et modélisation des contraintes résiduelles dans les fontes austeno-ferritiques à graphite sphéroïdal : influence du traitement thermique et thermomécanique. Université de Reims, Champagne-Ardenne (2004).
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