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1 - RAPPELS PRÉLIMINAIRES

2 - TRAITEMENTS THERMIQUES

3 - CONTRÔLES LORS DU TRAITEMENT THERMIQUE

4 - RISQUES. PRÉCAUTIONS. REMÈDES

Article de référence | Réf : M1146 v3

Risques. Précautions. Remèdes
Traitements thermiques des fontes : guide de choix

Auteur(s) : Simone PARENT-SIMONIN

Date de publication : 10 sept. 2008

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Auteur(s)

  • Simone PARENT-SIMONIN : Directeur des recherches et développements industriels au Centre technique des industries de la fonderie

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INTRODUCTION

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 :

  • la réduction des contraintes internes ;

  • l'accroissement de l'usinabilité ;

  • l'obtention d'une bonne ténacité ;

  • l'augmentation des caractéristiques mécaniques ;

  • 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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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-m1146


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4. Risques. Précautions. Remèdes

Lors d'un traitement thermique, certaines précautions doivent être prises pour éviter le rebut des pièces ; certaines sont plus spécifiques à un traitement donné ; d'autres relèvent du strict respect du cycle thermique défini.

4.1 Précautions spécifiques à chaque traitement

Elles sont regroupées dans le tableau 3 et concernent les risques de formation des tapures, de déformations et de fragilité thermique.

Les tapures sont liées, soit à des problèmes de géométrie de la pièce, soit à des problèmes métallurgiques. Si les premiers sont indépendants du traitement thermique, les seconds peuvent en découler (excès de contraintes internes, cohabitation de différentes structures notamment aciculaires).

L'origine des déformations est due à de fortes contraintes résiduelles développées à la coulée puis relaxées pendant les phases de chauffage et de refroidissement ou bien encore lors d'un main-tien de durée insuffisante à haute température.

Quant à la fragilité thermique, elle concerne la fonte à graphite sphéroïdal à matrice ferritique dont le régime thermique se trouve modifié dans l'intervalle de température allant de 550 à 350 °C ; cette fragilité se traduit par une baisse de la résistance aux chocs et une propagation de rupture aux joints des grains de ferrite .

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4.2 Précautions liées au respect des consignes descriptives du traitement

Elles sont valables pour les fontes et pour les aciers et peuvent se résumer ainsi :

  • préchauffer les pièces le plus lentement possible ou par étapes ;

  • respecter des temps d'austénitisation suffisants ;

  • surveiller la température de trempe ;

  • effectuer le revenu immédiatement après la trempe ;

  • veiller au refroidissement homogène des pièces ;

    enfin :

  • respecter les températures de transformation et les vitesses de refroidissement nécessaires à l'obtention des structures recherchées ; ce qui est plus spécifiquement propre aux pièces en fonte.

...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MARGERIE (J.-C.) -   Traitements thermiques des fontes  -  – Techniques de l’Ingénieur , 1994, p. 1-22.

  • (2) - RENDER (J.E.) -   Critical Temperature Heat Treatment of Cast Irons  -  – Foundry, juin 1965, p. 65-67.

  • (3) - ELLIS (J.F.), DONOHO (C.K.) -   Practical Annealing Cycles for Ferritizing Ductile Iron  -  - Foundry, vol. 93, déc. 1965, p. 73-79.

  • (4) - CHARBONNIER (J.), MARGERIE (J.C.) -   Fragilisation et défragilisation des fontes ferritiques  -  - Fonderie no 296, déc. 1970, p. 407-412.

  • (5) - LAPLANCHE (H.) -   Les fontes et leurs traitements thermiques métallurgie structurale  -  - PYC Éditions Desforges, 622 p. en deux tomes 1975 et 1976.

  • (6) - SAVAGE (R.E.) -   Heat Treating Ductile Iron  -  - Steel, vol. 137, nov. 1955.

  • ...

NORMES

  • Fonderie Fonte à graphite lamellaire - NF EN 1561 - 10-1997

  • Fonderie Fonte malléable - NF EN 1562 - 10-1997

  • Fonderie Fonte à graphite sphéroïdal - NF EN 1563 - 04-2003

  • Fonderie Fonte bainitique - NF EN 1564 - 10-1997

ANNEXES

  1. 1 Thèses

    1 Thèses

    * - http://www.sudoc.abes.fr

    ADRIEN (J.) - Optimisation des cycles thermiques appliqués aux fontes GS ferritiques vis-à-vis des propriétés de fatigue - . 2004.

    SERBAN (F.) - Évaluation et modélisation des contraintes résiduelles dans les fontes austeno-ferritiques à graphite sphéroïdal : influence du traitement thermique et thermomécanique - . 2004.

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