Fontes blanches : composition, propriétés, portée.

Le carbone est sous forme de cémentite Fe 3 C. La fracture sera blanche si elle est brisée. Dans la structure de la fonte hypoeutectique HB 550, avec la perlite et la cémentite secondaire, il existe un eutectique fragile (lédéburite), dont la quantité atteint 100 % dans la fonte eutectique. La structure de la fonte hypereutectique est constituée d'eutectique (Ep) et de cémentite primaire, qui sont libérées lors de la cristallisation du liquide sous forme de grandes plaques. Haute dureté, difficile à couper. Ch. propriété : haute résistance à l’usure. La fonte est fragile. Rarement utilisé en génie mécanique. Il est utilisé dans la fabrication de meules dans les moulins, de rouleaux dans les laminoirs et les clôtures sont fabriquées à partir de cette fonte. Si la pièce coulée est petite (jusqu'à 10 kg), de la fonte blanche se forme lors d'un refroidissement rapide.

Préparation : Trois types de fonte blanche sont fondus dans les hauts fourneaux : la fonte à coke de fonderie, la fonte à coke pigmentée et les ferroalliages.

Fonte grise.

La structure n'affecte pas la ductilité ; elle reste extrêmement faible. Mais cela affecte la dureté. La résistance mécanique est principalement déterminée par le nombre, la forme et la taille des inclusions de graphite. Les petits flocons de graphite en forme de tourbillon réduisent moins la résistance. Cette forme est obtenue par modification. L'aluminium, le silicocalcium et le ferrosilicium sont utilisés comme modificateurs.

La fonte grise est largement utilisée dans la construction mécanique, car elle est facile à traiter et possède de bonnes propriétés.

En fonction de la force fonte grise divisé en 10 marques (GOST 1412).

Les fontes grises, à faible résistance à la traction, ont une résistance à la compression assez élevée.

Les fontes grises contiennent du carbone - 3,2…3,5 % ; silicium – 1,9…2,5 % ; manganèse – 0,5…0,8 % ; phosphore – 0,1…0,3 % ; soufre – < 0,12 % .

La structure de la base métallique dépend de la quantité de carbone et de silicium. Avec l'augmentation de la teneur en carbone et en silicium, le degré de graphitisation et la tendance à former une structure ferrite de la base métallique augmentent. Cela conduit à un ramollissement de la fonte sans augmenter sa ductilité.

La fonte grise perlitique possède les meilleures propriétés de résistance et de résistance à l'usure.

Compte tenu de la faible résistance des pièces moulées en fonte grise aux charges de traction et d'impact, ce matériau doit être utilisé pour les pièces soumises à des charges de compression ou de flexion. Dans la construction de machines-outils, il s'agit de pièces de base, de corps, de supports, d'engrenages, de guides ; dans l'industrie automobile - blocs-cylindres, segments de piston, arbres à cames, disques d'embrayage. Les pièces moulées en fonte grise sont également utilisées dans l'électrotechnique et dans la fabrication de biens de consommation.

Ils sont désignés par l'indice SCh (fonte grise) et un chiffre qui indique la valeur de la résistance à la traction multipliée par 10 -1 SCh 15.

Préparation : Le graphite se forme dans la fonte grise à la suite de la décomposition de la cémentite fragile. Ce processus est appelé graphitisation. La décomposition de la cémentite est provoquée artificiellement par l'introduction de silicium ou par un traitement thermique spécial de la fonte blanche.

Fonte nodulaire à haute résistance.

Les fontes à haute résistance (GOST 7293) peuvent avoir une base métallique ferritique (VCh 35), ferrite-perlitique (VCh 45) et perlitique (VCh 80).

Ces fontes sont obtenues à partir de fontes grises suite à une modification au magnésium ou au cérium (ajouté 0,03…0,07% de la masse de la coulée). Par rapport aux fontes grises, les propriétés mécaniques sont augmentées, cela est dû à l'absence d'irrégularité dans la répartition des contraintes due à la forme sphérique du graphite.

Les fontes à base de métal perlitique ont des valeurs de résistance élevées avec une valeur de ductilité plus faible. Le rapport entre la ductilité et la résistance de la fonte ferritique est inverse.

Les fontes à haute résistance ont une limite d'élasticité élevée,

ce qui est supérieur à la limite d'élasticité des pièces moulées en acier. Également caractérisé par une résistance aux chocs et à la fatigue assez élevées,

,

à base de perlite.

Les fontes à haute résistance contiennent : du carbone – 3,2…3,8 %, silicium – 1,9…2,6 % , manganèse – 0,6…0,8 % , phosphore – jusqu'à 0,12 % , soufre – jusqu'à 0,3 % .

Ces fontes ont une grande fluidité, le retrait linéaire est d'environ 1%. Les contraintes de coulée dans les pièces moulées sont légèrement plus élevées que pour la fonte grise. En raison du module d'élasticité élevé, l'usinabilité est assez élevée. Ils présentent une soudabilité satisfaisante.

La fonte à haute résistance est utilisée pour fabriquer des pièces moulées à paroi mince (segments de piston), des marteaux de forge, des bancs et des bâtis de presses et de laminoirs, des moules, des porte-outils et des plaques frontales.

Pièces moulées de vilebrequin pesant jusqu'à 2..3 t, au lieu des arbres en acier forgé, ils ont une ténacité cyclique plus élevée, sont insensibles aux concentrateurs de contraintes externes, ont de meilleures propriétés antifriction et sont beaucoup moins chers.

Ils sont désignés par l'indice HF (fonte à haute résistance) et un chiffre qui indique la valeur de la résistance à la traction multipliée par HF 100.

Préparation : La fonte à haute résistance (GOST 7293-79) est un type de fonte grise obtenue en la modifiant avec du magnésium ou du cérium. Les inclusions de graphite dans ces fontes sont de forme sphérique.

Fonte malléable

Produit par recuit de fonte hypoeutectique blanche.

Bonnes propriétés pour les pièces moulées sont assurées si pendant le processus de cristallisation et de refroidissement des pièces moulées dans le moule, le processus de graphitisation ne se produit pas. Pour éviter la graphitisation, les fontes doivent avoir une teneur réduite en carbone et en silicium.

Les fontes malléables contiennent : du carbone – 2,4…3,0 % , silicium – 0,8…1,4 % , manganèse – 0,3…1,0 % , phosphore – jusqu'à 0,2 % , soufre – jusqu'à 0,1 % .

La formation de la structure finale et des propriétés des pièces moulées se produit au cours du processus de recuit, dont le diagramme est présenté sur la Fig. 11.4. Les moulages sont conservés dans une étuve à une température 950…1000С pendant 15…20 heures. La cémentite se décompose : Fe 3 C → Fe y (C) + C .

La structure après exposition est constituée d'austénite et de graphite (carbone recuit avec refroidissement lent dans la plage). 760…720 °C, la décomposition de la cémentite, qui fait partie de la perlite, se produit et la structure après recuit est constituée de ferrite et de carbone de recuit (on obtient de la fonte malléable ferritique).

Avec un refroidissement relativement rapide (mode b, Fig. 11.3), le deuxième étage est complètement éliminé et on obtient une fonte malléable perlitique.

Structure en fonte, recuite selon le régime V, se compose de perlite, de ferrite et de graphite recuit (on obtient de la fonte malléable ferrite-perlite)

En termes de propriétés mécaniques et technologiques, la fonte ductile occupe une position intermédiaire entre la fonte grise et l'acier. L'inconvénient de la fonte malléable par rapport à la fonte à haute résistance est l'épaisseur limitée de la paroi pour la coulée et la nécessité d'un recuit.

Les pièces moulées en fonte ductile sont utilisées pour les pièces fonctionnant sous des charges de chocs et de vibrations. Les carters de boîtes de vitesses, les moyeux, les crochets, les supports, les pinces, les accouplements et les brides sont en fonte ferritique.

La fonte perlitique, caractérisée par une résistance élevée et une ductilité suffisante, est utilisée pour fabriquer des fourches d'arbre de transmission, des maillons et des rouleaux de chaînes de convoyeurs et des plaquettes de frein.

Ils sont désignés par l'indice KCh (fonte à haute résistance) et deux chiffres, dont le premier indique la valeur de la résistance à la traction multipliée par , et le second - l'allongement relatif - KCh 30 - 6.

Préparation : La fonte malléable est un type de fonte grise obtenue en maintenant à long terme (jusqu'à 80 heures) la fonte blanche à des températures élevées. Ce traitement thermique est appelé mijotage. Dans ce cas, la cémentite se désintègre et le graphite libéré lors de sa décomposition forme des inclusions floculantes. En fonction de la température et de la durée de vieillissement, des fontes malléables sont élaborées sur des bases ferritiques et ferrite-perlite.

Le carbone de la fonte peut être contenu sous forme de cémentite (Fe3C) ou de graphite. La cémentite est de couleur claire, possède une grande dureté et est difficile à usiner. Le graphite, au contraire, est de couleur foncée et assez mou. Selon la forme de carbone qui prédomine dans la structure, on distingue : la fonte blanche, grise, malléable et à haute résistance. Les fontes contiennent des impuretés permanentes (Si, Mn, S, P), et dans certains cas également des éléments d'alliage (Cr, Ni, V, Al...).

Fonte blanche- un type de fonte dans laquelle le carbone à l'état lié se présente sous forme de cémentite, une fois fracturé il a une couleur blanche et un éclat métallique. Dans la structure d'une telle fonte, il n'y a pas d'inclusions visibles de graphite et seule une petite partie (0,03-0,30 %) est détectée par des méthodes subtiles d'analyse chimique ou visuellement à fort grossissement. Les pièces moulées en fonte blanche sont résistantes à l'usure, relativement résistantes à la chaleur et à la corrosion. La résistance de la fonte blanche diminue et la dureté augmente avec l'augmentation de la teneur en carbone.

La fonte blanche est très dure, presque impossible à usiner, et n'est donc pas utilisée pour fabriquer des pièces, mais est utilisée pour la transformation en acier et pour fabriquer des pièces en fonte malléable. Ce type de fonte est également appelé fonte brute.

Fonte grise– un alliage de fer, de silicium (de 1,2 à 3,5 %) et de carbone, contenant également des impuretés permanentes de Mn, P, S. Dans la structure de telles fontes, la majeure partie ou la totalité du carbone se présente sous forme de plaques graphite. La fracture d'une telle fonte est de couleur grise en raison de la présence de graphite. Une variété distincte (groupe de nuances) de fonte grise est la fonte à haute résistance avec du graphite globulaire (sphérique), obtenue en la modifiant avec du magnésium (Mg), du cérium (Ce) ou d'autres éléments.

La fonte grise se caractérise par des propriétés de coulée élevées (faible température de cristallisation, fluidité à l'état liquide, faible retrait) et sert de matériau principal pour la coulée. Il est largement utilisé en génie mécanique pour les bâtis et mécanismes de machines de coulée, les pistons et les cylindres.

Grande fragilité inhérente La fonte grise, en raison de la présence de graphite dans sa structure, rend impossible son utilisation pour des pièces travaillant principalement en traction ou en flexion ; Les fontes ne sont utilisées que pour les travaux de « compression ».

La fonte grise est marquée des lettres SCh, après quoi est indiquée la valeur garantie de résistance à la traction en kg/mm², par exemple SCh30. Les fontes à haute résistance sont marquées des lettres HF , après quoi sont indiqués la résistance et, par un tiret, l'allongement relatif en pourcentage, par exemple VC60-2.

Fonte malléable– le nom conventionnel de la fonte douce et visqueuse, obtenue à partir de fonte blanche par coulée et traitement thermique ultérieur. Un recuit long est utilisé, à la suite duquel la cémentite se décompose avec formation de graphite, c'est-à-dire le processus de graphitisation, et par conséquent, un tel recuit est appelé graphitisation.

La fonte malléable, comme la fonte grise, est constituée d'une base en acier et contient du carbone sous forme de graphite, mais les inclusions de graphite dans la fonte ductile sont différentes de celles de la fonte grise ordinaire. La différence est que les inclusions de graphite dans la fonte malléable sont disposées sous forme de flocons, obtenus lors du recuit, et sont isolées les unes des autres, de sorte que la base métallique est moins séparée et que la fonte a une certaine viscosité et ductilité. En raison de sa forme en flocons et de la méthode de production (recuit), le graphite de la fonte malléable est souvent appelé carbone de recuit. La fonte malléable tire son nom de sa ductilité et de sa viscosité accrues (bien qu'elle ne soit pas soumise à un traitement sous pression).

La fonte malléable a une résistance à la traction accrue et une résistance élevée aux chocs. Des pièces de formes complexes sont réalisées en fonte malléable : carters de trains arrière de voitures, plaquettes de frein, tés, cornières, etc.

La fonte malléable est marquée de deux lettres et de deux chiffres, par exemple KCH 370-12. Les lettres KCH signifient fonte malléable, le premier chiffre est la résistance à la traction (en MPa), le deuxième chiffre est l'allongement relatif (en pourcentage), caractérisant la ductilité de la fonte.

Fonte ductile– fonte comportant des inclusions de graphite de forme sphéroïdale. Le graphite sphéroïdal a un rapport surface/volume plus faible, ce qui détermine la plus grande continuité de la base métallique, et donc la résistance de la fonte.

La fonte à haute résistance est le plus souvent utilisée pour la fabrication de produits critiques en construction mécanique, ainsi que pour la production de canalisations à haute résistance (adduction d'eau, drainage, gazoducs et oléoducs). Les produits et les tuyaux en fonte à haute résistance se distinguent par leurs propriétés de résistance, de durabilité et de performances élevées.

1. DÉFINITION

La fonte est généralement appelée alliages fer-carbone contenant du carbone dans des conditions normales de cristallisation au-dessus de la limite de solubilité dans l'austénite et dans l'eutectique dans la structure. Conformément au diagramme d'état des alliages fer-carbone, la fonte est un alliage contenant plus de 2 % de carbone. L'eutectique dans la structure de ces alliages, selon les conditions de sa formation, peut être du carbure ou du graphite.

La définition donnée, qui constitue la base de la classification des alliages fer-carbone conventionnels, n'est pas toujours suffisante.

En effet, le carbure eutectique se retrouve non seulement dans la fonte, mais aussi dans les aciers fortement alliés contenant peu de carbone (moins de 2 %), par exemple dans les aciers rapides. Le problème de l’eutectique graphite est également compliqué, puisque le graphite secondaire et eutectoïde ne sont pas distingués séparément. Sur la base de la seule structure, il peut être difficile de distinguer correctement la fonte graphitée de l'acier graphité. Il est donc souvent nécessaire de recourir à des définitions supplémentaires. En particulier, la fonte se caractérise par une meilleure coulée et des propriétés plastiques inférieures à celles de l'acier, conséquence de sa teneur élevée en carbone (limite de solubilité beaucoup plus élevée dans l'austénite). Les limites généralement acceptées entre la fonte et l'acier avec une teneur en carbone de 2 % ou plus sont arbitraires, quels que soient le degré d'alliage et la nature de la structure.

La structure de la fonte reste l’élément de classification le plus important, car elle détermine ses propriétés fondamentales. La structure des fontes graphitisées est constituée d'une base métallique imprégnée d'inclusions de graphite. Ces dernières ont un effet très positif sur la résistance à l'usure et la viscosité cyclique de la fonte.

Les caractéristiques de classification les plus importantes incluent également les propriétés mécaniques (et pour la fonte usage spécial et propriétés spéciales), composition des pièces moulées, technologie de production, conception des pièces moulées et domaines de leur application.

Les propriétés de résistance de la fonte sont déterminées par la nature de la base métallique et le degré d'affaiblissement de cette base par les inclusions de graphite. Ces derniers comprennent principalement le nombre, la forme et la nature de la répartition des inclusions de graphite.

2. CLASSIFICATION PAR COMPOSITION CHIMIQUE

En plus du fer et du carbone, la fonte contient (comme impuretés permanentes généralement déterminées) du silicium, du manganèse, du phosphore et du soufre. Les fontes contiennent également de petites quantités d’oxygène, d’hydrogène et d’azote.

Par composition chimique Les fontes sont divisées en fontes non alliées et alliées.

Les fontes dans lesquelles la quantité de manganèse ne dépasse pas 2 % et de silicium 4 % sont considérées comme non alliées. Si ces éléments sont présents dans grandes quantités ou si elles contiennent des impuretés particulières, la fonte est considérée comme alliée. Il est généralement admis que dans la fonte faiblement alliée la quantité d'impuretés spéciales (Ni, Cr, Cu...) ne dépasse pas 3 %.

Avec un dopage faible et modéré, ils s'efforcent d'améliorer propriétés générales fonte - uniformité de la structure, préservation de la résistance et de l'élasticité lorsqu'elle est chauffée à des températures relativement basses - 300-400 °, résistance à l'usure accrue, résistance accrue, etc.

Avec un alliage moyen, accru et élevé, la fonte acquiert des propriétés particulières, car la composition des solutions solides et des carbures change de manière significative. Dans ce cas valeur la plus élevée acquiert un changement dans la nature de la base métallique. Par alliage, la martensite, la troostite aciculaire et l'austénite peuvent être obtenues directement à l'état coulé. Cela augmente la résistance à la corrosion, la résistance à la chaleur et modifie les propriétés magnétiques.

3. CLASSIFICATION PAR STRUCTURE ET CONDITIONS DE FORMATION DU GRAPHITE

Selon le degré de graphitisation, les formes de graphite et les conditions de leur formation, on distingue les types de fonte suivants :

b) sans enthousiasme,

c) gris avec graphite en paillettes,

d) haute résistance avec graphite sphérique et

d) malléable.

La nature de la base métallique de la fonte est déterminée par le degré de graphitisation, l'état d'alliage et le type de traitement thermique.

Selon le degré de graphitisation, la fonte blanche est presque non graphitée, la moitié de la fonte est légèrement graphitée et la fonte restante est significativement graphitée (Fig. 1).

Fig. 1. Schéma de classification des fontes selon le degré de graphitisation, le type de fracture, la forme et les conditions de formation du graphite

Dans les fontes blanches et demi-fontes, la présence de lédéburite est obligatoire, mais dans les fontes fortement graphitisées, il ne devrait pas y avoir de lédéburite.

La structure de la fonte dans une même coulée peut être différente et appartenir à différents types fonte; parfois même des efforts particuliers sont déployés pour obtenir des structures différentes dans différentes couches, par exemple dans la production de rouleaux de laminage et de boulets de broyage blanchis. Les couches extérieures sont constituées de fonte blanche, les couches de transition de demi-fonte et le noyau de fonte hautement graphitée.

Regardons de plus près principales caractéristiques les fontes répertoriées.

UN) Fonte blanche. La fonte blanche est une fonte dans laquelle presque tout le carbone est dans un état chimiquement lié. La fonte blanche est très dure, cassante et très difficile à travailler avec des fraises (même celles en alliages durs).

Riz. 2. Structure de la fonte blanche (lédéburite, perlite et cémentite secondaire)

Sur la fig. La figure 2 montre la microstructure de la fonte hypoeutectique blanche non alliée, constituée de lédéburite, de perlite et de cémentite secondaire. Dans les fontes alliées ou traitées thermiquement, à la place de la perlite, il peut y avoir de la troostite, de la martensite ou de l'austénite.

Les pièces moulées en fonte blanche ont une utilisation limitée en raison de leur dureté et de leur fragilité élevées. Ils sont utilisés comme résistants à l'usure, à la corrosion et à la chaleur.

On l'appelle fonte blanche car son motif de fracture est cristallin clair et radiant (Fig. 3).

Riz. 3. Type de fracture de la fonte blanche.

b) Demi-fonte. La demi-fonte se caractérise par le fait qu'en plus du carbure eutectique, la structure contient également du graphite. Cela signifie que la quantité de carbone fixé dépasse sa solubilité limite dans l'austénite. conditions réelles durcissement.

La structure de la demi-fonte est la lédéburite + perlite + graphite. Dans les fontes alliées et traitées thermiquement, on peut obtenir de la martensite, de l'austénite ou de la trostite aciculaire.

On l'appelle demi-fonte car son type de fracture est une combinaison de zones claires et sombres de la structure cristalline. La demi-fonte est dure et cassante ; l'utilisation de produits en demi-fonte est limitée. Le plus souvent, cette structure se retrouve dans les pièces moulées blanchies comme zone de transition entre la couche blanchie et la partie graphitisée.

V) Fonte grise (GC). La fonte grise est le matériau d'ingénierie le plus courant. La principale différence entre la fonte grise est que le graphite dans le plan de meulage a la forme d'une plaque (Fig. 4). Lorsque les plaques sont très dispersées, le graphite est dit dispersé ou pointillé. L'obtention de la forme plaque du graphite ne nécessite pas de traitement thermique ni de modification obligatoire.

Le graphite lamellaire se distingue par le degré d'isolement, la nature de la disposition, la forme et la taille des plaques

Riz. 4. Graphite en paillettes (droit). x100

Riz. 5. Graphite lamellaire, colonies avec un degré élevé d'isolement. x100.

Sur la fig. La figure 5 montre du graphite lamellaire situé dans des colonies présentant un degré élevé d'isolement, et la figure. 6 faible degré d'isolement. Le dernier graphite (dispersé) est situé entre les dendrites et est appelé graphite ponctuel interdendritique. Sur la fig. & montre du graphite lamellaire interdendritique, et la Fig. 8 rosaces graphite.

Riz. 6. Graphite lamellaire, colonies à faible degré d'isolement. x100.

Riz. 7. Graphite interdendritique. x100.

Riz. 8. Rosette graphite. x100.

Riz. 9. Tourbillonnez le graphite. x100.

Riz. 10. Structure en fonte grise (sorbitol, graphite et phosphures) x400.

Riz. 11. Fonte grise perlite-ferritique. x100.

Riz. 12. Graphite nodulaire. x400.

Riz. 13. Perlite à haute résistance. x400.

Riz. 14. Fonte perlitique-ferritique à haute résistance. x100.

Riz. 15. Fonte ductile ferritique. x200.

Graphite sur la Fig. 4 est appelé droit, ou grand : contrairement au vortex représenté sur la Fig. 9.

Selon la longueur prédominante des sections sur la lame mince, les inclusions de graphite sont réparties en dix groupes indiqués ci-dessous.

Le type de fracture de la fonte grise dépend en grande partie de la quantité de graphite : plus il y a de graphite, plus la fracture est foncée.

Les pièces moulées en fonte grise sont produites dans n'importe quelle épaisseur.

En raison du fort effet affaiblissant des plaques de graphite, la fonte grise se caractérise par presque absence totale allongement relatif (inférieur à 0,5%) et très faible résistance aux chocs.

En raison du fait que la fonte grise, quelle que soit la nature de la base métallique, a une faible ductilité, la plupart des gens s'efforcent de la produire avec une base de perlite, car la perlite est beaucoup plus résistante et plus dure que la ferrite. Une diminution de la quantité de perlite et une augmentation de la quantité de ferrite qui en résulte entraînent une perte de résistance et de résistance à l'usure sans augmenter la ductilité. L'alliage de fontes grises et l'obtention d'une base austénitique n'apportent pas non plus une grande ductilité.

Riz. 16. Graphites feuilletés et en forme de crabe.

Riz. 17. Fonte malléable à base ferritique.

Sur la fig. 10 montre la structure de la fonte grise perlite-graphite, et la Fig. 11 structure en fonte grise perlite-ferritique avec des quantités à peu près égales de perlite et de ferrite.

g) Fonte ductile à graphite nodulaire (DC). La différence fondamentale entre la fonte à haute résistance et les autres types de fonte réside dans la forme sphérique du graphite (Fig. 12), qui est obtenue principalement en introduisant des modificateurs spéciaux (Mg, Ce) dans la fonte liquide. Par conséquent, la fonte à haute résistance est souvent appelée magnésium, bien que dans GOST elle soit appelée « haute résistance ». Les tailles et le nombre d'inclusions de graphite varient.

La forme sphérique du graphite est la plus favorable de toutes les formes connues. Le graphite nodulaire est moins susceptible que les autres formes de graphite d’affaiblir la base métallique. Selon les propriétés requises, la base métallique de la fonte à haute résistance peut être perlitique (Fig. 13), perlitique-ferritique (Fig. 14) et ferritique (Fig. 15). Par alliage et traitement thermique, une base austénitique, martensitique ou aciculaire-troostite peut être obtenue.

Les pièces moulées en fonte à haute résistance, comme la fonte grise, peuvent être produites dans n'importe quelle épaisseur.

d) Fonte malléable (DC). La principale différence entre la fonte malléable est que le graphite qu'elle contient a une forme en flocons ou sphérique. Le graphite lamellaire se présente sous différentes compacités et dispersions (Fig. 16 L, B, C, D), ce qui affecte les propriétés mécaniques de la fonte.

La fonte malléable industrielle est produite principalement à base de ferritique ; cependant, il présente toujours une bordure en perlite. DANS dernières années Les fontes à base de ferrite-perlite et de perlite ont commencé à être largement utilisées. La fonte à base ferritique (Fig. 17) présente une grande ductilité.

La cassure de la fonte malléable ferritique est noire et veloutée ; avec une augmentation de la quantité de perlite dans la structure, la fracture devient nettement plus légère.

En conséquence, la fonte peut être classée selon la nature de la charge, la méthode de fusion et la méthode de traitement de la fonte liquide.

Les propriétés de la fonte sont également fortement influencées par l'état du moule et la nature du coulage. Selon la méthode de production des pièces moulées, la fonte peut être divisée en coulée froide (raffinement de la structure grâce à un refroidissement accéléré), centrifuge (structure dense), renforcée (durcissement des pièces moulées), etc.

Un changement significatif des propriétés est obtenu grâce au traitement thermique des pièces moulées. Grâce au traitement thermique, vous pouvez modifier le degré de dispersion de la base métallique et son caractère, jusqu'à sa transformation en aciculaire-troostite et martensitique. Jusqu'à une certaine limite, la quantité de carbone lié peut être modifiée et, grâce à un traitement chimico-thermique, la composition de la fonte dans les couches superficielles peut être modifiée. En fonction du type de traitement thermique, les pièces moulées peuvent être divisées en recuites, normalisées, améliorées, durcies en surface, nitrurées, etc.

6. CLASSIFICATION PAR TYPES DE MOULÉES ET DOMAINES DE LEUR APPLICATION

Les pièces moulées en fonte, selon les types de pièces moulées et leurs domaines d'application, peuvent être divisées en machine-outil, cylindre, automobile, roulement, rouleaux en fonte blanchie, etc.

Parmi les classifications ci-dessus, la plus claire est la classification par structure, la moins claire est la classification par type de coulée, car les fontes de même structure et de même composition peuvent convenir pour différents types industries de la fonderie et de la construction mécanique.

Il est nécessaire de distinguer les principales caractéristiques (définitives) de la classification - la forme du graphite des caractéristiques clarifiantes, qui incluent la nature de la base métallique, la méthode de fabrication, etc. Par exemple, il ne suffit pas de dire fonte grise (lamellaire graphite), il est nécessaire de préciser quelle fonte grise est à base métallique, comment elle est obtenue (par modification ou traitement thermique), si elle est alliée et avec quoi elle est alliée.

Avec un réseau cubique à faces centrées)
Cémentite (carbure de fer ; phase métastable à haute teneur en carbone Fe 3 C)
Phase à haute teneur en carbone stable au graphite

Structures des alliages fer-carbone Fonte

Fonte blanche(fragile, contient de la lédéburite et ne contient pas de graphite)
Fonte grise (graphite sous forme de plaques)
Fonte malléable (flocons de graphite)
Fonte ductile (graphite sous forme de sphéroïdes)
Demi-fonte (contient à la fois du graphite et de la lédéburite)

Propriétés physiques et mécaniques

Les pièces moulées en fonte blanche sont résistantes à l'usure, relativement résistantes à la chaleur et à la corrosion. La présence sur une partie de leur section d'une structure différente de la structure de la fonte blanche diminue ces propriétés. La résistance de la fonte blanche diminue avec l'augmentation de sa teneur en carbone, et donc en carbures. La dureté de la fonte blanche augmente avec la proportion croissante de carbures dans sa structure, et par conséquent avec l'augmentation de la teneur en carbone.

La fonte blanche avec une structure martensitique de la masse métallique principale a la dureté la plus élevée. La coagulation des carbures réduit fortement la dureté de la fonte.

Lorsque les impuretés se dissolvent dans le carbure de fer et forment des carbures complexes, leur dureté et celle de la fonte blanche augmentent. Selon l'intensité de leur influence sur la dureté de la fonte blanche, les éléments principaux et d'alliage sont disposés dans l'ordre suivant, en commençant par le carbone, qui détermine la quantité de carbures et augmente la dureté de la fonte plus intensément que les autres éléments.

L'effet du nickel et du manganèse, et en partie du chrome et du molybdène, est déterminé par leur influence sur la formation de la structure martensite-carbure et leur teneur en quantités correspondant à la teneur en carbone de la fonte, assure une dureté maximale de la fonte blanche.

La fonte contenant 0,7 à 1,8 % de bore a une dureté HB 800-850 particulièrement élevée. La fonte blanche est un matériau très précieux pour les pièces fonctionnant dans des conditions d'usure à des pressions spécifiques très élevées et principalement sans lubrification.

Il n’y a pas de relation directe entre la résistance à l’usure et la dureté ; la dureté ne détermine pas la résistance à l'usure, mais doit être prise en compte en conjonction avec la structure de la fonte. La meilleure résistance à l'usure est celle de la fonte blanche avec une structure mince de la masse métallique principale, dans laquelle se trouvent les carbures, les phosphures, etc. sous la forme d'inclusions individuelles petites et uniformément réparties ou sous la forme d'un maillage fin.

La structure de la masse métallique principale détermine également les propriétés particulières de la fonte alliée : sa résistance à la corrosion, sa résistance à la chaleur et sa résistance électrique.

En fonction de la composition et de la concentration des éléments d'alliage, la masse métallique principale de la fonte blanche alliée peut être du carbure-austénitique, du carbure-perlite et, en outre, contenir de la ferrite alliée.

Le principal élément d'alliage dans ce cas est le chrome, qui lie le carbone en carbures de chrome et en carbures complexes de chrome et de fer.

Les solutions solides de ces carbures ont un potentiel d'électrode élevé, proche du potentiel du deuxième composant structurel de la masse métallique principale de la fonte - la ferrite de chrome, et les films d'oxyde protecteurs résultants déterminent la résistance accrue à la corrosion de la fonte blanche à haute teneur en chrome. .

En présence de chrome comme composant supplémentaire, la résistance à la température des carbures augmente considérablement en raison d'un ralentissement important des processus de diffusion lors d'alliages complexes.

Ces traits caractéristiques La fonte blanche alliée a déterminé ses domaines d'utilisation en fonction de la structure, comme la fonte inoxydable et magnétique et la fonte à haute résistance électrique.

Remarques

Voir aussi

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Voyez ce qu'est la « fonte blanche » dans d'autres dictionnaires : Fonte, dans laquelle tout le carbone est sous forme de carbure de fer ou de cémentite. Voir aussi : Dictionnaire Financier de la Métallurgie Finam...

Dictionnaire financier En fonction de la couleur d'une nouvelle fracture, on distingue deux types de fonte : a) grise et b) blanche. Ces deux types diffèrent clairement l'un de l'autre, tant sur le plan physique que sur le plan physique. propriétés chimiques ; à savoir, la fonte grise (également appelée douce) est quelque peu malléable et a de la ténacité... Dictionnaire encyclopédique

F. Brockhaus et I.A. Éfron fonte blanche

Fonte blanche - la fonte, dans laquelle tout le carbone est chimiquement lié dans la cémentite ; Il doit son nom à sa fracture blanc mat. La fonte blanche a une dureté et une fragilité élevées et est pratiquement impossible à usiner avec des outils de coupe. Fonte blanche largement... ...

Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie FONTE BLANCHE - (du nom du type de fracture qui a une couleur blanc terne) fonte dans laquelle tout le carbone est sous forme de cémentite. La structure de la fonte blanche à température normale se compose de cémentite et de perlite (Fig. B 7). La fonte blanche a une dureté élevée et... Dictionnaire métallurgique - BLANC, sur la couleur, le costume, la peinture : incolore, opposé au noir. | Dans un sens comparatif, léger, pâle. Vin blanc, bière blanche, miel, prunes ; visage blanc, pain blanc , ainsi appelé pour le distinguer du rouge (vin, miel), du noir (bière, prunes, pain)... Dictionnaire

Dahl

La fonte blanche est un type de fonte qui contient des composés carbonés. Dans cet alliage, on les appelle cémentites. Ce métal tire son nom de sa couleur blanche et de son éclat caractéristiques, clairement visibles au niveau de la fracture. Cet éclat se manifeste du fait qu'une telle fonte ne contient pas de grosses inclusions de graphite. En pourcentage, il ne dépasse pas 0,3 %. Par conséquent, il ne peut être détecté que par analyse spectrale ou chimique.

Composition et types de fonte blanche

• La fonte blanche est constituée de ce qu'on appelle l'eutectique cémentite. À cet égard, il est divisé en trois catégories : Hypoeutectique. Ce sont des alliages dans lesquels le carbone ne dépasse pas 4,3% de composition générale
• . Il est obtenu après refroidissement complet. En conséquence, il acquiert la structure caractéristique d'éléments tels que la perlite, la cémentite secondaire et la lédéburite.
• Eutectique. Leur teneur en carbone est de 4,3 %.

Fonte blanche hypereutectique. La teneur dépasse 4,35% et peut atteindre 6,67%.

La structure interne de la fonte blanche est un alliage de deux éléments : le fer et le carbone. Malgré la production à haute température, il conserve une structure à grains fins. Par conséquent, si vous cassez une pièce constituée d’un tel métal, une couleur blanche caractéristique sera observée. De plus, dans la structure d'un alliage hypoeutectique, par exemple des qualités dures, en plus de la perlite et de la cémentite secondaire, la cémentite est toujours présente. Son pourcentage peut approcher 100 %. Ceci est typique d'un métal eutectique. Pour le troisième type, la structure est une composition d'eutectique (L p) et de cémentite primaire.

L'une des variétés de ces alliages est la fonte dite blanchie. Sa base, c'est-à-dire le noyau, est en fonte grise ou à haute résistance. La couche superficielle contient pourcentage élevé des éléments tels que la lédéburite et la perlite. L'effet blanchissant jusqu'à 30 mm de profondeur est obtenu grâce à la méthode de refroidissement rapide. En conséquence, la couche superficielle est obtenue à partir de blanc, puis le moulage est constitué d'un alliage gris ordinaire.

Selon le pourcentage d'additifs alliés, on distingue les types de métaux suivants :

• faiblement alliés (ils ne contiennent pas plus de 2,5 % d'éléments d'alliage) ;
• modérément allié (le pourcentage de ces éléments atteint 10 %) ;
• fortement alliés (la quantité d'additifs d'alliage dépasse 10%).

Des éléments assez courants sont utilisés comme additifs d’alliage. La fonte blanche alliée ainsi obtenue acquiert de nouvelles propriétés prédéterminées.

Propriétés de la fonte blanche

Tout alliage de fonte, d'une part, est très résistant, mais en même temps, il est assez fragile. Par conséquent, les principales propriétés positives de la fonte blanche comprennent :

• Haute dureté. Cela complique grandement le traitement des pièces, notamment la découpe.
• Très haute résistivité.
• Excellente résistance à l'usure.
• Bonne résistance à la chaleur accrue.
• Résistance suffisante à la corrosion, y compris à divers acides.

Les fontes blanches, avec un pourcentage réduit de carbone, sont plus résistantes aux températures élevées. Cette propriété est utilisée pour réduire le nombre de fissures dans les pièces moulées.

Les inconvénients comprennent :

• Faibles propriétés de coulée. Le remplissage des moisissures est médiocre. Lors du coulage, des fissures internes peuvent se former.
• Fragilité accrue.
• Mauvaise usinabilité des pièces moulées et des pièces en fonte blanche.
• Retrait important, pouvant atteindre 2%.
• Faible résistance aux chocs.

Un autre inconvénient est une mauvaise soudabilité. Les problèmes liés au soudage des pièces fabriquées à partir de ce matériau sont dus au fait que lors du soudage, des fissures se forment, à la fois pendant le chauffage et le refroidissement.

Marquage de la fonte blanche

Pour marquer la fonte blanche, des lettres de l'alphabet russe et des chiffres sont utilisés. S'il contient des impuretés, alors le marquage commence par la lettre « H ». La composition des additifs d'alliage disponibles peut être déterminée par les lettres suivantes P, PL, PF, PVK. Ils indiquent la présence de silicium. Si le métal obtenu présente une résistance à l'usure accrue, son marquage commencera par la lettre « I », par exemple ICHH, ICH. Par exemple, la présence de la désignation « Ш » dans le marquage signifie que la structure de l'alliage contient du graphite sphérique.

Les chiffres indiquent la quantité de substances supplémentaires présentes dans la fonte blanche.

La marque CHN20D2ХШ est déchiffrée comme suit. Il s'agit d'un métal hautement allié résistant à la chaleur. Il contient les éléments suivants : nickel - 20%, cuivre - 2%, chrome - 1%. Les éléments restants sont le fer, le carbone et le graphite sphérique.

Champ d'application

Cet alliage est utilisé dans les industries suivantes : construction mécanique, construction de machines-outils, construction navale. Certains éléments de produits ménagers en sont fabriqués. En construction mécanique, il est utilisé pour fabriquer : des pièces pour camions et voitures particulières, tracteurs, moissonneuses-batteuses et autres machines agricoles. L'utilisation d'additifs d'alliage permet d'obtenir des propriétés spécialement spécifiées. Par exemple, ils sont utilisés dans la fabrication de dalles présentant différentes formes de surface.

La fonte blanchie a un domaine d'application assez limité. Il est utilisé pour produire des pièces de configurations simples. Par exemple : boulets pour broyeurs, roues à usages divers, pièces pour laminoirs.

Il est largement utilisé dans la production de pièces pour des unités aussi grandes que les machines hydrauliques et de moulage, ainsi que d'autres mécanismes industriels dans ce domaine. Une particularité de leur travail est qu’ils sont constamment exposés à des matériaux abrasifs.