Sujet de la leçon : Fonte

Type de cours: Une leçon d'apprentissage de nouveau matériel.

Type de cours: Conférence.

Matériel de cours: manuel scolaire, ordinateur, projecteur multimédia.

Objectifs de la leçon :

• pédagogique:étudier la classification des fontes et l'influence du carbone et des impuretés sur la qualité et les propriétés des fontes ;
• développement: développer la capacité de mettre en évidence l'essentiel et de l'écrire sous forme de notes, être capable d'assimiler les connaissances de manière autonome ; développer la pensée créative et l'attention;
• pédagogique: cultiver une culture de communication, un sens du collectivisme et de l'empathie pour les succès et les échecs des camarades, la capacité de travailler en équipe et développer les connaissances techniques des étudiants.

Pendant la leçon, les élèves développent des bases générales et compétences professionnelles, répondant aux exigences de la norme éducative de l'État fédéral pour l'enseignement professionnel secondaire dans la spécialité 23.02.03 " Entretien et réparation de véhicules automobiles » :

1. Compétences générales :

• la capacité de comprendre l’essence et la signification sociale de son futur métier, d’y manifester un intérêt soutenu (GC 1) ;
• la capacité d'organiser ses propres activités, de choisir des méthodes et manières standard d'accomplir des tâches professionnelles, d'évaluer leur efficacité et leur qualité (OK 2) ;
• la capacité de rechercher et d'utiliser les informations nécessaires à l'exécution efficace des tâches professionnelles, professionnelles et développement personnel(D'accord 4);

2. Compétences professionnelles :

• la capacité de développer des mesures pour l'utilisation intégrée des matières premières, de remplacer les matériaux rares et de trouver des moyens d'éliminer les déchets de production (PC 1.3).

Progression de la leçon

1. Moment d'organisation -3 min.

Saluer le professeur, vérifier l'état de préparation pour la leçon, organiser l'attention.

2. Mise à jour des connaissances de base - 5 min.

Lors de la conversation frontale, les étudiants sont rappelés les concepts de base du sujet précédent et posés les questions suivantes :

• Parlez-nous de la classification des aciers.
• Quelles impuretés permanentes sont contenues dans les aciers ?
• Qu'est-ce que la fonte ?

3. Formulation du sujet et des objectifs de la leçon.

Sujet: En fonte.

Cible:à la fin de la leçon, les étudiants doivent connaître la classification de la fonte et le marquage selon GOST, et être capables de déchiffrer les qualités de fonte.

4. Explication du nouveau matériel.

5. Consolidation du nouveau matériel.

Questions de consolidation

1. Parlez-nous de la classification de la fonte.
2. Pour la fabrication de quelles pièces est utilisée la fonte blanche et grise ?
3. Quelles pièces sont fabriquées en fonte ductile et à haute résistance ?
4. Comment sont désignées les fontes ductiles et ductiles ?

6. Devoirs.

Notes de cours, réaliser un tableau « Fontes »

1. Classification des fontes
2. Fonte blanche. Sa structure, ses propriétés, son application
3. La fonte grise, sa structure, ses propriétés, son marquage selon GOST et son application
4. Fonte malléable
5. Fonte ductile
6. Fontes antifriction, marquage et application

1. Classification des fontes

La fonte est un alliage de fer à plusieurs composants contenant du carbone, du manganèse, du silicium, du phosphore et du soufre. La fonte contient également des traces d’hydrogène, d’azote et d’oxygène. La fonte alliée peut contenir du chrome, du nickel, du vanadium, du tungstène et du titane, dont la quantité dépend de la composition des minerais fondus.

Selon leur destination, la fonte fondue dans les hauts fourneaux est divisée en trois types principaux : la fonte brute, qui est utilisée pour la transformation en acier ; fonderie, destinée à produire des pièces moulées en fonte en construction mécanique ; ferroalliages de hauts fourneaux utilisés pour la désoxydation de l'acier dans la fabrication de l'acier.

Selon leur structure, les fontes peuvent être divisées dans les groupes suivants :

• gris - fonte, dans laquelle le carbone est sous forme de graphite.
• fonte blanche - dans laquelle le carbone se trouve sous forme de cémentite et de perlite.

Selon leur destination, les fontes peuvent être classées comme suit :

• Malléable
• Résistant à la chaleur
• Haute résistance
• Antifriction.

2. Fonte blanche. Sa structure, ses propriétés, son application

La fonte tire son nom du type de fracture qui a une couleur blanc mat.

La fonte blanche (fonte pour tuyaux) est rarement utilisée dans l'économie nationale comme matériau de structure, car en raison de sa teneur élevée en cémentite, elle est très cassante et dure et difficile à couler et à traiter avec des outils. Ils sont utilisés pour fabriquer des pièces de machines hydrauliques, de souffleuses à sable et d'autres structures fonctionnant dans des conditions d'usure abrasive accrue. La fonte blanche est utilisée pour la fabrication de pièces à résistance accrue à la fatigue : vilebrequins et arbres à cames, sièges de soupapes, engrenages. pompe à huile, étriers de frein à disque VAZ, etc. Pour augmenter la résistance à l'usure, la fonte blanche est alliée avec du chrome, du vanadium, du molybdène et d'autres éléments formant du carbure. Le marquage de la fonte blanche n'est pas établi.

Une variété de fonte blanche est la fonte blanchie. Les couches superficielles des produits fabriqués à partir de cette fonte ont la structure de la fonte blanche (ou semi-fonte) et le noyau est de la fonte grise. Le refroidissement jusqu'à une certaine profondeur (12...30 mm) est obtenu en refroidissant rapidement la surface (par exemple, en coulant de la fonte dans des moules en métal ou en sable).

Pour soulager les contraintes structurelles pouvant entraîner des fissures, les pièces moulées sont chauffées. La haute résistance à l’usure de la fonte blanchie est due à la dureté de la surface. Les rouleaux de broyeurs à tôles, les roues, les boulets pour broyeurs, etc. sont fabriqués en fonte blanchie.

3. Fonte grise, sa structure, ses propriétés, marquage selon GOST et application

La structure en fonte grise (coulée) est constituée d'une base métallique dans laquelle est intégré du graphite en forme de plaque. Une telle structure se forme directement lors de la cristallisation de la fonte dans une pièce moulée conformément au diagramme d'état du système Fe-C (stable). De plus, plus l'alliage contient de carbone et de silicium et plus la vitesse de refroidissement est faible, plus la probabilité de cristallisation selon ce diagramme avec formation d'eutectique de graphite est élevée. À faible teneur en carbone et en silicium, la fonte est modifiée avec de petites doses de certains éléments (par exemple aluminium, calcium, cérium).

La modification des métaux est l'introduction de modificateurs dans les métaux fondus, c'est-à-dire des substances dont de petites quantités (généralement pas plus de dixièmes de pour cent) contribuent à la création de centres de cristallisation artificiels supplémentaires et, par conséquent, à la formation de composants structurels dans forme écrasée ou arrondie, ce qui améliore les propriétés mécaniques du métal.

Pour caractériser la structure de la fonte grise, il est nécessaire de déterminer la taille, la forme, la répartition du graphite, ainsi que la structure de la base métallique. Dans la fonte grise ordinaire, refroidi lentement lors de la cristallisation, le graphite se ramifie très peu. Cela ressemble à une rosette avec un petit nombre de pétales incurvés.

La base métallique des fontes grises est formée d'austénite lors de la décomposition eutectoïde et peut être perlitique, ferritique et ferritique-perlitique. La formation de perlite se produit facilement, dans un laps de temps relativement court.

Les propriétés mécaniques de la fonte grise dépendent des propriétés du métal de base et principalement du nombre, de la forme et de la taille des inclusions de graphite. La base de perlite offre les valeurs de résistance et de résistance à l'usure les plus élevées.

Les qualités de fonte grise selon GOST 1412 - 85 sont constituées des lettres « СЧ » et des chiffres correspondant à la résistance à la traction minimale. Fonte SCh15 - ferritique ; SCh25, SCh30, SCh35 - fonte ferritique-perlitique, à partir de SCh40 - fonte perlitique.

Les fontes grises ont des qualités de coulée élevées (fluidité, faible retrait, légère brûlure du métal dans le moule, etc.), sont bien traitées et résistent à l'usure, cependant, en raison de leur faible résistance et de leurs propriétés plastiques, elles sont principalement utilisées pour des applications non critiques. parties. Dans l'industrie des machines-outils, la fonte grise est le principal matériau de structure (bancs de machines, tables et coulisses supérieures, colonnes, chariots, etc.) ; dans l'industrie automobile, les carters, couvercles, tambours de frein, etc. sont en fonte ferritique-perlitique, et les blocs-cylindres, chemises, volants d'inertie, etc. sont en fonte perlitique. Dans la construction, la fonte grise est principalement utilisée pour. la fabrication de pièces fonctionnant en compression (chaussures, colonnes), ainsi que de pièces sanitaires (radiateurs de chauffage, canalisations). Une quantité importante de fonte est utilisée pour fabriquer les tubes à partir desquels le tunnel du métro est construit.

4. Fonte ductile

La fonte malléable est appelée malléable car elle peut être soumise à un traitement sous pression, bien que la fonte ne soit pas forgée et que les pièces en fonte soient produites uniquement par moulage en raison du fait que la fonte malléable a une ductilité plus élevée que la fonte grise.

Les fontes malléables à graphite lamellaire sont produites à partir de fontes hypoeutectiques blanches en les soumettant à un recuit graphitisant spécial. Le recuit graphitisant de la fonte blanche est basé sur la métastabilité de la cémentite et comprend généralement deux étapes (figure)

Dessin. Schéma de recuit de la fonte blanche en malléable

La première étape (930...1 050°C) est sélectionnée pour une durée telle que toute la cémentite présente dans la structure de coulée se désintègre en austénite et en graphite lamellaire. Le processus de formation du graphite est facilité par des modifications (par exemple, l'aluminium et le bore). La fonte ainsi obtenue est dite modifiée.

Lors de la deuxième étape du recuit graphitisant à la température de transformation eutectoïde, la base métallique en fonte malléable est formée. Selon les modes de refroidissement, les fontes malléables peuvent avoir une base métallique perlitique (refroidissement continu), ferritique (refroidissement très lent dans la plage de 700...760°C) ou ferritique-perlitique (durée réduite du deuxième recuit). Pour obtenir une base de perlite en fonte ductile modifiée, il est recommandé d'augmenter la teneur en manganèse, chrome et quelques autres éléments, qui augmentent la résistance de la cémentite à la décomposition en ferrite et graphite lamellaire dans la plage de température de transformation eutectoïde.

Les fontes malléables à base de métal perlitique ont une dureté et une résistance élevées combinées à une faible ductilité. La fonte ferritique malléable se caractérise par une ductilité élevée et une résistance relativement faible.

La fonte malléable selon GOST 1215-79 est marquée des lettres « KCH » et de deux chiffres : le premier indique la résistance à la traction ; le second est l'allongement relatif (%).

La fonte malléable est utilisée pour la fabrication de pièces à résistance et ténacité accrues : carters, boîtes de vitesses, boîtes de vitesses, supports de ressorts, etc.

5. Fonte ductile

Fonte à haute résistance - fonte à graphite nodulaire, est obtenue en modifiant avec des additifs liquides le magnésium de la masse de la partie traitée de la fonte, du cérium, de l'yttrium et de certains autres éléments. Dans ce cas, avant d'introduire des modificateurs, il est nécessaire de réduire la teneur en soufre.

Pour éviter la formation de lédéburite dans les fontes à haute résistance, celles-ci sont soumises à un recuit graphitisant. En raison de la teneur accrue en éléments graphitants (carbone, silicium), la durée d'un tel recuit est beaucoup plus courte que lors du recuit de la fonte blanche.

La structure de la fonte à haute résistance est constituée d'une base métallique (ferrite, perlite) et d'inclusions sphériques de graphite. Le graphite sphérique, qui a une surface minimale pour un volume donné, affaiblit nettement moins la base métallique que le graphite en paillettes et n'est pas un agent actif d'augmentation des contraintes.

Les qualités de fonte à haute résistance selon GOST 7293-85 sont constituées des lettres «HF» et de chiffres, les premiers indiquent la valeur de la résistance à la traction, les seconds - l'allongement relatif (%). La norme prévoit les qualités de fonte suivantes : VCh35-22 ; VCh40-15 ; HF45-10 ; VC50-7 ; HF60-3 ; VC70-2 ; HF80-2 ; HF100-2.

Les fontes à haute résistance ont de bonnes propriétés de coulée et de consommation (capacité de coupe, capacité à amortir les vibrations, haute résistance à l'usure, etc.). Ils sont utilisés pour les pièces moulées massives afin de remplacer les pièces moulées et forgées en acier - cylindres, engrenages, vilebrequins et arbres à cames, etc.

6. Fontes antifriction, marquage et application

Les fontes antifriction sont des fontes grises et à haute résistance de qualités spéciales.

Fontes grises antifriction - fonte perlitique AChS-1 et AChS-2 et fonte perlitique-ferritique AChS-3. Ces fontes ont un faible coefficient de frottement, qui dépend du rapport ferrite/perlite dans la base, ainsi que de la quantité et de la forme du graphite. Dans les fontes perlitiques, une résistance élevée à l'usure est assurée par une base métallique constituée de perlite fine et d'eutectique de phosphore uniformément réparti en présence de dépôts isolés de graphite lamellaire.

Les fontes grises antifriction sont utilisées pour la fabrication de paliers lisses, de bagues et d'autres pièces fonctionnant en friction avec le métal, souvent en présence de lubrifiant. Les pièces travaillant en tandem avec des arbres en acier trempé ou normalisé sont en fonte AChS-1 et AChS-2, et pour le travail en tandem avec des arbres non traités thermiquement, la fonte AChS-3 est utilisée.

Les fontes antifriction à haute résistance (avec graphite nodulaire) sont fabriquées avec une structure perlite - AChV-1 et ferrite-perlite (50% perlite) - AChV-2. La fonte AChV-1 est utilisée pour travailler dans des unités de friction avec des vitesses périphériques accrues en conjonction avec un arbre trempé ou normalisé.

Le principal avantage des fontes antifriction par rapport aux régules et aux bronzes antifriction est leur faible coût, et le principal inconvénient est un mauvais rodage, qui nécessite un accouplement précis des surfaces de frottement.

Le marquage de la fonte est réalisé par une combinaison de lettres et de chiffres.

Les notations suivantes sont acceptées :

Exemple : ASF1 ; ASF2 ; ASF3 ; AChV1 ; AChV2 ; ACC1 ; ABC2.

Les lettres « ACS » signifient fonte grise antifriction ; "ACHV" - Fonte antifriction à haute résistance ; "AChK" - fonte malléable antifriction.

Liste de la littérature utilisée

1. Kolesnik P.A. Science des matériaux à transports routiers: manuel pour les étudiants. plus haut manuel institutions / P. A. Kolesnik, V. S. Klanitsa. - 2e éd., effacé. - M. : Centre d'édition « Académie », 2007. - 320 p.
2. Rogacheva L.V. Science des matériaux.- M. : Kolos-Press, 2002.- 136 p. : ill. (Manuels et supports pédagogiques pour l'enseignement professionnel secondaire).
3. Stukanov V.A. Science des matériaux : manuel de formation– M. : Maison d'édition « Forum » : INFRA – M, 2008. – 368 p. : ill. – ( Enseignement professionnel)
4. GOST 1412-85 Fonte avec graphite en lamelles pour pièces moulées. Timbres
5. GOST 1585-85 Fonte antifriction pour pièces moulées. Timbres
6. GOST 7769-82 Fonte alliée pour pièces moulées aux propriétés particulières. Timbres

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 %.
• Hypereutectique fonte blanche. La teneur dépasse 4,35% et peut atteindre 6,67%.

En plus de la classification ci-dessus, il est divisé en ordinaire, blanchi et allié.

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, résistent mieux 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 une portée assez limitée. 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.

Les alliages fer-carbone contenant plus de 2 % de carbone sont appelés fonte. . La fonte a des propriétés mécaniques inférieures à celles de l'acier, mais elle est moins chère et peut être facilement moulée dans des produits de formes complexes. Il existe plusieurs types de fonte.

Fonte blanche, dans lequel tout le carbone (2,0...3,8%) est à l'état lié sous forme de Fe3C (cémentite), qui détermine ses propriétés : dureté et fragilité élevées, bonne résistance à l'usure, mauvaise usinabilité avec des outils de coupe. La fonte blanche est utilisée pour produire de la fonte grise et ductile et de l'acier.

Fonte grise ne contient que partiellement du carbone à l'état lié (pas plus de 0,5 %). Le reste du carbone se trouve dans la fonte à l’état libre sous forme de graphite. Les inclusions de graphite rendent la fracture grise. Plus la fracture est foncée, plus la fonte est tendre. La formation de graphite se produit à la suite d'un traitement thermique de la fonte blanche, lorsqu'une partie de la cémentite se décompose en fonte ductile molle et en graphite selon la réaction Fe3C~>--»-3Fe-[-C. Selon la structure prédominante, la fonte grise se distingue sur une base perlitique, ferritique ou ferrite-perlite.

Propriétés de la fonte grise dépendent du mode de refroidissement et de la présence de certaines impuretés. Par exemple, plus il y a de silicium, plus il y a de graphite libéré et donc la fonte devient plus molle. La fonte grise a une dureté modérée et est facile à usiner avec des outils de coupe. La fonte grise utilisée dans la construction doit avoir une résistance à la traction d'au moins 120 MPa et une résistance à la flexion de 280 MPa.

Les éléments structurels qui fonctionnent bien sous compression sont moulés en fonte grise : colonnes, patins de support, sabots, tubes, batteries de chauffage, conduites d'eau et d'égout, dalles de plancher, châssis et parties de carrosserie de machines-outils, culasses et pistons de moteurs, engrenages et autres parties.

Fonte malléable obtenu après recuit prolongé de la fonte blanche à températures élevées, lorsque la cémentite se décompose presque complètement avec libération de carbone libre sur une base ferritique ou perlite. Les inclusions de carbone ont une forme ronde. Contrairement aux fontes grises, les fontes malléables sont plus durables, plus ductiles et plus faciles à traiter.

Fontes (modifiées) à haute résistance dépassent considérablement les gris ordinaires en termes de résistance et possèdent certaines propriétés plastiques. Ils sont utilisés pour couler des pièces critiques.

Lors des tests de fonte grise et ductile, les résistances à la traction, à la flexion et à la compression sont déterminées, et lors des tests de fonte ductile, la résistance à la traction, l'allongement et la dureté sont déterminés.

Lors du marquage de la fonte grise et modifiée, par exemple SCh12-28, les deux premiers chiffres indiquent la résistance à la traction, les deux suivants - la résistance à la flexion.

En construction mécanique, on utilise des pièces moulées en fonte grise, malléable et à haute résistance. Ces fontes diffèrent de la fonte blanche en ce que la totalité ou la majeure partie de leur carbone est à l'état libre sous forme de graphite (et dans la fonte blanche, tout le carbone est sous forme de cémentite).

La structure de ces fontes est constituée d'une base métallique semblable à l'acier (perlite, ferrite) et d'inclusions non métalliques - graphite.

Fontes grises, malléables et à haute résistance diffèrent les uns des autres principalement par la forme des inclusions de graphite. Cela détermine la différence dans les propriétés mécaniques de ces fontes.

U fonte grise le graphite (vu au microscope) a la forme de plaques.

Le graphite a de faibles propriétés mécaniques. Il rompt la continuité du socle métallique et fait office de coupure ou de petite fissure. Plus la forme des inclusions de graphite est grande et linéaire, plus les propriétés mécaniques de la fonte grise sont mauvaises.

Principale différence fonte à haute résistance réside dans le fait que le graphite qu'il contient a une forme sphérique (arrondie). Cette forme de graphite est meilleure que la forme lamellaire, puisque dans ce cas la continuité de la base métallique est nettement moins perturbée.

Malléable fonte sont obtenus par recuit à long terme de pièces moulées en fonte blanche, à la suite duquel se forme du graphite en forme de flocons - recuit du carbone.

Les propriétés mécaniques des fontes considérées peuvent être améliorées par traitement thermique. Il ne faut pas oublier que des contraintes internes importantes sont créées dans la fonte, c'est pourquoi les pièces moulées en fonte doivent être chauffées lentement pendant le traitement thermique pour éviter la formation de fissures.

Les pièces moulées en fonte sont soumises aux types de traitement thermique suivants.

Recuit à basse température. Pour soulager les contraintes internes et stabiliser les dimensions des pièces moulées en fonte grise, un vieillissement naturel ou un recuit à basse température est utilisé.

Une méthode plus ancienne est vieillissement naturel , dans lequel la pièce moulée, après refroidissement complet, subit un vieillissement à long terme - de 3 à 5 mois à plusieurs années. Le vieillissement naturel est utilisé dans les cas où l'équipement requis pour le recuit n'est pas disponible. Cette méthode n'est presque jamais utilisée à l'heure actuelle ; Ils effectuent principalement des recuits à basse température. Pour ce faire, les pièces moulées, après durcissement complet, sont placées dans un four froid (ou un four avec une température de 100-200°C) et avec lui elles sont lentement, à raison de 75-100°C par heure. , chauffés à 500-550°C, ils sont maintenus à cette température pendant 2-5 heures et refroidis à 200°C à raison de 30-50° par heure, puis à l'air.

Recuit graphitisant.

Lors de la coulée de produits, un blanchiment partiel de la fonte grise à partir de la surface ou même sur toute la section transversale est possible. Pour éliminer le refroidissement et améliorer l'ouvrabilité de la fonte, un recuit graphitisant à haute température est effectué avec exposition à une température de 900-950°C pendant 1 à 4 heures et refroidissement des produits à 250-300°C avec le four , puis dans l'air. Avec un tel recuit dans les zones blanchies, la cémentite Fe 3 C se décompose en ferrite et en graphite, ce qui fait que la fonte blanche ou semi-fonte se transforme en grise.

Normalisation.

Les pièces moulées de forme simple et de petites sections sont soumises à une normalisation. La normalisation est effectuée à 850-900°C avec exposition pendant 1 à 3 heures et refroidissement ultérieur des pièces moulées à l'air. Avec un tel chauffage, une partie du carbone-graphite se dissout dans l'austénite ; après refroidissement à l'air, la base métallique acquiert une structure perlite de type troostite avec une dureté plus élevée et une meilleure résistance à l'usure. Pour la fonte grise, la normalisation est relativement rarement utilisée ; la trempe et le revenu sont plus largement utilisés.

Durcissement.

La résistance de la fonte grise peut être augmentée en la durcissant. Il est produit par chauffage à 850-900° C et refroidissement dans l'eau. Les fontes perlitiques et ferritiques peuvent être trempées. La dureté de la fonte après trempe atteint HB 450-500. La structure de la fonte durcie contient de la martensite avec une quantité importante d'austénite retenue et de précipitation de graphite. Une méthode efficace pour augmenter la résistance et la résistance à l'usure de la fonte grise est le durcissement isotherme, qui est effectué de la même manière que le durcissement de l'acier.

Fontes ductiles avec du graphite sphérique peut être soumis à un durcissement superficiel à la flamme ou à haute fréquence. Les pièces en fonte après ce traitement ont une dureté de surface élevée, un noyau visqueux et résistent bien aux chocs et à l'abrasion.

Fontes grises alliées Et fontes de magnésium à haute résistance parfois soumis à une nitruration. La dureté superficielle des produits en fonte nitrurée atteint HV600–800° C ; Ces pièces ont une résistance élevée à l'usure. Bons résultats donne la sulfuration de la fonte; par exemple, les segments de piston sulfurés se rodent rapidement, résistent bien à l'abrasion et leur durée de vie augmente plusieurs fois.

Vacances.

Pour soulager les contraintes de trempe, un revenu est effectué après la trempe. Les pièces destinées à lutter contre l'abrasion subissent un faible revenu à une température de 200-250° C. Les pièces moulées en fonte qui ne fonctionnent pas contre l'abrasion sont soumises à un revenu élevé à 500-600° C. Lors du revenu de la fonte durcie, la dureté diminue considérablement moins que lors du revenu de l’acier. Ceci s'explique par le fait que la structure de la fonte trempée contient une grande quantité d'austénite retenue, ainsi que par le fait qu'elle contient une grande quantité de silicium, ce qui augmente la résistance au revenu de la martensite.

Pour le recuit sur fonte ductile, la fonte blanche est utilisée approximativement comme suit : composition chimique: 2,5 à 3,2 % C ; 0,6 à 0,9 % de Si ; 0,3-0,4 % Μη ; 0,1-0,2% P et 0,06-0,1% S.

Il existe deux méthodes de recuit pour la fonte ductile :

graphité recuit en milieu neutre, basé sur la décomposition de la cémentite en ferrite et le recuit de carbone ;

décarboniser recuit dans un environnement oxydant, basé sur la combustion du carbone.

Le recuit de la fonte malléable utilisant la deuxième méthode prend 5 à 6 jours, c'est pourquoi la fonte malléable est actuellement produite principalement par graphitisation. Les pièces moulées, débarrassées du sable et des carottes, sont emballées dans des boîtes métalliques ou placées sur une palette, puis recuites dans des fours de recuit méthodiques, à chambre et autres.

Le processus de recuit comprend deux étapes de graphitisation. La première étape consiste à chauffer uniformément les pièces moulées à 950-1 000°C pendant 10 à 25 heures ; puis la température est réduite à 750-720°C à une vitesse de refroidissement de 70-100°C par heure. Au deuxième étage, à une température de 750-720°C, une période de maintien de 15-30 heures est donnée, puis les pièces moulées sont refroidies avec le four à 500-400°C et à cette température sont évacuées dans l'air , où ils sont refroidis à une vitesse arbitraire. Avec un tel recuit par étapes dans la plage de température de 950 à 1 000 °C, une décomposition (graphitisation) de la cémentite se produit. À la suite du recuit dans ce mode, la structure de la fonte malléable est constituée de grains de ferrite avec des inclusions de nids de carbone - graphite recuit.

La fonte malléable perlitique est obtenue à la suite d'un recuit incomplet : après graphitisation à 950-1000°C, la fonte est refroidie en même temps que le four. La structure de la fonte ductile perlitique est composée de perlite et de carbone de recuit.

Pour augmenter la viscosité, la fonte ductile perlitique est soumise à une sphéroïdisation à une température de 700-750°C, ce qui crée une structure perlite granulaire.

Pour accélérer le processus de recuit de la fonte malléable, les produits en fonte blanche sont soumis à un durcissement, puis une graphitisation est réalisée à 1000-1100°C. L'accélération de la graphitisation de la fonte durcie lors du recuit s'explique par la présence grande quantité centres de graphitisation formés lors du durcissement. Cela permet de réduire le temps de recuit des pièces moulées durcies à 15 à 7 heures.

Thermiquetransformation de la fonte malléable.

Pour augmenter la résistance et la résistance à l'usure, la fonte malléable est soumise à une normalisation ou à un durcissement et à un revenu. La normalisation de la fonte malléable est réalisée à 850-900°C avec exposition à cette température pendant 1 à 1,5 heures et refroidissement à l'air. Si les pièces ont une dureté accrue, elles doivent être soumises à un revenu élevé à 650-680°C avec un temps de maintien de 1 à 2 heures.