Guide des propriétés et de l'usinage des types de fonte

Des composants essentiels du moteur automobile aux ustensiles de cuisine de tous les jours et à l'infrastructure municipale sous nos pieds, ces éléments apparemment sans rapport peuvent avoir un matériau commun:en fonteMais à quel point comprenez-vous vraiment ce matériau polyvalent?Cet article aborde les variétés de fonte, leurs propriétés uniques, et des considérations cruciales de traitement pour ce matériau d'ingénierie essentiel.

La fonte est un alliage fer-carbone dont le fer (Fe) est le composant principal et dont la teneur en carbone varie entre 2,1% et 6,7%.la fonte a généralement une pesanteur spécifique plus élevée (environ 7)La teneur élevée en carbone réduit son point de fusion, ce qui permet une fusion et une coulée relativement faciles." où l' ajout de substances à une matière pure réduit sa température de transition liquide-solide.

Apprecié pour sa résistance élevée, sa résistance à l'usure et sa machinabilité, le fonte trouve des applications dans divers secteurs, apparaissant dans les composants mécaniques, les produits industriels, les systèmes de plomberie,et les infrastructures urbaines.

Le fer de haute pureté (avec une teneur minimale en carbone) s'avère trop doux et sujet à l'oxydation pour une utilisation pratique.transformation en fonte ou en acier.

Ces trois matières ferreuses diffèrent principalement par leur teneur en carbone:

• Fer pur:Moins de 0,02% de carbone
• Acier:00,02 à 2,1% de carbone
• de cuivre ou de plomb20,1% à 6,7% de carbone

L'acier se divise ensuite en acier au carbone (contenant uniquement du fer plus des quantités réglementées de carbone, de silicium, de manganèse, de soufre,d'acier allié (incorporant des éléments métalliques supplémentaires).

Les matériaux qui se rapprochent des niveaux de carbone du fer pur présentent une dureté et une résistance à l'usure plus faibles, mais gagnent en ténacité et en points de fusion plus élevés.une teneur plus élevée en carbone augmente la dureté et la résistance à l'usure tout en réduisant la ténacité et les points de fusion, ce qui donne lieu à des matériaux plus fragiles.

Les " pièces moulées " désignent les produits formés en versant du matériau fondu dans des moules.Bien que le fonte apparaisse fréquemment dans la production de fonteL'aluminium, le cuivre et le magnésium servent également de matériaux de coulée courants.

Lorsque la fonte contient beaucoup de carbone et de silicium avec un refroidissement lent, le carbone se cristallise en graphite.Cette variété, où le carbone apparaît sous forme de flocons de graphite créant des surfaces de fracture grises, est appelée fonte grise ou fonte à graphite en flocons.Généralement désigné simplement par "fer forgé", sa désignation "FC" (de "ferrum" et "casting") est précédée d'un numéro à trois chiffres indiquant la résistance à la traction (par exemple, FC150 signifie ≥150N/mm2).

Bien que la fonte grise manque de résistance et de ténacité, elle offre une excellente capacité de coulée, une excellente machinabilité, une excellente résistance à l'usure, une résistance à la corrosion et des qualités d'amortissement des vibrations idéales pour les carrosseries de machines.composants, et des blocs de moteur.

Avec une teneur plus faible en carbone/silicium ou un refroidissement rapide, le carbone forme de la cimentite (Fe3C) au lieu du graphite, produisant des surfaces de fracture blanches.Exceptionnellement dur et résistant à l'usure, mais fragile et difficile à usiner, la fonte blanche est utilisée pour des applications de haute durabilité.

Cette matière industrielle rarement utilisée présente des propriétés entre les variétés grises et blanches, des surfaces de fracture tachetées et une faible machinabilité.

L'ajout de magnésium (Mg) ou de cérium (Ce) crée des structures sphériques de graphite (désigné FCD),amélioration spectaculaire de la résistance de plusieurs fois supérieure à celle de la fonte grise grâce à une concentration réduite de contraintesCette "ferraille de haute qualité" offre une excellente résistance mécanique, une résistance à l'usure et à la chaleur et une ténacité thermique, bien que l'ajout de magnésium puisse provoquer un rétrécissement et des trous d'épingle.Sa dureté et sa ductilité compliquent l'usinage.

Les applications comprennent les pièces automobiles, les couvercles de conduites sous pression et les conduites à haute résistance.

Avec des propriétés intermédiaires aux variétés grises et ductiles, le CGI contient des structures de graphite vermiculaires (similaires à des vers).conductivité thermique, et l'amortissement des vibrations est idéal pour les vannes hydrauliques et les blocs de cylindres.

Le traitement thermique de la fonte blanche produit cette variante ductile, où le recuit décompose le cimentite en graphite.le fer malléable le développe après la couléeIl conserve sa castébilité tout en surmontant sa fragilité et son faible allongement.

Il existe trois sous-types basés sur le traitement thermique:

• Fer malleable à base de Whiteheart:Décarburé à des propriétés similaires à l'acier avec des fractures blanches; excellente capacité de coulée, ténacité et soudabilité.
• de fer malléable de type Blackheart:Forme des structures de ferrite et de graphite pour une douceur et une allongation supérieures; nommé d'après les fractures noires.
• Fer malléable perlatique:Un traitement thermique plus court crée la perlite (couches alternées de α-fer et de cimentite) pour une ténacité et une résistance à la traction exceptionnelles.

Cette catégorie comprend les fonte renforcées au nickel (Ni), au molybdène (Mo) ou à des éléments similaires pour améliorer les propriétés mécaniques.la fonte en alliage apparaît dans les composants à haute tension tels que les arbres à cames, tambours de frein et anneaux de piston.

La teneur élevée en carbone de la fonte réduit le point de fusion, facilitant les opérations de coulée.permettant la modification du matériau par traitement thermique ou alliage.

Cependant, une teneur élevée en carbone réduit généralement la résistance aux chocs et la ténacité, limitant potentiellement les méthodes de transformation.

Généralement présentant une bonne usinabilité, la fonte offre une résistance de coupe plus faible, une production de chaleur réduite et une manipulation de copeaux favorable par rapport à l'acier / acier inoxydable.La sélection correcte des outils reste essentielle.

Les structures en graphite fragmentent les copeaux tout en fournissant une lubrification, réduisant ainsi la résistance de coupe.la dureté inhérente de la fonte exige des inserts à angle négatif avec de petits angles de dégagement pour éviter les éclaboussures des bordsLes matériaux d'outils à haute dureté s'avèrent essentiels.

L'excellente éjection des copeaux et la production minimale de chaleur permettent généralement l'usinage à sec. L'usinage à l'eau peut contrôler la poussière, mais risque de boucher les rainures des outils avec des copeaux humides.Ajustez facilement les conditions de coupe en fonction du type de matériau, tandis que les machines de fer gris, la dureté du fer ductile favorise l'accumulation de bords, et la dureté extrême du fer blanc défie l'usinage.

Comparée à l'acier, la teneur élevée en carbone de la fonte complique le soudage, provoquant une fragilité (par la formation de cimentite induite par le refroidissement rapide) et une porosité (de la combustion du graphite).Pour réussir une soudure, il faut préchauffer, électrodes spécialisées et modifications techniques.

Malgré sa fragilité, la fonte offre une dureté exceptionnelle, une résistance à l'usure et une résistance aux vibrations.ses différents types exigent des outils et des conditions appropriésToutes les variétés ont des caractéristiques communes de dureté et de fragilité, ce qui nécessite des mesures contre les éclaboussures d'outils/pièces et la dégradation des équipements liée à la poussière.Pour réussir l'usinage de la fonte, il faut comprendre les propriétés de chaque type et choisir les outils appropriés en conséquence.