Demandez à un métallurgiste :fer forgé ou fonte

Quelles sont les différences ? Découvrez et apprenez comment sont-ils utilisés

Les gens supposent souvent que la fonte et le fer forgé sont des termes interchangeables pour les premiers travaux de fer, mais il y a un monde de différence.

Fer forgé est du fer qui a été chauffé puis travaillé avec des outils.

Fonte est du fer qui a été fondu, versé dans un moule et laissé se solidifier.

La distinction fondamentale entre la fonte et le fer forgé réside dans la manière dont ils sont produits. Les différences se trouvent dans les noms :forgé est un participe passé de travail ("fer travaillé"), et coulé décrit tout ce qui est formé par le processus de coulée.

Les différentes méthodes de production créent des métaux avec des forces et des faiblesses variables, c'est pourquoi vous voyez rarement une clôture en fonte ou une poêle à frire en fer forgé.

Qu'est-ce que le fer forgé ?

Le fer forgé est composé principalement de fer élémentaire avec de petites quantités (1 à 2 %) de laitier ajouté (le sous-produit de la fusion du minerai de fer, généralement constitué d'un mélange d'oxydes de silicium, de soufre, de phosphore et d'aluminium). Le fer forgé est fabriqué en chauffant à plusieurs reprises le matériau et en le travaillant avec des outils pour le déformer.

Le fer forgé est très malléable, ce qui lui permet d'être chauffé, réchauffé et travaillé sous diverses formes - le fer forgé devient plus fort au fur et à mesure qu'il est travaillé et se caractérise par son aspect fibreux. Le fer forgé contient moins de carbone que la fonte, ce qui le rend plus doux et plus ductile. Il est également très résistant à la fatigue; si de grandes quantités de pression sont appliquées, il subira une grande quantité de déformation avant de tomber en panne.

Le terme « fer forgé » est souvent utilisé à mauvais escient aujourd'hui; il est couramment utilisé pour décrire des conceptions similaires aux pièces historiques en fer forgé, quel que soit le métal utilisé. L'acier doux qui a été plié à la machine à froid ou l'acier coulé et les pièces en fer qui ont été peintes en noir sont tous deux régulièrement étiquetés à tort comme du travail en fer forgé. Cependant, pour être véritablement désignée comme fer forgé, une pièce de métal doit être forgée par un forgeron qui la chauffe et la martèle pour lui donner sa forme.

Le fer forgé a été utilisé dès 2000 avant JC dans la péninsule anatolienne (aujourd'hui la Turquie), et il a été largement utilisé dans la construction tout au long du 19ème siècle. Cependant, les progrès de la métallurgie au XXe siècle ont rendu plus facile et moins coûteux le façonnage et le soudage de pièces métalliques. La nature relativement coûteuse et chronophage de la forge a conduit à la fin de sa pratique commerciale à grande échelle au milieu des années 1970. Cela signifie que la plupart des véritables pièces en fer forgé aujourd'hui sont soit des antiquités, soit des pièces spécialisées qui ont été forgées par des artisans locaux.

Qu'est-ce que la fonte ?

La fonte peut faire référence à une gamme d'alliages de fer, mais elle est le plus souvent associée à la fonte grise. Malgré son nom de fer, ce n'est pas du fer élémentaire pur (Fe sur le tableau périodique) - c'est en fait un alliage contenant 2 à 4 % de carbone, plus de petites quantités de silicium et de manganèse. D'autres impuretés, telles que le soufre et le phosphore, sont également courantes.

La fonte est formée en fondant du minerai de fer ou en faisant fondre de la fonte brute (un produit intermédiaire de l'extraction du minerai de fer) et en la mélangeant avec de la ferraille et d'autres alliages. Le mélange liquide est ensuite versé dans des moules et laissé refroidir et se solidifier.

Le résultat final est solide mais cassant. En raison de la teneur plus élevée en carbone, la fonte se solidifie en un alliage hétérogène, ce qui signifie qu'elle contient plusieurs constituants ou matériaux dans différentes phases au sein de sa microstructure.

Cette microstructure mixte est ce qui donne à la fonte ses propriétés physiques distinctives. Les particules de carbone internes créent des points de contrainte internes propices à la rupture. La fonte est plus dure, plus cassante et moins malléable que le fer forgé. Il ne peut pas être plié, étiré ou martelé, car sa faible résistance à la traction signifie qu'il se fracturera avant de se plier ou de se déformer. Il présente cependant une bonne résistance à la compression.

La coulée demande beaucoup moins de main-d'œuvre que la fabrication du fer forgé et était une forme de production importante tout au long des XVIIIe et XIXe siècles. L'avènement de l'acier et des technologies d'usinage automatisées a réduit le rôle du moulage dans certaines industries, mais il reste un processus rentable et largement utilisé dans de nombreux autres. Alors que l'acier a presque entièrement remplacé la fonte dans la construction, la fonte reste populaire pour les produits aux formes complexes qui sont plus faciles à couler qu'à façonner à la machine. La fonte est moins réactive avec les matériaux de moulage que l'acier et a un point de fusion plus bas, ce qui la rend plus fluide.

Fonte ductile :résistance et polyvalence

La fonte ductile, également connue sous le nom de fonte ductile, est une forme moderne et unique de fonte développée par des chercheurs dans les années 1940. Ils ont découvert qu'en ajoutant des alliages sélectionnés - initialement un alliage magnésium-cuivre, et éventuellement du cérium - ils pouvaient manipuler les atomes de carbone pour former une microstructure différente de celle de la fonte. La microstructure en fonte ductile empêche la formation de fissures, ce qui donne un métal qui présente les avantages de la fonte sans la fragilité.

La fonte ductile peut être fabriquée en plusieurs nuances pour obtenir une ductilité et une résistance à la traction élevées. La fonte ductile trempée, produite avec un traitement thermique supplémentaire, a des propriétés mécaniques et une résistance à l'usure encore meilleures.

La fonte ductile présente également relativement peu de retrait en refroidissant, ce qui la rend parfaite pour la coulée de précision. La fonte ductile est souvent utilisée « brute de coulée », ce qui signifie qu'elle ne nécessite pas de traitements thermiques. Cela peut aider à réduire les coûts de fabrication, en particulier sur le long terme.

Considérations sur la corrosion

La fonte et le fer forgé sont tous deux sensibles à la corrosion lorsque des surfaces nues sont exposées à l'oxygène en présence d'humidité. Cela peut être difficile pour les environnements extérieurs avec une exposition quasi constante aux précipitations et à l'humidité. Contrairement à d'autres métaux qui forment une couche protectrice oxydante, le fer, avec suffisamment de temps, rouille et s'écaille complètement.

Pour éviter la rouille, les produits en fer doivent être enduits pour éviter l'exposition. La peinture est couramment utilisée pour recouvrir et protéger le métal nu. Le revêtement en poudre est une autre méthode, idéale pour les meubles d'extérieur plus sensibles à l'usure dans les zones à fort trafic. Les revêtements en poudre sont très durables et ne se décolorent pas, ne s'écaillent pas et ne se fissurent pas pendant de longues périodes.

Préservation historique

De Lincoln, Massachusetts à Lincoln, Nebraska à Lincoln, Ontario, l'Amérique du Nord est riche en histoire. Chaque ville a une histoire à raconter, et les bâtiments de ces villes ont autant contribué à façonner le passé que les habitants eux-mêmes.

Lors de la restauration de bâtiments historiques avec du fer et de la ferronnerie architecturale, la qualité et l'authenticité sont essentielles. Les grands éléments extérieurs tels que les bornes, les portails, les clôtures, les lampadaires et les bancs de parc jouent un rôle important dans la création d'une ambiance fidèle à l'époque historique. Les fonderies modernes peuvent reproduire les premières ferronneries en s'inspirant de dessins historiques ou des structures d'origine elles-mêmes.

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Sources

• Encyclopédie Britannica. "Fonte".
• Encyclopédie Britannica. "Fer forgé".
• Manuel de l'ingénieur. "Fonte".
• Société de la fonte ductile. "Données sur la fonte ductile pour les ingénieurs de conception".