Qu'est-ce que la fonte ? - Définition, propriétés et utilisations

Qu'est-ce que la fonte ?

La fonte est un groupe d'alliages fer-carbone avec une teneur en carbone de plus de 2 à 4 %. De plus, des quantités variables de silicium de 1 à 3 % en poids et du manganèse ainsi que des traces d'impuretés telles que le soufre et le phosphore. La fonte est fabriquée en réduisant le minerai de fer dans un haut fourneau.

La fonte liquide est coulée ou coulée et durcie en lingots bruts appelés porcs, et les porcs sont ensuite refondus avec de la ferraille et des éléments d'alliage dans des cubilots et refondus dans des moules pour produire une variété de produits.

Les ingrédients de l'alliage affectent sa couleur lors de la rupture :la fonte blanche a des impuretés de carbure qui permettent aux fissures de passer facilement, la fonte grise a des flocons de graphite qui dévient une fissure passante et initient d'innombrables nouvelles fissures lorsque le matériau se brise, et la fonte ductile a du graphite sphéroïdal. les « nodules » qui arrêtent la fissure empêchent toute progression ultérieure.

À l'exception de la fonte malléable, la fonte a tendance à être cassante. Avec son point de fusion relativement bas, sa bonne fluidité, sa coulabilité, son excellente usinabilité, sa résistance à la déformation et sa résistance à l'usure, la fonte est devenue un matériau d'ingénierie avec une large gamme d'applications.

La fonte est utilisée dans les tuyaux, les machines et les pièces automobiles telles que les culasses, les blocs-cylindres et les boîtes de vitesses. Il est résistant aux dommages causés par l'oxydation mais difficile à souder.

de quoi est faite la fonte ?

La fonte est fabriquée à partir de fonte brute, qui est le produit de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau. La fonte peut être fabriquée directement à partir de la fonte brute fondue ou en refondant la fonte brute, souvent avec des quantités substantielles de fer, d'acier, de calcaire, de carbone (coke), et en prenant diverses mesures pour éliminer les contaminants indésirables.

Le phosphore et le soufre peuvent être brûlés du fer fondu, mais cela brûle également le carbone, qui doit être remplacé. En fonction de l'application, la teneur en carbone et en silicium est ajustée aux niveaux souhaités, qui peuvent se situer entre 2 et 3,5 % et 1 et 3 %, respectivement.

Si vous le souhaitez, d'autres éléments sont ensuite ajoutés à la masse fondue avant que la forme finale ne soit produite par coulée.

La fonte est parfois fondue dans un type spécial de haut fourneau appelé cubilot, mais dans les applications modernes, elle est plus souvent fondue dans des fours à induction électrique ou des fours à arc électrique. Une fois la fusion terminée, la fonte en fusion est versée dans un four de maintien ou une poche.

Quelle est la différence entre la fonte et l'acier ?

La principale différence entre les deux éléments est que l'acier est produit à partir de minerai de fer et de ferraille, et est appelé un alliage de fer, avec du carbone contrôlé. Alors qu'environ 4 % de carbone dans le fer en font de la fonte, et moins de 2 % de carbone en font de l'acier.

La fonte est moins chère que la plupart des aciers. De plus, la température de fusion de la fonte est inférieure à celle de l'acier, mais elle présente une résistance à la compression élevée, une dureté élevée et une résistance à l'usure élevée. Par conséquent, la différence importante entre l'acier et la fonte est que l'acier est ductile et malléable, tandis que la fonte est durcie et a une résistance à la compression élevée.

Comme autre différence importante entre l'acier et la fonte, nous pouvons dire que le carbone dans l'acier est sous forme de carbure de fer tandis que la fonte a du carbone sous forme de graphite ou de carbure de fer ou les deux. De plus, la fonte a une excellente fluidité, sans acier.

Propriétés de la fonte

Voici quelques propriétés mécaniques courantes pour la fonte :

• Dureté. La fonte est dure et peut être durcie par chauffage et refroidissement soudain. Cela le rend assez durable. L'acier doux peut être trempé et revenu en utilisant des procédés appropriés.
• Résistance. Capacité du matériau à absorber l'énergie
• Ductilité. Capacité du matériau à se déformer sans fracture
• Élasticité. Capacité du matériau à revenir à ses dimensions d'origine après avoir été déformé
• Malléabilité. Capacité du matériau à se déformer sous compression sans se rompre
• Résistance à la traction. La plus grande contrainte longitudinale qu'un matériau peut supporter sans se déchirer
• Résistance à la fatigue. La contrainte la plus élevée qu'un matériau peut supporter pendant un nombre de cycles donné sans se rompre
• Point de fusion. La fonte a un point de fusion inférieur (12 000 C) par rapport au point de fusion de l'acier doux qui se situe entre 13 000 C et 14 000 C.
• Coulabilité. La fonte est plus facile à travailler lorsqu'il s'agit de mouler des formes à partir du matériau. En raison du carbone supplémentaire présent dans la fonte, sa forme fondue est plus fluide, ce qui facilite la coulée du matériau dans des formes complexes.
• Usinabilité. La fonte est presque élastique jusqu'à la résistance ultime à la traction et produit des copeaux discontinus qui se détachent facilement de l'échantillon. Cela contribue à améliorer la capacité de coupe. Pour cette raison, la fonte est le matériau préféré en matière d'usinabilité et de résistance élevées.

Composition de la fonte

Fonte, un alliage de fer qui contient 2 à 4 % de carbone, ainsi que des quantités variables de silicium et de manganèse et des traces d'impuretés telles que le soufre et le phosphore. Il est fabriqué en réduisant le minerai de fer dans un haut fourneau.

La fonte contient également un petit nombre d'impuretés telles que le silicium, le soufre, le manganèse et le phosphore, le cuivre, le nickel, le chrome, qui affectent ses propriétés à petite ou grande échelle. L'effet de ces propriétés est le suivant.

• Silicium : Dans la fonte, les particules de silicium ont jusqu'à 4 % de présence. Il favorise la formation de graphite qui le rend doux et facilement usinable et augmente la trempabilité et la résistivité électrique.
• Soufre : Il est présent jusqu'à 0,1 pour cent. Il rend la fonte dure et cassante.
• Manganèse : Il favorise la formation de carbure de fonte qui la rend élite, dure et augmente la résistance à l'usure et à l'abrasion. Il est présent jusqu'à 0,75 %.
• Chrome : Il favorise également la formation de carbure qui augmente la trempabilité, la résistance à l'usure, la corrosion et la résistance à l'oxydation.
• Nickel : Augmente la résistance à la traction.
• Tungstène : Il augmente la dureté à chaud et la résistance à chaud.
• Molybdène : Augmente la trempabilité.
• Vanadium : Augmente la trempabilité et la dureté à chaud.
• Aluminium : Fonctionne comme désoxydant dans l'acier.
• Titane : Fonctionne comme désoxydant dans l'acier.
• Niobium : Il réduit la trempabilité et augmente la ductilité, ce qui se traduit par une meilleure résistance aux chocs.
• Cobalt : Il réduit la trempabilité et résiste au ramollissement à des températures élevées.

Types de fonte

Les quatre types de base de fonte sont la fonte blanche, la fonte grise, la fonte ductile et la fonte malléable.

• Fer blanc.
• Fer gris.
• Fere ductile.
• Fer malléable.

1. Fonte grise

Le type le plus courant, la fonte grise, a une microstructure de graphite composée de nombreuses petites fractures. On l'appelle "fer gris" car la présence de ces petites fissures crée l'apparition d'une couleur grise.

Lors de la production de fonte grise, les fissures s'ouvrent et révèlent le graphite de couleur grise sous la surface. La fonte grise n'est pas aussi solide que l'acier et ne peut pas non plus absorber la même quantité d'impact que l'acier. La fonte grise offre une résistance à la compression similaire à celle de l'acier. En conséquence, il est devenu un choix de métal populaire pour les applications où la résistance à la compression est importante.

Caractérisé par du graphite dans la microstructure, donnant :

• Bonne usinabilité
• Bonne résistance à l'usure et au grippage

2. Fonte Blanche

La fonte blanche, bien qu'elle ne soit pas aussi courante que la fonte grise, est un autre type qui mérite d'être mentionné. Il tire son nom de sa couleur blanc cassé, qui est le résultat de composés de fer connus sous le nom de cémentite. Comme la fonte grise, la fonte blanche présente de nombreuses petites fissures.

La différence est que la fonte blanche a des caractéristiques de cémentite sous sa surface, tandis que la fonte grise a du graphite sous sa surface. Le graphite produit une apparence de couleur grise tandis que la cémentite produit une apparence de couleur blanche. La fonte blanche est dure et offre une excellente résistance à l'abrasion.

Caractérisé par la prédominance des carbures, impactant :

• Haute résistance à la compression
• Dureté
• Bonne résistance à l'usure

3. Fonte ductile

La fonte ductile, également connue sous le nom de fonte nodulaire, est un type d'alliage de fer doux, ductile et à haute teneur en carbone. Il est généralement fabriqué avec des traces d'autres composés, notamment du magnésium et du cérium.

Lorsque ces composés traces sont ajoutés, ils inhibent la vitesse à laquelle le graphite se développe, gardant le métal souple et ductile. La fonte ductile a été inventée du début au milieu des années 1940.

La fonte grise avec de petites quantités de magnésium et de césium nodule le graphite, résultant

• Haute résistance
• Haute ductilité

4. Fonte malléable

Enfin une fonte malléable facile à « travailler ». Il est généralement fabriqué par des procédés de traitement thermique sur fonte blanche. La fonte blanche est chauffée jusqu'à deux jours puis refroidie. Une fois terminée, la fonte malléable peut être pliée et manipulée pour obtenir des formes et des tailles uniques.

Fonte blanche traitée thermiquement pour améliorer

• Ductilité supérieure

5. Fonte marbrée

La fonte contient une quantité égale de carbone libre et de carbure connu sous le nom de fonte marbrée. Il a la propriété et la couleur intermédiaires de la fonte grise et de la fonte blanche.

6. Fonte réfrigérée

Si la fonte blanche s'est rapidement refroidie à partir de l'étape de fusion, le fer produit est appelé fonte refroidie.

7. Alliage de fonte

La fonte alliée est produite en ajoutant certains éléments d'alliage dans la fonte comme le nickel, le chrome, le cuivre, etc. Elle a des propriétés accrues en fonction de l'élément d'alliage. Cette fonte est produite pour obtenir les propriétés souhaitées de la fonte.

Utilisation de la fonte

La fonte peut être utilisée pour de nombreux types de matériaux et pour fabriquer différents outils, etc.

• Fonte grise : Blocs-cylindres moteurs, volants moteurs, carters de boîtes de vitesses, bases de machines-outils.
• Fonte blanche : Surfaces d'appui.
• Fonte ductile : Pignons, arbres à cames, vilebrequins, segment de piston.
• De nombreux types de raccords sanitaires comme les tuyaux d'égout, les regards, les conduites d'eau, les citernes sont fabriqués en fonte.
• Les bases de colonne et les colonnes métalliques peuvent être fabriquées en fonte
• Moule de coulée utilisé pour la fabrication de lampadaires, d'escaliers métalliques, de portails, etc.
• Les roues du chariot et les chaises de rail sont en fonte.
• Divers types d'équipements et d'outils agricoles peuvent en être fabriqués.
• Diverses pièces de machines peuvent être fabriquées en fonte
• Il est utilisé dans la fabrication de pièces automobiles
• Il est utilisé dans la fabrication de casseroles et d'ustensiles
• Il est utilisé dans la fabrication d'ancres pour les navires

Avantages de la fonte

• Il a de bonnes propriétés de moulage
• Il a une bonne sensibilité
• Il a une excellente résistance à l'usure
• Il a une bonne usinabilité.
• Il a une très faible sensibilité à l'encoche
• Il a une faible concentration de stress
• Il supporte un faible coût
• Il a une durabilité
• Il a une résistance à la déformation
• Il a une résistance à la compression trois à cinq fois supérieure à celle de l'acier.
• Il possède d'excellentes propriétés anti-vibrations (ou d'amortissement) et est donc utilisé pour fabriquer des cadres de machines.
• Il a des propriétés mécaniques constantes entre 20 et 350°C.
• Il est disponible en grande quantité, donc produit à grande échelle. Les outils nécessaires au processus de moulage sont relativement bon marché et peu coûteux. Cela se traduit par un faible coût de ses produits.
• On peut lui donner n'importe quelle forme et taille complexes sans utiliser d'opérations d'usinage coûteuses

Inconvénients de la fonte

• Il est sujet à la rouille
• Il a une mauvaise résistance à la traction
• Il a un rapport poids/résistance élevé
• Il a une fragilité élevée
• Il a une faible résistance aux chocs
• Comparé à l'acier, son usinabilité est médiocre
• Ses parties sont sensibles à la section ; cela est dû au refroidissement lent des sections épaisses.
• La défaillance de ses pièces est soudaine et totale, elle ne reflète pas la limite d'élasticité.
• Il est non usinable (fonte blanche).

FAQ.

Qu'est-ce que la fonte ?

La fonte est un groupe d'alliages fer-carbone avec une teneur en carbone de plus de 2 à 4 %. De plus, des quantités variables de silicium de 1 à 3 % en poids et du manganèse ainsi que des traces d'impuretés telles que le soufre et le phosphore. La fonte est fabriquée en réduisant le minerai de fer dans un haut fourneau.

Quelle est la composition de la fonte ?

La fonte est un groupe d'alliages fer-carbone avec une teneur en carbone de plus de 2 à 4 %. De plus, des quantités variables de silicium de 1 à 3% en poids et du manganèse ainsi que des traces d'impuretés telles que le soufre et le phosphore.

Quels sont les types de fonte ?

Il existe quatre types de base de fonte :la fonte blanche, la fonte grise, la fonte ductile et la fonte malléable

• Fer blanc.
• Fer gris.
• Fere ductile.
• Fer malléable.

Quelles sont les utilisations de la fonte ?

En raison de sa bonne résistance à la traction et de sa ductilité, la fonte malléable est utilisée pour les raccords et équipements électriques, les outils à main, les raccords de tuyauterie, les rondelles, les supports, le matériel agricole, le matériel minier et les pièces de machines. Une classification courante pour la fonte malléable est ASTM A47.

Est-il sain de cuisiner en fonte ?

La fonte ne se résume pas à la friture. Certes, une poêle en fonte est un excellent véhicule pour la friture. Mais sa capacité à retenir la chaleur se prête également à une cuisine saine, explique Kerri-Ann Jennings, diététiste et coach en nutrition basée au Vermont.

Quels sont les avantages de la fonte ?

La fonte maintient la chaleur. Les ustensiles de cuisine en acier inoxydable peuvent chauffer uniformément et rapidement, mais la fonte peut conserver cette chaleur dans toute la casserole pendant beaucoup plus longtemps. Cela donne un résultat plus uniforme et souhaitable pour les aliments comme les viandes et les steaks.

Quels sont les inconvénients de la fonte ?

Inconvénients de la fonte :

• Il est sujet à la rouille.
• Il a une faible résistance à la traction.
• Ses pièces sont sensibles à la section, ceci est dû au refroidissement lent des sections épaisses.
• la défaillance de ses pièces est soudaine et totale ; il ne présente pas de limite d'élasticité.
• Il a une faible résistance aux chocs.
• Comparé à l'acier, son usinabilité est médiocre.

La fonte est-elle meilleure que l'acier ?

La fonte a généralement une meilleure résistance à l'usure mécanique que l'acier, en particulier dans les situations d'usure par friction.

Quel est le meilleur fer ou fonte ?

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 fonte est-elle solide ?

La fonte, encore une fois comme la maçonnerie, est très résistante à la compression. Le fer forgé, comme la plupart des autres types de fer et, en fait, comme la plupart des métaux en général, est résistant à la tension et également résistant - résistant à la fracturation.

La fonte est-elle bon marché ?

Les détaillants factureront toujours le montant le plus élevé possible pour un produit donné. Les casseroles en fonte sont bon marché à fabriquer et elles n'ont pas l'avantage d'être marquées comme La Creuset. Ce qui fait des ustensiles de cuisine en fonte émaillée fine. La cuisine en fonte est en quelque sorte un marché de niche et se transmet de génération en génération.

Pourquoi la fonte ne rouille-t-elle pas ?

La fonte est un alliage à haute teneur en carbone (au moins 1,7 % et généralement de 3,0 à 3,7 %), ce qui la rend relativement résistante à la corrosion.

Le fer noir est-il identique à la fonte ?

Malgré son nom, le tuyau en fer noir est en fait constitué d'un composé «d'acier doux» de qualité inférieure. Cela lui confère une bien meilleure résistance à la corrosion que les tuyaux en fonte traditionnels.

Qui a inventé la fonte ?

L'Anglais Abraham Darby est crédité d'avoir révolutionné les ustensiles de cuisine en fonte; en 1707, il a breveté une méthode pour couler le fer dans des pots et des bouilloires relativement minces, un processus qui les a rendus moins chers à produire.

Pourquoi la fonte est-elle si lourde ?

La fonte a une capacité thermique plus élevée que le cuivre, il faut donc plus d'énergie pour chauffer une livre de fonte à une température donnée qu'une livre de cuivre. Plus d'énergie est stockée dans chaque livre de fonte. Â L'aluminium a une capacité calorifique supérieure à celle du fer (il stocke plus de chaleur par livre), mais il est beaucoup moins dense que le fer.

La fonte est-elle plus solide que l'aluminium ?

La fonte et la fonte d'aluminium ont le même aspect et la même sensation, mais la fonte d'aluminium est plus légère et plus résistante. En raison de la masse plus lourde du fer, il retient la chaleur plus longtemps, mais il lui faut un peu plus de temps pour chauffer. La fonte a une durée de vie plus longue et est plus chère.

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