Découvrez la fonte blanche : propriétés, utilisations et avantages

La fonte est un alliage de fer avec 2 % en poids - 4 % en poids de carbone, 1 % en poids - 3 % en poids de silicium et des quantités moindres de composants mineurs. En contraste, l'acier a une teneur en carbone plus faible et une teneur en silicium plus faible jusqu'à 2 pour cent en poids. En alliant avec des quantités limitées de manganèse, molybdène, cérium, nickel, cuivre, vanadium et titane avant d'être coulée, la fonte peut aussi être davantage optimisée. Elle est connue soit sous le nom de fonte blanche ou de fonte grise basée sur la teneur en silicium de la fonte et peut être davantage traitée sous des températures spécifiques pour créer de la fonte malléable ou de la fonte ductile.

Propriétés générales de la fonte blanche

La fonte est fortement favorisée pour sa capacité à être facilement coulée dans des formes compliquées quand elle est en fusion et pour sa faible qualité. En plus, ses propriétés peuvent être facilement altérées en ajustant la composition et le taux de refroidissement sans changements significatifs aux processus de fabrication. Ses autres avantages principaux sur l'acier coulé sont l'usinage rapide, l'amortissement des vibrations, la résistance à la compression, la résistance à l'usure et la résistance à la corrosion. La résistance à la corrosion de la fonte est renforcée par l'addition d'éléments mineurs tels que le silicium, le nickel, le chrome, le molybdène et le cuivre.

Formes de fonte et ses applications

La fonte peut être classée comme fonte grise, fonte blanche, fonte malléable et fonte ductile selon sa composition. La fonte grise a une couleur de fracture gris foncé due à une microstructure graphitique, fonte grise ou fer gris. La présence de flocons de graphite est due à l'inclusion de silicium, qui par opposition au carbure de fer, aide à stabiliser le carbone sous forme de graphite. Typiquement, la fonte grise a une composition de 2,5 % en poids - 4,0 % en poids de carbone et 1,0 % en poids - 3,0 % en poids de silicium.

Applications de la fonte grise

La couleur la plus commune de la fonte est le gris. Elle est utilisée dans des applications telles que les blocs-cylindres de moteurs à combustion interne, volants, carters de boîte de vitesses, collecteurs, rotors de freins à disque et ustensiles de cuisine, où sa haute rigidité, usinabilité, amortissement de friction, haute puissance thermique et haute conductivité thermique sont bénéfiques. La norme ASTM International A48 est une classification largement utilisée pour la fonte grise. La fonte grise est évaluée selon sa résistance à la traction sous ce schéma, avec par exemple la catégorie 20 de fonte grise ayant une résistance à la traction minimale de 20 000 psi (140 MPa).

Fonte blanche

À cause de la présence de carbure de fer, ou cémentite Fe3C, la fonte blanche a une couleur de fracture blanche. En contraste avec le graphite, la présence de carbone sous cette forme est le résultat d'une teneur plus faible en silicium relative à la fonte grise. Habituellement, la fonte blanche inclut 1,8 % en poids - 3,6 % en poids de biomasse, 0,5 % en poids - 1,9 % en poids de silicium et 1,0 % en poids - 2,0 % en poids de manganèse. Les fontes blanches sont hautement résistantes à l'usure et délicates. En conséquence de leur microstructure contenant de massifs fragments de carbure de fer, elles montrent une dureté élevée et ne sont pas aisément usinables.

Applications de la fonte blanche

Dans les sections résistantes à l'abrasion où la fragilité est d'importance limitée, comme les chemises de coquille, pompes à boue, broyeurs à boulets, barres de levage, buses d'extrusion, malaxeurs à ciment, raccords de tuyaux, brides, concasseurs et roues de pompes, la fonte blanche est utilisée. Le fer blanc à haute teneur en chrome, ASTM A532, est un grade typique de fer blanc. Cela inclut le nickel et le chrome pour des applications d'abrasion forte avec faible effet.

Fonte malléable

Via un traitement thermique de recuit lent de la fonte blanche, les fontes malléables sont formées. Cela résulte en la conversion du carbone en graphite sous forme de carbure de fer dans le fer blanc, avec de la ferrite ou de la perlite étant composées de la matrice restante. Sous forme de formes circulaires ou nodulaires, le graphite est présent. Une forte malléabilité et une bonne ductilité sont démontrées par la fonte malléable. Elle exhibe une forte durabilité aux fissures à basses températures due à la teneur en silicium diminuée relative aux autres fontes.

Applications de la fonte malléable

La fonte malléable est utilisée pour les raccords électriques et machines, outils à main, raccords de tuyaux, rondelles, supports, équipements agricoles, quincaillerie de construction et pièces de machines, en raison de sa haute résistance à la traction et ductilité. La classification ASTM A47 est une classification commune pour la fonte malléable.

Fonte ductile

L'existence de graphite sous forme de nodules sphériques, comme avec la fonte malléable, est caractérisée par la fonte ductile, aussi connue sous le nom de fonte nodulaire et fonte à graphite sphéroïdal. Contrairement à la fonte malléable, la fonte ductile est formée par une composition chimique particulière, pas par traitement thermique du fer blanc. 3,2 % en poids - 3,6 % en poids de carbone, 2,2 % en poids - 2,8 % en poids de silicium et 0,1 % en poids - 0,22 % en poids de manganèse, ainsi que des concentrations plus faibles de magnésium, arsenic, cuivre et soufre, la structure sphérique des inclusions de graphite, est responsable de l'existence de manganèse.

Implémentations de la fonte ductile

Cet acier est plus ductile que la fonte grise ou blanche à cause de sa microstructure. Il est utilisé comme conduit en fer ductile pour l'infrastructure d'eau et d'assainissement pour ce but. Il est aussi capable de résister au cyclage thermique et est aussi utilisé dans les engrenages et modules de suspension pour automobiles, freins et valves, pompes et pièces hydrauliques, et boîtiers d'éoliennes. ASTM A536 est généralement connu comme fonte ductile.

Stockage et production de la fonte blanche

Le fer doit être retiré du minerai de fer afin de fabriquer de la fonte. Dans un haut fourneau, le minerai est fondu où il se sépare en fer de porc et scories. Le fourneau est chauffé dans une atmosphère d'oxygène à environ 1800 degrés Celsius et les scories produites montent à la surface et peuvent être enlevées. Le fer de porc en fusion produit du carbone d'environ 3 % en poids - 5 % en poids. Ensuite le fer, charbon, coke et calcaire sont mélangés avec ceci. La teneur en carbone est abaissée jusqu'à ce que les impuretés soient séparées sélectivement de ce fer. Afin de transformer la teneur en carbone en graphite ou cémentite, le silicium peut être ajouté à cette étape. Après cela, le fer est coulé dans différentes formes et ceci est la fonte blanche.