Tout ce que vous devez savoir sur la fonte

Dans cet article, vous apprendrez la définition, les applications, les propriétés, la composition et les types de fonte. Vous découvrirez également les avantages et les inconvénients de la fonte.

Qu'est-ce que la fonte ?

Fonte est un groupe d'alliages de carbone qui contient 2 à 4 % de carbone et une quantité variable de silice et de manganèse. Il contient également des impuretés telles que le phosphore et le soufre. Il est produit en réduisant le minerai de fer dans un haut fourneau et sa matière première est la fonte brute produite à partir de minerai de fer fondu dans un four. Ce fer est fabriqué directement à partir de fonte brute fondue ou en refondant de la fonte brute, souvent avec des quantités substantielles de fer, de calcaire, d'acier ou de coke.

Il peut être fondu sur un type spécial de haut fourneau appelé Cupola, mais il est plus souvent fondu dans des fours à induction électrique ou des fours à arc électrique.

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Comme mentionné précédemment, la fonte est produite à partir de fonte brute, de calcaire et de coke. Son processus de fabrication se déroule dans un cubilot en refondant ces trois matériaux. Le cubilot est plus ou moins le même que le haut fourneau. Il est de forme cylindrique et a un diamètre d'environ 1 m et une hauteur d'environ 5 m. Les matériaux sont coulés par le haut du four puis chauffés. À ce stade, les impuretés de la fonte brute sont éliminées dans une certaine mesure par oxydation qui forme le fer fondu. Le laitier est ensuite retiré du dessus de la fonte en fusion à intervalles réguliers. Le fer fondu est ensuite versé dans un moule pour former les formes requises.

Applications de la fonte

Les applications de la fonte sont courantes dans le monde de l'ingénierie telles que l'ingénierie mécanique, le chantier de construction, l'atelier de menuiserie, etc. Les éléments suivants sont expliqués ci-dessous sont des applications de la fonte.

L'une de ses applications est la fonte ornementale telle que les portails, les lampadaires, les supports, une colonne en fer pour une petite couverture.

Il est utilisé pour le membre de compression

Ses applications incluent la production de citernes, de conduites d'eau, de conduites de gaz, d'égouts, d'installations sanitaires et de couvercles de regards. et

la fonte est utilisée pour fabriquer des chaînes de rails, des roues de chariot, etc.

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Les applications courantes des types de fonte incluent :

• La fonte grise est capable de résister à l'usure, c'est pourquoi elle est utilisée pour produire des blocs moteurs et des culasses, des collecteurs, des ébauches d'engrenages de brûleurs à gaz, des boîtiers et des boîtiers.
• la fonte blanche est un matériau fragile en raison du processus de refroidissement utilisé dans sa production. C'est pourquoi la fonte blanche est utilisée dans les applications qui nécessitent une résistance à l'usure et à l'abrasion telles que les buses de grenaillage, les revêtements de broyeur, les sabots de frein de chemin de fer, les rouleaux de laminoir, les carters de pompe à boue et les concasseurs.
• Les applications de la fonte ductile sont si vastes car elles peuvent être décomposées en différentes nuances. Le matériau peut être facilement usiné, a une bonne résistance à la fatigue et à l'élasticité, ainsi qu'une bonne résistance à l'usure. il est utilisé pour fabriquer des fusées d'essieu, des vilebrequins, des engrenages à usage intensif, des composants de suspension automobile, des composants hydrauliques et des charnières de porte d'automobile.
• Enfin, la fonte malléable est également de différentes qualités. il a la capacité de retenir et de stocker les lubrifiants, les particules d'usure non abrasives et la surface poreuse qui emprisonne d'autres débris abrasifs. Pour cette raison, la fonte malléable est utilisée pour les surfaces d'appui, les chaînes, les pignons, les bielles, les composants de transmission et d'essieu et le matériel roulant ferroviaire à usage intensif.

Propriétés mécaniques de la fonte

Voici les propriétés mécaniques de la fonte :

Dureté – la résistance du matériau à l'abrasion et à l'indentation

Résistance – la capacité du matériau à absorber l'énergie

Ductilité – capacité du matériau à se déformer sans rupture

Élasticité – la capacité du matériau à retrouver ses dimensions d'origine après avoir été déformé

Malléabilité – la 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.

D'autres éléments d'alliage sont ajoutés pour produire :

• Manganèse :Augmente la résistance à l'usure et à l'abrasion
• Chrome :Augmente la trempabilité, la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion et 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
• Silicium :Augmente la trempabilité et la résistivité électrique
• 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

Voici les différents types de fonte :

Fer gris :

Ces types de fonte ont un aspect grisâtre, causé par leur microstructure graphitique qui conduit aux fractures de la couleur. Il a moins de résistance à la traction et de résistance que l'acier et sa résistance à la compression est comparable à celle de l'acier à faible et moyenne teneur en carbone. Celles-ci sont basées sur la taille et la forme des flocons de graphite présents dans la microstructure de la fonte.

Fer Blanc :

le fer blanc présente des surfaces fractionnées blanches car il contient un carbure de fer appelé "cémentite". En raison de la faible teneur en silicium et de la vitesse de refroidissement plus rapide. Le carbone dans la fonte blanche précipite et lui permet de fondre sous forme de cémentite en phase métastable, fe3c, plutôt que de graphite. La cémentite précipite à partir de la masse fondue sous forme de particules relativement grosses. Au fur et à mesure que le carbure de fer précipite, il retire le carbone de la masse fondue d'origine, déplaçant le mélange vers un mélange plus proche de l'eutectique, et la phase restante est l'austénite fer-carbone inférieure (qu'un refroidissement pourrait transformer en martensite).

En savoir plus : Diverses méthodes de fabrication de l'acier

Fer malléable :

Le processus de fonte malléable commence par une fonte blanche qui est chauffée à environ 950°c (1 740°f) puis refroidie pendant un jour ou deux le carbone dans le carbure de fer puis se transforme en graphite et ferrite plus carbone (austénite). Le processus lent permet à la tension superficielle de former le graphite en particules sphéroïdales plutôt qu'en flocons.

Fere ductile :

Ces types de fonte sont également connus sous le nom de fonte nodulaire ou ductile. Il a été développé en 1948. Les types de fonte ductile ont du graphite sous forme de très petits nodules avec le graphite sous forme de couches concentriques formant le nodule. Les propriétés de ces fontes ductiles sont que l'acier spongieux avec l'effet de concentration de contraintes que produiraient des flocons de graphite - de minuscules quantités de 0,02 à 0,1% de magnésium et seulement 0,02 à 0,4% de cérium ajoutés à ces alliages ralentissent la croissance des précipités de graphite par liaison aux bords des plans de graphite.

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Avantages et inconvénients de la fonte

Avantages :

Voici les avantages de la fonte dans ses diverses applications :

• bonnes propriétés de moulage.
• disponible en grande quantité.
• faible coût pour le matériel
• bonne usinabilité pour la fonte grise.
• bonne sensibilité.
• excellente résistance à l'usure.
• Propriétés mécaniques constantes entre 20 et 350 degrés Celsius.
• haute durabilité.
• résistance à la déformation.

Inconvénients :

malgré les bons avantages de ce matériau, certaines limitations subsistent. Voici les inconvénients de la fonte dans ses diverses applications :

• mauvaise résistance à la traction.
• sujet à la rouille.
• les matériaux sont sensibles à la section, en raison du refroidissement lent des sections épaisses.
• haute fragilité
• la fonte blanche ne peut pas être usinée.
• aucune exposition de point de rendement.

C'est tout pour cet article, où la définition, les applications, les propriétés, la composition et les types de fonte sont discutés. Vous avez également appris les avantages et les inconvénients de la fonte. J'espère que vous tirerez assez de cet article, si c'est le cas, merci de le partager avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu, à la prochaine !