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Fonte perlitique à graphite nodulaire et son procédé de fabrication
Jusqu'à oe jour,la fonte grise dite perlitique c'est- à-dire dont la teneur en carbone combiné se rapproche le plus de 0;90 ,et doit être à l'état perlitique,a été produite par différents procédés.
1. Elle est obtenue directement au oubilot en ré- glant la composition par rapport aux épaisseurs des moulages
2. Elle est obtenue en réchauffant les moulesont les moulages doivent avoir la structure perlitique.Le but de ce réchauffage étant de régler la vitesse de refroidis- sement pour permettre la formation de la perlite en plus grande quantité.
Cette fonte grise,dite perlitique,est surtout employée pour les pièces demandant une certaine résistance et une certaine dureté.
La fusion au cubilot pour l'obtention de cette fonte,exige des charges composées de fontes hématites à un prix d'achat très élevé et de jets de fusion précédente
La fonte obtenue a la composition suivante:
EMI1.1
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 2,60 <SEP> à <SEP> 3,20
<tb>
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EMI2.1
<tb> Carbone <SEP> combiné <SEP> 0,95 <SEP> a. <SEP> 0,80. <SEP>
<tb>
<tb>
Graphite <SEP> primaire <SEP> 1,65 <SEP> à <SEP> 2,40
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 2,20 <SEP> à <SEP> 1,70
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,40 <SEP> à <SEP> 1,00
<tb>
<tb> Soufre <SEP> inférieur <SEP> à <SEP> 0,25 <SEP>
<tb>
<tb> Phosphore <SEP> 0,85 <SEP> à <SEP> 0,15
<tb>
La fusion de ces charges nécessite une consommation de coke variant de 14 à 20 % sans le coke d'allumage.
La fonte ci-dessus a une fracture grise à grain fin,dont la structure est formée d'une matrice de ferrite et perlite, du phosphure de fer dans les fontes ayant une teneur supé- rieure à 0,25 de phosphore,et du sulfure de manganèse; dans cette matrice se trouve interposé du graphite primaire qui se présente sous forme de plaques ou mèches plus ou moins volumineuses suivant l'épaisseur de la pièce ou sa vitesse de refroidissement.
La fonte perlitique obtenue par les différents procédés connus actuellement,présente des propriétés mécaniques supérieures sur les autres fontes grises ordinaires.
La résistance à la traction varie de 25 à 30 kgs par m/m2 mais les allongements lorsqu'il y en a,ne sont pas supérieurs à 2%
La fragilité de cette fonte est augmentée du fait que le graphite est à l'état primaire et provoque des fissures intercristallines qui se développent soit au travail,soit par le temps.Le fait de réchauffer les moules pour régler la vitesse de refroidissement de façon à obtenir la structu- re perlitique présente de très gros inconvénients de fabrication cm
Si les moules ne sont pas réchauffés,comme il a été dit plus haut,il sera nécessaire de régler la composition de la fonte lors de la fusion,par rapport aux épaisseurs,ce qui compliquera encore plus la fabrication.
D'autre part,du fait de la fragilité de cette fonte, les pertes pour. cause de casse pendant la manutention des
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moulages minces est assez importante.
La présente invention a pour objet ; 1 / Un produit nouveau consistant en une fonte parlitique à graphite nodulaire et qui remédie aux inconvénients que l'on vient de signaler.
2 Un procédé qui permet d'obtenir cette fonte perlitique dont le graphite est nodulaire.
Les différentes phases du procédé; caractéristiques essentielles, seront données plus loin.
Suivant ce procédé, la fusion se fait au cubilot or- diaaire. Le soufflage se fait de préférence par plusieurs tuyères dont la surface totale de la section pourra varier par exemple du 1/10 eau lige de la surface du cubilot p-rise à la zone de fusion suivant le diamètre intérieur du cubilot
La pression du vent sera, bien entendu, fonction du diamètre du cubilot.
Les charges de métal destinées à être fondues dans ce cubilot, seront composées de chutes d'acier, de jets de fu- sion précédentes, de ferro silicium, et de ferro-manganèse.
Le poids de chaque charge à fondre dans ce cubilot sera proportionnel au diamètre du cubilot, et en principe, le minimum de poids par charge, qu'il sera possible de fon- dren produisant de la fonte assez fluide pour couler des moulages commerciaux.
Tes ferro silicium et ferro manganèse sont ajoutés sous forme de briquettes toutes préparées que l'on trouve sur le marché ou sous forme de ferro silicium et-ferro man- ganèse brut à teneur déterminée.
Dans ce dernier casses ferros seront pesés d'avance et mis dans de petites boites numérotées, dont le nombre et l'ordre correspondront au nombre de charges nécessaires à la fusion.
Les doses de ferro silicium et ferro manganèse à ajouter aux charges seront progressives d'après les variations du diamètre et l'échauffement du garnissage du cubilot lors
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de la fusion.
Cette fonte aura une fracture blanche et aura la com- position suivante : Carbone- total, à l'état combiné sous forme
EMI4.1
<tb> de <SEP> cémentite <SEP> et <SEP> de <SEP> perlite....inférieur <SEP> à <SEP> ...........3.00 <SEP>
<tb>
EMI4.2
Silicium...................... id............?.00 1ianganèse..................... id............0.70 Sotlfre........................ id.- ........... 0.25
EMI4.3
<tb> Phosphore..................... <SEP> id............0.70
<tb>
Les moulages obtenus avec cette fonte devront subir un traitement thermique.
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A cet ofj.'et ils seront placés dans un four, abrités de l'action oxydante de la flamme et de tout contact avec l'air
EMI4.5
et subiront ,-.n traitement thermique basé/sur les points ctti ti- ques de la fonte obtenue par ce procédé dont le premier est cette situé, suivant l'analyse de ./.:.fonte, entre 680 C et 730 C,
EMI4.6
températures entre lesquelles la Cémentite eutectique commence à se à écorjposerpour former la Cémentite coalescente et le deu- xième vers 830 C, température vers laquelle toute la Cémentite est décomposée pour donner de la Perlite et du Graphite nodu- laire.
Ce traitement thermique subira des modifications sui- vant les épaisseurs des moulages et à titre d'exemple, peut- être appliqué comme suit: 1 / Epaisseurs inférieures à 10mm
EMI4.7
Chauffage ra-)ide 1-,usqu'à .................... 730 C. Palier à la température de ...........:......730 0. Chauffage rapide jusqu'à .................... 880 C. I,iaintenir pendant 18 heures à la température. 880 0.
Refroidir dans le four.
2 / Epaisseurs de 10 à 20mm
EMI4.8
Chauffagerrapide jusqu'à ................... 70 C.
EMI4.9
<tb> Palier <SEP> à <SEP> la <SEP> température <SEP> de <SEP> 730 C.
<tb>
<tb>
<tb>
Chauffage <SEP> rapide. <SEP> jusqu'à..-................... <SEP> 880 0 <SEP> . <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Maintenir <SEP> pendant <SEP> 24 <SEP> Hrs <SEP> à <SEP> la <SEP> température.... <SEP> 880 C.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Refroidir <SEP> dans <SEP> le <SEP> four.
<tb>
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3 / Epaisseurs supérieures à 20mm
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Chauffage raideljusou'à ..........'........ 730 0. Palier à la température de ................ 730 0.
EMI5.2
<tb> Chauffage <SEP> rapide <SEP> jusqu'à <SEP> 880 0.
<tb>
EMI5.3
Maintenir pendant 36 Ers à la tempera-tare ' ,880 0.
Refroidir dans le four.
Le passage des points critiques se fera pour un temps qui variera suivant l'analyse de la fonte existante de recuit et qui sera indiqué ou non sur les diagrammes du pyromètre en- registreur.
Après refroidissement complet la métal obtenu aura une fracture grise dans les épaisseurs inférieures à 10mm dont la structure sera formée d'une matrice de Perlite, parsemée légé- rement de Ferrite dans laquelle sera enchâssé du graphite no- dulaire.
Dans les épaisseurs supérieures à 10 mm,la fracture sera blanche parsemée de graphite nodulaire,et la structure sera formée d'une matrice de perlite dans laquelle sera enchâs -se du graphite nodulaire.
Cette forme de graphite a l'avantage de ne pas provo- quer de fissures intercristallines et permet d'obtenir une fonte ayant des allongements qui,suivant l'épaisseur des moulages,peuvent aller jusqu'à 18%
Cette fonte s'usinera facilement et sera plastique à froid;elle aura une résistance de 30 à 50 kilos par mm2 avec un allongement, variant de 6 à 18%
La dureté à l'essai de Brinell sera de 217 à 240
Il y a lieu de mentionner que la composition des char -ges pour l'obtention de fonte blanche suivant la présente inven- tion fait réaliser des économies importantes par rapport aux procédés de production'de fonte perlitique,dont les charges sont composées de fontes hématites,remplacées ici par des déchets d'acier d'un prix d'achat très inférieur.
Il y a également économies sur la quantité de combus- tible nécessaire à la fusion des charges,qui est inférieur à
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10 % dans le présent procédé.
D'autre part, étant donné la plasticité à froid de cette fonte,il est possible de la redresser à froid, si nécessaire
Cette plastiticté évite les nombreuses pièces cassées lors @ ) produites dans l'autre fonte de.la manutention.
L'échauffement des meules est remplacé suivant la présente invention,par le traitement thermique,qui est d'une application plus facile:
Le prix de revient est inférieur à celui d'autres fontes perlitiques et même de fontes malléables.
Cette fonte donne simultanément l'avantage de la fonte perlitique à graphite primaire et de la fonte malléable actuellement connues.
En effet,elle a la dureté de la première et sa plastici- té peut être comparée à la malléabilité de la seconde.