<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de fabrication d'objets en fonte malléable. Karl ROESCH et Otto Josef SCHLEIMER
Les tentatives qui ont été faites pour souder des pièces de fonte malléable et en particulier pour établir des liaisons par soudure de ces pièces et de pièces en fer forgé ou en acier, n'ont donné jusqu'à ce jour aucun résultat pratique. Il s'est révélé que, même des pièces en fonte malléable blanche ne peuvent être soudées d'une façon durable et solide, pas plus entre elles qu'avec des objets en fer fondu. Ceci tient à la texture particulière de la fonte malléable laquelle tient, à son tour, à la nature de la matière première et au procédé de cémentation, tels qu'on a cru devoir les appliquer jusqu'à présent.
Le procédé de cémentation est aujourd'hui basé, comme on le sait, sur une dissociation du carbure de fer,
<Desc/Clms Page number 2>
de la cémentite, le procédé étant alors conduit de telle façon que le graphite qui se produit est oxydé et éliminé par l'oxygène de l'agent de cémentation. Pour provoquer et activer la dissociation de la cémentite, on part d'une fonte brute contenant une quantité de silicium déterminée et on règle avec celle-ci et la température d3 cémentation la vitesse du graphitage. Pour effectuer la dissociation de la cémentite à l'aide de ces agents dtaprès la formule Fe3 C =-3Fe + C, il faut, suivant l'épaisseur de paroi, que la fonte brute contienne des quantités de silicium variant entre 0,6 et 1,50 %.
Si on veut amener le procédé de cémentation à provoquer, en vertu de la quantité de silicium que contient la fonte brute, une dissociation du carbure de fer et éliminer par oxydation le carbone dissocié sous la forme de graphite, on ne parvient à obtenir une décarburation parfaite, même dans les zones marginales, que lorsqu'on réussit à gazéifier le carbone de la dissociation exactement tel qu'il se produit, c'est-à-dire si on parvient à rendre la vitesse d'oxydation égale ou à peu près égale à la vitesse de dissociation. Le graphite une fois déposé ne se laisse, comme les expériences l'ont démontré, que difficilement oxyder.
Ces rapprochements expliquent la texture qui est obtenue à l'aide d'une teneur en silicium déterminée par voie de dissociation du carbure de fer et particulière également à la fonte blanche fortement cémentée, dans laquelle il y a des restes de graphite sous forme de charbon de cémentation dans la masse fondamentale ferritique ou cémentitique.
Le graphite de dissociation qui se trouve entre les cristaux de ferrite ou dans ceux-ci est cause de ce que les objets fabriqués en fonte malléable ne supportent pas la soudure. Sous l'influence des hautes températures employées dans la soudure, il se produit notamment une gazéification
<Desc/Clms Page number 3>
du charbon de cémentation, de sorte que la soudure se boursouffle fortement et donne des points de soudure'poreux et spongieux. En outre aussi, le graphite de dissociation passe pendant la soudure en solution avec la matière de la barre de soudure ainsi qu'avec la ferrite du point de soudure, ce qui fait que le joint de soudure et les parties qui l'environnent reprennent une texture fortement cémentitique et deviennent alors durs et facilement cassants.
En se basant sur ces constatations et en partant de cette considération que le carbone de cémentation' qui se produit au cours de la cémentation rend difficile sinon impossible la soudure de pièces en fonte malléable, on emploie, selon l'invention, pour la fabrication d'objets bien soudables, en fonte malléable, une fonte brute d'une composition telle que la nature du procédé de cémentation se trouve modifiée et que celui-ci n'est plus réalisé par voie de dissociation du carbure de fer, mais:bien par séparation progressive directe du carbone de la cémentite.
Contrairement à ce qui a lieu avec le procédé de cémentation employé couramment jusqu'. présent, on emploie ici une fonte brute dont la teneur en silicium est inférieure à 0,6 %, mais qui, pour le reste, est de la composition suivante : 2, 2 à 3,2 % de 0, moins de 0,6% de Si, de 0,15 à 1,2 % de Mn et moins de 0,1 % de S.
Il s'est révélé qu'un fer de ce genre ne se prête pas, aux températures et aux durées de cémentation usuelles, à la dissociation du carbure de fer et que, ici, la partie la plus essentielle du carbone est éliminée directement par oxydation et séparation progressive du carbone du carbure de fer, en sorte que la formation de graphite ou de carbone de cémentation gênant et empêchant la soudure se trouve supprimée. D'une manière appropriée à la particularité du procédé, la proportion de C contenue
<Desc/Clms Page number 4>
dans la fonte brute est, selon l'invention, réglée à un degré suffisamment bas pour que la matière initiale ou matière première présente d'emblée un pourcentage aussi faible que possible de cémentite.
Indépendamment de ce que la faible teneur en silicium de la fonte brute, teneur qui est inférieure à 0,6 %, agit dans le sens indiqué ci-dessus, elle favorise également d'une façon générale la soudabilité de la fonte malléable. Une forte proportion de silicium nuit à la soudabilité de la matière, en raison de l'acide silicique qui se forma lors de la soudure. De même, avec de fortes proportions de Si, on voit se manifester facilement des phénomènes de surchauffage et, par suite, une fragilité de la soudure.
De même que le carbone de cémentation qui se gazéifie à la soudure, les teneurs en soufre usuelles qui dépassent 0,1 % nuisent à la texture des joints ou lignes de soudure, car les gaz S02 qui se forment sont obligés de s'échapper de leur produit fondu et que, sous l'effet du soufre, la vitesse de diffusion se trouve diminuée à la cé- mentation. Dans des conditions, la teneur en soufre de la fonte brute doit donc, selon l'invention, être inférieure à 0,1 %. De nombreuses expériences ont en outre démontré que les meilleurs résultats s'obtenaient lorsque les deux matière silicium et soufre, se trouvaient dans un rapport parfaitement déterminé l'une par rapport à l'autre dans la fonte brute.
Dans la gamme des alliages de fonte malléable soudables qui se caractérisent par une teneur en silicium de 0,6 % et une teneur en soufre de 0,1 %, il y a notamment un champ dans lequel la fonte brute convient particulièrement bien à la fabrication d'objets soudables en fonte malléable.
Une fonte brute avec de 0 à 0,25 % de silicium doit renfer- mer tout au plus 0,100 % de soufre ; fonte brute avec 0,3 % de silicium, tout au plus 0,085 % de soufre; avec
<Desc/Clms Page number 5>
0,4 % de silicium, au maximum 0,050 % de soufre et avec 0,5 % de silicium, au maximum 0,020 % de soufre. Sur le schéma représenté au dessin annexé, ces chiffres donnent à peu près la ligne de limitation (A-B-C-D) du champ siliciumsoufre (E) d'alliages de fonte malléable se soudant bien, dont l'invention a pour but d'obtention. De légères variantes ne modifient pas la nature de la courbe.
Il s'est révélé que les alliages de fonte brute qui se situent dans les limites du champ ainsi caractérisé donnent une fonte malléable dont la soudabilité, avec et sans fil de soudure, correspond à celle du fer doux. Cette constatation a son importance par ce qu'elle permet, pour la première fois, l'emploi de pièces en fonte malléable en particulier pour des raccords tubulaires, des pièces de cycles et d'automobiles à souder ainsi que, d'une manière générale, des objets dont les joints par soudure exigent non seulement une forte résistance mécanique, mais encore aussi une herméti. cité ou étanchéité parfaite. Cet état de choses permet, en outre, de procéder à la soudure de pièces en fonte malléable sans matière à souder additionnelle.
C'est ainsi, par exemple, qu'on peut maintenant munir d'un bourrelet les extrémités se rejoignant des raccords en fonte malléable et retirer d'une façon simple de ce bourrelet la matière de soudure lorsqu'on réunit ensemble par soudure le raccord avec les extrémités de tuyaux.
Des essais de fusion ont, en outre, révélé que si on observe les prescriptions ci-dessus, il faut attacher également une grande importance au point de vue de la fusion des alliages de fonte brute. Les alliages fabriqués d'après la présente invention doivent, avant tout en considération de leur faible teneur en silicium, être désoxydés dans une mesure aussi étendue que possible pendant la fusion et même
<Desc/Clms Page number 6>
après, par l'alluninum ou le manganèse. On a constaté, en outre, qu'en instituant une atmosphère réductrice pendant la fusion, on créait des conditions particulièrement favorables, On emploie avantageusement comme fours de fusion, le four électrique ainsi que les fours à reverbère et les fours à trommel, chauffés à l'huile, au poussier de charbon ou au gaz.
Comme enfin, la dissociation du carbure de fer est lige au choix de température de cémentation élevées, elle doit être contrariée en outre par la cémentation de la fonte brute, pauvre en silicium, à des températures inférieures à 9500 C.
Des pièces en fonte malléable à parois minces en particulier, et notamment aussi des raccords ou pièces analogues, peuvent être amenées à un état où on peut les souder facilement, en procédant de la manière décrite cidessus et en observant les règles indiquées, ce qui, bien entendu, étend considérablement leur domaine d'applications.
- REVENDICATIONS -
1- Procédé de fabrication d'objets en fonte malléable qui sont de nature à être bien soudés d'après les procédés de soudage usuels, caractérisé par l'emploi d'une fonte brute contenant de 2,2 à 3,2 % de C, moins de 0,6 % de Si, de 0,15 à 1,2 % de Mu et moins de 0,1 % de S, et sa cémentation oxydante pour l'amener à une texture pratiquement exempte de carbone de cémentation, ferritique ou perlitique.