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Procédé de fabrication de fonte de moulage
La présente invention est relative à un procédé nouveau pour la production de fontes de moulage, et plus particulièrement, de toutes les fontes intégrale- ment perlitiques ayant une texture à grain serré et des caractéristiques améliorées.
Des objets de la présente invention con- sistent à produire-, des fontes perlitiques en partant de mélanges et de compositions de fer qui donneraient - normalement des textures ferritiques au de la ferrite .libre en combinaison avec de la perlite, à additionner du tellure en quantités réglées à des fontes à teneur normale en ferrite pour produire des fontes perlitiques, à contrôler l'addition de tellure à des fontes grises normales fondues de telle manière à produire une fonte perlitique contenant du carbone combiné à un degré substantiellement eutecitique, à régler et à contrôler
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ltaddition de tellure à la fonte, à empêcher la formation de cémentite par l'addition d'un agent de graphitage tel que le siliciure de calcium,
enfin à produire de nouvelles fontes intégralement perlitiques par l'addition de tellure.
Dans la technique antérieure, les fontes perlitiques sont connues et demandées par suite de leurs résistances élevées et de leurs propriétés mécaniques favorables. La présente invention emploie le tellure en vue de produire de nouvelles fontes perlitiques, et ce en partant de matières qui, normalement ne donner- aient pas de textures perlitiques si elles étaient moulées en lingots utilisables dans la pratique commer- ciale ordinaire.
Tandis que la présente invention propose la fabrication de fontes intégralement perlitiques par l'addition exacte de tellure seul en quantités contrôlées pour convertir un fer graphitique tendre., qui serait normalement gris et ferritique, en un fer intégralement perlitique avec ou sans traces de cémentite, il est bien entendu que, si une trop grande quantité de tellure a. été ajoutée pour produire une texture intégralement perlitique de ce genre, on peut ajouter du siliciure de calcium pour obtenir le rétro-graphitage vers l'état intégralement perlque désiré.
Si elles sont employées en combinaison avec des doses efficaces de siliciure de calcium, les quantités de tellure et de siliciure de calcium sont réglées et contrôlées de telle manière qu'il en résulte une texture perlitique dans la pièce moulée
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terminée. Dans le cas où la quantité de tellure fait que la teneur en carbone combiné passe au delà du point eutectique avec, comme résultat, la présence d'une quantité excessive de cémentite, l'emploi du siliciure de calcium évite et (ou) détruit cet excédent de cémentite de telle manière que le produit final soit d'une nature sub- stantiellement perlitique.
Le tellure métallique est volatil à la tem- pérature de fusion de la fonte de moulage et des vapeurs blanches et denses se dégagent lorsqu'il est additionné ou incorporé sous une forme métallique au métal de la poche. Le tellure exerce un effet puissant sur la fonte de moulage et de petites quantités de tellure ont une action puissante sur cette fonte. La question du con- trôle de l'addition du tellure est importante et son addition à la fonte de moulage peut être contrôlée le plus favorablement par son emploi en alliage avec une autre matière, ou en mélange avec une substance inerte telle que le,graphite, la poudre de silice ou l'argile.
Le tellure peut être introduit dans le métal en fusion sous la forma de capsules ou de tablettes, chaque tablette contenant 9,5 gr. de matière inerte et 0,5 gr. de tellure. Une substance glutineuse ou la mélasse peuvent être employées pour lier le tellure avec la matière inerte et lui donner la forme de tablettes.
D'un,autre coté, le tellure peut être introduit dans la fonte de moulage sous la forme d'un alliage de tellure et fonte moulée et dtun autre'alliage préalable contenant du fer. Cet alliage préalable est alors utile comme agent
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d'addition pour éviter des pertes excessives de tellure, et il sert à permettre un contrôle plus exact dans le procédé. Ainsi qu'il a été indiqué, le tellure peut être ajouté sous la forme d'un alliage fer-tellure, mais on peut également l'additionner sous la forme d'un alliage cuivre-tellure, d'un alliage composé argent- tellure, d'un alliage argent-cuivre-tellure ou d'un alliage aluminium-tellure.
Le tellure peut être allié avec certains métaux alcalino-terreux tels que le baryum ou le calcium et cet alliage préalable peut être em- ployé pour le contrôle de la fabrication d'ane fonte moulée ayant de bones propriétés physiques et mécaniques.
Dans la fabrication de fontes de moulage intégralement perlitiques suivant la présente invention, la teneur totale en carbone plus silicium doit attendire jusqutà 5,0% au moins et plus. La teneur totale en carbone dépasse de préférence 3% et la teneur en silicium atteint de préférence 1,8% ou plus.
Des exemples d'analyses préférées dans cet ordre de proportions, dans lesquels on doit ajouter du tellure, sont in- diqués dans les combinaisons suivantes d'additions totales de carbone et de silicium allant jusqu'à la valeur de 5,2% à 6,2%, en même temps que les propriétés physiqute dans des sections moyennes de 40 mm. environ, sans aucune addition de tellure
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Lorsque du tellure est additionné en quantités contrôlées partant de 1/2 gramme pour 45 kilogs environ au métal le plus ferritique, il est converti en perlitique.
Plus la teneur du métal en ferrite est grande, plus l'ad- dition exigée de tellure doit être considérable. Lorsque les teneurs totales en carbone et silicium additionnées dépassent 5,2%, l'addition de tellure élimine la ferrite et donne une texture intégralement perlitique.
Pour des lingots lourds ayant des sections de 80 mm. environ ou plus, il peut être souhaitable d'augmenter la quantité de tellure jusqu'à des valeurs contrôlées variable allant jusqu'à 100 gr. ou même jusqu'à 150 gr. par 45 kilogs environ dans les cas extrêmes. Four des lingots moyens ayant une section allant d'environ 25 mm. à 80 mm., on peut employer 15 gr. par 45 kilogs et pour des lingots légers d'une section allant jusqu'à 26 mm., on peut util- iser 5 gr. par 45 kilogs. Pour ces lingots moyens et légers, on peut employer une quantité quelconque de tellure allant jusqu'à environ 90 gr. par 45 kilogs.
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L'addition de tellure doit être réglée en rapport avec la tendreté de la fonte grise servant de matière de départ et toute fonte de moulage grise servant à la mise en oeuvre de l'invention peut être qualifiée de fonte grise dans laquelle le carbone combiné ne dépasse pas 0,8%. Sans vouloir limiter l'invention à une tnéorie précise, il semble que l'addition du tellure non seulement agit sur le carbone combiné, mais mod- ifie également le graphite, réduit son étendue et même sa forme nodulaire et améliore ainsi la texture du grain et las propriétés mécaniques. En partant d'une fonte grise qui, normalement, ne donne aucune texture perlitique sans addition de tellure, ltincorporation de tellure à cette fonte donne une texture perlitique, à condition que la quantité soit contrôlée de la manière précédemment indiquée.
L'invention cherche à contrôler l'addition de tellure à la fonte de moulage normalement grise contenant de la ferrite libre pour produire une fonte intégralement perlitique et pour compenser l'effet de toute quantité de tellure additionnée en excès dans cette texture intégralement perlitique, et ce par l'emploi d'un siliciure alcalino-terreux ou d'une substance de grapnitage, telle que le siliciure de calcium.
Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, un cubilot est chargé d'un mélange produisant normalement un fer gris tendre contenant de la ferrite libre. On peut se dispenser de l'emploi de fragments d'acier dans le mélange, mais leur emploi n'est pas con- traire au principe de l'invention. Lorsque le métal est coulé du cubilot dans la poche, on peut ajouter de
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5 à 200 gr. de siliciure de calcium par 45 kilogs environ au métal dans la rigole; ensuite, le métal traité avec le siliciure est complémentairement traité dans la poche avec l'addition calculée de tellure pour convertir la texture de base en une texture intégralement per- litique. Selon une autre manière de procéder, le tellure peut être additionné d'abord, et le siliciure de cal- cium ensuite, pour parvenir à la mise au point.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, on peut se dispenser entièrement de l'emploi du siliciure de calcium et ajouter le tellure seul en vue d'obtenir la texture intégralement perlitique désirée. Le tellure peut être ajouté dans la poche et (ou) dans les moules. On peut l'ajouter au métal en fusion ou couler ce métal en fusion sur lui.
Un avantage du présent procédé réside dans la facilité avec laquelle on peut modifier la nature et les propriétés physiques d'une fonte grise tendre telle qu'elle vient du cubilot, sans qu'il soit nécessaire de charger ce cubilot avec un mélange spécial ou addit- ionnel.
Un autre avantage est la réduction de la quantité de fragments d'acier qui a été jusqu'à présent jugée nécessaire à la production d'un fer de résistance élevée. Un autre avantage encore c'est ce que les métaux stratégiques tels que le nickel, le cuivre, le vanadium, le chrome et le molybdène peuvent être éliminés dans la fabrication de fers à grain serré. Enfin, un autre avantage
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de l'invention résulte de ce qui semble être l'effet comulatif moindre du tellure dans la ferraille de fonte moulée. Lorsquton fait refondre de la ferraille de fonte de moulage, la pratique ordinaire des fonderies em- ploie le métal de trop-plein, les masselottes et têtes de coulée pour constituer la ferraille destinée aux re- fontes ultérieures.
Lorsque cette ferraille contient du nickel et (ou) du chrome, le fondeur peut être em- barrassé pour savoir ce qu'il résultera de la teneur en chrome et (ou) en nickel de la ferraille. Par exemple, tandis qu'une certaine oxydation du chrome se produit dans le cubilot, la teneur en chrome a tendance à se maintenir pendant que la ferraille est fondue et refondue.
Cette addition cumulative d'éléments contrarie la pro- duction du fondeur, lorsqu'il désire obtenir une variété de produits. Ce fait exige la constitution de tas séparés de ferraille contenant du chrome qui ne doit pas être employée dans des métaux fondus sans aucune teneur en chrome. Même après l'emploi, le fondeur doit cal- culer ce qu'il obtendra exactemant dans le produit ter- miné. L'emploi du tellure réduit cet inconvénient par le fait qu'il ne passe pas au même degré dans le bain de fusion suivant ou, en d'autres termes, il ne saccumule pas de la même manière que le nickel, le soufre, le paospaore ou le chrome.
Le fondeur peut donc jusqu'à un certain point négliger la teneur en tellure de la ferraille, grâce à la volatilisation apparente d'une certaine quantité de tellure dans le métal refondu, jusqu'à un pourcentage insignifiant. Dans la mise en
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oeuvre de lrinvention, le nickel, le cuivre, le molyb- dène (séparément ou en combinaison) peuvent cependant être ajoutés pour l'obtention d'une dureté et d'une ténacité plus grandes, et ce en quantités allant de 0, le. à 5%.
La quantité de tellure qui apparatt dans le produit fini peut varier entre la valeur d'une trace jusqu'à 0,2% et 1''addition du tellure sera contrôlée, réglée et mise au point en rapport avec la teneur totale en carbone et silicium du métal et la section des lingots.
Pratiquement la teneur préférée en tellure des lingots finis sera approximativement inférieure à 0,1%.
Les fontes intégralement perlitiques obtenues d'après l'invention ne sont pas destinées à être ma- lléabilisées, ni soumises à un traitement thermique quel- conque apte à détruire la texture perlitique ou forme du carbone de trempe en quantités substantielles. Ceci n'exclut pas les traitements thermiques pour réduire les tensions ou pour améliorer les conditions d'usinage, de même que l'invention n'exclut pas la trempe en partent de température convenables pour augmenter la dureté, la résistance et la tenacité. Les trempes locales ou super- ficielles ne sont également pas exclues.
Quoiqu'un cubilot soit la forme préférée du four à employer, le principe de l'invention s'étend égale- ment à l'emploi d'un four à air ou d'un four électrique dans lesquels on peut faire fondre la fonte de moulage ou des charges de cette fonte./