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" Procédé de fabrication de fonte grise avec formes de ségrégation de graphite du genre de cristallisation sphérolithique ".
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La présente invention est relative à un procédé de fabrication de fonte grise de différentes épais- seurs de parois avec des formes de ségrégation graphiti- ques du genre de cristallisation sphérolithique et à haute résistance, en particulier de fonte grise à plus grande sécurité d'obtention en ce qui concerne les for- mes de graphite et avec des propriétés de résistance améliorée, par exemple une plus grande résistance et un module d'élasticité plus élevé.
Le graphite normal en lamelles et aussi le graphite en fines lamelles, dit graphite eutectique,provoque dans les genres de fontes ordinaires, une série d'in- convénients que l'on peut supprimer par une forme de ségrégation plus compacte du graphite en forme princi- palement sphérolithique. La section portante est de ce fait agrandie et en outre, par les arrondis plus accusés des formes sphérolithiques du graphite on ob- tient une surprenante amélioration de la résistance de la fonte . C'est pourquoi il n'est pas nécessaire de diminuer simultanément, par abaissement de la teneur en carbone, la portion de graphite affaiblissante. Les avantages spécifiques du graphite dans la fonte sont obtenus de ce fait, par exemple des propriétés de glissement favorables.
Par les formes de cristallisa- tion du graphite du genre en boules ou sphérolithiques, la conductibilité électrique et la conductibilité thermique de la fonte,qui est d'allure parallèle à la première, sont améliorées. On doit renoncer en raison de leur étendue a. une énumération plus complète de toutes
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les propriétés de la fonte grise qui se révèlent par conséquence naturelle de la forme de cristallisa- tion sphérolithique du graphite.
Suivant les procédés publiés jusqu'à présent dans la littérature , du graphite sphérolithique peut s'obte- nir entièrement ou en partie lorsqu'une fonte rendue pauvre en inclusionsde scorie est amenée à solidifica- tion à une vitesse telle que, soit elle devienne encore grise et cela avec des épaisseurs inférieures à 10 mm, soit, qu'il se produise une désulfuration jusqu'à quel- ques centièmes de pour cent, ce qui exige toutefois ensui- te une certaine addition de cérium, qui rend le procédé plus coûteux et constitue par suite un lourd inconvé- nient dans la pratique .
La présente invention repose sur le fait surprenant qu'il se produit des sphérolithes même dans des pièces de fonderie à parois épaisses, dans lesquelles, par conséquent, il ne se produit pas de refroidissement rapide , ce qu'on n'aurait pas eu à attendre, notamment d' une cristallisation "étouffée" , d'après la loi tout-à- fait générale de formation des sphérolithes, en présence des substances cristallisables les plus différentes sauf.tout au moins d'après les expériences avec addition de cérium, à assurer une amorce spécifique de cristalli- sation par le cérium . Par un traitement scientifique approfondi de la question, des conditions se sont révé- lées, qui sont représentés graphiquement à la figure 1 du dessin ci-annexé pour le cas particulier du sable vert.
Sur cette figure, on a porté en abscisses l'épais- seur de paroi W, en mm et en ordonnées le degré de sa- turation S .La courbe I correspond à la formule Sc = 0,3/log W + 0,766 et. la courbe II, à la formule
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Se = 0,285/log (W-3) + 1,035La zone hachurée comprise entre les courbes I et II correspond à la formation de sphérolithes . La verticale A limite la zone de forma- tion de fontes blanches à mixtes, la verticale B limite la zone d'apparition du graphite grossier.
Il est parti- culièrement intéressant d'observer que le domaine de formation dessphérolithes, q ui se présente comme surface hachurée entre les courbes I et II ; se coude pour une saturation diminuée à mesure que croît l'épaisseur de paroi, avec.ce qui est important, l'écart entre l'épais- seur minima et l'épaisseur maxima pour un degré de satu- ration déterminé @ @ '' augmentant dans une très forte mesure , en sorte que de manière correspondante, l'in- fluencesur la solidification sphérolithiquede l'épais- seur de la paroi diminue de manière analogue.si bien que pour ce domaine, non seulement l'épaisseur de paroi, mais aussi la nature de la substance du moule,comme sable mouillé, sable sec, coquille ou autre, perdent énormément de leur importance.
Une condition pour ce comportement est toutefois une désulfuration profonde de la fonte employée, que, suivant l'usage courant on devrait déjà désigner par "chimiquement pure" en ce qui concerne le soufre-, bien que ceci, comme on le montrera ici, représente une méconnaissance de la signification d'une faible introduction d'impuretés, car la teneur en soufre doit se trouver à peu près entre des Unités de 0,01 et 0,001 % sans dépasser sensiblement ces limites. Le soufre se trouve sous forme d'inclusions de scories sulfurées, qui sont nécessaires courue gènes de cristallisation ou peuvent jouer un rôle sans toutefois qu'en raison de leur faible quantité elles nécessitent une suppression prématurée de la possibilité du bain d'être sous-refroidi.
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Afin qu'un sous-refroidissement suffisant du bain soit possible, le bain doit subir par ailleurs un srchauf fage , dont l'influence n'est pas supprimée non plus par des additions correctives, dans le but de l'établis- sement d'un degré de saturation déterminé correspondant au rapport fonctionnel entre l'épaisseur de paroi W et le degré de saturation S , ce qui peut être obtenu par exemple d'après l'expérience par un certain temps de délai ou mieux par une introduction précoce dans le four . Un transvasement eu une oxydation inutiles du bain doivent être autant que possible évités.
Pour conserver la faible teneur en soufre nécessai- re, il sera avantageux d'employer une garniture basique, en particulier aussi dans la poche .
Enfin, en considération de la sûreté de fabrica- tion, le degré de saturation devra rester plutôt au- dessus de 1 qu'au-dessous de 1, afin que le début de cristallisation du bain eutectique parte de sphérolithes de graphite primaires, car autrement, par la plus grande quantité de chaleur de cristallisation libérée, lors de la formation des cristaux de fer , une suppression trop forte du sous-tefroidissement peut se produire, lorsqu'au début le surchauffage nécessaire n'a pas été assuré au bain ou que la teneur en soufre est montée à des valeurs trop élevées, ou s'y trouvait déjà .
L'habituelle teneur en Si elle aussi,se trouve être alors, d'après le calcul de Sc, la plupart du temps quelque peu plus forte que dans de la fonte grise normale, car toutes les matières asso- ciées au fer sont considérées dans le calcul de Sc par extesion de la formule de E. Heyn ou de H. Hanemann.
Il se rélève alors qu'avec une coulée à faible épaisseur de paroi on a besoin d'assez fortes teneurs en Si qui
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sont par exemple de 0,5 % plus élevées, donc aux envi- rons de 3,5 % alors qu'autrement 3,0 % devrait être attribué au Si d'après les diagrammes d'épaisseur de parois connus. riais, ici aussi, on a comme d'habitude à considérer de manière judicieuseles conditions existant dans chaque cas en fonderie, lesquelles résultent par exemple de la température avant coulée et des effets de refroidissement supplémentaires.
Il est important que d'autres limitations,par exemple de la composition de l'analysene se présentent pas, il est donc tout-à-fait possible d'employer les matières habituellement associées au fer en quantité ordinaire ou des additions particulières d'alliages,pour obtenir des propriétés spécifiques déterminées de la fonte . A cela il faut attacher aussi l'élévation de la teneur en phosphore au-dessus de valeurs de 0,5 % ,qui n'est pas possible avec l'addition de cérium, car elle en réduit l'influence, de sorte que des espèces de fonte phosphoreuses à grande résistance à l'usure, sont à fa- briquer seulement avec ce procédé, sans qu'on soit soumis à des limitations en ce qui concerne les condi- tions de coulée ou l'épaisseur de paroi ou les conditions de refroidissement.
Comme il s'est révélé en outre que des parois de moules constituées en sable de moule ont une influence immunisante et peuvent ainsi supprimer le sous-refroidissement dans les zones marginales, de sorte qu'il s'y produise du graphite grossier, il est avantageux de pratiquer la coulée de manière à remplir tranquillement le moule, ce qui se fait le mieux en cou- lant en source De cette manière des pièces de fonte à jet "tombant" et à remplissage "montant" en sable, montreront des formes sphérolithiques de cristallisation du graphite, alors que le jet peut montrer du graphite
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en lamelles.
Pour terminer, on montrera une analyse d'une pièce de fonte de plus de 10 mm d'épaisseur de paroi c'est-à-dire avec une épaisseur de pari de grosseur double, de 20 mm, par opposition au procédé connu jus- quhà présent qui demande de la fonte pauvre en scorie .
C = 3,70 %
Si= 3,20 %
Mn = 0,48 % P = 0,97 % S = 0,003 % Ici donc la teneur en soufre est de 0 ,003 % alors que la fonte pauvre en scorie a encore une teneur en soufre de 0,04 % ce qui est supérieur d'une puissance de dix.
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