BE516698A - - Google Patents

Description

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  MOULAGES DE FONTE EN COQUILLE SOUS PRESSION. 



   Dans le brevet pris le 18 Février 1952 sous le n  provisoire   623.957,   la Société demanderesse a décrit un procédé qui permet d'obtenir industriellement des fontes à haute résistance, à graphite nodulaire ou sphéroidal à partir de pièces d'épaisseur courante moulées en sable et à structure blanche (structure de cémentite). Elle a découvert que ces traitements sont grandement facilités,   c'est-à-dire   s'effectuent beaucoup plus vite et donnent une structure beaucoup plus fine, le graphite étant en grains très fins et très nombreux, quand la solidification de la fonte est faite en coquille.   Un   tel processus de fabrication est pourtant voué à l'échec par suite des soufflures, des retassures et surtout des micro-retassures qui se produisent dans le moulage en coquille de la fonte. 



   On sait, d'autre part, que la coulée en coquille sous pression, applicable aux alliages fusibles de zinc, aluminium, magnésium et cuivre, ne s'applique pas aux aciers principalement en raison de l'altérabilité de l'acier liquide dans le four d'attente et de la difficulté de réaliser des   coquilles   métalliques résistant à l'action du jet de métal à très haute température. 



   On sait également que le moulage sous pression de la fonte n'a pas été effectué jusqu'à ce jour, en raison de l'impossibilité où l'on se trouvait d'obtenir dps caractéristiques mécaniques élevées, soit parce que la fonte est à graphite lamellaire qui ne transmet ni les contraintes d'extension., ni les contraintes de cisaillement, soit parce que la fonte est à dendrites de cémentite d'extrême fragilité. 



   La demanderesse a découvert que la combinaison des procédés de coulée en coquille, de coulée sous pression, de graphitisation avec prétraitement de germination permettait de réunir leurs qualités sans donner prise à leurs défauts; cette combinaison conduit industriellement à des produits nouveaux, de hautes qualités , productivité élevée de pièces de série, préci- 

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 sion et bel état de surface des moulages, haute tenacité de la fonte,régu- larité de la fabrication. 



   En effet, la coulée de la fonte en coquille sous pression est grandement facilitée, en comparaison avec l'acier, par la grande stabilité du bain métallique dans le four d'attente, par l'abaissement de la tempéra- ture de coulée, par l'atténuation considérable des effets d'érosion à chaud sur la coquille. 



     On   arrive ainsi à couler la fonte blanche sans micro-retassures, ni soufflures, grâce à la pression exercée pendant la solidification. On évite les criques en démoulant juste après la fin de solidification. 



   Grâce à la coulée en coquille, la fonte peut être relativement chargée en silicium qui abaisse la température de coulée tout en conservant une structure blanche aux pièces à l'état brut de coulée ; on peut ainsi dépas- ser de beaucoup les teneurs   usuelles   des fontes malléables ,et atteindre des valeurs comprises entre 1.5 et 2   %.   De même, des teneurs en carbone plus éle- vées de 2.6 à 3 % peuvent être admises pour les mêmes raisons. 



   Pour obtenir l'effet optimum, il est préférable, selon   l'invpn-   tion, d'employer de préférence des fontes au cuivre sans que cela soit une nécessité absolue. Le cuivre agit   à   la fois cassie élément améliorant la coula- bilité, comme agent'de germination du graphite et comme élément d'addition en vue de l'aptitude du traitement thermique de trempe et revenu. 



   Pour que le procédé donne son plein effet, il convient, selon l'invention, d'effectuer le triple traitement de trempe - germination - gra- phitisation. Le traitement de trempe peut être obtenu à partir de la chaleur de moulage, en démoulant assez chaud, au-dessus de 810 , et trempant   directe?-'   ment au bain de sel, par exemple à   1800/   1 mn., puis en refroidissant à   l'air   calme, ce qui permet d'obtenir un moulage en coquille trempé sans risque ni de crique ni de tapure. Si le moulage comporte des parties minces qui se sont trop refroidies, il paut, de suite après démoulage, être immergé dans un bain de stabilisation à 810  une minute après être trempé au sel à 180 .

   Le moulage est ensuite soumis au traitement de germination, par exemple 48 h. à   4500,   puis avec ou sans refroidissement intermédiaire, le moulage est soumis à la graphi- tisation de la cémentite primaire; pour que la graphitisation soit absolvent complète, un temps de maintien de 2 à 6 h. est nécessaire à   875 ,   mais ce temps   peut être ramené entre 40 min. t deux heures par recuit à 900  Le tableau suivant donne les nombres N par mm de fines sphérules de graphite d'un diamètre   moyen de 2 à 6 microns obtenues par ce procédé. Dans ces essais, le moulage en coquille avait 14 mm. d'épaisseur; le démoulage était fait à plus de 820  et la pièce était directement trempée au sel à 180 .

   Le recuit comportait un premier cycle :48 h. à 450 , et un second : 3 h. à 875 . 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> n  <SEP> de <SEP> coulées <SEP> C% <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cu <SEP> NI <SEP> mm <SEP> 2
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP> 2.40 <SEP> 1,58 <SEP> 0.61 <SEP> 0.40 <SEP> 12.000 <SEP> , <SEP> 
<tb> 216 <SEP> 2 <SEP> 2042 <SEP> 1,56 <SEP> 0.62 <SEP> 1.20 <SEP> 14.000
<tb> 2164 <SEP> 2.46 <SEP> 1.51 <SEP> 0.60 <SEP> 1.84 <SEP> 15.000
<tb> 
 
Mais pour que le procédé atteigne sa pleine efficacité, il est préférable de laisser refroidir la pièce au sortir de la.matrice et de la ré- chauffer pour   austénisation   à   810 /   50 mn. par exemple, et trempe étagée, à   1800/1   mn. par   exemple..   Les moulages sont ensuite soumis au traitement de   germination, par exemple 48 h.

   à 450 , refroidis puis réchauffés, à 875  par exemple, letemps juste nécessaire pour la graphitisation de la cémentite pri-   maire,pois refroidisà   l'air   calme, faute de quoi, si le temps est trop long, le graphite subit une coalescence, avec réduction du'nombre des   sphérules   et 

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 abaissement des propriétés mécaniques.

   C'est d'ailleurs ce que montre le tableau suivant, qui donne le nombre de sphérules de graphite par mm2, cellesci ayant un diamètre inférieur à 2 microns : 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> N  <SEP> de <SEP> coulées <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 4
<tb> ' <SEP> ou <SEP> % <SEP> 0.4 <SEP> 1.2 <SEP> 1.84 <SEP> 
<tb> Temps <SEP> (1 <SEP> heure <SEP> 32.000 <SEP> 40.000 <SEP> 26.000
<tb> à <SEP> 8750
<tb> ( <SEP> 3 <SEP> heures <SEP> 30.000 <SEP> 35.000 <SEP> 23.000
<tb> 
<tb> ( <SEP> 6 <SEP> heures <SEP> 16.000 <SEP> 23 <SEP> . <SEP> 000 <SEP> 14.000
<tb> @
<tb> 
 
Dans tous les cas, la quantité de cémentite est nulle, de telle sorte que le recuit de 1 heure à 875  est suffisant.

   On voit que le meilleur résultat est obtenu ici sur la fonte à 1.2 % de cuivre avec   40.000   sphérules de graphite par mm2. 



   Ces fontes coulées en coquille, réchauffées   810 /30     mn.,   trempées au sel   180 /1 mn.,   refroidies à l'air calme, réchauffées à 450 48 heures, refroidies à l'air calme puis réchauffées à   875 /   1 heure, et refroidies à 1' air calme, sont perlitiques - lamellaires et donnent les caractéristiques suivantes sur éprouvettes de 4 mm. de diamètre, usinées dans les parties de 20 mm. 



    . d'épaisseur.    
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> n de <SEP> coulées <SEP> Cu% <SEP> E <SEP> kg/mm2 <SEP> R <SEP> kg/mm2 <SEP> A%
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP> 0,4 <SEP> 59 <SEP> 70 <SEP> 3
<tb> 2 <SEP> 16 <SEP> 2 <SEP> 1.2 <SEP> 47 <SEP> 72 <SEP> 4.8
<tb> 2 <SEP> 164 <SEP> 1.84 <SEP> 57 <SEP> 79 <SEP> 4.2
<tb> 
 
Après ce traitement, une pièce de la coulée 2162 a été réchauffée à 835 , trempée à   1-'huile,   revenue à 700 ; elle'donne alors : E =   80 R   = 82 A = 2.5 % sur éprouvette usinée de 4   mm.   de diamètre. 



   On peut aussi, après ce dernier revenu à 700 , arrêter celui-ci par trempe à l'huile et faire un revenu de 2 heures à 500  pour provoquer le durcissement structural du cuivre. 



   Enfin, on peut modifier les compositions et propriétés de ces fontes par des éléments d'alliages tels que : Ni, Mo, Ti, Al, Zr, etc... L'usina-   bilité,   après graphitisation avec ou sans trempe et revenue, est particulièrement facile grâce au graphite. 



   REVENDICATIONS. 



   Moulages de fonte blanche, et procédé   d'obtention   de ceux-ci comportant essentiellement la coulée en coquille sous pression, caractérisés par le fait que cette opération est rendue possible par la stabilité de la fonte dans, un four d'attente avant coulée et par la température relativement basse permettant la coulée en coquille sous pression sans détériorer le matériel ou l'outillage, par comparaison au cas de l'acier coulé en coquille sous pression; la coulée en coquille de pièces saines, c'est-à-dire exemptes de porosités, est rendue possible par l'effet de la pression. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. Le procédé est aussi caractérisé essentiellement par un traitement de graphitisation comportant trois phases : <Desc/Clms Page number 4> 1 ) prétrempe étagée bainitique ou mieux martensitique, soit utilisant la chaleur de coulée, soit mieux réalisée après réchauffage pour austénisation, par exemple 30 mna à 8100.

   2 ) germination du graphite à température précise comprise entre 400 et 500 généralement 450 , de durée comprise entre 5 et 100 heures, préférablement 36 à 48 heures.

   30) - graphitisation de la cémentite primaire entre 850 et 900 de durée comprise entre 20 minutes et 12 heures, préférablement 1 heure à 875 .

   Le procédé est caractérisé accessoirement par l'emploi de fonte contenant 0.4 à 3 % de cuivre et préférablement 1 à 2 %.

   Procédé donnant comme résultat industriel une fabrication en grande série et très régulière de moulage à bas prix de revient, ayant un état de surface et des cotes précises facilement usinables, à bonnes propriét' mécaniques et à ténacité élevée.

   RESUME.

   Moulages de fonte blanche, et procédé d'obtention de ceux-ci comportant essentiellement la coulée en coquille sous pression, caractérisés par le fait que cette opération est rendue possible par la stabilité de la fonte dans un four d'attente avant coulée et par la température relativement basse permettant la coulée en coquille sous pression sans détériorer le matériel ou 1'outillage.