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"Perfectionnements à la fabrication de la fonte" -. or
La présente.invention concerne la'fabrication de fontes, et a pour objet d'offrir des moyens d'améliorer certaine, des propriétés mécaniques ou physiques de la fonte. f '
La fonte;contient généralement élément;, d'alliage principal.de 2 à 4 % de carbones!Ce carbone peut 'être soûls forme de- graphite, quand il s'agit de fonte désignée!, sous le nom de fonte "grise" , ou sous forme de carbure ,de fer, quand il s'agit de fonte désignée ,sous le non de fonte "blanche".
Si le carbone est présent par- . tiellement sous forme de graphite et partiellement sous forme de carbure, on dit qu'on a affaire à une fonte
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"truitée". Une fonte grise est relativement tendre .et usinable tandis qu'une fonte blanche est dure et cas- sante. La résistance de la fonte grise peut être réglée en changeant la quantité ou la forme du graphite, Habi tuellement, celui-ci se présente sous forme de lamelles, mais on a mis au point des procédés grâce auxquels il se présente sous une forme nodulaire ou sphéroidale qui est associée avec les résistances les plus élevées est une ductilité améliorée.
On peut améliorer la structure et les proprié- tés de la fonte grise, spécialement lorsque le graphite est présent sous forme nodulaire, en employant le tech- nique connue sous le nom de "l'inoculation". L'inocula- tion peut être décrite comme l'addition dans le métal fondu, juste avant la coulée, d'une petite quantité d'une substance appelée "inoculant" et l'effet qu'elle produit est très supérieur%µ celui qu'on pourrait predire d'après le changement de composition résultant de sa dissolu- tion dans la fonte.
L'inoculation est une caractéristique essentiel- le de la production de fonte à haute résistance, .parti. culièrement des font'es ayant une faible teneur en carbone ou contenant du'graphite nodulaire. Si l'inoculation n'est pas adéquate, ces/fontes contiendront du carbure, ou "ae solidifieront brutalement" dans les parties peu épais- ses, et elles ne réussiront pas à présenter les proprié- tés mécaniques requises. L'un des effets principaux de l'inoculation est la suppression de cette tendance à se solidifier brutalement, le degré de suppre'ssion dépén- dant de la puissance de l'inoculant et de la quantité ajoutée.
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Presque tous les alliages employés pour l'inocu- lation contiennent une grande proportion de silicium, la seule exception étant le graphite, qu'on peut employer avec' beaucoup de succès pour l'inoculation de quelques mais non fontes gara- ' fontes à graphite lamellaire mais non de fontes à gra- phite nodulaire.
L'alliage de ferrosilicium contenant de 75 à
80 % de silicium! est probablement celui des inoculants 'haute teneur en Silicium qui 'est le plus largement uti- lisa, particulièrement avec les fontes'à graphite nodu- laire, mais le ferrosilicium pur a un très faible effet .d'inoculation quand on l'ajoute à de la fonte. L'augmen- tation de l'effet d'inoculation du ferrosilicium indus- triel de qualité,pour fonderie dépend de sa teneur en .'petite quantité d'éléments accessoires, notamment l'alu-' minium et le calcium.
L'effet d'inoculation s'améliore plue ou moins proportionnellement aux teneurs en alumi- nium et calcium lorsque ces teneurs sont faibles, mais ;toute augmentation au-dessus de ces niveaux de faibles '. teneurs ne produit aucune autre augmentation intéres- . santé de l'effet d'inoculation. En outre, l'emploi de fer- rosilicium contenant quelques pourcents d'aluminium cet 'une source potentielle de défauts de petites soufflures.
; particulièrement.pour les fontes à graphite nodulaire.
L'addition d'un inoculemt affine le "grain" . de la fonte, ce que les techniciens expérimentés recon- naissent à l'aspect de la surface d'une partie cassée.
Des recherches récentes ont n'entré que l'on peut révé- ler le grain de la fonte sur une macro-aection polie d'une pièce fondue sous forme d'un dessin connu sous le nom de "dessin de cellules cutectiques" et on sait
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biem''maintenant que l'importance de l'effet d'inoculai,f ; " ' < il tion est relié au nombre de cellules'eutectiques appa- raissant par unité de surface sur une telle surface po- . lie. Pour des fontes à graphita.nodulaire le nombre de nodules par unité de surface d'une micro-section repré-, . sente le paramètre équivalent.
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Dans, la production de fonte à. graphite nbdu- . laine il y a une tendance plus grande pour la fonte blan-
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'< f ' ' 1 ,1 1 che à apparaître en s'ections 'peu épaisses, et on exécute
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nownalement l'inoculation après l'ad ition favorisant 'inoculation ) aprés favorisant pa;tt1on de nodules comme se p.'t1e importante du j , , .
A cet effe't une inoclati n trés efficace i es nécessaire, r: Pour les aphite lanel7.a.re i Pour les fontes Grise< ; à aphite lamellaire ! Çf,e pour les fontea à graphite! nod' laire il existe un w,'t õur les fontew gta9hit existe 1" .<, besoin de nouveaux inoculants pouvant avoir pour une' quantité d'.addition donnée un effet plus puissant que ceux d'usage courant à présent, ou à titre de variante pour des additions produisant le même effet en étant effectuées en quantités plus petites. Dans les dernières années on a montré que la présence d'une petite quantité d'aluminium ou de calcium est désirable dans des inoculants à base de silicium afin de développer l'effet total d'inoculation.
On a maintenant découvert que l'addition de
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jusqu'à 4 % de strontium dans un inac.ank, à base de silicium augmente grandement son efficacité quand on l'ampute à de la fonte grise à graphite lamellaire ou à de la fonte à graphite nodulaire. Le strontium n'a pas lui-même un effet d'inoculation appréciable, mais
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pr6duit l'effet d'augmenter l'efficacité d'inoculants
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à base de silicium. Cet effet n'est pas directement pro-
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'portionnel à la quantité de strontium ajoutée, mais est ,maximum pour une certaine valeur d'addition de strontium 'entre 0 et 4 %.
On a exécuté une série d'expériences pratiques
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avec divers alliages de ferrosilicium contenant cu stron- .tium correspondant à différentes additions de strontium. Les alliages auxquels on a ajouté du strontium ont été
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-fabriqué'H d-)s'un four à vide sous atmosphère d'<argon.
D'une part, on a fabriqué des ftiwosiliiciums 'spéciaux à partir de fer Armco et de silicium métallique pur à 99 ;6 soit dans de petits creusets recristallisés chauffés par un enroulement inducteur de graphite ou directement dans un creuset à revêtement acide placé dans le pour à vide. La chambre à vide a été toujours mise sous vide total pendant la période relativement lente d'échauffement, puis remplie d'argon à une pression de 1 atmosphère juste avant la fusion.
On a fait les .'Additions au bain liquide des éléments accessoires,pendant qu'il
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était maintenu,, sous atmosphère! d'argon à une temp6rature juste supérieure au point de f sion-et on f r les alliages s solidifier dans, cet91. atmosp#è 1 fil j , D'autre part, on a 'également ajouté di 'tn- ! ! tium aux alliages du commerce fin faisant fondre .es'. Y al- s
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liages comme on l.'a décrit ci-dessus et en ajoutant en-
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suite du strontium métallique a l'alliage liquide.
Finalement, on a fabriqué un alliage de stron- tium-silicium à partir d'un mélange de départ de,,60 % Sr et 40 % Si. On..donne ci-dessous les détails des alliages
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1 .inoculants..
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Dans tous les tableaux et-analyses qui suivent, les pourcentages d'addition d'inoculants cités sont des valeurs de départ, avant qu'une réaction quelconque se soit produite. Des analyses finales des alliages ou mé-, langes résultants pourraient avoir montré quelques différences, mais on n'a pas effectué de telles analyses étant donné qu'elles ne sont pas faciles à effectuer, et qu'elles ne seraient pas normalement effectuées dans les conditions de production des fonderies.
Compositions d'alliages inoculants
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<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> Type <SEP> de <SEP> % <SEP> de <SEP> Sr <SEP> % <SEP> de <SEP> Al <SEP> % <SEP> de <SEP> Ca <SEP> % <SEP> de <SEP> Si <SEP> approxima-
<tb> 1'al- <SEP> l'inoculant <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> ajouté' <SEP> tivement
<tb> liage <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯ <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb> 1 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 70
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> "
<tb> 3 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 4 <SEP> " <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> "
<tb> 5 <SEP> " <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> "
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> ' <SEP> "
<tb> 7 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> "
<tb> 8 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> "
<tb> 9 <SEP> FeSi <SEP> du <SEP> commerce <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 70-80.
<tb> refondu <SEP> .
<tb>
<tb>
10 <SEP> SMZ <SEP> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> .; <SEP> 70
<tb> 11 <SEP> CaSi <SEP> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 40-60
<tb> 12 <SEP> SrSi <SEP> spécial <SEP> 60 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 40'
<tb>
L'inoculant de réglage était un ferrosili- cium normal qualité de fonderie à 75 % correspondant à l'analyse.suivante :
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- ?5 9d de silioiùµ1(j ?.""""'.'' ," - li2'% d'aluminium," -"-" - 0,8ô de calcium
Les bains liquides'fondus de-fonte, auxquels, on a ajouté les inoculants, ont été préparés dans des
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foixrs à haute fréquence à reO8temant acide à partir de charges de gueuses de fonte ou ferraille ou riblonnage
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recarburé.
Les pièces fondues ont toujours été'coulées dans moules, en sable vert, à base de sable rouge
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naturel, 6 % de poussière de charbon et 5 % d'eau, à moins qu'il n'en soit spécifié autrement.
Les exemples suivants illustrent l'amélioration
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de l'effet d'inoculation qu' on ié "' .btenir . par l'emploi d'addition de strontium au ferros ''um. Des améliorations de l'ordre du là %1 sont con rêes comme importan- '*'. tes.
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".. . , .
Le bain fondu ? 1 qui a été préparé comprenait de la fonte à graphite lamellaire contenant? % de car-
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bone, > 1 > 6 ô de silicium, 0,5 % de manganèse, D,1 1 'de soufre, et moins' de 0,1 % de phosphore. On a fait quatre coulées et on a pratiqué l'inoculation à 1380 C De cha- que coulée, trente secondes après traitement, on a moulé
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une paire d'éprouvettes d'essai de 30,5 mm d,:
die.m.ètre" et une pièce pour l'essai de solidification brutale. La \ pièca coulée fabriquée pour 3,'essai de solidification brutale comportait trois petites plaques ayant des épais-
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seurs de z mn), 3,17 mm3 44 i,?? T1T1 on a G."a3 ces pièces le long dE- 7.PUr dimension transversale et on a mesuré l'importance de la partie solidifiée brutalement au bord extérieur.
On a effectué des essais de résistan- .
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ce à la traction sur 1--s Lpouvett4s de 30,5 mm de dia-
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métro et on a effectué le comptage des cellules euteoti" II< ." . , ¯.,.... , ques sur des échantillons découpes sur la longueur oali"." bzz bnéeàe6 éprouvettes bTipégs. on àos mesures /¯, de' dreté Wr3uelJ, sur.les épauicm]nts éprouvettes de . traction, ,! - {! t . l , ,H , Le tableau 1 suivant donne le traitement des , < "!: ;, coures, les analyses chimiques et les résultats dos easi " pour le bain fondu NQ 1., : j ,> ableau 1 - Bair òn.u N 1 amellaire) ''K' *?***"*-*-"7"''t j.....r r
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N'd9 % de N de 11 aï- Profondeur solide- Reis- Nombre Si% AugmenOulêe Si a-a ge ou. fiée brutalement ' tance de cel- tation Cf! 6e Si -il' \' ,ou fiée b>'11teement . t+ce:
lules ,tation e de encrn surlespla** à la' Iules de 1 : t{ i '! #lainoculant q-ueq de trjao- euliec- 53,96 . 1' ljiOCulant que S de... tl1a.a... d,U!.iec...
J , t., 59mm 3t')7'cm 4 ,?61àm t-lion en tiques
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<tb>
<tb>
<tb>
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' ktt/mm2 par ce 1tK . Ï linéaire
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<tb>
<tb> linéaire
<tb>
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..............1 ............- .,¯.,., .......¯.. ¯..,...¯ 1 i1 néant Bilan- Elan- ?,94 4 12,6 1,64 Che 0-he \i/2 0,25 1 bzz59 0,8 0 ?4,5 ?? 1,770,13 j.,1i3 "..FeSinormal'2,38 1 ,59 0. z6 i7 1,850,21 ,1/4 18 2 Blanche 2,38 0 25,8 15,7 1.790,15
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La diminution de solidification brutale et If? compte de cellules eutoctiques étaient légèrement meil-
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leurs dans la coulée 1/2, qui avait subi l'inoculation avec l'alliage ? 1 ayant 3 % de strontium, qu'avec le
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ferrosilicium normal. La présence dv 1 de calcium.en même temps que le strontium avait U.2 effet nuisible.
, , Le bain fondu ? 2 était constitué par une fonte à graphite nodulaire contenant 3,7 % de carbone, 2.,l % de silicium, 0,5 % de manganèse, 0,6 % de nickel, .
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et 0;06 % de magnésium. On a pria trois coulées. Le dé-
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'tail des coulées figure sur le tableau 2.
Tableau 2 -Bain fondu N 2 2 nodulaire
Numéro % d'addition Numéro de l'alliage C total Si %
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<tb>
<tb> de <SEP> de <SEP> Si <SEP> et <SEP> type <SEP> de <SEP> l'ino- <SEP> %
<tb> coulée <SEP> culant
<tb> 2/1 <SEP> 0,5 <SEP> Ne) <SEP> 1 <SEP> 3,72 <SEP> 2,11
<tb> 2/2 <SEP> 0,5 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 2,14
<tb> 2/3 <SEP> 0,5 <SEP> N <SEP> 2 <SEP> 3,55 <SEP> 2,08
<tb>
On a'coulé des éprouvettes courtes ayant des , diamètres de 15 mm, 22,3 mm et 30,5 mm à partir de cha- que coulée, et on a examiné leurs microstructures.
On n'a pas trouvé de carbure dans les éprouvettes de 15 mm n'a pas trouve de carbure dans les eprouvettes de 15 mm avec l'alliage N 1 contenant du strontium cornue seul addi- tif, on a trouvé uns quantité considérable de carbure dans la coulée 2/2 qui avait subi l'inoculation avec du ferrosilicium normal, et la coulée 2/3 qui avait subi l'i- noculation avec l'alliage N 2 contenant du strontium et du calcium était presque entièrement de la fonte blanche.
Une variation analogue s'est produite dans les éprouvettes de diamètres plus grands, à ceci près que la quantité de fonte truitée devenait moins grande à mesure que le dia- mètre grandissait. Comme dans la fonte à graphite lamel- laire, l'alliage N 1 contenant du strontium seul avait un effet d'inoculation plus fort que le ferrosilicium normal tandis que l'alliage N 2 contenant du strontium et du calcium avait un effet plus faible.
EFFETS DU STRONTIUM DISSOUS DANS LE FERROSILICIUM
I/ FONTES A GRAPHITS LAMELLAIRE :
Le bain fondu N 3 était analogue au bain fon- du N 1 et on a pris six coulées, à chacune desquelles on ajouté 0,25 % de forrosilicium (voir tableau 3), le
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ferrosilicium contenant 75 % de silicium et comprenant /) Il
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du '!i.'errosilicium normal de qualité pour fonderie (cou- lées 1 et 6) comme témoins où alliages N 3 à 6 ci-dessus,
On amoulé ' des pièces pour l'essai de solidifi-
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ce,
ion brutale et des éprouvettex d 'jun diamètre de 30 <5 TBm delèàie-mètre à partir de chaque coulée, et on les a esjffréSul- ¯, tàts. àa CI scomme précédemment. Le tableau 3 suivant donne, les ( 1 '/1 .±É f.. ) , Tableau Bain fondu lN " 5 (lamellaire) ij ' A. Addition.de Si pour toutes lça coulées 0,25 %
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Nu 'de N de ill'all Profondeur solidi- e6s's--Nombre Si%Augmen-
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<tb>
<tb> coulée <SEP> liage <SEP> 'du <SEP> type <SEP> fiée <SEP> brutalement <SEP> en <SEP> tance <SEP> de <SEP> c@l- <SEP> tation
<tb> de'l'inoculant <SEP> mm <SEP> sur <SEP> les <SEP> plaques <SEP> à <SEP> la <SEP> .Iules <SEP> de <SEP> Si <SEP> %
<tb> de <SEP> trac- <SEP> eutec-
<tb>
<tb>
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.,' 1 ,59 mm 3, l7mm z+,
76 mm tion tiques en par cm ¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯-##¯ kglmm 2 linéaire ¯¯¯¯¯
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<tb>
<tb> 3/1 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> Blanche <SEP> 4,0 <SEP> 0 <SEP> 27,4 <SEP> 14,6 <SEP> 1 <SEP> ,61 <SEP> 0,27
<tb>
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3/2 3(2 %sur) 2,38 0 ;,1 ù 25,7 17 1,61 0,27 z/3 4(1% Sr) Blanche 2,38 0 .. 24,5 16,6 'le55 C ,1 3/4 5(4% Sr) Blan,he 3$ z 24,5 134 1, n,20 3/5 6(2% Sr. 3,17 0 0 26,6 17,3 1,58 C.,24 + 1% AI) 3/6 FeSi normal Blanche 4,76 1,59 2$il 15)3 1,58 bzz+
On a mesuré la dureté Brinell (H B 10/3000) dans chaque cas et on u trouvé qu'elle était plus faible (196) pour la coulée 3/3 et plus élevée (204) pour la coulée 3/6.
La coulée 3/4 a donné une valeur de 198, les coulées 3/1 et 3/2 ont donné 199,et la coulée 3/5 a donné 200. , '
La caractéristique notable des résultats a été l'efficacité remarquable des alliages N 3 et 6 (coulées
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' 3/2 et 3/5) qui tous deux ont reçu des additions de 2 % ' de 'strontium. Le compte des cellules eutectiques a été ; plus élevé et l'effet de diminution de solidification brutale a été bien plus marqué qu'avec les additions équivalentes de ferrosiliciun normal.
Les alliages aux- quels on avait ajouté 1 % et 4 % de strontium (coulées
3/3 et 3/4) n'ont pas été aussi efficices que ceux ayant des additions de 2 %, ce qui a fait penser qu'il y avait une teneur optimum en strontium qui donne l'effet maxi- mum d'inoculation. L'addition à l'alliage de 1 % d'alu- minium avec 2 ;' de strontium n'a eu aucun effet nuisible .' (voir coulée 3/5).
Les propriétés de résistance à la traction ' des coulées 3/1 et 3/6 et qui ont subi l'inoculation . avec du ferrosilicium normal ont été légèrement plus élevées que celles qui ont subi l'inoculation avec lea alliages spéciaux. Ceci est dû à l'augmentation de résis- tance qui résulta habituellement de l'addition de la pe- tite quantité d'aluminium contenue dans le ferrosilicium du commerce.
Le bain fondu ? 4 a été préparé à partir d'une charge analogue à celle du bain fondu ? 3. On a fait cinq coulées et on a effectué des additions d'alliages numéros 3, 7, 8,9 et une de ferrosilicium normal ; mais l'addition de ferrosilicium a été plus forte que dans le .bain fondu N 3, ce qui a favorisé un compte plus élevé, de cellules eutectiques (toutes autres conditions res- tant semblables) et par suite une résistance à la trac- tion plus élevée.
On a effectué le type de moulage de piè- ces pour essai et on les a examinées comme précédemment.
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Tableau N 4 - Bain fondu ? 4 (lamellaire) addition de Si pour toutes les couées - 0,35 %
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?' de NO de 1 * al-':.Profondeur solidi- Résis-Nombre Si % Augmen-
EMI12.2
<tb>
<tb> coulée <SEP> liage <SEP> ou <SEP> fiée <SEP> brutalement., <SEP> tance <SEP> !de <SEP> cel- <SEP> tation
<tb>
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.t' type des l' i.. en mm sur les pla- ex la pluies de Si % noc1-1lqnt. 'que.9 de trac- Jeutec- ls59mm 3 17!I\l!1 4,76mu tion tiques ei M en .- par cm ¯¯¯¯¯ 1 , s ....a..,.r...¯ Y.m2 linéaire ¯¯¯¯¯ /1 3(2% 2' 3,17 fil 0 28s2 .: :22, le63 0,2fil /2 7(2% St :
,37 4 fil 32 22, le?9 oe36 ,. ²+Ï,2 , ?(2Sr 3,97, 22,1 1,79 0,;6 ,;'1 + 2% AI '4/3 8(2% Sr 4 .Blanche 2,38 284 18,1 1,80 0,37 4f3 8(2% Sf Blanche ;8 28,4 18,1. )80 0,37 1 8(2% Blanche 2,38 28,4 1811 lez80 0139 + 1Ql..Ca;' /4 FeSi'nbmal'Blanche fl,79 2'l,? 20,5 le?? 0,34 11/4 9i'eSi or " 11 ,9 0,79 0 29 s? 2a >9 j a?5 034
EMI12.4
<tb>
<tb> mal <SEP> + <SEP> 2% <SEP> Sr)
<tb>
Ces résultats illustrent de nouveau les avan-
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ta'ges qui proviennent de l'emploi ds allif1,g!!Q.Uels ' ?'" . -,.- on a ajouta 2 % de strontium (voir coulées 4/1 et 4/2).
L'addition de 2 % d'aluminium avec ies 2 % de strontium
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t' . '.. :... i à. l'alliage a eu peu d'effet supplémentaire sur le compte
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des cellules eutactiques ou la diminution de la tendance , 1 : . ( h à la solidification brutale, mais elle-a donné l'amélio- r ration attendue de la résistance à la traction (voir
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coulée 4/2).
La présence de cÙcium; dl1.11S l'alliage en même temps que le strontium a eu un'désavantage net ('coule'e 4/3) ut c'st probablement ce'qui explique la ..... raison du manque d'amélioration qui a eu lieu quand on
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a ajouté du strontium au ferrosilicium normal qui conte- .riait 0,8 % de calcium (coulée 4/5): .
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' II/ 10WI1S à GRAPHITE NCBOIANtE on a fait deux expériences en eapleafent les alliages spécial N* 1 et 2 pour prati%uer 1*hoe<a%1 de fontes à graphite nodulaire. LI allIage rdcJ#l- , sium a été ajouté à chaque coulée à 11fOO.0 et en a jRjtMftS les Inorulants dès que. la fl*me aveuglante du rmgnestum
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a cessé.
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, j Le bain, fondu N* 5 (analogue au bnia foutu '%" 2) a été divisé zon six coulées et un a ewrd lea alliages NO 3 à 6 avec les additions de fc-rroaïlietum normal. On a coulé à partir de chaque coulse des blocs ,... "1 de 38,5 ZNB.'.'ts c8td et des éprouvettes courtes ayant des damètres 1512=%,
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. 22,3 mim et 30,5 mm de dianètrt:. On a déterminé les pro-
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priétés mécaniques sur des éprouvettes découpée. à par-
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tir des queues carrées des bloës et on a exataimé les ' éprouvettes de diverses séctionà<,co<oeg¯précé4ennent. Le nombre de nodules par crr:..2 a été comptê .5ur des êehantil- * Ions dfcoupés à partir des éprouvettes dd trection et
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sur des barres d'un diamètre de 1µj2 ma.
Les résultats . sont donnée sur le tableau 5,
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e 'Tableau 5'- Bain fondu NO 5 (nodulaire) Addition de Si pour toutes les coulées - 0,5 %
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N de Ne de 1"al- Résistence Allon- Dureté Nombre de Si Augmen-
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<tb>
<tb> la <SEP> liage <SEP> ou <SEP> à <SEP> la <SEP> trac- <SEP> gement <SEP> Brinell <SEP> nodules <SEP> % <SEP> tation
<tb> coulée <SEP> type <SEP> de'' <SEP> tien <SEP> en <SEP> en <SEP> % <SEP> HB <SEP> par <SEP> cm2 <SEP> de <SEP> SI% <SEP>
<tb>
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1 in coulaâit k.gJmm.2" 10/3000 dans des
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<tb>
<tb> éprouvettes <SEP> de
<tb>
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>' 152 mm de :
' 5fi FeSi normal 46,? 23 1?4 8000 2,10 0,42 5/2 3 (2% Sr) 1 , " 46 , 3 g3 169 25400 2el6 0,48 5/3 4 ( 1% Sn ) 4-6,1 24 159 26000 2,14 0,46 5/4 5 (4%Sr) 46 ,3 ' 24 167 . -22700 2,13 0,45 5:P- 6" (2"tS SrÍ+ 4? , 5 ' 24 ' 16? '3600 2,15 0,47.
1% A15 5/6 FeSi normal 48 22 170 17800 2,12 0,44
L'examen microscopique des/éprouvettes a montré qu'il y avait une trace de fonte'fruitée dans les
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'éprouvettes de diamètre 15)? mm provenant des coulées
5/1 et 5/6, qui avaient subi l'inoculation avec du ferrosilicium normal, mais dans aucune des autreséprouvettes, Les'comptes de nodules sur les petites éprouvettes ont montré que toutes les coulées traitées avec les allia- ses'spéciaux contenant du strontium (coulées 5/2 - 5/5) ont subi une inoculation plus forte que celles traitées
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avec du fbrrosilicium normal (coulées 5.t et 5/6), Ceci est. confirmé par les résultats de l'examen microscopique.
Dans les blocs à queue carrée pous lourds tron-
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gonnés, l'emploi des a.7.a;es spéciaux n'a pas eu d'ef- ' fat important aup le nombre don nodulwa et pcup cette
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raison il n'y a pas eu d'effet sur les propriétés méca.. niques.
On a préparé le bain fondu N 6 d'une manière semblable au bain fondu N 5 à ceci près qu'on n'a pris que cinq coulées. On a comparé les additions des allia- ses N 3, 7, 8 et 9 avec une addition de ferrosilicium normal. On a, fait des pièces moulées pour essai sembla- bles et on a fait un moulage supplémentaire donnant des petites plaques de 50, 4 mm x 38, 5 mm avec des épaisseurs allant de 1,59 mm jusqu'à 19,05 mm à partir de chaque coulée. On a fait ceci pour permettre l'examen de la tendance à la solidification brutale dans les cou- lées dans des sections plus minces que les érouvettes de diamètre 15,2 mm.
Les analyses chimiques et les essais nécani- ques ont donné des résultats qui figurent sur le tableau 6', ainsi que le compte des nodules sur les éprouvettes de diamètre 15,2 mm, qui toutes étaient exemptes de fonte truitée. Dans ce bain fondu, la teneur en silicium du métal du four était supérieure à celle du bain fondu ? 5, ce qui est favorable pour que les pièces moulées ne pré- . sentent pas de fonte truitée et que le nombre des nodu- les comptés soit plus élevé,
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Tableau 6 - Bain fondu N 6 (n9dulaire) Addition de Si pour toutes les coulées - 0,5 %
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<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> N <SEP> de <SEP> l'al- <SEP> Résistance <SEP> Allon- <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Si <SEP> % <SEP> Augmenta-
<tb>
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ià ' l3.age:;
ou ;;:à la. -cm ont. nodules tion de coúlée. 1ype de; ; tion (en. en % par, cm 2 Si% 1' Inoculant;, kg/mm2 d!inle des
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<tb>
<tb> éprouvet-
<tb>
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J h. a . te de ; ? l i , h 1 - 1 5 Îl mm de : d. a- , 1: 1 -... mè%re ¯¯¯¯¯¯ 6/ 1'' 3 ( 'i' Sr ) bzz, 5 26 3400 2,53 0,47 f s 5. ?C2$â Sr 4fI';5 25 3180Q r; 2,4â 0,40 i I + 2% il) 6/3 s 8(.R/ sx , 44,6 23 20500 2,42 .0,36 ( ' . +. 15 . Ca.) :. f/4 t eS. normal 45,6 23 2'1?00 2,48 0,42
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<tb>
<tb> normal <SEP> 45 <SEP> 23 <SEP> 2,8000 <SEP> 2,53 <SEP> 0,4?
<tb> + <SEP> 2% <SEP> Sr)
<tb>
EMI16.7
On a e:J.11tin les petites plaques en les cas- -gant par Ip milieu,et on commençant d'abord par les plaque? les plus minces.
Quand une plaque montrait une cour-
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:'bure rette,vant.la rupture on courait toutes les plaques ; ayant la même épaisseur pour examiner 1::N coupes au mi j croscope. Ceci s,'pst produit avec 1;,s plaques d'épais- seur 4,76 mm provenant de la coulée 6/1 ayant subi : l'inoculation avec l'alliage N 3, ayant 2 % de stron- tium ajouté. On a trouva une trace de fonte truit&e à la,-bordure de la plaque d'épaisseur 4,76 mm provenant de .la coulée 6/1, mis par ailleurs elle était complè- tement dépourvue de fonte truitée.
Dans toutes les autres
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plaques d'épaisseur 4,76 mm il y avait une quantité considérable 'de fonte truitée, et c'était particuliè- rement marqué dans la coulée 6/3 ayant subi l'inoculation avec 7.'alliage N 8 contenant du strontium et du calcium, et dans la plaque de la coulée 6/4 ayant subi l'inoculation avec du forrosilicium normal. L'effet puissant d'inoculation de l'alliage ? 3 a été de nouveau confirmé par le compte des nodules des éprouvettes
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d'un diatJètrf- de 15, 2nc.
La coulée 6/1 traitée. avec c,t inoculant présentait ur. compte de nodules s tr.s. supéiier à toute autre coulé.., L'alliage ? 7 auquel onavait ajouté 2 % de sLrontium et 2 % d'aluminium était l'inoculant le plus puissant, après le précèdent, bien qu'il ait été
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net;ementf mo3.ns énE.rgiquû que l'alliage ? 5 ne contenant paf d'aluminium (coulée 6/2).
L'addition flu 1 :.tl3 onlaiun de 1 % de.calcium avec les 2 % de strontium ajoutés à .' alliag N 8 a réduit son pouvoir d'inoculation 'à une niveau légèrement inférieur à celui du ferrooi1icium noàl mal (comparer la coulée 6/3 avec la coulée'6/4). L'addi-
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tion de strontium à du ferrooilicium normal (alliage N , 9) . a eu ur. léger effet d'amélioration sur sa puissance d'i- noculation, mais les résultats n'ont pas été aussi bons
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que c,:ux obtenus à partir des allisiges ?1 $ ou 7* Ceci est vraisemblablement dû à la présence de calcium dans
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le ferrosl1iciuu du commerce.
EFFETS DE L'ADDITION DE STRONTIUM METLLIQU2 SEUL jj0n a employé pour le b.:.in fondu Jo 7 une J: charge de'fonte à graphite lamellaire dans'laquelle la
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teneur en silicium avait été aUgr.lc:nt0c '¯:pou f.dbt1p;nsr; . , . 'l>j/,J l'absence d'une addition de silicium dans poche. Qn. a divisé 3e bain en cinq coulées et on a 1 .; >, dÉs . add-:'s
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fions de strontium métallique variant de 0,01 % à 0,25 %.
On a moulé dus plaques d'essais de solidification brutale et des éprouvettes d'un diamètre de 30,5 mm et on
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les a essayées comme précéàenme;t,] à ceci près qu'on a fait le comptage des cellules eutectiques seulement sur les éprouvettes de 30, 5 mm de di.m.ctze. D'après les ré- sultats figurant dans le tableau 7 il est clair qu'il n'y a eu qu'un très lagcr effet d'inoculation même avec les additions de strontium les plu fortes.
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Tableau N 2 - ^ondû i '7 (lamellaire) Pas d'acidition de ,Si
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<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> Type <SEP> de <SEP> l'ino- <SEP> Profondeur <SEP> de <SEP> soli- <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Si
<tb> la <SEP> culant <SEP> dification <SEP> brutale <SEP> cellules <SEP> %
<tb>
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cou10e en mm sur les pln- eutectique$ de ques par 1,59mm 3,17?mrn 4 > )6cun cm liné- ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ,¯¯¯¯ aire
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<tb>
<tb> 7/1 <SEP> néant <SEP> Blanche <SEP> Blanche <SEP> Blanche <SEP> 11,4 <SEP> 1,89
<tb>
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7/2 0,01%Srfiëtal " " .
11 ,0 l19l 7/3 0,03% Sr métal " 9,52 12,6 1,91 7/4 0,0?5îa Sr métal Il N- Blanche 12,6 1 ,90 7/5 0,25 % Sr métal tt 3,17 13,0 1,79
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EFFETS DU STRONTIUM IvLTI UE AJOUTE AU FE"F#OSILICIUM On sait que l'addition de calcium et d'alumi-
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nium ensemble au f0rrosilicium augmente le pouvoir d'i- nocultion du ferrosilicium dans des fontes à graphite
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lamellaire d'une quantité sùmle .3. é résultant de
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la dissolution de mcmes quaJWs7dèrIMél6monts dans le ferrosilicium.
On a cscayé de vérifier dans le bain N 8,
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qui était un bai.ndu de fonte à graphite lamellaire
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:;7 J;'".-'
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î divisa en cinq coulées, s'il' était possi">le que le . strontium métallique ait môme effet. On a effectué !1(; ' 'une addition de terroaUil: um à faible teneur en alu- '.'1 L1inium et on calcium dans '.haquo coulée et on a fait des additions croissantes de strontium métallique wé- . langé avec Io ferrosillcium, 0:r a moulé des piècen d'euSe,1 da solidification brunie tt des élirouvçttes d'un diamètre do 0,5 Min c3t on 1ha v. essayées cbt.tne préoédCr!1fllEmt à ceci près qu'ont fait seulement los comptages "d$s cellules. 'utectiquo6 dur des échantillons provenant .
,8.ea oprouvettes de 30,5 mm de diamùtro. Les détl1ils des coulées sont conn4e dans e tableau 8.
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I,r '< 'Tableau 8 - Bain fondu , ro 8 (lainellire). ,, >1. fi'ji ' Action ? de Si, pour toute ' les coulées - Q ,5 %
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N, 14 N de 1'. alliage Profondeur de solil "fi- Nombre, de Si % Augmen- - 1..
'de Qu type d*'in.6cu- cation brutale en 1f\'1 t cellules tation cou- lant J) sur des plaques de' outecti- de Si
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<tb>
<tb> lée <SEP> que$ <SEP> par <SEP> %
<tb>
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, ' ' 1>59 mu ,17 mm 4,?6'îm If linê É/1 FeSi z faible tq- Blanche 6,35 3,17 11.4 1,93 0,49
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<tb>
<tb> neur <SEP> en <SEP> Al
<tb>
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8/2. pesl 4 faible te- Blanchfa 3,97 O,?9 jt 1;
,0 1 COIS 0,54
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<tb>
<tb> neur <SEP> en- <SEP> Al <SEP> + <SEP> 2% <SEP> '
<tb> Sr <SEP> métallique
<tb>
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-8/3 FeSi. à faible te- Blanche .5,56 là59 '12,6 2,03 0,59
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<tb>
<tb> neur <SEP> en <SEP> Al <SEP> + <SEP> 5%
<tb>
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de Sr méta1l1-, fj que blq 10)32 0 0 . 21,7 ' le93 0,49 i eQÇj q ,¯ j + 21.7' 1.9' 0,49 3t ε/ 1 r à$ÎIIÎ)uÙll Î ' ' ' t' ' 1 i 1 8/5 FeSi à faible te- Blanche 0,79 0 20,5 1,93 u ¯<'1
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<tb>
<tb> neur <SEP> on <SEP> Al <SEP> + <SEP> 40%
<tb> Sr <SEP> métallique
<tb>
La teneur en Sr métallique a été mesurée en pourcentage de l'édition de FeSi.
L'addition de la quantité appropriée de
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strontium métallique à du ferroaiiti-cium à faible ta- peur en aluminium'et calcium peut donner un effet
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t]!iniculation extrêmement puissant. ,Dans le meilleur \;as la quantité àé strontium était équivalente à 10 % n '1 1: 51
<Desc/Clms Page number 21>
de l'addition de ferrosilicium (coulée 8/4). C'est beaucoup plus que ce qui a été reconnu être le meilleur des essais antérieurs quand le strontium était dissous dans le ferrocilicium. Néanmoins, le strontium métallique est une substance très volatile et inflammable aux températures de la fonte liquide et des pertes très considérables peuvent se produire quand on l'ajoute directement à de la fonte.
Le bain fondu NI 9 était semblable au bain fondu N 8 a ceci prés qu'on avait emp@cyé du ferro- silicium normal de qualité pour fonderie au lieu de la qualité à faible teneur en al@@@@ lum et calcium.
Les détails des coulée:.. et les résultats sonnés dans le tableau 9 Montrent qu'aucune amélio- ration n'a-résulté de l'addition de strontium métal- lique à cette qualité de ferrosilicium.
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Tàbleau 9 - Bain fonda N -9 (lamellaire) Addition de Si pour toutes les coulées - 0,5 %
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NO NO de l'alliage Profondeur de soliditi- Nomb de Si % Augmen--
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<tb>
<tb> de <SEP> ou <SEP> type <SEP> d'inocu- <SEP> cation <SEP> brutale <SEP> en <SEP> mm <SEP> cellules <SEP> tation
<tb> cou..
<SEP> lant <SEP> sur <SEP> des <SEP> plaques <SEP> de( <SEP> eutecti- <SEP> de <SEP> Si
<tb> lée <SEP> ques <SEP> par <SEP> %
<tb>
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3,17 mm 4,76 mm cm linéaire 9/1 FeSi normal 1,5j 19,7 l90 0,ik? 9/2 PeSi normal + 1,5g 0 19,3 1,93 0,50
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<tb>
<tb> 2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métalli-
<tb>
<tb> que
<tb>
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9/3 PoSi normal + 0,79' 0 20,1 1,93 0 0
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<tb>
<tb> 5 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métallique
<tb>
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9/4 FeSi normal +1,58 0 19,7 1#95 0,52 10 % Sr métalli- -'#"" que 9/5 FeSi normal + 0,79 ?) ' 0 18,9-1,89 0,46
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<tb>
<tb> 40 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métallique
<tb>
La teneur en Sr métallique a été mesura en pourcenta- ge de l'addition de FeSi.
On a effectué une paire d'expériences sem-
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blables aux deux précédentes dans lesquelles on' <ajou'-' tait du strontium métallique aux deux qualités de ferroailicium' employé pour pratiquer l'inoculation de fontes à graphite nodulaire. Il y a eu une légère
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amélioration du pouvoir d'inoculation c-1 ferroailicium à faible teneur en a1ulii.nium et caloiUB.'lorsque l'ad-,
<Desc/Clms Page number 23>
dit@@ de strontium a été augmentée, mis à aucun .
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mon l't l'effet n'a été comparable avec aclui obtenu gél ! .'alement avec du ferrosilicium nomial de qualité ' po:'fonderie. Il n'y a pas.eu d'autre amélioration du buvo.r d'inoculation quand on a ajouté du strontri ; . métallique au i'errol31licium normal.
. 9NTIU!i L:ETAL:PC,UE AJOUTE A DEI SILICIURE DE .
CALCUïc Oï3 SILICO-CALO1UM On a pria cinq coulées à partir d'un bain
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òn(, d'une composition de fonte à graphite lanell>1re. n a fait des additions de granu16s de silicocali .um dans chaque coulée en rnSme temps que des addtcions séparées, dans qutre coulées, de 2 %, 5 %, 10 , et 40 % (calculées sur l'addition de Ca/Si) de strontium métallique.
On a moulé cornue précédemment des pièces pour l'ossai de solidification brutale et des éprouvettes de 30,5 mm. Les résultats montrent
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que, bien que le s,lico-calcium soit un bon inoculant pour les toutes à graphite lamellaire, on n'obtient pas d'autre amélioration on ajoutant du strontium métallique à la masse fondue en même temps que le silioiure de calcium ou séparément.
On a examiné alors l'effet d'addition de strontium comme constituant de l'inoculant Ca/Si, et à cet effet on a préparé d'une manière analogue, un bain fondu supplémentaire de fonte à graphite lamellaire à cette exception près qu'on n'a pris que trois coulées. On a comparé une addition d'alliage
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ir' 12 (Ca/Si refondu + à % Sr) avec dos additions d'alliages de cilico-calcium non traité. On a moulé des pièces d'essai analogues et on les a examinées
<Desc/Clms Page number 24>
comme précédemment.
Dans ce cas, la soluti . de strontium dans le silico-calcium a donné u petite
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augmentation de son pouvoir cllinoculationi t on a observé une profondeur moindre du solldifi-ttion bru- tale et une augmentation d'environ 10 % du sombra conpté de cellules outectiques.
On a fait une comparaison analegue à celle
EMI24.2
±.tâ l'égard du bain précédent en utilisant de la fonte à, grapbite nodulaire. Un a moulé des pièces d'essai semblables à celles utilisées dans les bains ,précédents de fonte à graphita nodulaire.
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T< ' les éprouvettes de diwaétre 15 ' <2 mm étaient 'd< fonte blanche, et les ëprouvettes de diamètre 22,3 mm contenaient antes de fonte fruitée. On a trouvé de la fonte truitée en quantité
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pJa4le dans toutes les éprouvettlm de'30,5 mm de "aznéye, En considération de cocit'on n'a pas fait j, ,j#ess%ia sur'les blôcX queue , carrée. méesl'ilquei sur' les blocs queue carrée.
L'examen des éprouvettes a confinae que le silicodïlcium n'est qu'un inoculant médiocre pour la fonto à graphite nodulaire et a montré que la diss&j.'. ' .n. de strontium dons le silice-calcium ne donne pas c'ar.téiiar.u.ian dL l'inoculation.
ADDITT.or DE STRCHTIUI1 ',4T.AI,LxG'ü;; A L' H.LTInn DU URGE S M Z
On a fait des additions d'alliage du comme*
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go dénommé alliage S lue Z on mené temps que des audi- tions croissantes de strontium métallique à chacune .des cinq coulées prises à partir d'un bain fondu de
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' yonte à graphite lamellaire"semblable aux bains fon- dus 8 et 9 et on a moulé à partir de chaque coulée
<Desc/Clms Page number 25>
les pièces d'essais habituelles. Les résultats ont montré que 'l'addition de strontium métallique n'a pas d'effet important d'amélioration sur le pouvoir d'inoculation, de l'alliage S M Z.
On a pris trois coulées à partir d'un autre bain fondu analogue de fonte à graphite lamellaire et on a comparé ;une addition d'alliage N 10 (alliage
S M Z refondu + 2 % Sr) avec des additions d'alliage
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normal S M Z et de: ferrosilicium normal. 'Les .résul- tats ont montré que la solution de strontium dans l'alliage S M Z n'avait pas d'effet intéressant sur son pouvoir d'inoculation.
On a fait une comparaison analogue en employant
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de la fonte,à graphite nodulaire. Le. dissolution de jtfontium dans le S Bzz n'a pas amélioré son pouvoir d'inoculation dans la fonte à graphite rodu,c.3,xe.
'.raa:ovS VARIABLES DE g±ï<50$Iùiglvsf,lg¯1[zg±[j[g
DU STRONTIUM Le plus frappant et probablement la'plus
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important des r6sultats prlcd4n's cet l'améliora- tion de l'inoculation do fontes à graphite nodulaire '
EMI25.4
résultant d l'emploi d'alliages spéciaux de 'forrosi'liclum. auxquels on a ajouté 2 % de strontiumi' Le,s deux bains fondus suivants ont été destin ès fournir unc comparaison entre du ferrosilicium nqèmal '''et l'alliage N 3 (2 % do Sr ajouté) pour trois ni- veaux d'addition de silicium.
EMI25.5
Lo bain fondu rr 10 était d'unie cas..
'n <v . tien de fonte graphite nodulaire typique à ceci
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tion tonto Graphite tyl)iq4o 9,4,bci près que 1( teneur en. silicium 6it inffttric Pte la normale.' On. a pris trois coulées et on a ajouté
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.à chaque coulée de l'alliage nickel-magnésium.
On a alors pratiqua l'inoculation avec 1 %, 0,5 %, et
0,25% de silicium respectivement, ajouté sous forme d'alliage N 3 (2 % de Sr .ajouta). On a pratiqué des additions approprié s de silicium métallique dans le four avant de prendre les coulées 2 et 3 de telle façon que les teneurs finales en silicium de chaque coulée étaient semblables après l'inoculation. On a moulé a partir de chaque coulée des blocs à base carrée, des éprouvettes de sections diverses/et de petites plaques d'épaisseur variées et on les a soumis à l'essai commeµ il a été décrit précédemment.
On a pratiqué le comptage des nodules sur des échantillons découpés sur les éprouvettes de 15,2 mm de diamètre qui toutes étaient dépourvues do fonte' truitée.
Les détails dos résultats sont donnés sur le tableau 10. On doit noter que le nombre de nodules est presque directement proportionnel à l'addition de silicium.
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#a] ,' eau 10 - Bain fondu Ni , 10 (Nod1:laire Inoo'u'unt - Alliage PT 3 (FoSi COlltcr 'l.11.t. 2 fi4 sr)
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" NQ de Add.de Rôsist iaca Allonge- Nombre de no- Si % Augmen- ' la Si en à la ti ne- ment on dules par cm2 tation
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<tb>
<tb>
<tb> coulée <SEP> % <SEP> tion <SEP> en <SEP> % <SEP> dans <SEP> des <SEP> de <SEP> Si
<tb>
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' r kB/miu' éprouvettes do % '
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<tb>
<tb>
<tb> 15,2 <SEP> mm <SEP> de <SEP> diamètre
<tb>
EMI27.6
10/1 ,0.44 16 42900 2 36 or 10/2 '0,5 44,6 23 29000 ?,l'7 0,57 .tj roe25 45,5 23 ) 22400 bzz z.2 ;
' Les cassures des petites plaques ont montré que la
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' plaque d'épaisseur bzz9 mm,4w',O la coulée 10/1 inocu- .lée avec 1 % de silicium sous forme d'alliage N 3 était très légèrement ductile, niais que les autres plaques d'épaisseur 3,17 mm étaient cassantes et totalement composées de fonte blanche. La plaqua d'épais-
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seur 4,?6 mm provenant de la coulée 10/1 était très ductile et celle provenant de la coulée 10/2 assez
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ductile. La plaque équivalente I)roverint de la coulée 10/3 était cassante.
La plaque de 4,76 mm d'épaisseur provenant de la coulée ayant bénéficié d'une addition de 1 % de silicium était dépourvue de fonte truites, tandis que les plaques traitées.par 0,5 % de silicium et 0,25 % de silicium contenaient des quantités pro-
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gnessiveiaént croissantes de fonte truitée.
Les pla- ques de 6,35 mm d'épaisseur provenant des coulées 10/1 et 10/2 ont fuit prouve d'une courbure de flexion considérable avant que n'apparaisse la promière crique, tandis que la plaque provenant do la
<Desc/Clms Page number 28>
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; coulée la/3 était total,,me t'd- cassante.' J On a effectué oytictement do -la m8me maniére une série analogue cf'ucsaia sur le .bain fondu N 1 10, à ceci près qu'm a employé du.farrosilic.um normal au lieu de i'al? Lage ? 3. Les'résultats d'c;ssa3.s ont montré q1': cette fois-oi une augmentation , de l'addition de s..7..c uzn de 0,5 % b. 1 % ne donnait qu'une augmentation de 6 % du nombre de nodules.
Toutes les plaques minces jusqu'à 6,35 mm d'épaisseur ' présentaient une cassure fragile de fonte blanche, sauf la plaque de 6,35 mm d'épaisseur'traitée avec
1 % de silicium, qui a fait preuve d'une très légère ductilité.
Les résultats de ces deux séries d'essais montrent de nouveau les propriétés supérieures d'inc-
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culatihn do l'alliase No 3 da ierrosilicilm spécial contenant du strontium'quand on l' emplo3pour praéi- .xyf,Ll6r l'inoculation de fonte à graphite nodulaire.
,,gn particulier, une augmentation de l'addition du j,ferrosilic1uttl normal au-dessus de-0,5 % do silicium n'a donné qu'une faible augmentation de l' 3zoe. v'e at.on t elle qu'elle peut être mesurée par le nombre de nom :u7. , tordis qu'on a obtenu une augmentation prea- que linéaire avec des additions croissantes de l'all@@ge N contenant du strontium. Les deux séries d'essais sont illustrées graphiquement dans le .dessin annexé, où la courbe A concerna la série où .l'on a eu recours à l'alliage N 3 et la courbe B la ,,Série où on a au recours au ferrosilicium normal.
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EFFET DE L'ADDITION AU FERROSILICIUM DE SILICIURE
DE STRONTIUM ; On a préparé l'alliage d'inoculation N 12 en faisant un bain fondu (au creuset) d'une petite quantité de silicium pur et en ajoutant 60 % de strontium métallique au bain fondu. La réaction sui- vant l'addition de strontium a été très violente, mais on a obtenu un alliage de silicium riche en strontium, contenant approximativement 65 % de strontium . et on a essayé son efficacité comme moyen d'ajouter du strontium au ferrosilicium,
On a fait quatre coulées à partir du bain fondu N Il$qui était de fonte à graphite lamellaire, et on a fait des additions d'alliage N 12 à la fois seul et conjointement avec du ferrosilicium à faible teneur en aluminium et calcium.
On a moulé des éprou.. vettes de 30,5 mm de diamètre et des pièces pour l'essai de solidification brutale et on les a essayées comme précédemment, les résultats figurant sur le tableau 11. Sur ce tableau, la quantité d'alliage
N 12 ajouté à la coulée N 11/2 a été égale au poids d'inoculant FeSi ajouté à la coulée 11/1. L'inoculant dans la coulée 11/4 était le même que dans la cou- lée 11/3 avec l'addition d'une quantité'de Sr Si égale en poids au 2/3 du poids de FeSi.
EMI29.1
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Tableau 11 - Bain fondu 11:
(lamellaire)
EMI30.1
<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> Si <SEP> N <SEP> de <SEP> l'alliage <SEP> Profondeur <SEP> de <SEP> so- <SEP> Nombre <SEP> Si <SEP> Augcou- <SEP> ajou- <SEP> ou <SEP> type <SEP> de <SEP> lidification <SEP> brun <SEP> de <SEP> cel- <SEP> % <SEP> menlée <SEP> té <SEP> en <SEP> l'inoculant <SEP> tale <SEP> en <SEP> mm <SEP> pour <SEP> iules <SEP> tation
<tb> % <SEP> des <SEP> plaques <SEP> de <SEP> .
<SEP> eutecti- <SEP> de <SEP> Si
<tb> ques <SEP> par <SEP> %
<tb> 3,17 <SEP> mm <SEP> 4,76 <SEP> mm <SEP> cm <SEP> liné-
<tb> ¯¯¯¯¯ <SEP> aire
<tb> 11/1 <SEP> 0,25 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 3,97 <SEP> 1,58 <SEP> 16,6 <SEP> 1,80 <SEP> 0,22
<tb> 11/2 <SEP> N 12(Sr/Si) <SEP> >12,7 <SEP> 5,56 <SEP> 14,2 <SEP> 1,61 <SEP> 0,03
<tb> 11/3 <SEP> 0,25 <SEP> FeSi <SEP> à <SEP> faible <SEP> >12,7 <SEP> 6,35 <SEP> 12,2 <SEP> 1,80 <SEP> 0,23
<tb> teneur <SEP> en <SEP> Al
<tb> 11/4 <SEP> Comme <SEP> 11/3 <SEP> + <SEP> 2/3 <SEP> en <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 20,5 <SEP> 1,81 <SEP> 0,23
<tb> poids <SEP> de <SEP> Sr/Si
<tb>
Le siliciure de strontium -seul (coulée 11/2) avait très peu d'effet d'inoculation,
mais quand on l'a ajouté en môme temps que le ferrosilicium à faible teneur en aluminium et calcium (coulée 11/4i on a produit un effet d'inoculation très puissant.
Le bain fondu N 12 avait -une teneur en ' silicium plus faible afin de rendre -plus difficile la suppression totale de la tendanca à la solidifi- cation brutale. On a fait des ,additions de ferrosi- licium à faible teneur en aluminium et calcium à chaque coulée, en même temps que des quantités crois- santes de siliciure do strontium (alliage N 12).
On a effectué les mêmes essais que précé- demment sur des pièces moulées semblables et on donne les résultats dans le tableau 12 suivant :
<Desc/Clms Page number 31>
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1,-tbloau 12 - Bain andu N 12 (lamellaire) Adc3 tio.1 de Si pour putes 1<;s coulées - 0,25 6
EMI31.2
N de X< dlalli:.;e Profondeur ?:: so.iw Nombre de Si Augmen-
EMI31.3
<tb>
<tb>
<tb>
EMI31.4
COU- ou type qllno- dification jrutale cellules % tation
EMI31.5
<tb>
<tb> lée <SEP> culant <SEP> en <SEP> mm <SEP> pour <SEP> les <SEP> pla- <SEP> eutocti- <SEP> de <SEP> Si
<tb>
EMI31.6
t' qu;s de : ques par ' y 3 ruz mm ' t?6 mm cm liné- - aire .
f' .,.".,.......-...- ....,.......,.,...,..... - 12/1 ?*Si à t.ible Blanche 11,11 12,2 1,61 0,20 teneur ph Al 12/2 9Si à.. a.3.'b,E3 c,,52 13,4 1,55 0,14
EMI31.7
<tb>
<tb> teneur <SEP> en <SEP> Al <SEP> +
<tb> 4 <SEP> % <SEP> Sr/Si
<tb>
EMI31.8
12/3 PpSi à faible 8,73 15,3 1,6; z
EMI31.9
<tb>
<tb> .teneur <SEP> en <SEP> Al <SEP> +
<tb> 10 <SEP> % <SEP> Sr/Si
<tb>
EMI31.10
12/4 /2eEi à faible " 6,35 1?,3 1,59 0,18
EMI31.11
<tb>
<tb> teneur <SEP> en <SEP> Al <SEP> +
<tb> 20 <SEP> % <SEP> Sr/Si
<tb>
EMI31.12
12/5 Resi à faible " 3,1? 19 1,65 z4
EMI31.13
<tb>
<tb> teneur <SEP> en <SEP> Al <SEP> +
<tb> 40 <SEP> % <SEP> Sr/Si
<tb>
.
La teneur' on Sr/Si a été mesurée en pour-
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centage de l'addition que '3..
Des additions croissantes de siliciure de strontium faites au ï érrosà.lic3.um a faible teneur en aluminium et calcium ont eu pour résultat une augmentation progressive de l'effet d'inoculation.
Le bain fondu ? 13 était identique au bain fondu ? 12, à ceci près qu'on a employé du
<Desc/Clms Page number 32>
ferrosili@um de qualité normale au lieu du berrosilicium à faible teneur en aluninium et calcium On a fait les :mes essais, et on donne les résul ats ' sur le ta@leau 13. Là aussi une augmentation impor- tante des effets d'inoculation a accompagné l'aug- mentation de l'addition de siliciure de strontium.
Ceci est surprenant si l'on considère que quand le strontium est dissous dans le ferrosilicium normal -(voir tableau 4, coulée 4/5) il n!y a pas eu d'amélio- ration.
EMI32.1
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Tableau 13 - Bain fondu ? 13 (le*ellairèl' Addition de Si pour toutes les coulées - 0,25 %
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<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> N <SEP> d'alliage <SEP> Profondeur <SEP> de <SEP> soli- <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Si <SEP> Augmen-
<tb>
EMI33.3
cou- ou type dification brutale cellules bzz tation
EMI33.4
<tb>
<tb> lée <SEP> d'inoculant <SEP> en <SEP> mm <SEP> pour <SEP> des <SEP> pla- <SEP> eutecti- <SEP> de <SEP> Si <SEP> %
<tb> ques <SEP> de <SEP> :
<SEP> ques <SEP> par
<tb> 3,17 <SEP> mm <SEP> 4,76 <SEP> mm <SEP> cm <SEP> liné-
<tb> ¯¯¯¯¯ <SEP> aire
<tb>
EMI33.5
13/1 FeSi normal 3,J.7 1,58 l?e3 le63 0,20
EMI33.6
<tb>
<tb> 13/2 <SEP> FeSi <SEP> + <SEP> 4 <SEP> % <SEP> 3,17 <SEP> 0,79 <SEP> 19 <SEP> 1,61 <SEP> 0,18
<tb> Sr/Si
<tb>
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13/3 PoSi + 10 % 1,58 0 20,5 1,67 0,24
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<tb>
<tb> Sr/Si
<tb> 13/4 <SEP> FeSi <SEP> + <SEP> 20 <SEP> % <SEP> 0,79 <SEP> 0 <SEP> 22,1 <SEP> 1,68 <SEP> 0,25
<tb> Sr/Si
<tb>
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13/5 FeSi+40% 0, r/9 0 22,8 1,65 0,22
EMI33.10
<tb>
<tb> Sr/Si
<tb>
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La teneur en sr/si a été mesurée en pourcentage da l'addition dû FeSi.
On a eu recours pour inoculer des fontes à
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graphite noduldrc D. dcu additions do siliciure d'9 strontium seul et aussi 1,a fois avec les deux qualités de ferroflilicïum.
Il n'y a pas ou d'inoculation qui ait résulta de l'addition de siliciure de stron-
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titan stil, et il n'y a pas eu d'amélioration quand il a été ajouté avec l'une ou l'autre qualité de ferrosilicium. De même on a essayé les siliciures de
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baryum jt d'autres siliciuree de la môme manière que le siliciure de strontium et on a trouvé qu'ils n'avaient pas d'effet d.'Minoration sur l'inoculation..
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Les résultats de touj3,,Iee essais précé- dents montrent qu'il est possible d'employer un ino-
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culant contenant du silicium à la fois avec des fontes graphite lamellaire et avec dos fontes à graphita nodulaire qui, en présence de strontium fait preuve . d'un effet d'inoculation nettement-plus puissant que
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le ferrosilicium normal de qualité -pour inoculation.
En outre) cet inoculant peut être pratiquement de- pourvu d'aluminium, ce qui évite ainsi les dangers possibles qui peuvent provenir de petites additions de! cet élément et qui ont lieu automatiquement avec du ferrosilicium $normal.
On peut produire 1'inoculant en dissolvant une petite quantité do strontiu', métallique dans du
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ferrosilicium pur ou da.na certains .cas simplement en ' ajoutant au ferrosilicium du strontium métallique ou un alliage de silicium riche en strontium.
A ce point de vue l'effet du str@@t@em est
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analogue à l'effet bien connu dp 11-alumirkium d=3:;, 1 ferrosHium, mais en plus énergique. 1;éu, ;oi.i,#>, t.c stroi,t .u diffère de l'aluminium en ce eau', que la prë1, ..>e simultanée du calcium. avec le strontium son effet nul alors que ie eal:cium renforce en- coro l'effet de l'aluminium. Des teneurs en aluminium s'élevant jusqu'à environ 1 % ne semblent pas
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affecter l'action de l'addition do -strontium, mais des teneurs supérieures à 1 % d'aluminium peuvent avoir comme résultat une certaine réduction de l'effet du strontium.
La quantité do strontium nécessaire pour être dissoute dans le ferrosilicium est très faible.
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, Des additions comprises entre 1 % et 4 % ont été reconnues être efficaces, l'effet d'inoculation maximum se produisant pour une addition de 2 % quand elle est pratiquée dans les conditions décrites dans ce texte. Néanmoins, le strontium est un élément très , volatil et réactif quand il est ajoute à du ferrosi- licium liquide, et pour cette raison la quantité la meilleure à ajouter peut probablement varier quelque peu selon les circonstances de l'addition. Avec le processus d'alliage décrit plus haut dans la présen- te spécification, c'est environ 50 % du strontium ajouté qui est retenu dans l'alliage.
Dans les fontes à graphite lamellaire on peut réaliser l'effet du strontium en fais ant une addition de strontium métallique ou de siliciure de strontium-simultanément avec 1'édition de ferrosili- cium, Dans ces cas, la quantité de strontium néces- saire pour donner le meilleur résultat est bion su- périeure à celle qui est nécessaire quand il est dis- sous dans l'inoculent. Ceci, sans aucun doute est dû à la volatilité de l'addition de strontium, Quand on ajoute le strontium à l'inoculant do cette manière, l'effet suppressif du calcium se produit là encore, mais même ainsi on a observé une amélioration nette quand on a fait los additions plus importantes de siliciure do strontium au forrosilicium normal qui contenait une petite quantité de calcium.
Pour des fontes à graphite nodulaire, l'addition séparée de strontium ou de siliciure de strontium au bain fondu avec l'un quelconque des ferrosiliciums n'a pas eu d'effet d'amélioration. Ceci
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Atest pas surprenant &t4itdônné qu'on sait déjà que
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.les additions d'alur3.nhumv ou de calcium mélangés avec du ferrosilicium. ntR.--!efft sur 1TY±@tion de fontes à gnap4i%f'ùoàulaire, buis qu'alles ont un effet d'amélioration considérable aur des fontes à graphite lamellaire.
Le pouvoir d'inoculation potentielle du
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ferrosilicium contenant du strontium est illustré de la meilleure manière par son emploi dans des fontes à graphite nodulaire. Le but visé quan& on fait des fontes à graphite nodulaire est de produire des pièces +brut fondues qui à l'état+de fonderie soient dépourvues .de fonte truitée et qui pour cette raison n'aient pas besoin d'Être recuites.
Quand ce genre de pièces fondues est produit par des techniques classiques, il faut un degré d'inoculation très élevé pour y parvenir et même ainsi un bon nombre des pièces ayant une section d'environ 12 mm ou moins, doivent être recuitas. Habituellement on tente d'améliorer l'inoculation on ajoutant de très grandes quantités de ferro-
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ai..aium, r.ta.a l'avantaso retire de cette manière n'est qtie peu marqué. Caqi est démontré dans les essais du baiy fôndu NQ 10, augmcntatipn de l'addition do .òxj ,i,3.oium au- Us de 0,5 % n'a au qu'un effoi trés 1,1.ùor sur le noJre de nodules et sur la suppress'. on de la fonttt.rf!itée.
En outra, des addition très tportantes de er ys..3,c.um noimal augment, gran<1)ment lo risque d petites soufflures q'. -0 pxtod i iscnt en raison addition d' alum3 . y,i .n ,dans le .'-'rusilicium.
Des iàe 0,5 % de yiciun sous forme
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do tcrroeil:lium contenant du strontium ont donné des degrés <- 'inoculation plus élevés avec dob fontes graphite t. dulai're que le ferrosilicium normal et
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en outre, et auemontant l'addition jusqu'à au moino 1 % on a obi,.nu un ac crois réliac,,nt dircetc-rient proportionnel d, l'effet d'inocula.tion. En pratiqua il
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, :!'IY1. 1 o.w47" .. J"f.;1usu1t qu':'. ' doit ttre possible * en recourant à
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l'emploi à'nd<4tion de co typo de produire des pièces fondues on fonte à graphite nodulaire bien plus minces et dépourvues de fonte truites.
D'une manière anaiogue, il doit Être pos- sible dans des fontes à graphite lamellaire de produire des pièces fondues très minces avec moins de risques d'avoir des bordure. solidifiées brusquement si l'on recourt à l'emploi d'un inoculant contenant du strontium et ainsi d'aider à satisfaire la demande toujours croissante de pièces moulées plus minces et plus légères.
Les conclusions qu'il convient de tirer des résultats des essais décrits dans ce texte peuvent être résumées comme suit ;
Le pouvoir d'inoculation de certains inoculants à haute teneur en silicium peut être aug-
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mcnté par l'addition de strontium. Ain fv, un f\..r1'0- silicium de qualité commerciale à 75 % de silicium a un effet d'inoculation nettement amélioré quand on lui a ajouté cntre 1 % et 4 % de strontium. L'amé- lioration est la plus grande pour une addition de 2 %.
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Le ferroailicium auquel on a/ajoute du strontium doit avoir la teneur h calcium la plus tA1b1 pr4tiqUYmnt rJ61inabloj ét doit nvoir moins'
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do'3. % d'aluminiii si l'on veut obtenir l'effet complet de stront. cm.
Pour des fontos à graphite'lamellaire
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l'effet do ut1mubl1on du strontium peut 8tre OI" tenu on ajoutant a. ferrosilicium d'inoculation du .
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strontium métalllq1. ou du siliciure.de stronHnm.
La; quantité do stro..t.um nécessaire est néanmo:,za bien plus importante, dans ce cas, et il peut se produire une gône provenant du calcium contenu dans .
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lo fcrro-silicium.
D'autre part, pour des fontis à graphite ' nodulaire, des additions séparées de.strontium mé- tallique ou de siliciure de strontium au bain fondu
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simultanénent au forrooilicium d'inoculation ne donnent pas d'amélioration sur l'action du ferro-si- licium seul.
Le strontium métallique ou le siliciuro do strontium ajoutes seuls n'ont pas d'effets d'i@@- culation, que ce soie dans les fontes à graphite
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lamelluir(;' r dans les fontes 0. graphite nadu..x:, r.!d ù1Ui'I qu'en CtuS;1la:.t"J1t de 0,5 % à 1 % .!'addition de . r.:1 2'f,' "liCium normal pour des fontcc à Graphite nodulaire, on n'obtient qu'une ll:gèH' mélioration de l'effet: d'inoculation, on obtient une augmentation de 1'effet d'inoculation directement'proportionnelle par augmentation jusqu'à au moins 1 % de l'addition de ferrosilicium contenant du strontium.
Dans les fontes à graphite .lamellaire l'emploi de ferrosilicium contenant du strontium donne un compte de cellules eutectiques plus élevé et une
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'I1fJl4Af1 iéothé grùnùé à 1a ool14itàég%1#n bl'Yttll; qij.
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ce n'est le cas avec des additions semblabes de
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ferrosil.c3.um normal.
Dans des essais senblables à ceux exposés ci-dessus (tableaux 11 à 13) on n'a pas remarqué que
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dos additions do siliciures de tungstène, cérium, titane, zirconium, molybdène ou baryum, soit seuls soit conjointeMent avec du ferrosilicium, aient un effet d'inoculation i @ortant quelconque sur des fontes à graphite lamellaire.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes opératoires et aux exemples décrits et peut recevoir diverses variantes rentrant dans l'esprit
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et la F>c n ., e de 1.' ïnvnt.on .