Procédé de fabrication de la fonte de fer La présente invention se rapporte à la fabrication de la ,fonte de fer et a pour objet de prévoir des moyens pour améliorer certaines propriétés mécani ques et physiques du fier.
La fonte de far contient en général, comme élé ment d'alliage principal, de 2 à 4 % de carbone. Celui-ci peut être sous forme de graphite, auquel cas le fer est désigné corne fonte .grise ou sous forme de carbure de fer, auquel cas le fer est désigné comme fonte blanche.
Si le carbone est présent par- tiellernent comme graphite et partiellement comme carbure, le fer est applé .truite . Une fonte grise est relativement tendra et peut être usinée tandis, qu'une fonte blanche est dure et cassante.
La résistance de la fonte ,grise peut être modifiée en, changeant la quantité ou la forme de graphite. Normalement celui- ci se présente sous forme de paillettes, mais,des pro cédés ont été développés pour lui donner une forme nodulaire ou sphéroïdale qui est accompagnée de résistances plus fortes et d'une ductilité améliorée.
La structure et les propriétés de la fonte grise, en ;particulier lorsque le graphite est présent sous forme nodulaire, peuvent être améliorées en em ployant la technique connue sous le nom d' inocula- tionl . L'inoculation peut être décrite comme une addition au .métal fondu, juste avant la coulée, d'une petite quantité d'une substance appelée inoculant ,
et l'effet qu'elle réalise est beaucoup plûs important qu'.on pourrait le prévoir d'après le changement de composition qui résulte die sa dissolution dans le fer.
L'inoculation est une caractéristique essentielle de la :production de fontes .de fer de grande rési stance, en particulier ;de celles ayant une faible teneur en carbone ou contenant du graphite nodulaire. Si l'inoculation est insuffisante, ces fers contiendront des carbures ou coquilles dans les pièces de section mince et ils risquent de ne pas -acquérir les propriétés mécaniques requises.
Un -des principaux effets de l'inoculation est l'élimination de cette tendance à former des coquilles , le degré d'élimination dépen dant<B>de</B> l'activité et l'inoculant et dt la quantité ajou tée.
Presque tous les alliages utilisés pour l'inocula tion contiennent une forte proportion de silicium, l'unique exception étant le .graphite, qui peut être employé avec beaucoup de succès pour l'inoculation de certains fers à graphite eu, paillettes, mais pas de fers nodulaires.
Un alliage de ferro-siliciusn contenant de 75 à 80 % de silicium est probablement- Se plus utilisé des inoculants à grande teneur de silicium, en particulier dans les fers nodulaires, mais le ferro-silicium pur n'a que très peu d'effet inoculant lorsqu'il est ajouté à la fonte de fer;
quant au ferro-silicihzm commercial de fonderie, c'est la présence de petites quantités d'éléments mineurs, en particulier l'aluminium et le calcium, qui stimule l'effet d'inoculation. L'effet d'inoculation s'améliore plus ou moins proportionel- lement aux teneurs en aluminium et calcium lorsque ces teneurs sont petites,
mais toute augmentation au- dessus de ces bas niveaux de teneurs m'apporte au cune augmentation supplémentaire utile de l'effet d'inoculation.. En outre, l'emploi de ferro-silicium contenant un petit pourcentage d'aluminium est une source potentielle de défauts ponctuels, en particulier dans les fers nodulaires.
L'addition d'un inoculant raffine le grain de la fonte -de fer, ce que (homme d u métier reconnaît à l'aspect .de la surface d'une cassure.
De récentes re cherches ont montré que le grain de la fonte de fer peut être révélé sur une macro-section polie d'une coulée sous forme d'un dessin appelé le dessin de cellule eutectique ,
et il est maintenant bien connu que l'importance de l'effet inoculant est en rapport avec le nombre d e cellules eutectiques par unité de surface d'une telle surface polie.
Pour les fers nodu laires le nombre de nodules par unité de surface d'une macro-section représente le paramètre équivalent.
Dans la production de fers nodulaires il existe une plus ,grande tendance pour le fer blanc à appa- raitre dans des sections minces, et l'inoculation s'effectue normalement après l'aiddition d'un agent nodularisant, comme partie importante du procédé.
Dans ce but une inoculation .très efficace est neces- saire.
Tant pour les fers gris à graphite en paillettes que pour les fers à graphite nodulaire, il existe un gragd besoin de nouveaux inoculants qui peuvent avoir un effet plus puissant pour une quantité don née d'addition que ceux employés actuellement, ou alternativement pour des additions,
qui auront- le même effet lorsqu'elles sont ajoutées -en plus petites quantités. Pendant ce dernières années on a démon tré que la présence dPune petite quantité d'aluminium ou de calcium est désirable dans les inoculants à base de silicium afin de développer le plein: -effet d'inocu lation.
On a maintenant découvert que l'addition de strontium. à un inoculant à base de silicium augmente grandement son efficacité lorsqu'il est ajouté à du fer gris à graphite en paillettes ou à du fer à graphite nodulaire.
Le strontium lui-même n'a pas d'effet ino- culant appréciable., mais il a pour effet d'augmenter l':
efficacité d'inoculants -à base de silicium. Cet effet n'est pas -directement proportionnel à la quantité de strontium ajoutée,
mais il y a un maximum pour une valeur située entre 0 et 4 % de strontium ajouté. Une série d'essais pratiques ont été faits avec divers alliages de ferro-silicium contenant différentes quantités -de strontium. Les alliages <RTI
ID="0002.0117"> auxquels 1e stron tium, était ajouté ont été préparés dans un four à vide sous une atmosphère d'argon.
D'une part, des fero-siliciums spéciaux ont été préparés à partir de fer Armco et de silicium métal- lique à 99 % de pureté soit dans de petits creusets recristallisés chauffés par un inducteur en graphite soit
directement dans un .creuset à revêtement acide monté dans un .four à vide. La chambre à vide était toujours complètement évacuée pendant la période de chauffage. relativement lent et ensuite remplie d'ar gon jusqu'à une pression d'une atmosphère juste avant la fusion. Les éléments mineurs furent ajoutés au bain liquide pendant qu'il
était sous atmosphère d'argon à une température juste au=dessus @du point de fusion et on a ensuite. laissé se solidifier les alliages dans cette atmosphère.
D'autre part, du strontium a été également ajouté à des alliages commerciaux en fondant ces alliages comme décrit ci-dessus et-- en ujoütant ensuite du strontium métallique à l'alliage liquide,.
Finalement, un alliage strontium- silicium a été préparé à partir d'un mélange ide départ de 60 % de Sr et 40 % de Si. Des
détails des alliages inoculants sont indiqués ci-dessous.
Dans toutes les tables et analyses qui suivent, les pourcentages d'additifs inoculants cités sont des va leurs @de ,départ, avant qu'aucune réaction n'ait eu lieu.
Les analyses finales ide l'alliage ou mélange ré sultant auraient .pu montrer quelques différences mais de telles analyses ne furent pas effectuées car elles ne sont pas faciles à faire, et normalement elles ne seraient pas faites dans les conditions de production d'une fonderie.
EMI0002.0208
<I><U>Composi</U>t<U>ions <SEP> d</U>e<U>s <SEP> alliages <SEP> inoculants</U></I>
<tb> Alliage <SEP> Type <SEP> id':
9nocuiant <SEP> Sr <SEP> ' /o <SEP> A1 <SEP> ' /o <SEP> Ca <SEP> <B>,/0</B> <SEP> SI <SEP> <B>11/0</B>
<tb> No. <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> aljouté <SEP> ajouté
<tb> <U>(approx)</U>
<tb> 1 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 70
<tb> 2 <SEP> FeSispécial <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 70
<tb> 3 <SEP> Fe & <SEP> spécial <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 4 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 5 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 6 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 7 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 75
<tb> 8 <SEP> FeSi <SEP> spécial <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 75
<tb> 9 <SEP> FeSi <SEP> commercial <SEP> refondu <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 70-80
<tb> 10 <SEP> SMZ <SEP> commercial <SEP> refondu <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
70
<tb> 11 <SEP> CaSi <SEP> commercial <SEP> refondu <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 40-60
<tb> 12 <SEP> SrSi <SEP> spécial <SEP> 60 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 40 L'inoculant de contrôle était .du ferre silicium: de fonderie de qualité normale, à 75 % de silicium et dont l'analyse était la suivante:
75 % silicium, 1,2 % aluminium, 0,8 % calcium.
Les fusions de fonte de fer, auxquelles les ino culants ont été ajoutés, étaient préparées dans des TXF FR="4" WI="81" HE="25" LX="1130" LY="2438" SIZE="10" FONT="Arial"> fours à haute fréquence à revêtement acide à partir de .charges de fonte brute ou de déchets d'acier recé- mënté. Sauf indication contraire, les coulées étaient toujours faites dans des moules de sable vert ,
à base de sable rouge naturel additionné; de 6 % de poussière de charbon et -de 5 % d'eau. Les exemples suivants montrent l'amélioration de l'effet d'inoculation qui peut être
réalisé par l'emploi d'additions de strontium au ferro-silicium. Des amé- liorations de l'orde de 10 % sont considérées comme importantes.
La fusion No 1 consistait .de fer à graphite en paillettes contenant 3 % de carbone, 1,6 % de sili- cium, 0,5 % de manganèse, 0,
1 % de soufre et moins de 0,1 % de phosphore. Ouatre coulées furent prélevées et inoculées à 1380 C.
Deux barres d'essai d'un diamètre de 30,480 mm et une coulée d'essai des coquilles furent prélevées ide chaque coulée 30 secondes après le traitement. La coulée d'essai des coquilles a fourni trois petites plaques d'une épaisseur de 1,588 mm, 3,175 mm et 4,763 mm; celles,ci furent brisées sur leur largeur et la quantité de coquilles du bord extérieur fut mesurée.
Des essais de traction furent effectués sur les barres d'un diamètre de 30,480 mni et des .dénombrements de cellules eutectiques furent effectués sur des échan- tillons découpés dans la longeur calibrée des barres d'.ess.ai cassées.
Des mesures, .de dureté Brinell furent faites sur les talons, des barres de traction.
Les traitements des coulages, les analyses chi miques et les résultats des essais pour la .fusion. No 1 sont donnés. dans la table 1.
EMI0003.0079
<I><U>Table <SEP> 1 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> (Paill</U>e<U>tt</U>e<U>s)</U></I>
<tb> Profondeur <SEP> des <SEP> coquilles <SEP> Résistance <SEP> Cellules
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> à <SEP> la <SEP> eutec dans <SEP> les <SEP> plaques <SEP> de <SEP> traction <SEP> biques
<tb> /n <SEP> No. <SEP> id',alaiaige <SEP> kg/cm2 <SEP> par <SEP> ligne <SEP> /o
<tb> addlition <SEP> ou <SEP> type <SEP> de <SEP> 25,400 <SEP> Augmen Coul<U>age</U> <SEP> <B>si</B> <SEP> <U>d'inocul</U>ant <SEP> 1,588 <SEP> mm <SEP> 3,175 <SEP> mm <SEP> 4,763 <SEP> man;
<SEP> MM <SEP> /o <SEP> isii <SEP> Lion <SEP> .Si
<tb> 1/1 <SEP> aucune <SEP> - <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> 10 <SEP> 2394 <SEP> 32 <SEP> 1,64 <SEP> 1/2 <SEP> 0,25 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 2426 <SEP> 45 <SEP> 1,77 <SEP> 0,13
<tb> 1/3 <SEP> 0,25 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 2599 <SEP> 43 <SEP> 1,85 <SEP> 0,21
<tb> 1/4 <SEP> 0,25 <SEP> 2 <SEP> blanc <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 2583 <SEP> 40 <SEP> 1,79 <SEP> 0,15 L'élimination des coquilles et le dénombrement des cellules eutectiques étaient à peine .meilleurs dans le coulage 1/2,
inoculée avec l'alliage No 1 ayant 3 % de strontium, qu'avec du. ferro-silicium normal. La présence de 1 % de calcium avec le strontium a eu un effet nuisible.
La fusion No 2 était un fer nodulaire contenant 3,7 % @de carbone, 2,1 % de silicium, 0,5 % de man- ganèse, 0,6 % de nickel et 0,
06 % de magnésium. On a prélevé trois coulages. Les détails des coulages sont indiqués dans la table 2.
EMI0003.0132
<I><U>Table <SEP> 2 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> N</U>o<U>. <SEP> 2 <SEP> (Nodulaire)</U></I>
<tb> Coulage <SEP> A4dddtion <SEP> Alliage <SEP> No. <SEP> et <SEP> C <SEP> <B>S1,1/0</B>
<tb> <U>No. <SEP> Si <SEP> "/o <SEP> type <SEP> d'nocul!ant <SEP> tabal <SEP> /o</U>
<tb> 2/1 <SEP> 0,5 <SEP> No.<B><I>1</I></B> <SEP> 3,72 <SEP> 2,11
<tb> 2/2 <SEP> 0,5 <SEP> FeSinormal <SEP> - <SEP> 2,14
<tb> 2/3 <SEP> 0,5 <SEP> No.2 <SEP> 3,55 <SEP> 2,08 De .courtes ,barres de 15,240 mm, 22,225 mm et 30,480 mm de diamètre furent prélevées de chaque coulage et leur ,microstructure examinée. Dans les barres de 15,
240 mm aucun carbure ne fut trouve pour le coulage 2/1 inoculé avec l'alliage No 1 con- tenant du strontium. comme seul additif; par contre une quantité .considérable -de carbure fut trouvée dans le coulage 2/2 inoculé avec du ferro-silicium normal et le coulage 2/3 inoculé avec l'alliage No 2 conte nant du strontium et @du calcium était presque blan che.
Une diversité analogue a été constatée dans les barres de plus grand diamètre, sauf que la quantité de taches (truitage) diminuait à mesure que le dia mètre augmentait.
Comma dans le fer à graphite en pailletites, l'alliage No 1 contenant seulement du strontium,- avait un effet inoculant plus fort que le ferro-silicium normal tandis que l'alliage No 2 con- tenant,du strontium et du calcium avait un effet plus faible.
<I>Effet de strontium dissous dans du ferro-silicium</I> <I>(i) Fers à graphite en paillettes</I> La fusion No 3 était analogue à la fusion No 1 et six coulées furent prélevées, à chacune desquelles fut ajouté 0,25 0/0 de ferro-silicium (voir table 3), le ferro-silicium, à 75 0/0 :de silicium étant un ferro-sili- cium de fonderie de qualité normale pour lies con trôles, (coulages 1 et 6) ou l'un ides alliages Nos 3 à 6 ci-dessus.
Des coulées d'essai des coquilles et des barres d'un diamètre de 30,480 mm furent prélevées de chaque coulage et testées comme ci-dessus. Les résul tats sont donnés dans la table 3.
EMI0003.0187
<I>Table <SEP> 3 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 3 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> <U>Addition <SEP> .de <SEP> Si <SEP> à <SEP> mous <SEP> les <SEP> coulages, <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> 0/0</U>
<tb> Profondeur <SEP> des <SEP> coquilles <SEP> Cellules
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> eutec dans <SEP> les <SEP> plaques <SEP> de <SEP> tiques
<tb> Résistance <SEP> par <SEP> ligne
<tb> à <SEP> la <SEP> de
<tb> Coulage <SEP> Alliage <SEP> No. <SEP> ou <SEP> traction <SEP> 25,400 <SEP> augmen <U>No.
<SEP> type <SEP> d'inoculant <SEP> 1,588 <SEP> mm <SEP> 3,</U>1<U>75 <SEP> mm <SEP> 4,763 <SEP> mm</U> <SEP> kg/<U>cm2 <SEP> mm <SEP> % <SEP> Si <SEP> tation <SEP> Si</U>
<tb> 3/1 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> blanc <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 2725 <SEP> 37 <SEP> 1,61 <SEP> 0,27
<tb> 3/2 <SEP> 3 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2567 <SEP> 43 <SEP> 1,61 <SEP> 0,27
EMI0004.0001
Profondeur <SEP> des <SEP> coquilles <SEP> Cellules
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> euteo dans <SEP> les <SEP> plaques <SEP> de <SEP> tiques
<tb> Résistance <SEP> par <SEP> ligne
<tb> à <SEP> la <SEP> de <SEP> o/o
<tb> No. <SEP> Alliage <SEP> No.
<SEP> ou <SEP> traction <SEP> 25,400 <SEP> augmen Coulage <SEP> type <SEP> d'inoculant <SEP> 1,588 <SEP> mm <SEP> 3,175 <SEP> mm <SEP> 4,763 <SEP> mm <SEP> kg/cm2 <SEP> mm <SEP> <B>VO</B> <SEP> Si <SEP> tation <SEP> Si
<tb> 3/3 <SEP> 4 <SEP> (1 <SEP> 0/<B>0</B> <SEP> Sr) <SEP> blanc <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 2441 <SEP> 42 <SEP> 1,55 <SEP> 0,21
<tb> 3/4 <SEP> 5 <SEP> (4 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> blanc <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 2441 <SEP> 34 <SEP> 1,54 <SEP> 0,20
<tb> 3/5 <SEP> 6 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2662 <SEP> 44 <SEP> 1,58 <SEP> 0,24
<tb> + <SEP> 1% <SEP> Al)
<tb> 3/6 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> blanc <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 2804 <SEP> 3<B>9</B> <SEP> 1,58 <SEP> 0,24 La dureté Brinell (HB 10/3000) a été mesurée dans chaque cas et on,
a trouvé la valeur la plus basse (196) pour le coulage 3/3 et la plus élevée (204) pour le coulage 3/6. Le coulage 3/4 a montré une dureté de 198, les coulages 3/1 et 3/2 une de 199, et le cou lage 3/5 une de 200.
La caractéristique importante des résultats était l'éfficacité remarquable des alliages No 3 et 6 (cou- lages 3/2 .et 3/5) dont tous les deux avaient ruçu 2 % d'addition de strontium.
Le dénombrement de cellu les eutectiques était plus élevé et l'effet d'élimination des ,coquilles. beaucoup plus élevé que pour les additions équivalentes de ferro-silicium normal.
Les alliages auxquels on avait ajouté 1 % et 4 0/a de strontium (coulages 3/3 et 3/4) n'etaient pas aussi efficaces que ceux ayant 2 % d'addition,
ce qui a donné l'idée qu'il y a une teneur de strontium opti mum qui donne l'effet maximum, d'inoculation. L'addition à l'alliage de 1 % d'eluminium avec 2 % de strontium n'a pas eu d effet nuisible (voir coulage 3/5).
Les propriétés<B>de</B> traction :des coulages 3/1 et 3/6 inoculées avec du ferro-silicium normal étaient légèrement plus élevées que celles des .charges inocu lées avec les alliages ,
spéciaux. Ceci est dû à l'aug mentation de 1a résistance qui a lieu normalement par suite @de l'addition de -la petite quantité d'aluminium contenu dans le ferro-silicium normal @du commerce.
La fusion. No 4 a été préparée à partir d'une change analogue à la fusion No 3. Cinq coulées furent prélevées et les quatre alliages No 3, 7, 8, 9, et un ferro-silicium normal furent ajoutés; mais l'addition <B>de</B> sMum était plus élevé que dans :
la fusion No 3, provoquant ainsi .un. dénombrement plus élevé de cellules (Les autres conditions restant similaires) et par conséquent une plus farte résistance à la traction. Le même type de coulées d'essai fut effectué et exa miné, comme précédemment.
EMI0004.0124
<I>Table <SEP> 4 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 4 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> <U>Addition <SEP> de <SEP> Si <SEP> à <SEP> tous <SEP> les <SEP> coulag</U>e<U>s <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> %</U>
<tb> Profondeur <SEP> ides <SEP> coqu,'vllies <SEP> Cellules
<tb> saur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> eutec eaus <SEP> les <SEP> plaques <SEP> d'e <SEP> biques
<tb> Résfisrbance <SEP> par <SEP> ligne
<tb> à <SEP> lia <SEP> de <SEP> /o
<tb> Coulage <SEP> A,1lvage <SEP> No. <SEP> ou <SEP> tractnon <SEP> 25,400 <SEP> augmen No.
<SEP> type <SEP> <U>d'</U>ino.eulwmit <SEP> 1,588 <SEP> unun <SEP> 3,175 <SEP> mrn <SEP> 4,763 <SEP> anun <SEP> kg/cmg <SEP> mua <SEP> % <SEP> si <SEP> tation <SEP> Si
<tb> 4/1 <SEP> 3 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2819 <SEP> 58 <SEP> 1,63 <SEP> 0,20
<tb> 4/2 <SEP> 7 <SEP> (2 <SEP> <B>0/p,</B> <SEP> Sr <SEP> 5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 3197 <SEP> 5<B>6</B> <SEP> 1,79 <SEP> 0,36
<tb> +2 <SEP> % <SEP> A7.)
<tb> 4/3 <SEP> 8 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> blanc <SEP> 3 <SEP> 0 <SEP> 2851 <SEP> 46 <SEP> 1,80 <SEP> 0,37
<tb> + <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Co)
<tb> 4/4 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> blanc <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 2772 <SEP> 52 <SEP> 1,77 <SEP> 0,34
<tb> 4/5 <SEP> 9 <SEP> .(FeSi <SEP> normal <SEP> 15 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 2977 <SEP> 53 <SEP> 1,75 <SEP> 0,32
<tb> +2 <SEP> % <SEP> Sr)
Ces résultats montrent encore une fois les avan tages qui résultent de l'emploi des alliages -auxquels on a ajouté 2 % de sirontum (voir coulages 4/1 et 4/2). L'addition de 2 % d',
aluminium avec les 2 0/0 de strontium: à l'alliage n'a eu que peu ;d'effet supplé mentaire sur le dénombrement dies oellules eutecti- ques ou (élimination des coquilles , mais a donné quand: même l'amélioration attendue <B>de</B> la résistance à la traction (voir coulage 4/2).
La présence de cal cium dans l'alliage avec le strontium représente un inconvénient évident (coulage 4/3) et ceci explique probablement le manque d'amélioration constaté lorsque le strontium a été ajouté au ferro-silicium qui co4enait 0,
8 % de calcium (coulage 4/5). <I>(ü) Fers à graphite nodulaire</I> Deux essais ont été effectués en utilisant les alli- ages spéciaux No 1 et 2 pour inoculer le fer nodulaire.
L'alliage nickel-imagnésium a été ajouté à chaque coudée à 1400 C et les inoculants furent ajoutés dès que rem!brasement dû au magnésium se fut apaisé.
La fusion No 5, (analogue à la fusion No 2) fut divisée en cinq coulées -et les alliages No 3 à 6 furent comparés avec -des additions de ferro-silicium nor mal.
Des blocs keel ayant des ekeels carrés de 38,100#mm et de courtes barres d'un diamètre de 15,240 mm, 22,225 mm et 30,480,
min furent pré levés de chaque coulée. Les propriétés mécaniques furent déterminées sur des (barres découpées dans les keels des blocs et les diverses sections de barres furent examinées comme précédemment. Les nom bres de nodules par pouce carré (6,4516 cm2)
ont été comptées sur des échantillons découpés dans des barres de traction, et des barres de diamètre 15,240 mm. Les résultats sont indiqués dans la table 5.
EMI0005.0054
<I>Table <SEP> 5 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 5 <SEP> (Nodulaire)</I>
<tb> <U>Addition, <SEP> die <SEP> Si</U> <SEP> à <SEP> <U>tous <SEP> des <SEP> coulages: <SEP> 0,5 <SEP> %</U>
<tb> Réstinbance <SEP> Dureté <SEP> Nodules <SEP> pas
<tb> à <SEP> la <SEP> Allon- <SEP> Brinell <SEP> 6,4516 <SEP> <U>Cril</U>g <SEP> 0/0
<tb> Coulage <SEP> Alliage <SEP> No. <SEP> ou <SEP> traction <SEP> gercent <SEP> EB <SEP> dans <SEP> :barres <SEP> de <SEP> Augemm:
No. <SEP> type <SEP> id?inoauùan <SEP> t <SEP> kg/cm2 <SEP> % <SEP> l0/3000 <SEP> 15,240 <SEP> Tnan <SEP> /o <SEP> si <SEP> t9tion <SEP> l5@?
<tb> 5/1 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 4694 <SEP> 23 <SEP> 174 <SEP> 115000 <SEP> 2,10 <SEP> 0,42
<tb> 5/2 <SEP> 3 <SEP> (2% <SEP> Sr) <SEP> 4646 <SEP> 23 <SEP> <B>1</B>69 <SEP> 162000 <SEP> 2,16 <SEP> 0,48
<tb> 5/3 <SEP> 4 <SEP> (1 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> 4631 <SEP> 24 <SEP> 159 <SEP> 166.000 <SEP> 2,14 <SEP> 0,46
<tb> 5/4 <SEP> 5 <SEP> (4 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> 4646 <SEP> 24 <SEP> 167 <SEP> 145000 <SEP> 2,13 <SEP> 0,45
<tb> 5/5 <SEP> 6 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> 4757 <SEP> 24 <SEP> 167 <SEP> 151000 <SEP> 2,15 <SEP> 0,47
<tb> + <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Al)
<tb> 5/6 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 48.04 <SEP> 22 <SEP> 170 <SEP> 114000 <SEP> 2,12 <SEP> 0,
44 L'examen microscopiques des barres a montré qu'une trace de truitage apparaît dans les barres d'un diamètre de 15,240 mm provenant -des coulages 5/1 eu 5/6, inoculés .avec du ferro-silicium normal, mais dans aucune des autres barres. Les dénombrements de nodules .sur les petites barres montrent que tous les coulages traités avec les alliages spéciaux conte nant du strontium (coulages 5/2-5/5)
étaient plus fortement inoculés que ceux traités avec le ferro-.sili- cium .normal (coulages 5/1 et 5/6). Ceci est vérifié par les résultats de l'examen microscopique.
Dans ,les blocs keel à section plus -grande l'em ploi des alliages spéciaux n'a pas .eu d'effet important sur le nontre de nodules et par conséquent ils n'ont pas eu d'influence sur les propriétés mécaniques.
La fusion No 6 @a été préparée d'une manière analogue à la fusion No 5 sauf que seulernent cinq coulées furent prélevées.
Les additions des alliages Nos 3, 7, 8 et 9 furent comparées à une addition de ferro-silicium normal. Des .coulées d'essai analogues furent faites .et une coulée supplémentaire donnant de petites plaques die 50,800 sur 38,100mm avec des épaisseurs .allant de 1,588 mm à 19,050 mm a été prélevée de chaque coulée.
Ceci fut fait pour pouvoir examiner la tendance des coulages à former des carbures ou coquilles ( chill ) ,dans des sections plus minces que les barres de 15,240 mm de diamètre.
Les analyses chimiques et les résultais des essais mécaniques sont représentés dans la table 6, ainsi que les dénombrements. ,des nodules sur les barres d'un diamètre de 15,240<U>mm,</U> dont toutes étaient exemp tes de truitage. Dans cette fusion;
la teneur en sili cium du métal du four était plus élevée que dans la fusion No 5, ce qui a favorisé l'absence de truitage dans les coulées et permis un dénombrement plus élevé des nodules.
EMI0005.0133
<I>Table <SEP> 6 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 6 <SEP> (Nodulaire)</I>
<tb> <U>Add</U>ition <SEP> <U>de <SEP> S</U>i <SEP> à <SEP> t<U>ous</U> <SEP> les <SEP> co<U>ulag</U>es <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> %
<tb> Nodule
<tb> Résiistance <SEP> par <SEP> 6,4516 <SEP> cmz
<tb> Coulage <SEP> Allhagz <SEP> No.
<SEP> ou <SEP> à <SEP> là,bxtactlion, <SEP> Monge- <SEP> dans <SEP> des <SEP> :barres <SEP> % <SEP> augrnerr No. <SEP> type <SEP> d'inocullant <SEP> kg/om2 <SEP> ment <SEP> 0/0 <SEP> de <SEP> 15,240 <SEP> mm <SEP> 11/o <SEP> Si <SEP> tatiolu <SEP> Si
<tb> 6/1 <SEP> 3 <SEP> 1(2 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> 4552 <SEP> 26 <SEP> 24.6000 <SEP> 2,53 <SEP> 0,47
<tb> 6/2 <SEP> 7 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> 4457 <SEP> 25 <SEP> 204000 <SEP> 2,46 <SEP> 0,40
<tb> +2 <SEP> % <SEP> Al)
<tb> 6/3 <SEP> 8 <SEP> (2 <SEP> % <SEP> Sr) <SEP> 4473 <SEP> 23 <SEP> 129000 <SEP> 2,42 <SEP> 0,36
<tb> + <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ca)
<tb> 6/4 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 4568 <SEP> 23 <SEP> 139000 <SEP> 2,48 <SEP> 0,42
<tb> 6/5 <SEP> 9 <SEP> (FeSi <SEP> normal <SEP> 4520 <SEP> 23 <SEP> 179000 <SEP> 2,53 <SEP> 0,47
<tb> +2 <SEP> % <SEP> Sr)
Un examen des petites plaques fut effectué en les cassant par le milieu en, commençant avec les plaques les plus minces. Lorsqu'une plaque a montré une courbure bien dé fime avant la cassure, toutes les plaques ide cette épaisseur ont été découpées en vue d'un! examen microscopique. Ceci a eu lieu avec la plaque d'une épaisseur de 4,
763 mm .du coulage 6/1 inoculé avec r alliage<B>Ne</B> 3, auquel, 2 % de stron- tium a été ajouté. Une ;
trace de truitage s'est présen tée au bord de la plaque de 4,763 nmm provenant du coulage 6/1 mais pour les autres elle était entière ment exempte de truitage. Une proportion appré ciable de traitage s'est formé dans toutes les autres plaques ayant une épaisseur de 4,763 mm.,
et il était très prononcé dans le coulage 6/3 inoculé avec l'alliage No 8 contenant ;
du strontium et du calcium, et .dans le coulage 6/4 inoculé avec du ferro-silicium normal. L'effet ,puissant d'inoculation de l'alliage No 3 ,a été encore confirmé par le ,dénombrement des nodules sur les barres de 15,240. man, de diamètre.
Le coulage 6/1 traité avec cet inoculant .avait un dé nombrement de nodules beaucoup plus élevé que tout autre coulage. L'alliage No 7 auquel on avait ajouté 2 % @de strontium et 2 % d':
aluminium était l'inoculant le plus puissant après le No 3, quoiqu'il était nettement plus faible que (alliage No 3 sans aluminium (coulage 6/2)
. L'addition de 1 % de cal- cium avec les 2 % de strontium ajouté à l'alliage Nô 8 a réduit son pouvoir @dlinoculation à un niveau légèrement inférieur à celui du ferro,silicium normal (comparer les coulages 6/3 et 6/4):.
L'addition de strontium au ferro-silicium normal (alliage<B>Ne</B> 9) a eu un. léger effet d'amélioration :sua son pouvoir d'inoculation mais les résultats n'étaient pas aussi satisfaisants que ceux dies alliages No 3 ou 7.
Ceci est probablement dû à l'a présence ide calcium dans le ferro-silicium comanercial. <I>Effet de l'adjonction du strontium métallique seul</I> Une charge de fer à graphite en paillettes, dans laquelle la teneur en silicium a été augmentée pour compenser l'absence d'une addition de silicium dans la poche .de fusion, a été employée pour la fusion No 7.
Celle@ci fut divisée en cinq coulées et des additions d'un pourcentage de strontium métallique compris entre 0,01 et 0,25 furent faites.
Des plaques d'essai de coquilles et des barres Cunr diamètre de 30,480 mm furent coulées et testées comme précé demment, sauf que seuls ,des dénombrements de cellules eutectiques furent effectués sur les barres de 3a,
4 & 0 mm.. D'après les résultats de la table 7 il est évident que seule uno très légère inoculation a eu lieu, même avec la plus forte addition de strontium.
EMI0006.0150
<I>Table <SEP> 7 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No.
<SEP> 7 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> Pas <SEP> d'addition <SEP> de <SEP> Si
<tb> Profondeum <SEP> ides <SEP> <SEP> coquilles <SEP> Cellules
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> idans <SEP> leis <SEP> plaqueo <SEP> de <SEP> eufec biques <SEP> pair
<tb> Couliage <SEP> lygne <SEP> ide <SEP> /o
<tb> No<U>.</U> <SEP> Type<U>d'hiocula</U>nit <SEP> 1,588 <SEP> nvm <SEP> <B>3,175</B> <SEP> mm <SEP> 4,763 <SEP> mm <SEP> 25,400 <SEP> mur <SEP> de.si
<tb> 7/1 <SEP> aucun <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> 29 <SEP> 1,89
<tb> 7/2 <SEP> 0,01 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> 28 <SEP> 1,91
<tb> 7/3 <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> 12 <SEP> 32 <SEP> 1,91
<tb> 7/4 <SEP> 0,075 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> 32 <SEP> 1,90
<tb> 7/5 <SEP> 0,
25 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> .métal <SEP> blanc <SEP> blanc <SEP> 4 <SEP> 33 <SEP> 1,79 Effet <I>de</I> l'addition <I>de strontium métallique</I> <I>avec du</I> ferro-silicium On, sait que l'addition de ,calcium et d'aluminium avec le ferro-silicium augmente le pouvoir d'inocula- tion du ,
dans les fers à graphite en pail lettes d'une quantité .analogue à celle résultant .de la dissolution des mêmes quantités de ces éléments dans le ferro-silicium.
La possibilité pour le strontium métallique d'avoir le même effet- a été étudiée dans la fusion No 8 qui étant une fusion de fer à graphita en paillettes -divisée en cinq coulées.
Une addition d'un ferro-silicium ayant de faibles teneurs d'aluminium et de calcium fut faite à chaque coulage et des additions croissantes de strontium métallique furent faites en ;mélange au ferro-sihcium. Des coulées d'essai de formation de coquilles ou carbures ( drill ) et :
des barres d'un d Ïamètre de 30,480 mnl .furent coulées et testées comme précédemment, sauf que seuls les dénombre ments des cellules eutectiques ont été effectués sur des échantillons des barres de diamètre 30,480 mm.
Les détails des coulages sont indiqués dans la .table 8.
EMI0007.0001
<I>Table <SEP> 8 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 8 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> <U>Ad</U>ditio<U>n <SEP> de <SEP> Si</U> <SEP> à <SEP> <U>to</U>us <SEP> le<U>s <SEP> cou</U>l<U>ag</U>e<U>s <SEP> -</U> <SEP> 0,<U>5</U> <SEP> 0/<U>0</U>
<tb> Profondeur <SEP> ides <SEP> o <SEP> coquilles <SEP> Cellules
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> mtm <SEP> eutec darns <SEP> ,les <SEP> plaques, <SEP> d'- <SEP> tiques
<tb> ,par <SEP> ligne
<tb> de <SEP> /o
<tb> Coulage <SEP> A(llikage <SEP> No. <SEP> ou <SEP> 25,400 <SEP> Augm.en@ No.
<SEP> type <SEP> id'inoculant <SEP> 1,588 <SEP> mm <SEP> 3,175 <SEP> rmm <SEP> 4,763 <SEP> mni <SEP> n <SEP> bm <SEP> /o <SEP> Si <SEP> tation <SEP> Sli
<tb> 8/1 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en. <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 8 <SEP> 4 <SEP> 29 <SEP> 1,93 <SEP> 0,49
<tb> 8/2 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> 33 <SEP> 1,98 <SEP> 0,54
<tb> +2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal
<tb> 8/3 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 7 <SEP> 2 <SEP> 32 <SEP> 2,03 <SEP> 0,59
<tb> +5 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal
<tb> 8/4 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> 13 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 55 <SEP> <B>1,93</B> <SEP> 0,49
<tb> + <SEP> 10 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal
<tb> 8/5 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 52 <SEP> 1,93 <SEP> 0,
49
<tb> +40 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal La teneur en métal Sr est indiquée en pourcen- tagc de l'addition de FeSi.
L'addition de la quantité appropriée de strontium métallique avec le ,ferro-silicium à faible teneur en aluminium :
met en calcium peut produire un effet très puissant d'inooulation. Dans le meilleur cas, la quan- tité de strontium équivalait à 10 % de de ferro-siliciurn (coulage 8/4).
Ceci esit beaucoup plus que lors des .meilleurs essais précédents dans lesquels le strontium fut dissous dans le ferro-silicium. Toute fois, le strontium métallique est une substance très volatile et inflammable aux températures du fer liquide et des pertes très importantes doivent sur venir lorsqu'il est ajouté .directement ;au fer fondu.
La fusion No 9 était .analogue à la fusion No 8 sauf que,du fearo-silicium -de fonderie de qualité nor male était -employé au lieu de la qualité à faible teneurs en aluminium et calcium.
Les détails et résultats des .coulages indiqués dans la table 9 montrent qu'il n'a résulté aucune amélio ration de l'addition. de strontium métallique à cette qualité de ferro-silicium.
EMI0007.0063
<I>Table <SEP> 9 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 9 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> <U>Addition <SEP> de <SEP> Si <SEP> à <SEP> tous <SEP> les <SEP> .coulages <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> %</U>
<tb> Profondeur <SEP> ides <SEP> <SEP> ,coquilles <SEP> Celltules <SEP> /o <SEP> si.
<SEP> /o
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> eutectiques <SEP> Amgmenr
<tb> Coulage <SEP> Mâag <SEP> e <SEP> No. <SEP> ou <SEP> darne <SEP> les <SEP> plaques <SEP> de <SEP> par <SEP> ligne <SEP> ;de <SEP> taitüon <SEP> &
<tb> No<U>.</U> <SEP> type <SEP> idPlnoc<U>u</U>ùan<U>l</U>t <SEP> 3,175 <SEP> mxnn <SEP> 4,763 <SEP> mun <SEP> 25,400 <SEP> n-ffn.
<tb> 9/1 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 1,9 <SEP> 0,47
<tb> 9/2 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 49 <SEP> 1,93 <SEP> 0,50
<tb> +2 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal
<tb> 9/3 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 51 <SEP> 1,93 <SEP> 0,50
<tb> +5 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal
<tb> 9/4 <SEP> Fe-Si <SEP> normal <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 1,95 <SEP> 0,52
<tb> + <SEP> 10 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal
<tb> 9/5 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 48 <SEP> 1,89 <SEP> 0,
46
<tb> +40 <SEP> % <SEP> Sr <SEP> métal La teneur en métal Sr .a été indiquée en pourcen tage de li'addition de Fe5i.
,Deux essais analogues aux deux précédentes furent effectuées dans lesquels le strontium métalli que était ajouté aux deux qualités de ferro-silicium lorsqu'elles sont utilisées ,pour inoculer des fers à gra- phite nodulaires.
Une petite amélioration dû pouvoir d'inoculation du ferro-silicium à faible teneur d7alu- minium et de calcium) a été constatée lorsque l'addi tion de strontium .augmentait,
mais à aucun moment l'effet n'était comparable .avec celui qui est générale- ment obtenu avec le ferro-silicium de fonderie de qualité normale. Aucune amélioration supplémen taire du pouvoir d'inoculation n'a eu lieu lorsque le strontium .métallique était ajouté au ferro-silicium normal.
Effet <I>du strontium métallique avec le siliciure</I> <I>de calcium</I> Cinq coulées furent prélevées d'une fusion de fer à .graphite en. paillettes, Des granules de silicium de calcium furent ajoutés à chaque coulée avec des additions séparées à quatre coudées ide 2 %, 5 0/0,
10 % et 40 0/0 (calculés sur l'addition du Ca/Si) de strontium métallique. Des coulées d'essai de forma tion de carbure ou .coquilles ( ichill ) et des barres de 30,
480 man furent fondues comme précédemment. Les .résultats montrent que tandis que de siliciure de calcium: est un;
bon, inoculant pour les fers à graphite en paillettes., aucune amélioration supplémentaire n'est obtenue en ajoutant du strontium métallique à la fusion en même .temps que, mais indépendant die, l'addition<B>de</B> siliciure de calcium.
L'effet d'ajouter le strontium comme constituant de l'inoculant Ca/Si fut alors examiné, ,et dans ce but une fusion supplémentaire de fer à graphite en pail- lettes a été préparée :d'une manière analogue, sauf qu'on;
a pris seulement trois coulées. Une addition de l'alliage No 12 (Ca/Si refondu + 2 %, Sr)
a été comparée avec des additions d'un alliage de siliciure de calcium non traité. Des coulées d'essai analogues furent prélevées et examinées comme précédemment. Dans ce cas, la dissolution de strontium :
dans le sili- ciure de calcium donna une petite augmentation de son, pouvoir inoculant, une moindre profondeur d\es coquilles ou carbures ( drill ) et une augmentation d;
'environ 10 % ions le dénombrement :des cellules eutectiques ayant été observées.
Une comparaison analogue à celle effectuée par rapport à la fusion précédente a été faite en utilisant du fer à graphite nodulaire. Des coulées d'essai. ana dogues à celles utilisées .dans<B>les</B> fusions ,die fer nodu laire précédentes ont été fondues. Toutes les barres d'un :
diamètre de 15,240 mm étaient blanches et les barres ide 2,2,,225 mm contenaient ides ;surfaces con sidérables de truitage. Des taches de truhage ont été trouvées dans toutes les barres de 3-0,480 mm. Etant donnée ce résultat, aucun;
essai mécanique n'a été exécuté sur des blocs keel . L'examen des barres a confirmé que le siliciure de calcium n'est qu'un faible inoculant pour de fer nodulaire,
et a démontré que la dissolution du strontium dans le siliciure de calcium n'améliore pas d'inoculation. <I>Addition de strontium métallique conjointement</I> avec <I>un alliage</I> SMZ commercial Des additions d'un: alliage SMZ commercial furent :
faites conjointement avec des additions crois- santes de strontium métallique à chacun de cinq coulages prélevés d'une ,fusion de fer à ,graphite en paillettes analogue ,aux fusions Nos 8 et 9 et les cou lées d'essai habituelles furent faites pour chaque cou lage.
Les résultats ont démontré que l'addition de strontium métallique n'avait pas d'effet améliorant important sur le pouvoir inoculant de l'alliage SMZ .
Trois coulages furent prélevés :d'une autre fusion de fer à graphite en paillettes ,analogue et une addi- tion ide l'alliage No 10 ( SMZ refondu + 2 % Sr) a été comparée avec des additions :
d'un alliage SMZ normal et de ferro-sidicium normal. Les résultats ont démontré que la dissolution du stron tium dans le SMZ n'avait aucune effet utile sur son pouvoir inoculant.
Une comparaison analogue fut faite en utilisant du fer à .graphite nodulaire. La dissolution du stron- tium dans le SMZ n'a pas amélioré son pouvoir inoculant dans le fer à graphite nodulaire <I>Effet de différentes additions de ferro-silicium</I> <I>contenant du strontium</I> Le plus frappant
et probablement l<B>ie.</B> plus précieux des résultats qui précèdent est l'amélioration de l'inoculation -de feras nodulaires résultant de l'emploi des alliages de ferro-silicium spécial auxquels a été ajouté 2 % de strontium. Les deux fusions suivantes <RTI
ID="0008.0226"> ont été choisies pour une comparatison entre le ferro- silicium normal et l'alliage No 3 (2 0/0 -de strontium ajouté) à trois niveaux d'addition de silicium.
La fusion No 10 était une composition de fer nodulaire typique sauf que la teneur en silicium était plus :faible que normalement. Trois coulages furent prélevés, et un alliage nickel@magnésium a été ajouté à chaque coulage.
Ils ont été ensuite inoculés avec respectivement 1 11/o, 0,5 % RTI ID="0008.0250" WI="3" HE="4" LX="1587" LY="1472"> et 0,25 % de silicium, ajouté comme alliage No 3 (addition de 2 /o Sr).
Des additions appropriées de métal tde silicium métal liques furent faites au four avant fia prise d es coulages 2 et 3 de sorte que les teneurs fintales en silicium de chaque coulage étaient similaires après, inoculation. Des blocs keel , des barres :
de sections diverses et de petites plaques de diverses épaisseurs furent coulés de chaque coulage et .testés comme déjà décrit. Les dénombrements :de nodules ont été effectués sur des échantillons découpés dans les barres d'un dia mètre de 15,240 mm, toutes étant exemptes de truitage.
Les détails et les résultats sont donnés dans 1a table No<B>1</B>0. Il -est à remarquer que le nombre de nodules est à peu près directement proportionnel à l'addition de silicium.
EMI0008.0293
<I>Table <SEP> 10 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 10 <SEP> (Nodulaire)</I>
<tb> Inoculant <SEP> - <SEP> Alliage <SEP> No. <SEP> 3 <SEP> (FeSi <SEP> contenant <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Sr)
<tb> Nodules <SEP> par
<tb> Résistance <SEP> 6,4516 <SEP> am2 <SEP> Augmen Coulïage <SEP> AdMon <SEP> à <SEP> la <SEP> Inaction <SEP> Allongement <SEP> dans <SEP> les <SEP> a:
iamnes <SEP> Cation
<tb> No. <SEP> ide <SEP> Si <SEP> o/a <SEP> kg/on12 <SEP> 0/0 <SEP> de <SEP> 15,,240 <SEP> nui <SEP> /o;Si <SEP> si <SEP> <B>VO</B>
<tb> 10/1 <SEP> 1,0 <SEP> 4442 <SEP> 16 <SEP> 275000 <SEP> 2,36 <SEP> 0,96
<tb> 10/2 <SEP> 0,5 <SEP> 4473 <SEP> 23 <SEP> 186000 <SEP> 2,47 <SEP> 0,57
<tb> 10/3 <SEP> 0,25 <SEP> 4552 <SEP> 23 <SEP> 142000 <SEP> 2,34 <SEP> 0,12 Des cassures des petites plaquas ont montré que la plaque de 3,175 man :
du coulage 10/1 -inoculée avec 1 % de silicium .comme alliage No 3 était très légère- m:
entductileavais que les autres plaques de 3,175 mm étaient cassantes -et entièrement blanches. La plaque <B> & </B> 4,763 mm du coulage 10/1 était très ductile et celle du coulage 10/2 assez ductile. La plaque équi valente du coulage, 10/3 était cassante.
La plaque d8 4,763 mm du coulage ayant reçu l'addition de 1 % de silicium était exempt ide- truitage, tandis que les plaques traitées avec 0;
5 % de silicium et 0,25 % de silicium contenaient une proportion progressivement croissante (de truitage. Les plaques de 6,350 mm, des coulages 10/1 et 10/2 ont permis une courbure con sidérable avant l'apparition de la première fissure,
tandis que lia plaque du coulage 10/3 était entière ment cassante.
Une série analogue d:'essais sur la fusion. No 10 ont été effectués exactement de la mie façon, sauf que ;le fer-ro-silicium ordinaire était employé au lieu <B>de</B> l'alliage No 3.
Les résultats des essais ont montré que cette ,fois unie augmentation de l'addition de sili- cium de 0,
5 % à 1 % ne donna qu'environ 6 % d'augmentation dans le nombre de nodules. Toutes les plaques minces jusqu'à une épaisseur de 6,350 mm avaient la fissure fragile :du fer blanc sauf la plaque de 6,350 mm .traitée avec 1 0/0 @de, silicium:
qui a montré une très légère duc 'tnlüté.
Les résultats de ces deux séries d'es,sais montrent de nouveau lies propriétés supérieurs d'inoculation de l'alliage spécial No 3 de ferro-silicium contenant du strontium lorsqu'il est employé pour inoculer 1e fer nodulaire.
En particulier, unie augmentation de l'addi- tion @du ferro-sslncium normal au-delà de 0,5 % de silicium ne donna qu'une petite augmentation de l'inoculation, mesurée par le nombre de nodules,
tandis qu'une augmentation presque linéaire a eu lieu avec :des augmentations croissantes @de l'alliage No 3 .contenant du strontium. Les :
deux séries d'essais sont représentées graphiquement sur le dessin annexé, où la courbe A concerne .les séries utilisant l'alliage No 3 et la courbe B les séries u fflilant le ferro-sili- cium normal. Effet <I>du siliciure de strontium ajouté</I> avec <I>le</I> f <RTI
ID="0009.0154"> erro-silicium L'alliage inoculant No 12 a été préparé en faisant fondre dans un petit creuset du silicium pur et en ajoutant 60 % de stmntium métallique à la fusion. La réaction .provoquée par l'addition;
de strontium était très violente, mais un alliage de silicium riche en strontium :contant approximativement 6.5 % de strontium a été obtenu et son efficacité comme moyen d'addition de strontium avec le ferro-silicium a été testée.
Quatre coulées furent prélevées die la fusion No 1,1, qui était du fer à graphite en paillettes et des additions d'alliage No 12 -furent ,faites aussi bien seu les que conjointement avec du ferro-silicium à faible teneur en aluminium et calcium;
. Des coulées d'essai des coquilles .et ,des barres d'un diamètre de 30,480 mm furent fondues et testées :comme précé- dcnmment, les résultais étant indiqués dans la table 11.
Dans cette table, la quantité de l'alliage No 12 ajouté au coulage No 11/2 était égale au poids -de l'inoculant FeSi ajouté au coulage 11/1.
L'inoculant dans le .coulage 11/4 était le même que dans le cou lage 11/3 mais .avec addition d'unie quantité de SrSi égale en poids aux deux tiers du poids du, FeSi.
EMI0009.0225
<I>Tabl<U>e <SEP> 11 <SEP> -Fusion <SEP> No. <SEP> 11 <SEP> (</U>Pa<U>illette</U>s)</I>
<tb> Prof <SEP> oxlldeur <SEP> des <SEP> c <SEP> coquilles
<tb> sur <SEP> 0,794 <SEP> man <SEP> Cellules
<tb> Addütian <SEP> dans <SEP> dies <SEP> ;
plaques <SEP> de <SEP> eutectiques <SEP> A<B>U9</B>- Coulajgte <SEP> de <SEP> iSi <SEP> AIIUaige <SEP> No. <SEP> ou <SEP> par <SEP> ligne <SEP> de <SEP> Cation <SEP> Si
<tb> No<U>.</U> <SEP> % <SEP> type <SEP> <U>i</U>d'ynocu1anlt <SEP> 3,175 <SEP> mm <SEP> <B>4,763=</B> <SEP> 25,400 <SEP> min <SEP> % <SEP> Si <SEP> 0/0
<tb> 11/1 <SEP> 0,25 <SEP> FeSi <SEP> normal <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 42 <SEP> 1,8 <SEP> 0,22
<tb> 11/2 <SEP> No.
<SEP> 12 <SEP> (Sr/Si) <SEP> >16 <SEP> 7 <SEP> 36 <SEP> 1,61 <SEP> 0,03
<tb> 11/3 <SEP> 0,25 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> <B>>16</B> <SEP> 8 <SEP> 31 <SEP> 1,80 <SEP> 0,23
<tb> 11/4 <SEP> comme <SEP> 11/3 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 52 <SEP> 1,81 <SEP> 0,23
<tb> + <SEP> deux <SEP> tiers <SEP> du
<tb> poids <SEP> d<B>u</B> <SEP> Sr/Si Le siliciure de strontium seul (coulage 11/2) avait un très faible effet d'inoculation, mais lorsqu'il fut ajouté conjointement avec le ferro-silicium à faible teneur en aluminium et calcium (coulage 11/4)
un effet d'inoculation très puissant fut obtenu.
La fusion No 12 avait une plus faible teneur en RTI ID="0009.0239" WI="12" HE="4" LX="142" LY="2578"> silicium afin de rendre la suppression complète des wcoquilles plus difficile. Des additions de ferro- silicium de faible teneur en aluminium et calcium furent ,faites à chaque coulage,
conjointement avec des quantités croissantes de siliciure de strontium (alliage <B>Ne</B> 12).
Les mêmes essais que précédemment furent effec tuées sur des coulées analogues et les résultats sont indiqués dans la table 12.
EMI0010.0001
<I>Table <SEP> 12 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 12 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> <U>Ad</U>di<U>t</U>i<U>on <SEP> de <SEP> Si</U> <SEP> à <SEP> <U>tous <SEP> l</U>e<U>s</U> <SEP> c<U>oulages</U>:
<SEP> <U>0,25</U> <SEP> 0/<U>0</U>
<tb> Coulage <SEP> A77>ilage <SEP> No. <SEP> ou <SEP> Profonideur <SEP> ados <SEP> coqu!llles <SEP> Celàdes
<tb> No. <SEP> type <SEP> id'ïnocu.Lantt <SEP> saur <SEP> 0,794 <SEP> mm <SEP> eutecytiques <SEP> /0
<tb> dans <SEP> :des <SEP> plaques <SEP> ,de <SEP> ,par <SEP> li,gpe <SEP> ide <SEP> Angmen <U>3,</U>175 <SEP> mm- <SEP> 4,763 <SEP> u <SEP> rcn <SEP> 25,400 <SEP> mm <SEP> 0<U>/</U>0,:
3i <SEP> taiton <SEP> Si
<tb> 12/1 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 14 <SEP> 31 <SEP> 1,61 <SEP> 0,20
<tb> 12/2 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 12 <SEP> 34 <SEP> 1,55 <SEP> 0,14
<tb> +4 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si
<tb> 12/3 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 11 <SEP> 39 <SEP> 1,63 <SEP> 0,22
<tb> + <SEP> 10 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si
<tb> 12/4 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al- <SEP> - <SEP> blanc <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 44 <SEP> 1,59 <SEP> 0,18
<tb> +20 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si
<tb> 12/5 <SEP> FeSi <SEP> pauvre <SEP> en <SEP> Al <SEP> blanc <SEP> 4 <SEP> 48 <SEP> 1,65 <SEP> 0,24
<tb> +40 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si La teneur en Sr/Si est indiquée,
en pourcentage de l'a;ddition de FeSi.
Une augmentation progressive de ,l'effet d'ino:cu- lation u résulté d'additions croissantes de siliciure de strontium avec<B>le</B> ferro silicium de teneur faible en aluminium et calcium.
La fusion 13 était identique à la -fusion 12 sauf que le ferro silicium, de qualité normale était employé à la place de la qualité à faible teneur en aluminium et calcium. Les mêmes essais furent effetués, et les résultats sont indiqués dans la table 13.
Encore une fois, une augmentation importante ,de fefet d'inocu- lation eut lieu à mesure de l'augmentation de l'add tion de si'liciure de strontium. Ceci est surprenant en comparaison du .manque d'amélioration qui .a eu lieu lorsque le strontium était ldissous dans le <RTI
ID="0010.0049"> ferro-s.ili- cium normal (voir table 4, ,coulage 4/5).
EMI0010.0053
<I>Table <SEP> 13 <SEP> - <SEP> Fusion <SEP> No. <SEP> 13 <SEP> (Paillettes)</I>
<tb> Addition; <SEP> de <SEP> Si <SEP> à <SEP> tous <SEP> les <SEP> coulages:
<SEP> 0,25 <SEP> 0/0,
<tb> Prof <SEP> oedeur <SEP> ides <SEP> coquilles <SEP> Ce11\ulless
<tb> sur <SEP> O-,794 <SEP> mm
<tb> /
<tb> Cou14ge <SEP> A77!il9ge <SEP> No. <SEP> ou <SEP> clans <SEP> ,des <SEP> plaques <SEP> de <SEP> par <SEP> lsigne <SEP> de <SEP> Augmen <U>No.</U> <SEP> typ<U>e <SEP> ld'</U>ïno<U>culantt</U> <SEP> 3,175 <SEP> mm <SEP> 4,763 <SEP> mm <SEP> 25,400 <SEP> man <SEP> /0 <SEP> ;
Si <SEP> bafioa <SEP> Si
<tb> 13/1 <SEP> Fe-Si <SEP> normal <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 44 <SEP> 1,63 <SEP> 0,20
<tb> 13/2 <SEP> FeSi <SEP> + <SEP> 4 <SEP> 0% <SEP> Sr/Si <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP> 48 <SEP> 1,61 <SEP> 0,18
<tb> 13/3 <SEP> FeSi <SEP> + <SEP> 10 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 52 <SEP> 1,67 <SEP> 0,24
<tb> 13/4 <SEP> FeSi <SEP> + <SEP> 20 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 56 <SEP> 1,68 <SEP> 0,25
<tb> 13/5 <SEP> FeSi <SEP> + <SEP> 40 <SEP> 0/0, <SEP> Sr/Si <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 58 <SEP> 1,65 <SEP> 0,22 La teneur en. Sr/Si est indiquée en pourcentage de l'addition de FeSi.
Les additions de siliciure ;de strontium seul et avec les deux qualités @d e @ferro,sslicium .ont été employés pour inoculer des fers à graphite nodulaire. Aucun effet d.'inoculation n'a résulté de l'addition de siliciure de strontium;
seul et aucune amélioration n'a eu lieu lorsqu'il fut ajouté avec l'une ou l'autre qualité de ferro-silicium. De façon analogue, du siliciure de baryum .et d'autres :siliciures furent testés de la même manière que le siliciure de strontium .et on a trouvé qu'ils n'avaient pas d'effet inoculant amélioré.
Les résultats de tous les essais précités montrent qu'il est possible d'employer un inoculant contenant du silicium tant avec des fontes à graphite en paillet- tes qu'avec des fontes à graphite nodulaire, inoculant qui,
en présence de strontium a un effet inoculant beaucoup plus puissant que le ferro-sâicium de qua lité normale. De plus, cet inoculant peut être virtuelle- ment exempt d'aluminium, évitant ainsi les risques potentiels qui surviennent lors de ,petites ,
additions de cet élément qui sont automatiquement faites avec le ferro-silicium normal.
L'inoculant peut être ,produit en dÎssolvant -une petite quantité de .strontium .métallique dans du ferro-silicium pur ou dans certains cas en ajoutant tout simplement du strontium métallique ou un alliage de silicium .riche en. strontium: conjointement avec le ferrosilicium.
A cet égard, l'effet @du strontium est analogue à, muais :plus fort que, l'effet bien connu de l'aluminium dans :du,ferro-s:
iliciium.. Toutefois, le strontium diffère de l'aluminium -en .ce que la présence simultanée de calcium avec le strontium rend son effet nul, tandis que le calcium accroît encore l'effet de l'aluminium. Des teneurs en aluminium jusqu'à environ 1 0/0,
ne semblent pas avoir d'influence sur l',action de l'addi tion de strontium, mais .au-dessus ide 1 0/0, d'alumi- nium, il peut résulter une certaine diminution -de l'effet du strontium.
La quantité de strontium qui doit être dissoute dans le ferro-silicium est assez faible. On a trouvé que des additions entre 1 et 4 % sont efficaces,
avec un effet inoculant maximum pour une addition. de 2 % lorsque l'addition; a lieu sous les conditions décrites ici.
Toutefois le strontium est un élément très vola tile et réactif lorsqu'il est ajouté à du ferno-silicium liquide, par conséquent la .meilleure quantité à ajou ter peut varier quelque peu avec les circonstances de l'addition. Avec le procédé d'alliage déjà décrit ci- devant,
.environ 50 % du strontiumajouté est retenu dans l'alliage.
Dans les fers à graphite en paillettes les -effets du strontium peuvent être obtenus en faisant une addi- tion de strontium métallique ou de siliciure de stron tium simultanément avec fadditnon de:
ferro-silicium. Dans ces cas la quantité @de .strontium, nécessaire pour donner le meilleur effet est beaucoup plus élevée que lorsqu'il est dissous dans l'inoculant. Ceci est sans doute dû à la volatilité du strontium ajouté.
Lorsque le strontium: est ajouté avec l'inoculant de cette ma nière, l'effet antagoniste du calcium a encore lieu mais, même dans ce .cas on a remarqué une améliora tion nette lorsque les plus fortes additions de siliciure de strontium furent faites avec le ferro-silicium nor mal qui contenait une petite quantité de calcium.
Pour les fers à graphite nodulaire, le strontium ou le siliciure de strontium, ajouté à 1a .fusion comme addition -séparée :
avec l'un ou l'autre des ferro-sili- ciums n'avait aucun effet améliorant. Ceci n'est pas surprenant .car il est déjà connu que .des additions d'aluminium ou de calcium .mélangées au ferro-sili- cium n'ont .aucun effet sur l'inoculation de fers nodu laires mais qu'elles ont un effet
améliorant considé rable dans les fers à graphite en paillettes:.
Le pouvoir inoculant efficace idu ferro-silicium contenant du strontium est montré au mieux par son emploi dans les fers à graphite nodulaire. Le but visé dans la fabrication du ,fer nodulaire est de produire des fontes qui sont exemptes de bruitage en sortant de la coulée et qui par :conséquent ne doivent pas être recuites.
Lorsqu'on veut fabriquer des pièces de fonte de section minces selon la technique habituelle, un très haut degré d'inoculation est nécessaire pour atteindre ce :but, et même dans ce cas beaucoup de pièces de fonte de 12,70.0 min ou moins de section doivent être recuites:.
On essaie généralement d'amé liorer l'inoculation an ajoutant de très grandes quan tités de ferro-silicium, mais l'avantage acquis n'est que faible.
Ceci est démontré dans les essais de la fusion No 10, où liaugmentation de l'addition du ferro-silicium normal au-dessus de 0,5 % n'avait qu'un faible effet sur le nombre <B>(de</B> nodules et 1a suppression du truitage. En outre,
de très importantes additions de ferro-silicium normal augmentent grande ment le risque d e formation de piqûres dues à l'addi tion de l'aluminium dans le ferro-silicium.
Des .additions de 0,5 % de silicium sous forme de ferro-silicium contenant du strontium donnèrent des degrès plus élevés d'inoculation de fer à graphite nodulaire qu'avec le ferro-silicium normal et en outre,
l'augmentation de (addition jusqu'à au moins 1 % donna une augmentation directement proportionnelle de l'effet inoculant. Dans la pratique ceci veut dire qu'il devrait être possible de produire des .pièces de -fonte nodulaire .beaucoup plus
minces et exemptes de bruitage en utilisant ,des additions de ce genrce.
De façon analogue, dans les fers à graphite en paillettes il devrait être possible de produire des pièces de fonte très minces avec moins @de risque de abords à ,coquilles,
en utilisant un inoculant conte nant -du strontium et ainsi aider à satisfaire la de mande toujours croissante pour des pièces de fonte plus minces et légères.
Les conclusions à .tirer des résultats des essais décrits. ici peuvent être résumées comme suit: Le pouvoir inoculant de certains inoculants à haute teneur en silicium peut être augmenté par l'addition de strontium.
Ainsi, un ferro-silicium de qualité commerciale à 75 % de silicium a un effet inoculant amélioré lorsqu'on y a ajouté entre 1 et 4 % de strontium. L'amélioration atteint un maxi- mum: pour une addition de 2 0/0.
Le ferro-silicium auquel le strontium est ajouté doit avoir la teneur minimum en calcium praticable, et doit RTI ID="0011.0243" WI="8" HE="4" LX="1113" LY="1130"> avoir moins de 1 % d'aluminium si l'on veut obtenir le plein effet du. strontium.
Pour les fers à graphite en paillettes, l'effet sti- mulateur du strontium peut être réalisé en ajoutant du strontium, métallique ou du s.iliciure de strontium simultanément ,avec le ferro-silicium inoculant. La quantité de strontium nécessaire est, toutefois, beau coup plus importante dans ce cas,
et il peut sur venir une interférence du calcium dans le ferro-sili- cium.
Pour les .fers à graphite nodulaire, par contre, des additions séparées de strontium -métallique ou de sili ciure de strontium à la fonte en fusion, faites simul tanément avec l'addition de fer-ro-silicium comme inoculant ne donnent aucune amélioration par rap port au ferro-silicium seul.
Le strontium .métallique ou le siliciure de stron tium ajouté seul n'a pas d'effet inoculant tant dans les fers à graphite en paillettes que dans les fers à graphite nodulaire, mais tandis que l'augmentation de l'addition de ferro-silicium normal ,au fer nodulaire de 0,
5 0/0 à 1 % donne seulement une légère augmen- ta@tiion @de l'effet inoculant, une ,
augmentation de l'addi tion de ferro-sihcium contenanit du strontium jusqu'à au -moins 1 % donne une augmentation directement proportionnelle de l'effet inoculant.
Dans les fers à ,graphite en paililettes l'emploi de ferro-s.ilicium contenant du strontium donne un dé- nomlbrement supérieur de cellules: eutectiques et une moindre tendance à la formation de coquilles que des additions analogues de ferro-silicium normal.
Dans des essais analogues à ceux indiqués ci-des sus (tables 11 à 13), des additions de siliciures de tungstène, cérium, titane, zirconium, molybdène ou Baryum, soit seul, sait en combinaison avec du ferro- silicium, n'ont pas montré .d'effet inoculant impor tant dans les fers à graphite en paillettes.