CH514679A - Alliage pour le traitement des fontes et son utilisation pour la préparation d'une fonte à graphite sphéroïdal - Google Patents

Description

  
 



  Alliage pour   Ie    traitement des fontes et son utilisation pour la préparation d'une fonte
 à graphite sphéroïdal
   I1    est de pratique courante, pour obtenir des pièces en fonte à graphite   sphéroïdal    de faire subir à la fonte liquide peu avant la coulée, deux traitements successifs.



  Le premier, appelé nodulisation, a pour but de favoriser le rassemblement du graphite libre en sphérolites plutôt qu'en lamelles. Ce traitement consiste en une addition de magnésium le plus souvent sous forme d'alliagemère. Bien que   l'on    associe souvent du silicium au magnésium dans l'alliage de nodulisation, il est de pratique courante de faire suivre l'apport de magnésium d'un deuxième traitement appelé inoculation qui a pour but d'augmenter la proportion de graphite libre au détriment du carbone à l'état de carbures et consiste en une addition d'un alliage-mère contenant du silicium.



   L'objet de la présente invention est de fournir un moyen d'obtenir le même résultat par un traitement unique; ceci présente de nombreux avantages. Il en résulte un gain de temps et une diminution de délai séparant le traitement de nodulisation de la coulée; les pertes en magnésium par volatilisation sont donc moindres et des économies d'alliage nodulisant sont donc possibles. On introduit globalement moins d'alliage additionnel dans le bain liquide et on économise par conséquent les calories nécessaires à sa fusion.



   La suppression d'un traitement simplifie les manipulations en fonderie d'où un gain de productivité.



  D'autre part, dans l'art antérieur, il fallait obligatoirement ajuster le titre en silicium de la fonte après l'introduction du magnésium, par des additions d'alliages relativement coûteux; il est maintenant possible d'ajuster le titre en silicium dans le haut-fourneau ou au cubilot au moyen de matières premières   rnoins    onéreuses.



   On a constaté que le procédé selon l'invention donne une fonte à graphite sphéroïdal qui, à   l'état    brut de coulée, contient d'une part des sphérolites ou nodules de graphite plus fins et plus régulièrement répartis dans la matrice et d'autre part moins de carbures, même dans les parties minces des pièces coulées, qu'une fonte à graphite sphéroidal obtenue par le traitement classique.



   L'invention consiste en un nouvel alliage additionnel pour le traitement des fontes nodulisants avec une certaine proportion de baryum et de bore. Les nodulisants connus sont entre autres, le magnésium pur, les alliages silico magnésium, les alliages ferro silico magnésium auxquels on ajoute parfois des éléments connus pour en améliorer l'efficacité: calcium, cérium, yttrium, terres rares, strontium, zirconium, aluminium... Tous ces nodulisants contiennent du magnésium.



   On a trouvé un alliage nodulisant pour le traitement des fontes, caractérisé en ce qu'il comprend du magnésium, du baryum, du bore et de l'azote, dans des quantités telles:
 - que le rapport des pourcentages en poids du Mg et du B est    Mu es   
 15   t     <  30
 B    /e   
 - que le rapport des pourcentages en poids du Mg et du Ba est    Mg olo
 6 A50   
 Ba   O/o   
 - que le rapport des pourcentages d'azote et de bore est    N20/o   
 0 <     <     2
 B   Ch   
 Ledit alliage pour le traitement des fontes est utilisé pour l'obtention d'une fonte à graphite sphéroidal;

   cette utilisation est caractérisé en ce que l'on ajoute ledit alliage à une fonte, cet alliage et la fonte utilisée étant choisis de façon à ce que le rapport de la somme de  l'azote présent dans la fonte utilisée et dans ledit alliage, au bore introduit soit
 N2    O <   < 2   
 B
 On a pu constater que les résultats sont obtenus de façon beaucoup plus régulière si on opère en présence d'azote: en particulier les résultats qui se rapportent à la finesse et à la répartition des sphérolites de graphite.



   Il est possible, mais l'exactitude de cette hypothèse n'est nullement liée à l'efficacité de l'utilisation de l'alliage selon l'invention, qu'il se forme, après dissolution de l'alliage dans a fonte, des particules d'un composé
BN, dont les paramètres cristallins et la densité sont très proches de ceux du graphite et sont donc susceptibles de servir de germes de cristallisation pour le graphite.



  Etant donné la faible quantité de bore introduite dans la fonte par l'alliage additionnel, les traces d'azote qui existent dans la fonte en tant qu'impuretés inévitables sont largement suffisantes dans la plupart des cas, mais il est préférable de s'assurer d'un excès d'azote. A cette fin, il est possible d'utiliser un barbottage préalable d'azote dans la fonte ou encore d'introduire en même temps que l'alliage additionnel une composition susceptible de libérer de l'azote à la température de la fonte liquide.

  Les compositions suivantes ont été utilisées avec succès:
 Nitrate   (N03Na    et/ou N03K) +
 réducteur énergique   (al,    Si...)
 Dérivés organiques azotés
 Composés métalliques comportant au moins
 un groupement - CN (ferro ou ferricyanure)
 Composé minéral susceptible d'introduire
 de l'azote par décomposition thermique
 (cyanamide calcique par exemple).



   Selon une variante de l'invention, l'azote au lieu d'être introduit dans la fonte, est introduit dans l'alliage additionnel lui-même au cours de sa préparation par l'utilisation de l'alliage. Un moyen simple consiste à faire barbotter de l'azote dans l'alliage additionnel lorsqu'il est encore liquide. On introduit dans l'alliage un pourcentage en poids d'azote allant jusqu'à deux fois la teneur en bore    N 2%
 0# #2   
 B   %    de façon que tout le bore soit susceptible de se combiner sous forme de nitrure.



   Les exemples qui suivent sont donnés pour illustrer la mise en oeuvre du procédé:
 Exemple   1   
 Dans une poche contenant 75 kg de fonte, préalablement recarburée au graphite et désulfurée au CaC2 sous barbottage d'azote, on introduit à 14800 C à l'aide d'un dispositif plongeur 0,400 kg d'un alliage
 Mg   61,6 oxo   
 Ba   33,80/o   
 B 3,1   O/o   
 Impuretés: solde
 La fonte coulée 8 minutes après ce traitement est parfaitement sphéroidale et a pour composition:
 C 3,54   O/o   
 Si 2,71    /o   
 Mn 0,15   o/o   
 S   0,010  /o   
 Mg   0,044 oxo   
 Fe: solde
 L'examen métallographique de la structrure révèle des nodules parfaitement formés et plus fins que ceux obtenus par le traitement habituel.

  Le métal ne contient plus que   30/o    de carbures.



   Exemple 2
 On opère comme précédemment, mais on utilise 1,500 kg d'un alliage
 Mg 15,1 O/o
 Si 74,4   C/o   
 Ba   8,2 oxo   
 B 0,8   O/o   
 Impuretés: solde
 On obtient sensiblement les mêmes résultats que dans l'exemple précédent.

 

   Exemple 3
 Dans une poche contenant 75 kg de fonte préalablement recarburée au graphite et désulfurée au CaC2 sous barbottage d'azote on introduit à   1480     C à l'aide d'un dispositif plongeur 2,250 kg d'un alliage
 Fe 37    /o   
 Mg   9,2 O/o   
 Ba   5,1 0/o   
 Si   47,5 O/o   
 B   0,5  /o   
 Impuretés: solde
 La fonte coulée 9 minutes après traitement est parfaitement sphéroidale et a pour composition:
 C 3,71   O/o   
 Si 2,23 O/o
 Mn 0,06    /o   
 P 0,015   O/o   
 S   0,015 ouzo     
 Mg 0,044    /o   
 Fe:

   solde
 L'examen métallographique de la structure révèle une fonte parfaitement sphéroïdale, dont les nodules sont fins et régulièrement dispersés et qui, de plus, est presque exempte de carbures, même dans les parties minces des pièces coulées.



   Exemple 4
 Dans une poche, au fond de laquelle on a placé, suivant la méthode  sandwich  d'une part 7.500 kg d'alliage
 Si 48,1   o/o   
 Mg 9,6   O/o   
 Ba 5,2    /o   
 B   0,48 oxo   
 Fe: solde et d'autre part, un mélange de 290 g de NO3Na et 80 g d'aluminium en poudre, on introduit 250 kg de fonte.



   Après 8 minutes d'attente, on coule une fonte parfaitement sphéroidale.



   Cette fonte est exempte de carbures lorsqu'elle est coulée sous forme de pièces épaisses et le pourcentage évalué de carbures est inférieur à   0,50/o    sur pièce témoin de 4 mm d'épaisseur.



   Exemple 5
 Dans une poche contenant 75 kg de fonte, préalablement recarburée au graphite et désulfurée au carbure de calcium sous barbottage d'azote, on introduit à   1490O C    à l'aide d'un dispositif plongeur, d'une part 2,250 kg d'un alliage de composition
 Si 48,1   O/o   
 Mg 9,6    /o   
 Ba 5,2    /o   
 B 0,48   O/o   
 Fe: le reste et d'autre part, mélangé à la charge précédente 175 g de
NO3Na et 110 g d'aluminium.



   La fonte coulée 11 minutes après ce traitement, a pour composition:
 C 3,65    /o   
 Si 2,78   O/o   
 Mn 0,07    /o   
 P 0,07    /o   
 S   0,012%   
 Mg   0,0470/o   
 Fe: solde
 L'examen métallographique de la fonte coulée révèle:
 Une structure du graphite parfaitement sphéroidale,
 Une dispersion régulière des nodules de graphite
 Un plus grand nombre de nodules plus fins que ceux obtenus par un traitement classique
 Une matrice ferritique à   95 /o    et pratiquement exempte de carbures.



   Exemple 6
 Dans une poche contenant 75 kg de fonte préalablement recarburée et désulfurée, on introduit à   1480O    C à l'aide d'un dispositif plongeur d'une part 2,250 kg d'un alliage de même composition que dans l'exemple 5 et d'autre part 90 g de ferrocyanure de potassium.

 

   La fonte coulée 7 minutes après ce traitement a pour composition:
 C 3,65    /o   
 Si 2,86    /o   
 Mn 0,23    /o   
 S 0,04   O/o   
 P 0,07    /o   
 Mg 0,038    /o   
 Fe: solde
 L'examen métallographique de la fonte brute découlée révèle:
 Une structure du graphite parfaitement sphéroidale
 Une dispersion régulière des nodules de graphite,
 Un affinage de ces mêmes nodules en comparaison avec les traitements classiques,
 Une matrice contenant   9O0/o    de ferrite. 

Claims (1)

1. REVENDICATIONS

   I. Alliage pour le traitement des fontes, caractérisé en ce qu'il comprend du magnésium, du baryum, du bore et de l'azote, dans des quantités telles: - que le rapport des pourcentages en poids du Mg et du B est Mg olo 15 < - < 30 B 0/o - que le rapport des pourcentages en poids du Mg et du Ba est Mg O/o 1 < A50 Ba /o - que le rapport des pourcentages d'azote et de bore est N2 % 0 < # 2 B % II. Utilisation de l'alliage selon la revendication I pour l'obtention d'une fonte à graphite sphéroïdal, caractérisée en ce qu'on ajoute ledit alliage à une fonte, cet alliage et la fonte utilisée étant choisis de façon à ce que le rapport de la somme de l'azote présent dans la fonte utilisée et dans ledit alliage,

   au bore introduit est dans le rapport N2 0 < B SOUS-REVENDICATION Utilisation selon la revendication II, caractérisée en ce que l'on introduit simultanément dans une fonte ne contenant que peu d'azote, l'alliage ne contenant que peu d'azote et un produit susceptible d'en dégager tel que la cyanamide calcique, un ferro ou un ferricyanure, un mélange de nitrates et de poudre d'aluminium, afin que le rapport des pourcentages en poids d'azote et du bore soit < 2.