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métallographiques

Nomenclature

La fonte grise qui porte la désignation « classe 40 » possède une résistance mécanique d’au moins 40 ksi, ce qui équivaut à 276 MPa. Sa dureté mesurée en Brinell se situe généralement entre 187 HB et 269 HB.

 

Méthode d’élaboration

L’échantillon a été obtenu par élaboration et coulée en moule au sable au Département de métallurgie du Cégep de Chicoutimi.  La charge de départ est composée de 65 % de ferraille recyclée et de 32 % de fontes recyclées et/ou en gueuses. La proportion restante de 3 % correspond aux additifs (SiC, FeSi50, graphite). L’inoculation est de 0,6 % massique de FeSi-Ca à 76,5 % Si, qui contient aussi de l’aluminium (1,1 %) et du calcium (1,0 %). La durée d’inoculation est de 5 minutes avant la coulée en moule au sable, et la température de coulée se situe entre 1385 °C et 1400 °C. La pièce produite a une section de 1 pouce de diamètre.

État métallurgique

L’état brut de coulée en moule au sable de la fonte grise de classe 40 a été obtenu sans aucun traitement thermique réalisé après la coulée.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone est de 3,28 % et la teneur en silicium est de 1,94 % (carbone équivalent de 3,93 %). Une contamination de 0,45 % de chrome et de 0,4 % de cuivre n’a pas eu de répercussion sur la formation de carbures lors du refroidissement.

Remarques sur la microstructure

La microstructure de la fonte grise classe 40 à l’état brut de coulée en moule au sable est à dominance perlitique. Les lamelles de graphite sont orientées au hasard dans toutes les directions (voir 50X non attaqué), donc de type A. La zone entourant les lamelles de graphite étant appauvrie en carbone, quelques grains de ferrite se sont formés aux extrémités des lamelles de graphite alors que la matrice demeure perlitique. Les données quantitatives sont :

• Proportion des phases : perlitique (90,2 %), ferritique (4,2 %), graphitique (5,5 %);

• Longueur approximative des lamelles : 75-100 µm.

Note : Sur la micrographie « Nital 2 % (LP + FT530), « FT530 » signifie « filtre tintant compensateur de premier ordre rouge », Olympus U-TP530.

Remarques sur les propriétés mécaniques

La résistance mécanique de 315 MPa est supérieure à la norme A48. Dans les fontes grises, la taille des grains de perlite et leur finesse influencent davantage la résistance mécanique que la dureté : de petits grains de perlite fine augmentent la résistance mécanique. Quant à la dureté, elle diminue en fonction de la taille croissante des lamelles de graphite.

Il est à noter que le module de Young est variable (il évolue) tout au long de la déformation dans le domaine élastique. À titre d’exemple, la dureté de la perlite est de 259 HV, alors que celle de la ferrite est de 167 HV.

Préparation métallographique

1. Meulage : 2x (180 grains, 2 min.), 2x (220 grains, 2 min.), 2x (320 grains, 2 min.);
2. Polissage avec particules diamantées MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-DAC 3 µm (4 min.), MD-NAP 1 µm (2 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry (1 min.).

Fiches d’alliages associés

• Ft-02 Fonte grise (classe 30)
• Ft-04 Fonte grise (classe 60)

Applications possibles

Les critères de choix de cette fonte classe 40 pour certaines applications sont son usinabilité, sa résistance en compression (de 3 à 4 fois supérieure à sa résistance en tension) et sa capacité d’amortissement exceptionnellement élevée.

Applications typiques : bâtis et supports de machines, blocs-moteurs des moteurs à combustion interne, rotors (disques) de freins, corps de valves, rouleaux de séchage pour l’industrie du papier, cylindres sous pression coulés.

Provenance/Fabrication

Cette fonte a été produite lors d’un projet de fin d’études effectué au Département de métallurgie du Cégep de Chicoutimi, Saguenay, Québec, Canada (novembre 2016).

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