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métallographiques

Nomenclature

La fonte grise qui porte la désignation « classe 60 » possède une résistance mécanique d’au moins 60 ksi, ce qui équivaut à 413 MPa. Pour respecter la norme ASTM A48, sa dureté mesurée en Brinell doit être au moins de 302 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 60 a été obtenu sans aucun traitement thermique réalisé après la coulée.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone est de 2,67 % et la teneur en silicium est de 1,56 % (carbone équivalent de 3,19 %). Une contamination de 0,55 % de cuivre (provenant de certaines ferrailles alliées) 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 60 à l’état brut de coulée en moule au sable est complètement perlitique. La perlite est très fine de sorte que, même avec un grossissement de 1000X, l’espacement entre les lamelles de cémentite ne peut être mesuré. Quelques colonies de perlite grossière sont visibles (500X et 1000X). Les lamelles de graphite sont parfois orientées au hasard, mais il est possible de distinguer plusieurs orientations préférentielles (voir 50X non attaqué et mosaïque 200X), donc un mélange entre le type A et le type E. Les données quantitatives sont 

• Proportion des phases : perlitique (94,7 %), ferritique (0 %), graphitique (5,3 %);
• Longueur approximative des lamelles : 75-100 µm.

Note : À titre d’exemple, la dureté de la perlite « fine » est de 301 HV (Vickers).

Remarques sur les propriétés mécaniques

La résistance mécanique de 605 MPa est largement supérieure à la norme de 413 MPa, ce qui correspond à une augmentation de 45 %. Ainsi, la visée était une classe 60, mais c’est plutôt une classe 80 qui a été obtenue (cette classe de fonte grise n’est toutefois pas normée).

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-03 Fonte grise (classe 40)

Applications possibles

Les critères de choix de cette fonte classe 60 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. La classe 60 développe une résistance mécanique élevée, et sa dureté permet des utilisations où la résistance à l’usure est un critère de sélection.

Applications typiques : bâtis et supports de machines, 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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