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métallographiques

Nomenclature

La fonte ductile (GS) « 65-45-12 » désigne une fonte à graphite sphéroïdal possédant une résistance mécanique d’au moins 65 ksi, une limite d’élasticité de 45 ksi et un allongement à la rupture minimal de 12 % (norme ASTM A536). La dureté mesurée en Brinell se situe typiquement entre 152 HB et 185 HB. Les autres désignations sont FGS450-10 (France), FNG42-12 (Belgique), D4512 (SAE), F33100 (UNS) et 450-10 (ISO).

Méthode d’élaboration

La pièce a été élaborée par Fonderie Bibby, Sainte-Croix, Québec, Canada. L’élaboration de la fonte a suivi les étapes conventionnelles de mise en alliage, inoculation et injection d’un inoculant à base de magnésium. La coulée de la pièce a été effectuée 5 minutes après l’injection du sphéroïdisant pour en observer les effets. La température de coulée est d’environ 1415 °C.

État métallurgique

La fonte GS « 65-45-12 » a été obtenue brute de coulée (sable) sans aucun traitement thermique réalisé après la coulée.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone est de 3,64 % et la teneur en silicium est de 2,58 % (carbone équivalent de 4,5 %). La sphéroïdisation est réalisée avec un inoculant à base de Fe-Si-Mg. La quantité de magnésium ajouté est de 0,049 % (massique), alors que la teneur résiduelle en magnésium dans la pièce est de 0,036 %.

Remarques sur la microstructure

À l’état non attaqué (100X), la taille des nodules de graphite ainsi que leur dispersion dans la matrice sont plus faciles à évaluer par analyse d’images. La nodularité est de 97 % pour une densité nodulaire de 141 nod/mm²*. La coulée des échantillons a été effectuée 5 minutes après l’injection du sphéroïdisant, et la nodularité de 97 % indique que le processus a commencé sa dégradation : quelques nodules sont déchiquetés. Le diamètre moyen des nodules est de 35 µm avec une valeur minimale de 10 µm et une valeur maximale de 137 µm. Les données quantitatives pour la proportion des phases sont : perlitique (26 %), ferritique (62 %), graphitique (11,9 %).

Avec la combinaison des attaques chimiques au nital 2 % sur le picral 4 %, la microstructure présente des grains de ferrite autour des nodules de graphite, révélant le processus de graphitisation qui appauvrit en carbone la zone adjacente. La perlite est relativement fine, et la matrice est principalement ferritique.

* Selon la norme ASTM 2567E et le facteur de forme de 0,6. La précision pour la nodularité est de +/- 15 nod/mm².

Remarques sur les propriétés mécaniques

Traduite en unités d’ingénierie du système international, la fonte GS « 65-45-12 » devient 448 MPa-310 MPa-12 %. Les valeurs mesurées pour la résistance mécanique, la limite élastique et l’allongement à la rupture surpassent les valeurs prescrites par la norme ASTM A536. Malgré le début de dégradation de quelques nodules, l’allongement à la rupture n’est affecté que de 1 % (diminution).

Cette microstructure permet à la fois un usinage à grande vitesse et une très faible rugosité de surface. Les propriétés de cet alliage le rendent apte à la fabrication de composants de machines sujets aux chocs et à la fatigue.

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-08 Fonte GS A536 65-45-12
• Ft-10 Fonte GS A536 65-45-12
• Ft-11 Fonte GS A536 65-45-12

Applications possibles

Cette classe de fonte GS « 65-45-12 » permet des applications de service général. Elle combine à la fois une résistance mécanique comparable à celle d’un acier SAE 1035 laminé à chaud et une résistance aux chocs respectable. 

Applications possibles : rotors à pompes hydrauliques, ébauches d’engrenages (gear blank), béliers, glissières pour machines-outils, plaques-modèles pour la fonderie, pinces, corps de soupapes, collecteurs, soupapes de compresseurs, bagues de cylindres hydrauliques, bagues de tiges (rod bushings), moules pour pneus, pièces automobiles telles étriers de freins, arbres à cames, cylindres, bielles, pignons et engrenages.

Provenance/Fabrication

La pièce est un échantillon standard (Y-Block à base de 1 po) répondant à la norme ASTM A536 et servant à évaluer les propriétés mécaniques de la pièce coulée, offerte par la Fonderie Bibby, Sainte-Croix, Québec, Canada.

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