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métallographiques

Nomenclature

Cette fonte blanche Ni-Hard est de composition chimique exploratoire. Elle a été élaborée pour montrer l’effet de l’augmentation de la teneur en carbone au-dessus du point eutectique du diagramme fer-carbone. Ainsi, elle n’est pas assujettie à une norme particulière définissant les propriétés chimiques et mécaniques.

Méthode d’élaboration

L’échantillon a été obtenu par élaboration et coulée en moule au sable, effectuée au Département de métallurgie du Cégep de Chicoutimi. La charge de départ est composée de 65 % de ferraille recyclée et de 32 % de fonte recyclée et/ou en gueuse. L’utilisation de fonte en gueuse très pauvre en silicium a permis de réduire son effet graphitisant. La proportion restante de 3 % correspond aux additifs (Fe-Ni, Fe-Cr, SiC, FeSi50 et graphite). La température de coulée se situe à environ 1400 °C. La coulée a été effectuée en moule au sable ouvert pour produire une plaque d’une épaisseur de 0,5 pouce (12 mm).

État métallurgique

Cette fonte Ni-Hard exploratoire à 5,0 % de carbone a été obtenue brute de coulée en moule au sable sans aucun traitement thermique subséquent.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone de 5,0 % se situe au-delà de l’intervalle permis par la norme ASTM A532, classe 1, type A (2,8-3,6 %). La fonte devient hypereutectique avec cette teneur en carbone. Les teneurs élevées en nickel (4,35 %) et en chrome (2,13 %) visent à maintenir une bonne trempabilité. Le nickel aide à maintenir la phase austénitique à la température ambiante alors que le chrome compense l’effet graphitisant du nickel et permet la formation de carbures stables.

Remarques sur la microstructure

Cette fonte Ni-Hard hypereutectique qui contient une teneur en carbone de 5,0 % possède une microstructure constituée à forte proportion (> 90 %) de carbures eutectiques, appelés la lédéburite, et de quelques longs carbures primaires (en blanc). La microstructure contient aussi quelques plages graphitiques, indicatrices d’un taux de refroidissement trop lent, ce qui n’a pas permis d’éviter la graphitisation. Les dendrites sont constituées soit d’austénite non transformée (couleur beige ou crème), soit de martensite (aiguilles ou plaquettes brunâtres après attaque au nital 2 %) ou d’un mélange des deux. Il y a aussi présence de plusieurs fissures dans l’échantillon, qui se sont produites lors du refroidissement.

Remarques sur les propriétés mécaniques

La résistance mécanique et la limite élastique ne sont pas des propriétés généralement mesurées pour les pièces fabriquées en fonte Ni-Hard. Comme ces pièces sont sollicitées en usure (par abrasion et choc), c’est principalement la dureté, et parfois le test d’impact, qui est demandée par le client. La résistance à l’abrasion est élevée sous l’action de contraintes élevées.

La dureté de cet échantillon est de 46 HRC (430 HB), ce qui est largement inférieur à la norme des fontes Ni-Hard ASTM A532, classe 1, type A ou B (550 HB). La cause principale est la présence de plages de graphite, qui réduisent la dureté de l’échantillon.

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-17 Fonte Ni-Hard Classe 1, type B (2,3 % C)
• Ft-18 Fonte Ni-Hard Classe 1, type A (3,1 % C)
• Ft-19 Fonte Ni-Hard Classe 1, type A (3,5 % C)
• Ft-20 Fonte blanche Ni-Hard (4,3 % C)

Applications possibles

Aucune d’application n’est mentionnée pour ce type de fonte blanche Ni-hard non normée à 5,0 % de carbone. Consultez les autres fiches associées pour comparer les métallographies ou connaître les applications possibles.

Provenance/Fabrication

La plaque d’une épaisseur de 0,5 pouce a été élaborée et coulée au Département de métallurgie du Cégep de Chicoutimi, Saguenay, Québec, Canada.

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