La fonte grise désigne généralement la fonte à forte teneur en carbone, en silicium et en manganèse, mais à faible teneur en soufre. Elle est formée par le processus de graphitisation lorsque la fonte liquide est lentement refroidie. Le graphite est réparti en flocons. Elle doit son nom au fait que sa fracture est gris foncé. La fonte grise fait référence à la fonte à graphite lamellaire. Ses principaux composants sont le fer, le carbone, le silicium, le manganèse, le soufre et le phosphore. C'est la fonte la plus utilisée, et sa production représente plus de 80% de la production totale de fonte. La fonte en fusion d'une certaine composition est soumise à un simple traitement de préfourrage et, après coulée, on obtient de la fonte à graphite lamellaire, également connue sous le nom de fonte grise.
Composition, structure et caractéristiques de performance de la fonte grise
Composition chimique de la fonte grise
La composition chimique de la fonte grise HT150 est approximativement la suivante : 3,2% à 3,5% de carbone, 1,9% à 2,3% de silicium, 0,5% à 0,8% de manganèse, moins de 0,12% de soufre et moins de 0,2% de phosphore.
La composition chimique de la fonte grise HT200 est généralement comprise entre 3,0% et 3,3% de carbone, 1,4% et 1,6% de silicium, 0,8% et 1,0% de manganèse, moins de 0,15% de soufre et moins de 0,15% de phosphore.
La composition chimique de la fonte grise HT250 est généralement la suivante : teneur en carbone de 3,16% à 3,30%, teneur en silicium de 1,79% à 1,93%, teneur en manganèse de 0,89% à 1,04%, teneur en soufre de 0,094% à 0,125%, et teneur en phosphore de 0,120% à 0,170%.
Structure en fonte grise
La structure de la fonte grise est constituée d'une matrice métallique et de graphite lamellaire. Il existe trois formes principales de matrice métallique : la ferrite, la perlite et la ferrite + perlite. En fonction des différentes structures matricielles, la fonte grise peut être divisée en plusieurs types :
Fonte grise ferritique : Le graphite en flocons grossiers est réparti sur la matrice métallique ferritique. Elle présente une résistance et une dureté faibles et de bonnes performances de coulée. Elle peut être utilisée pour fabriquer des pièces coulées ou des pièces minces peu exigeantes.
Fonte grise ferrite et perlitique : Le graphite lamellaire est réparti sur la matrice métallique composée de perlite et de ferrite. Les paillettes de graphite sont légèrement plus épaisses et plus nombreuses. Elles sont faciles à contrôler pendant la coulée, ont une bonne capacité de coupe et sont largement utilisées. .
Fonte grise perlite : Des paillettes de graphite fines et uniformes sont réparties sur la matrice de perlite. Elle présente une résistance et une dureté élevées et est principalement utilisée pour la fabrication de pièces mécaniques importantes.
Caractéristiques de performance de la fonte grise
Caractéristiques de performance de la fonte grise
La fonte grise possède d'excellentes propriétés de coulée. Sa composition chimique est proche du point eutectique, la fonte en fusion a une bonne fluidité et elle peut couler des pièces très complexes. En outre, en raison du volume spécifique élevé du graphite, le retrait de la pièce moulée pendant la solidification est réduit, ce qui peut simplifier le processus, réduire le stress de la pièce moulée et obtenir une structure dense.
Propriétés mécaniques de la fonte grise
Les propriétés mécaniques de la fonte grise sont relativement faibles. Sa résistance à la traction est inférieure à celle de l'acier, et sa plasticité et sa ténacité sont également médiocres. Le graphite est réparti en flocons, la surface d'appui effective est relativement petite et la pointe de graphite est sujette à une concentration de contraintes, de sorte que la résistance, la plasticité et la ténacité de la fonte grise sont inférieures à celles des autres fontes. Cependant, la résistance à la compression de la fonte grise est relativement élevée, généralement de 3 à 4 fois sa résistance à la traction. La fonte grise à matrice perlitique présente une dureté et une résistance à l'usure élevées.
Caractéristiques de résistance à l'usure de la fonte grise
La fonte grise présente une meilleure résistance à l'usure. En effet, le graphite lui-même a un effet lubrifiant, et les cavités après la chute du graphite peuvent absorber et stocker l'huile lubrifiante, ce qui confère aux pièces moulées une bonne résistance à l'usure. En outre, la fonte contient du phosphore eutectique de grande dureté, ce qui peut encore améliorer la résistance à l'usure.
Caractéristiques de résistance à la corrosion de la fonte grise
La fonte grise résiste à la corrosion dans une certaine mesure. La fonte grise peut résister à la corrosion dans certains environnements faiblement acides, faiblement alcalins, dans l'eau et dans le gaz. Toutefois, la résistance à la corrosion de la fonte grise est relativement limitée par rapport à certains matériaux spécialisés résistants à la corrosion.
Caractéristiques de coupe de la fonte grise
La fonte grise a de bonnes performances de coupe grâce aux effets de lubrification et de brise-copeaux du graphite lamellaire sur l'outil. Les performances de coupe de la fonte grise dépendent de la structure et de la dureté de la matrice. La matrice de ferrite est la meilleure, suivie de la matrice de perlite. En présence de cémentite libre, les performances de coupe diminuent fortement.
Qualités et applications de la fonte grise
Il existe de nombreuses qualités de fonte grise, les plus courantes étant HT100, HT150, HT200, HT250, HT300, HT350, etc.
| HT100 | Le HT100 est utilisé pour fabriquer des pièces moulées simples qui ne supportent que des charges légères, telles que des couvercles, des couvercles extérieurs, des palettes, des bacs à huile, des volants, des cadres, des plaques de fond, des poignées et des moules à lingots d'acier, des contrepoids de haut fourneau dans les équipements métallurgiques, des poids de fours d'aciérie, etc. |
| HT150 | Le HT150 résiste à des contraintes de flexion modérées et est utilisé pour la fabrication de boîtes de vitesses, de tuyaux d'échappement, de tuyaux d'admission d'air dans les véhicules agricoles, ainsi que de pièces soumises à des mouvements relatifs et à l'usure, telles que les établis. |
| HT200 | Le HT200 est utilisé pour fabriquer des pièces moulées qui supportent des contraintes de flexion modérées et dont la pression entre les surfaces de frottement est supérieure à 500MPa, telles que les tables de travail des machines-outils, les glissières, les bases, les boîtes de vitesses automobiles, les tuyaux d'admission et d'échappement, les corps de pompe, les corps de vanne, les couvercles de vanne, etc. |
| HT250 | Le HT250 convient à la fabrication de plates-formes en fonte, de plaques plates en fonte, de plaques plates de marquage, d'établis en fonte, de plaques plates d'assemblage, de plaques plates de soudage, d'engrenages, de niveaux, de bancs de machines-outils, de déflecteurs, de pièces moulées de grande taille, etc. |
| HT300 | Le HT300 convient à la fabrication de pièces moulées soumises à des contraintes de flexion élevées et nécessitant une grande étanchéité à l'air, telles que les plates-formes de soudage flexibles tridimensionnelles, les bancs de machines-outils lourdes, les engrenages, les cames, les vilebrequins de gros moteurs, les blocs-cylindres, les cylindres à haute pression, les bases de laminoirs, etc. |
| HT350 | Le HT350 est utilisé dans la fabrication de tours, de poinçonneuses et d'autres machines lourdes soumises à des contraintes plus importantes, telles que les bases de machines, les glissières de laminage en acier, les rouleaux, les colonnes de cokéfaction, les couronnes de mélangeurs cylindriques, les sièges de roues d'appui, etc. |
Traitement thermique de la fonte grise
Il existe plusieurs méthodes de traitement thermique pour la fonte grise, dont les principales sont les suivantes :
Recuit de détente
Afin d'éliminer les contraintes résiduelles de la pièce moulée, de stabiliser ses dimensions géométriques et de réduire ou d'éliminer la distorsion causée par la coupe, la pièce moulée doit être recuite sous contrainte. La composition chimique de la fonte doit être prise en compte lors de la détermination de la température de recuit de détente. La température de recuit de détensionnement pour la fonte grise ordinaire est généralement de 550°C, de 600°C pour la fonte grise faiblement alliée et de 650°C pour la fonte grise fortement alliée. La vitesse de chauffage est généralement de 60°C. ~120℃/h. Le temps de maintien dépend de la température de chauffage, de la taille et de la complexité structurelle de la pièce moulée, et du degré de détensionnement requis. La vitesse de refroidissement du recuit de détente pour les pièces moulées doit être lente, généralement contrôlée à 20-40°C/h, et une fois refroidie à une température inférieure à 200-150°C, elle peut être refroidie à l'air hors du four.
Recuit de graphitisation
S'il n'y a pas de cémentite eutectique dans la fonte ou si sa quantité est faible, un recuit de graphitisation à basse température peut être effectué ; si la quantité de cémentite eutectique dans la fonte est importante, un recuit de graphitisation à haute température doit être effectué. Pendant le recuit de graphitisation à basse température, la fonte subit une graphitisation et une granulation de la cémentite eutectique, ce qui réduit la dureté de la fonte et augmente sa plasticité. Le processus de recuit de graphitisation à haute température consiste à chauffer la fonte à une température supérieure à la limite supérieure de Ac1, de sorte que la cémentite libre dans la fonte se décompose en austénite et en graphite. Après avoir été maintenue à chaud pendant un certain temps, la pièce est refroidie de différentes manières en fonction de la structure matricielle requise.
Normalisation
Le but de la normalisation de la fonte grise est d'améliorer la résistance, la dureté et la résistance à l'usure des pièces coulées, ou comme un traitement thermique préparatoire pour la trempe de surface pour améliorer la structure de la matrice. La normalisation générale consiste à chauffer la pièce moulée jusqu'à la limite supérieure de Ac1 30 ~ 50℃, de sorte que la structure d'origine soit transformée en austénite, puis elle est sortie du four et refroidie à l'air après avoir été conservée pendant un certain temps ; les pièces moulées de formes complexes ou importantes sont normalisées avant que les contraintes internes ne soient éliminées. le recuit.
Trempe et revenu
Le processus de trempe est de chauffer la coulée à une température de Ac1 limite supérieure + 30 ~ 50℃, généralement 850 ~ 900℃, de sorte que la structure est transformée en austénite, et est maintenue à cette température, puis trempé, généralement en utilisant Oil quenching. Revenu Afin d'éviter la graphitisation, la température de revenu doit généralement être inférieure à 550°C.
Trempe superficielle : la trempe superficielle peut être utilisée pour améliorer la dureté superficielle, la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue de certaines pièces moulées. Les pièces en fonte grise et en fonte ductile peuvent être soumises à une trempe superficielle. En général, la trempe superficielle par chauffage par induction à haute (moyenne) fréquence et la trempe superficielle par contact électrique sont utilisées.
Cet article présente une discussion et une analyse approfondies des différentes caractéristiques, des processus de production et des domaines d'application des pièces moulées en fonte grise. Des recherches sur la composition des pièces coulées en fonte grise ont permis de préciser que la teneur en carbone, en silicium, en manganèse et en d'autres éléments a un impact significatif sur les performances de ces pièces. Par exemple, une augmentation appropriée de la teneur en silicium peut améliorer efficacement la résistance et la ténacité des pièces coulées en fonte grise, mais un excès de silicium entraînera une diminution de la dureté des pièces coulées. Dans le domaine des applications, les pièces moulées en fonte grise sont largement utilisées dans la construction automobile, l'industrie des machines et d'autres domaines en raison de leur bonne résistance à l'usure, de leur capacité d'absorption des chocs et de leurs avantages en termes de coûts.
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