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PROCEDE D'ANALYSE THERMIQUE DE FONTE
A GRAPHITE SPHEROÏDAL DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé d'analyse thermique de fonte à graphite sphéroïdal et plus particulièrement un procédé perfectionné pour déterminer des propriétés de fonte à graphite sphéroïdal par analyse thermique de son métal en fusion.
FONDEMENT DE L'INVENTION
Dans la recherche de propriétés d'une fonte à graphite sphéroïdal en utilisant la courbe de refroidissement de son métal en fusion avant la coulée, on verse une portion du métal .en fusion dans un récipient d'échantillonnage équipé d'un thermocouple et contenant une petite quantité de soufre (S) et de tellure (Te) dans le but de transformer la masse fondue en fonte brute blanche.
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Lorsqu'on utilise du soufre et du tellure à titre d'additifs, des éléments dans la fonte à graphite sphéroidal en fusion réagissent avec le soufre avant de réagir avec le tellure, et le soufre se transforme en sulfure de magnésium (MgS). En conséquence, le tellure introduit par addition dans la masse fondue ne sera pas consommé et la formation de fonte brute blanche sera favorisée.
On place du tellure dans le récipient d'échantillonnage et, lorsqu'on verse la fonte à graphite sphéroïdal en fusion à température élevée dans le récipient, le tellure réagit avec l'oxygène et forme de l'oxyde de tellure (Te02) qui est toxique pour l'être humain et qui s'échappe dans l'air.
La fumée blanche émise par l'oxyde de tellure pique les yeux de l'opérateur placé à proximité d'un four travaillant à une température élevée d'environ 1500 C.
A la lumière des indications ci-dessus, un objet principal de la présente invention est de procurer un procédé d'analyse thermique de fonte à graphite sphéroïdal sans déclencher une pollution de l'environnement.
Un autre objet de l'invention est de procurer un procédé d'analyse thermique de fonte à graphite sphéroïdal en utilisant un récipient d'échantillonnage qui ne contient pas de tellure.
Conformément à l'invention, pour pouvoir réaliser les objets indiqués ci-dessus, on utilise à titre d'additifs, des éléments des terres rares tels que le cérium (Ce) ou le lanthane (La), ainsi que des éléments
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mixtes des terres rares tels que du mischmétal à titre d'additif à la place du tellure.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La FIGURE 1 est un schéma représentant la relation entre les changements de la température eutectique d'une fonte à graphite sphéroïdal contenant du silicium à raison de 1,4, 2,0 et 3,0% (en poids) et auquel on a ajouté du mischmétal.
La FIGURE 2 est une photomicrographie représentant la microstructure d'une fonte à graphite sphéroïdal en l'absence de mischmétal.
La FIGURE 3 est une photomicrographie représentant la microstructure d'une fonte à graphite sphéroïdal contenant du mischmétal à raison de 0,2 pour cent (en poids).
La FIGURE 4 est une photomicrographie représentant la microstructure d'une fonte à graphite sphéroïdal contenant du mischmétal à raison de 0,4 pour cent (en poids).
La FIGURE 5 est une photomicrographie représentant la microstructure d'une fonte à graphite sphéroïdal contenant du mischmétal à raison de 0,6 pour cent (en poids).
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DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On verse le métal en fusion de la fonte dans un récipient d'échantillonnage contenant une petite quantité d'additifs mentionnés ci-dessus pour obtenir la courbe de refroidissement du métal en fusion.
A partir de la courbe de refroidissement, on peut mesurer la température de cristallisation primaire indiquant une première et une seconde température eutectique du métal en fusion d'une manière identique à celle que l'on utilise lorsqu'on évalue la teneur du métal en fusion en équivalents de carbone, en carbone et en silicium, en utilisant le récipient d'échantillonnage qui contient du tellure.
En fonction de la réaction du tellure avec le métal en fusion, la fonte à graphite sphéroïdal peut être transformée en fonte brute blanche, cette transformation pouvant être observée par la diminution de la température eutectique du métal en fusion.
Plus précisément, on peut évaluer la transformation de la fonte à graphite sphéroïdal en fusion en fonte brute blanche par ,l'abaissement de la température eutectique de la fonte à graphite sphéroïdal en fusion jusqu'à la température eutectique de la fonte brute blanche (ou "température eutectique de la cémentite").
Lorsque de la cémentite (FeC) se forme dans la fonte à graphite sphéroïdal en fusion, il est possible d'observer la structure de la fonte brute blanche à l'aide d'un microscope.
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Habituellement, la teneur en silicium de la fonte à graphite sphéroïdal s'élève d'environ 1,4 à 3,0% (en poids) et l'augmentation de la teneur en silicium a pour effet d'abaisser la température eutectique de la fonte brute blanche.
On ajoute respectivement des quantités de 0,2, de 0,4 et de 0,6% (en poids) de mischmétal aux échantillons de fonte à graphite sphéroïdal en fusion contenant du silicium à raison de 1, 4, 2, 0 et 3,0% (en poids) et on examine le changement de la température eutectique de chaque échantillon.
Il est déjà connu que, lorsque la fonte à graphite sphéroïdal en fusion contient du silicium à raison de 1,4%, sa température eutectique s'élève à 1114 C et lorsqu'elle contient du silicium à raison de 3,0%, sa température eutectique s'élève à 1101 C.
En conséquence, on peut représenter les résultats évoqués ci-dessus dans la figure 1 dans laquelle la température eutectique du métal en fusion est portée en ordonnée et la teneur en mischmétal est illustrée en abscisse.
Comme on peut le voir en figure 1, si l'on ajoute du mischmétal à raison de 0,4% à la fonte à graphite sphéroïdal en fusion contenant du silicium à raison de 2,0, on obtient la température eutectique de la fonte brute blanche indépendamment de la teneur en silicium.
Ensuite, on ajoute du mischmétal à la fonte à graphite sphéroïdal en fusion contenant du silicium à raison de 2,0%. A ce moment, on peut observer sa microstructure.
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En figure 2, on représente la structure de la fonte à laquelle on n'a pas ajouté de mischmétal, la fonte à graphite sphéroïdal apparaissant clairement.
Lorsqu'on ajoute du mischmétal à raison de 0,2% à la fonte en fusion, la structure de la fonte se modifie pour obtenir de la fonte à graphite sphéroïdal CV, comme indiqué en figure 3.
Lorsqu'on ajoute du mischmétal à raison de 0,4% et de 0,6% respectivement à la fonte en fusion, comme indiqué dans les figures 4 et 5, les deux structures ne contiennent pas de graphite et on peut voir l'existence de cémentite.
Comme indiqué ci-dessus, la particularité caractéristique de la présente invention consiste à ajouter des éléments des terres rares à concurrence de plus de 0,4% au récipient d'échantillonnage à utiliser pour analyser la fonte à graphite sphéroïdal en fusion.
Lorsqu'on ajoute une petite quantité des éléments des terres rares à la fonte en fusion, de la même manière que lorsqu'on ajoute du tellure, la température eutectique peut être,aisément mesurée dans une courbe de refroidissement et les éléments des terres rares se combinent avec l'oxygène qui est présent dans le métal en fusion et forment de l'oxyde de cérium ou de l'oxyde de lanthane. Ces oxydes ne diffusent pas dans l'air au même titre que l'oxyde de tellure, ils flottent sur l'eau, puis ils se solidifient après quelques minutes.
En conséquence, les opérateurs placés à proximité d'un four ne seront pas gênés par les oxydes mentionnés ci-dessus comme ils le sont avec le tellure.
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METHOD OF THERMAL ANALYSIS OF CAST IRON
A SPHEROIDAL GRAPHITE AREA OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal analysis method of spheroidal graphite cast iron and more particularly to an improved method for determining properties of spheroidal graphite cast iron by thermal analysis of its molten metal.
FOUNDATION OF THE INVENTION
In the search for properties of a spheroidal graphite cast iron using the cooling curve of its molten metal before casting, a portion of the molten metal is poured into a sampling container equipped with a thermocouple and containing a small amount of sulfur (S) and tellurium (Te) in order to transform the melt into white pig iron.
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When sulfur and tellurium are used as additives, elements in molten spheroidal graphite cast iron react with sulfur before reacting with tellurium, and the sulfur changes to magnesium sulfide (MgS). Consequently, the tellurium introduced by addition into the melt will not be consumed and the formation of white pig iron will be favored.
Tellurium is placed in the sampling container and when pouring spheroidal graphite cast iron at high temperature into the container, the tellurium reacts with oxygen and forms tellurium oxide (TeO2) which is toxic to humans and escapes into the air.
The white smoke emitted by tellurium oxide stings the eyes of the operator placed near an oven working at a high temperature of around 1500 C.
In the light of the above indications, a main object of the present invention is to provide a method of thermal analysis of spheroidal graphite cast iron without triggering environmental pollution.
Another object of the invention is to provide a method of thermal analysis of spheroidal graphite cast iron using a sampling vessel which does not contain tellurium.
In accordance with the invention, in order to be able to achieve the objects indicated above, rare earth elements such as cerium (Ce) or lanthanum (La) are used as additives, as well as elements
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mixed rare earths such as mischmetal as an additive instead of tellurium.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIGURE 1 is a diagram showing the relationship between changes in the eutectic temperature of a spheroidal graphite cast iron containing silicon at 1.4, 2.0 and 3.0% (by weight) and to which has been added mischmetal.
FIGURE 2 is a photomicrograph representing the microstructure of a spheroidal graphite cast iron in the absence of mischmetal.
FIGURE 3 is a photomicrograph showing the microstructure of a spheroidal graphite cast iron containing mischmetal at 0.2 percent (by weight).
FIGURE 4 is a photomicrograph showing the microstructure of a spheroidal graphite cast iron containing mischmetal at 0.4 percent (by weight).
FIGURE 5 is a photomicrograph showing the microstructure of a spheroidal graphite cast iron containing mischmetal at 0.6 percent (by weight).
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DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The molten metal from the cast iron is poured into a sampling container containing a small amount of the additives mentioned above to obtain the cooling curve of the molten metal.
From the cooling curve, it is possible to measure the primary crystallization temperature indicating a first and a second eutectic temperature of the molten metal in a manner identical to that which is used when evaluating the content of the molten metal. in carbon, carbon and silicon equivalents, using the sample container that contains tellurium.
Depending on the reaction of tellurium with the molten metal, spheroidal graphite cast iron can be transformed into white crude iron, this transformation can be observed by the decrease in the eutectic temperature of the molten metal.
More precisely, one can evaluate the transformation of cast iron with spheroidal graphite in fusion into white crude iron by, the lowering of the eutectic temperature of the cast iron with spheroidal graphite in fusion until the eutectic temperature of white crude iron (or "eutectic temperature of cementite").
When cementite (FeC) is formed in molten spheroidal graphite iron, it is possible to observe the structure of white pig iron using a microscope.
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Usually the silicon content of spheroidal graphite cast iron is about 1.4 to 3.0% (by weight) and increasing the silicon content has the effect of lowering the eutectic temperature of the white pig iron.
0.2, 0.4 and 0.6% (by weight) of mischmetal are added to the samples of molten spheroidal graphite cast iron containing silicon at the rates of 1, 4, 2, 0 and 3, respectively. 0.0% (by weight) and examining the change in eutectic temperature of each sample.
It is already known that, when molten spheroidal graphite iron contains silicon at 1.4%, its eutectic temperature rises to 1114 C and when it contains silicon at 3.0%, its eutectic temperature is 1101 C.
Consequently, the results mentioned above can be represented in FIG. 1 in which the eutectic temperature of the molten metal is plotted on the ordinate and the mischmetal content is illustrated on the abscissa.
As can be seen in Figure 1, if we add mischmetal at a rate of 0.4% to the molten spheroidal graphite iron containing silicon at a rate of 2.0, we obtain the eutectic temperature of the raw iron white regardless of the silicon content.
Next, mischmetal is added to the molten spheroidal graphite iron containing silicon in an amount of 2.0%. At this time, we can observe its microstructure.
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In FIG. 2, the structure of the cast iron is shown to which no mischmetal has been added, the spheroidal graphite cast iron appearing clearly.
When 0.2% mischmetal is added to the molten iron, the structure of the iron changes to obtain CV spheroidal graphite iron, as shown in Figure 3.
When we add 0.4% and 0.6% mischmetal respectively to the molten iron, as shown in Figures 4 and 5, the two structures do not contain graphite and we can see the existence of cementite.
As indicated above, the characteristic feature of the present invention consists in adding rare earth elements in an amount of more than 0.4% to the sampling vessel to be used for analyzing the cast iron with spheroidal graphite in fusion.
When adding a small quantity of rare earth elements to molten pig iron, in the same way as when adding tellurium, the eutectic temperature can be easily measured in a cooling curve and the rare earth elements are combine with the oxygen that is present in the molten metal and form cerium oxide or lanthanum oxide. These oxides do not diffuse in the air in the same way as tellurium oxide, they float on water, then they solidify after a few minutes.
Consequently, operators placed near an oven will not be bothered by the oxides mentioned above as they are with tellurium.