BE461509A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Pièces de fonderie et leur procédé de fabrication. 



   La présente invention est relative au procédé de fusion de déchets et riblons   dacier   de pièces de fer moulées et de fonte brute en quantité voulue pour régler la force de pénétration à lrétat de plénitude au cours du processus de   solidifcation,   de manière à produire des pièces moulées en fer denses et saines, uniformément pleines dans toutes leurs parties et présentant des propriétés physiques en rapport.   Lrinvention   srétend aussi aux pièces de fonderie produites par ce procédé. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Dans la production de pièces de fonderie, un desideratum est d'obtenir des pièces moulées présen- tant des propriétés physiques et des structures de matriçage convenant le mieux à la nature du service dans lequel ces pièces de fonderie doivent être utilisées. Les propriétés physiques et les structures de matriçage de pièces de fonderie sont les facteurs importants de Inaptitude de ces pièces à satisfaire aux nécessités particulières de lrutilisation à laquelle elles sont destinées. 



   De nombreuses tentatives ont été faites pour résoudre le problème de lrobtention des propriétés physiques et des structures de matriçage désirées dans les piéces de fonderie en fer, et certaines ont réussi dans une mesure limitée. Cependant, tous les procédés connus présentent l'inconvénient de causer un manque d'uniformité et de comporter des limitations inhérentes quant à la certitude des résultats. 



   Dans le procédé ordinaire de production de fonte grise ou de pièces moulées en semi-acier, on obtient certains mélanges de fonte, ferraille et (ou) acier pour réaliser une composition chimique prédéterminée certains: carbone total, silicium, manganèse, soufre et phosphore dans la pièce moulée terminée. En réglant cette composition, on donne un produit résultant des caractéristiques physiques certaines qui l'identifient comme étant conforme à une désignation de propriété physique reconnue. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 une désignation typique est la spécification A.S.T.M. A126-30. Résistance à la traction minimum;   2.100Ko  au cm2. Charge transversale minimum 1.485K  sur une barre de 25,9 mm brisée sur   30,48cm   avec une déviation minimum de 3,05mm. 



   Composition chimique: maximum U,12 de soufre et maximum 0,75 de phosphore. 



   Le résultat de ce procédé de travail est de produire un fer qui satisfasse aux conditions de la spécification de propriété physique prévues sur la barre   darbitrage   Standard A.F.A. ou   la/barre   d'essai A.S.T.M., mais les pièces de fonderie produites peuvent encore être refusées pour cause de porosité ou de féfaut de contraction, lorsque deux ou plus de    deux sections se joignent ;

   bien le métal même peut   présenter un grain insuffisamment serré en ne pas satisfaire à   lessai   de pression,*Ou encore il peut témoigner à l'usinage d'une faiblesse de structure comme cela se manifeste ordinairement lors de L'usinage des dents d'une ébauche de pignon par exemple. un a parfois essayé de remédier à ces défauts en modifiant la composition chimique ou en ajoutant des métaux spéciaux, tels que nickel, chrome, molybdène ou cuivre, ou une combinaison de ces métaux, mais même dans ce cas, des difficultés peuvent être rencontrées par suite de criques, d'une texture peu serrée et d'une faiblesse mécanique au changement de section. 



   En d'autres termes, les propriétés de la barre dressai n'indiquent pas si la pièce de fonderie même 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 sera solide ou acceptable, pas plus qu'une spécifica- tion chimique acceptable n'assure une fonderie saine. 



   Pour éliminer ces défauts et pour assurer la production de pièces de fonderie saines et pleines dans toute leur section, on *trouvé, selon l'invention, que leur composition chimique est d'une importance secondaire et nest pas un critérium défini soit des propriétés physiques, soit de la solidité d'une pièce de fonderie quelconque, mais plutôt que la constitucion physique du fer, c'est-à-dire la disposition de ses constituants de structure, l'un avec l'autre, est le facteur déterminant. L'invention a trait au réglage de la constitution physique et permet de fabriquer un fer ayant une teneur austénitique prédéterminée à l'état solide et dont la valeur thermique latente de carbures en passant de l'état liquide à lrétat solide est maintenue dans des limites spécifiques. 



   L'invention fournit un procédé précis pour pro- duire des pièces de fonderie présentant un rapport des constituants de structure de nature à assurer des pro-   priétés   physiques, une solidité et une structure de matriçage réglées avec précision. 



   D'autres buts de l'invention sont : d'éliminer les défauts habituels à des sections jointives de pièces de fonderie, d'établir avec précision des propriétés déterminées de prémoulage en rapport avec la section de la pièce de fonderie, de régler la force de pénétration jusqu'à solidité d'une fonte donnée, d'assurer la réglage des valeurs de chaleur latente   d'une   fonte lors de la solidification et de régler 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 la mesure de recarbonisation de pièces de fonderie devant satisfaire à des conditions prédéterminées. 



   L'invention vise encore un procédé en deux temps pour fabrique des fontes qui comporte, comme première opération, la sélection d'un mélange de matières prem-   ières   apte à donner, lorsqu'il est fondu., une con- stitution structurale en relation directe avec l'equilibre de carbure tel que mesuré par la quantité de cémentite libre présente et, comme seconde opéra- tion, la décomposition de la cémentite libre de façon que la structure finale soit constituée par du carbone libre dans une matrice entièrement en perlite.

   On cherche, en outre, à établir ici la relation   d'équi-   libre de carbure dans un fer de constitution physique donnée par rapport à une section donnée de la pièce de fonderie, puis à établir la relation d'équilibre de carbure par rapport à la seation pour assurer la meilleure faculté d'usinage en combinaison avec les propriétés physiques maxima dans une section donnée quelconque.

   On vise également à régler la constitution structurelle par/la nature de la matière première con- stituant la charge du four ainsi qu'à établir et régler la valeur de chaleur latente du fer fondu, à empêcher la formation   d''une   ferrite libre qui peut autrement se former suivant les procédés utilisés dans la pratique ordinaire, ainsi qu'à créer une fonte de fer ayant à l'éta "tel que coulé" un pouvoir de péné- tration jusqu'à solidité tel qu'il fournisse des pièces de fonderie pleines de toutes dimensions. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



   D'autres buts et avantages, ainsi qu'une complète compréhension de l'invention, ressortiront de la de- scription détaillée qui suit: 
Les exemples ci-après expliquent comment le procédé est applicable dans la pratique pour assurer la production de pièces de fonderie présentant une structure et des propriétés uniformes. 



   Na. 1 - On suppose un fer fabriqué à partir d'un mélange comprenant 70% de déchets d'acier, 20% de fer- raille de retour et 10% de fonte, et 
No. 2 - On suppose un fer composé d'approxima- tivement 40% de déchets d'acier, 40% de ferraille de retour et 20% de fonte. 



   La composition chimique du fer résultant peut ne pas être exactement la même d'un cas à l'autre. Ceci n'est pas très important. Dans chaque cas, le mélange chargé dans le cubilot est calculé à une valeur de chaleur spécifique donnée à la température solidus   deapproximativement   1180 C, ce qui a pour résultat, lors du refroidissement à la température ambiante, une quantité donnée de cémentite libre. C'est là, la première opération du procédé de l'invention. 



   Lorsqu'on a obtenu la quantité convenable de cémentite libre, la seconde opération du procédé consiste à décomposer la cémentite en excès pour assurer qu'il n'est produit qu'une matrice perlitique, ne con- tenant pas de cémentite libre ou de ferrite libre, et qui donne des pièces de fonderie homogènes uniformé- ment plenes ayant des propriétés physiques maxima avec des qualités d'usinage libres. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



   Ainsi qu'on   la   indiqué dans ce qui précède, ' ,on a constaté que la composition chimique   nrest   pas en elle-même un criterium défini soit des propriétés physiques, soit de la nature pleine dune pièce de fonderie. Ceci peut être expliqué en se référant aux   easais   suivants. 



  Deux mélanges de fers ayant approximativement la même composition chimique, la même température de coulée, etc., ont été fondus dans le même cubilot, avec le même coke et sous des conditions de réglage analogues. 



   Les mélanges et les résultats sont indiqués ci- dessous; 
 EMI7.1 
 
<tb> FER <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> FER <SEP> No, <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Mélange <SEP> Mélange
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fonte <SEP> 100K  <SEP> Fonte <SEP> 200K
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fonte <SEP> argentée <SEP> 80K  <SEP> Fonte <SEP> argentée-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fonte <SEP> miroitante <SEP> 5K  <SEP> Fonte <SEP> miroitante <SEP>  
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Déchets <SEP> d'acier <SEP> 200K  <SEP> Déchets <SEP> d'acier <SEP> OOKo
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Ferraille <SEP> de <SEP> retour <SEP> 115K <SEP> Ferraille <SEP> de <SEP> retour <SEP> 400K 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> COMPOSITION <SEP> COMPOSITION
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 3,13 <SEP> Carbone <SEP> total <SEP> 5,14
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silicium <SEP> 1,53 <SEP> Silicium <SEP> 1,

  54
<tb> 
<tb> 
<tb> Manganèse <SEP> 0,63 <SEP> Manganèse <SEP> 0,61
<tb> 
<tb> 
<tb> Phosphore <SEP> 0,14 <SEP> Phosphore <SEP> 0,15
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Soufre <SEP> 0,091 <SEP> Soufre <SEP> 0,092
<tb> 
 Ces mélanges ayant été coulés en barres d'essai de di- mensions variables moulées à partir du même gabarit, les résultats dressai ci-après ont été obtenus :

   
 EMI7.2 
 
<tb> FER <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> FER <SEP> NO. <SEP> 2
<tb> Diamètre <SEP> de <SEP> barre <SEP> Tension <SEP> (kg <SEP> au <SEP> Diamètre <SEP> de <SEP> Tension <SEP> (kg
<tb> 
 
 EMI7.3 
 mmT- cm2 barre (mm) au cm 
 EMI7.4 
 
<tb> 25,73 <SEP> 3480 <SEP> 26, <SEP> 29 <SEP> 2850
<tb> 
<tb> 22, <SEP> la <SEP> 3500 <SEP> 23,42 <SEP> 2930
<tb> 
<tb> 19,43 <SEP> 3520 <SEP> 20,42 <SEP> 2800
<tb> 
<tb> 16,38 <SEP> 3680 <SEP> 17,02 <SEP> 2880
<tb> 
<tb> 13,33 <SEP> 3860 <SEP> 13,51 <SEP> 3320
<tb> 
<tb> 10,16 <SEP> il-190 <SEP> 10,28 <SEP> 3420
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
On voit par ces résultats que la composition chimique nest pas le facteur primordial de réglage soit de la constitution, soit des propriétés physiques de la pièce de fonderie terminée. 



   Lorsque le fer No. 1 a été coulé en une pièce de fonderie de 100 mm d'épaisseur ou plus, on a constaté qu'il était uniformément plein et qu'il présentait la même structure de graphite depuis le bord jusqu'au milieu. 



   Lorsque le fer No. 2 a été coulé en pièces de fonderie de 25 mm ou même de 50mm d'épaisseur, on a constaté   qu'il   donnait des pièces de fonderie uniformé- ment pleines, mais que lorsqu'il était coulé en pièces de fonderie de 100 mm d'épaisseur, la structure de graphite était plus grande au centre que dans les zones extér- ieures et qu'il y avait également au centre de la pièce de fonderie une certaine quantité de matière à texture ouverte qui avait une faible résistance.

   Lorsque le fer No. 1 a été coulé pour donner la même pièce de fonderie, c'est-à-dire une pièce de 100 mm "épaisseur, on a obtenu sensiblement la même résistance à la traction uniformé- ment dans toutes les parties, tandis que dans le cas du fer No. 2, lorsqu'il était coulé en une pièce de fonderie de 100 mm d'épaisseur la résistance à la traction au centre de la section tombait à moins de la moitié de celle in-   diquée   par la barre dressai   A.S.T.M.   de 25,9 mm. 



     Cest   là ce que l'on entend par "puissance de pén- étration à l'étant de plénitude"; le fer No. 1 était plein partout, tandis que le fer No. 2 ne 1était pas. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



   Un peut considérer que le fer No. 1 a la propriété de se solidifier uniformément dans toutes les sections de pièces de fonderie raisonnablement proportionnées, tandis que le fer No. 2 ne peut fournir des pièces de fonderie uniformément pleines que jusqu'à une épaisseur d'approxi- mativement 50mm. 



   De la fonte grise ordinaire, telle qu'elle est utilisée dans la fonderie moyenne, comportant un mélange de 40% de fonte et 60% de ferraille ne donnerait une pièce de fonderie pleine que jusqu'à une profondeur d'environ 25 mm. 



   Ce problème et sa solution ont entravé l'industrie de la fonderie pendant de nombreuses années. Certains réclament une fonte au charbon de bois ou l'emploi de fonte fortement graphitique fondue avec une lenteur spic- iale parce que sa fluidité améliorée a pour résultat une nucléation de graphite qui corrige le défaut D'autres essaient de modifier la composition du fer en ajoutant des alliages ou en utilisant des coquilles mécaniques ou encore en opérant la coulée dans des moules conçus spéc- ialement le tout représentant au mieux des palliatifs et comportant de nombreuses limitations déterminées dans leur application à la fabrication industrielle de pièces de fonderie, y compris la sûreté de qualité du produit, la consistance du résultat et le prix. 



   Etant donné que des contractions sont des vides laissés entre les dendrites après que le liquide eut- ectique a été évacué pour compenser la contraction de liquide dans les parties adjacentes mais plus froides, les interstices entre les cristaux sont d'autant plus 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 petits que le dessin dendritique est plus fin et par- eillement le drainage de   leutectique   est d'autant moindre d'une zone àl'autre.

   Au lieu d'avoir, comme c'est le cas avec la fonte grise ordinaire, une section poreuse relativement grande, ce qui signifie une faib- lesse mécanique et une fuite si elle est utilisée sous pression dans des pièces de fonderie de sections fortes ou variables, on se trouve en présence d'un grand nombre de tout petits vides répartis uniformément mais non re- liés entre aux et qui permettent des conditions de so- lidification uniformes dans toute la masse. 



   Ceci peut être illustré en coulant une pièce de fonderie cunéiforme. Le bord vif refroidit instantané- ment, tandis que la grande section refroidit beaucoup plus lentement. 11 en résulte une texture variable dans la pièce de fonderie depuis le bord vif jusqu'au centre et souvent un point de contraction au centre. La pièce de fonderie cunéiforme présente un angle aigu, dé- terminant un tranchant de couteau, de l'ordre de 20  à 30  approximativement. 



   Si ce coin est coulé avec du fer No. 1, la pro- fondeur de pénétration du carbure   cémentitique   est beau- coup plus grande que dans le cas de fonte grise et le centre de la masse est exempt de faiblesse structurelle. 



   Cependant, si la pièce de fonderie était coulée avec une grande valeur de carbure, elle ne serait proba- blement pas usinable et pourrait présenter des bords blancs durs et de la cémentite libre. Toutefois, en dé- composant cette cémentite en graphite et perlite de telle 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 façon que la structure finale soit constituée par du graphite ou du carbone libre dans une matrice à peu prés complétement perlitique, on reproduit unfer dont la valeur de trempe est la même que la fonte grise ci-dessus, mais qui donne lieu pourtant en même temps à une structure beaucoup plus dense et affinée et qui est uniformément plein dans toute sa masse   lorsque!   est. coule dans là pièce de fonderie. 



   Selon l'invention, la constitution du métal est établie conformément à   lépaisseur   et à la forme de la pièce de fonderie. On peut expliquer comment la con- stitution du métal est établie en comparant deux mélanges désignés par "A" et "B" dont chacun contient les mêmes éléments de charge et présente par/suite la même composition, mais comporte un taux différent de recarbonisation qui affecte la constitution de la masse fondue. 
 EMI11.1 
 
<tb> 



  "A" <SEP> "B"
<tb> 
<tb> 75% <SEP> d'acier <SEP> 65% <SEP> d'acier
<tb> 
<tb> 25% <SEP> de <SEP> ferraille <SEP> de <SEP> retour <SEP> 35% <SEP> de <SEP> ferraille <SEP> de <SEP> retour
<tb> 
<tb> Silicium, <SEP> et <SEP> manganèse <SEP> Silicium <SEP> et <SEP> manganèse
<tb> 
<tb> Briquettes <SEP> pour <SEP> donner <SEP> une <SEP> Briquettes <SEP> pour <SEP> donner <SEP> une
<tb> teneur <SEP> chimique <SEP> calculée <SEP> de: <SEP> teneur <SEP> chimique <SEP> calculée <SEP> de:
<tb> 
<tb> 1,12 <SEP> en <SEP> carbone <SEP> total <SEP> 1,53 <SEP> en <SEP> carbone <SEP> total
<tb> 1,50 <SEP> en <SEP> silicium <SEP> 1,50 <SEP> en <SEP> silicium
<tb> 1,00 <SEP> en <SEP> manganèse <SEP> 1,00 <SEP> en <SEP> manganèse
<tb> 0,12 <SEP> en <SEP> phosphore <SEP> 0,12 <SEP> en <SEP> phosphore
<tb> 
 
En fondant ces deux mélanges, la composition chim- ique du produit résultant était:

   
 EMI11.2 
 
<tb> 3,08 <SEP> de <SEP> carbone <SEP> total <SEP> 3,08 <SEP> de <SEP> carbone <SEP> total
<tb> 1,46 <SEP> de <SEP> silicium <SEP> 1,4 <SEP> de <SEP> silicium
<tb> 0,89 <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> 0,88 <SEP> de <SEP> manganèse
<tb> 0,12 <SEP> de <SEP> phosphore <SEP> 0,128 <SEP> de <SEP> phosphore
<tb> 
 
Ainsi, le'mélange "A" possède une valeur de re- carbonisation de   1,96%   qui est obtenue en soustrayant, 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 1,12 de carbone total contenu dans le mélange avant la fusion sur les 3,08 de carbone total pour le mélange après la fusion, tandis que le mélange "B" possède une valeur de recarbonisation de 1,55% qui est obtenue en soustrayant 1,53 de carbone total pour le mélange avant la fusion sur les 3, U8 de carbone total pour le mélange après fusion.

   La constitution du fer "A" assurée dans un essai au coin de grandeur courant était de 16,66 mm, tandis que la constitution du fer "B" mesurée par le même essai au coin courant était de 11,11. L'essai au coin consiste dans la coulée d'une pièce de fonderie de longueur prédéterminée et de section cunéiforme ayant un angle sigue      d'environ 20 a 30 . Les coins peuvent être de diverses   groaseura,   à savoir 13 mm de base avec un angle aigu de 28 , 5 environ, 19 mm. de base avec un angle aigu de 26 , 75 environ, 25 mm de base avec un angle aigu de 25  environ et 5u mm de base avec un angle aigu de 23 , 5 environ. Après que la pièce de fonderie cunéiforme a été coulée et refroidie, elle est cassée en deux pour permettre d'observer l'équilibre de carbure.

   Au cours de l'observation, on peut remarquer que la partie à angle aigu présente un aspect blanc, tandis que la partie de base restante présente un aspect gris. Dans la partie blanche, le carbone se trouve généralement sous la forme combinée et dans la partie grise le carbone libre se trouve généralement sous la forme de graphite. 



  La partie blanche ne peut pas être usinée. La largeur transversalement à la face du coin à la ligne de démarca- tion entre la partie blanche et la partie grise est une mesure de la constitution du fer. Ainsi, dans l'exemple du fer "A" ci-dessus, le coin mesurait 16,66 mm trans- 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 versalement à sa face sur la ligne de démarcation. Les dimensions du coin sont proportionnées de façon que la distance transversalement à l'un quelconque des coins à la ligne de démarcation soit sensiblement la même pour le métal ayant le même équilibre de carbure.

   En d'autres termes, la constitution du fer mesurée   para,essai   au coin, est la même quelle que soit la grandeur particulière du coin standarisé utilisé pour faire   l'essai.   La distance transversalement à la face du coin à la ligne de démercation entre le fer blanc et le fer gris est parfois désignée sous le nom de valeur de coin de carbure con- stitutionnelle ou, de préférence, de valeur de coin con- stitutionnel. La ligne de démarcation entre le fer blanc et le fer gris mesurée par   1''essai   au coin, est égale- ment une mesure ou indication de la sensibilité à la trempe brusque à partir de l'état fondu. 



   Les deux mélanges de fer "A" et "B", lorsqu'ils sont graphités sur un coin de 5,56 mm, présentent les propriétés physiques suivantes quand on les coule en sec- tions de 31,?5 mm, les sections qui sont coulées avec le mélange "A" graphité étant appelées "fer No. a" et la section qui est coulée avec le mélange   "B"   graphite étant appelée "fer No. B". 



   FER No. A FER NO. B   Résistance à la traction Résistance à la traction 4120 kg au cm 3360 kg au cm   -Le graphitage du mélange peut être effectué par tout procédé connu et peut comporter le mélange des agents de graphitage avec le métal fondu quand celui-ci coule du cubilot ou dans la poche de coulée et avant le 

 <Desc/Clms Page number 14> 

 moment où le métal fondu est verse dans les moules. 



    Lorsqu'il   est coulé en une pièce de fonderie cunéifor- me, le métal graphité présente une ligne de démarcation nouvelle ou différente entre le fer blanc et le fer gris, du fait que la ligne de démarcation est déplacée vers le tranchant de couteau du coin. Ainsi, lorsqu'on dit qu'un mélange doit être graphité sur un coin de 5,56 mm. ceci signifie que la distance transversalement à la face du coin à la ligne de démarcation est de 5,56 mm et on l'appelle simplement un coin de 5,56 mm. Techniquement, la distance transversalement à la face du coin à la nouvelle ligne de démarcation est désignée comme valeur de coin de carbure traité ou valeur de coin traité, à la différence de la valeur de coin constitutionnel.

   La distance à la nouvelle ligne de démarcation ou la valeur de coin traité est une mesure ou une indication de la sensibilité à la trempe à partir de l'état fondu et elle est en rapport direct avec l'épaisseur de la pièce moulée devant être faite. Il y a lieu de remarquer qae le rapport du coin constitutionnel (16,66 mm) au coin traité (5,56 mm) dans le fer "A" est de 3 à 1, tandis que le rapport du coin constitutionnel (11,11 mm) au coin traité (5,56 mm) dans le fer "B" est de 2   à 1.   



   Un a constaté que lorsque le rapport du coin con-   stitutionnel   au coin/traité est supérieur à 2 à 1, les propriétés physiques du métal résultant, lorsquril est coulé en une pièce de fonderie de toute section, sont toujours supérieures à celles du métal lorsque le rapport est inférieur à 2 à 1 et que les propriétés physiques du métal sont basées sur la relation existant 

 <Desc/Clms Page number 15> 

 entre la constitution des valeurs de recarbonisation à lrétat fondu du mélange et le graphitage par rapport aux sections coulées. 



   Ceci est dû aux facteurs intervenant dans la solid- ification, dans laquelle une quantité supérieure   daus-   ténite primaire est formée avant que la composition eutectique soit atteinte, en produisant un dessin dendri- tique plus fin. Ce facteur règle la valeur de chaleur latente au cours de la solidification et des fers fabriqués par les procédés établis ici constituent un produit se solidifiant à une vitesse notablement supérieure à celle de la fonte ordinaire, en produisant ainsi un dessin dendritique plus fin et une plus grande profondeur de la puissance de pénétration de l'état plein. 



   Ainsi, par le procédé de réglage de la quantité d'austénite primaire au cours de l'opération de   solidifica-   tion et de décomposition de la cémentite résultante formée au point de solidus principal, on a en conséquence aug- menté la vitesse de solidification et affiné le grain de cristal dans une mesure telle qu'on est en mesure d'équilibrer l'état de plénitude de la structure et les propriétés physiques d'une manière qui avait été con- sidérée impossible jusqu'ici. 



   Lorsque la caractéristique des pièces de fonderie diminue quant aux propriétés physiques, la vitesse de recarbonisation peut aussi diminuer et le rapport de la valeur de coin constitutionnel à la valeur de coin traité peut aussi diminuer. Cependant afin d'assurer l'état de plénitude, la densité e la structure cristalline correcte dans les sections contigues, on peut utilise les rapports 

 <Desc/Clms Page number 16> 

 indiqués plus loin dans cette description. 



   Etant donné que la détermination de la constitution du métal peut être obtenue par le procédé au coin, on a constaté qu'il y a une relation directe entre la con- stitution du métal et la section devant être établie et qu'il y a une valeur minimum nécessaire dans chaque pièce de fonderie pour assurer une section uniformément pleine.

   La constitution convenable du métal ayant été obtenue   lopération   suivante consiste à assurer la dé- composition correcte pour éliminer la cémentite libre, qui ne sert pas à d'autre fin   qu'à   établir une certaine valeur minimum de chaleur latente, en faisant ainsi passer le fer fondu de   létat   liquide à l'état solide en un temps critique minimum. il faut indiquer que chaque opération prévue par l'invention a une relation déterminée avec l'autre et se diffère que selon la constitution originale établie comme nécessaire pour assurer l'état uniformément plein avec une épaisseur ou une forme donnée de la pièce de fonderie.

   Le tableau qui suit représente deux fers de valeur constitutionnelle différentes 
 EMI16.1 
 
<tb> Type <SEP> Valeur <SEP> de
<tb> de <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 75 <SEP> 100 <SEP> mm <SEP> recarbonifer <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> (ou. <SEP> plus <SEP> grand <SEP> sation
<tb> (Valeurs <SEP> de <SEP> carbure <SEP> constitutionnelles)
<tb> No. <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 9,52 <SEP> 14,29 <SEP> 15,88 <SEP> 19,05 <SEP> 7,86 <SEP> 2,50 <SEP> à <SEP> 1,50%
<tb> No. <SEP> 2- <SEP> 6,35 <SEP> 11,11 <SEP> 14,29 <SEP> 15,88 <SEP> 34,13 <SEP> 1,50 <SEP> à <SEP> 0,50;b
<tb> 
 
Les valeurs de carbure constitutionnelles ci-dessus sont maintenant graphitées avec l'un quelconque des graph- itants bien connus à une valeur de carbure traitée ap- proximativement comme suit:

   

 <Desc/Clms Page number 17> 

 
 EMI17.1 
 
<tb> @ <SEP> Résistance
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> à <SEP> la <SEP> trac-
<tb> 
<tb> 
<tb> tion <SEP> résul-
<tb> 
<tb> 
<tb> Type <SEP> de <SEP> 25 <SEP> mm. <SEP> 50 <SEP> mm. <SEP> 75 <SEP> mm. <SEP> 100 <SEP> mm <SEP> (ou <SEP> plus <SEP> grand) <SEP> tante.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> fer
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (Valeurs <SEP> de <SEP> carbure <SEP> traitées)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> No. <SEP> 1mm <SEP> 4,76 <SEP> 6,35 <SEP> 9,52 <SEP> IL,11 <SEP> 15,87 <SEP> environ <SEP> 3370kg
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> au <SEP> eu <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> No. <SEP> 2mm <SEP> 2,38 <SEP> 4,76 <SEP> 6,35 <SEP> '1,93 <SEP> 14,29 <SEP> environ <SEP> 2790kg
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> au. <SEP> on!.
<tb> 
 



   Les valeurs données ci-dessus sont des relations typiques, qui assurent la formation de pièces de fonderie denses, pleines, à grain fin ayant des propriétés physiques déterminées, qui peuvent être usinées complètement et qui ont une structure entièrement perlitique. 



   Il y a lieu d'observer que pour une certaine sec- tion devant être faite, il faut une valeur de coin traité pré- déterminée, telle que mesurée par le carbure restant à la pointe du coin. On constate, pour des pièces de fonderie usinables, que la valeur de coin traité ne doit pas dépasser sensiblement, comme limite maximum, une valeur supérieure à un tiers de l'épaisseur de la pièce moulée devant être faite et qu'elle ne doit pas être sensiblement au-dessous, comme limite minimum   d'une   valeur de moins d'un dixième de l'épaisseur de la pièce moulée devant être faite pour des sections allant sensiblement jusqu'à 38mm. d'épaisseur et de moins d'un'douzième de l'épaisseur de la pièce moulée devant être faite pour des sections de   L'ordre   de 38 mm. d'épaisseur à environ 100 mm.

   d'épaisseur, et moins d'un seizième de l'épaisseur des pièces moulées devant '.être faites pour des sections ayant plus de 100 mm. d'épaisseur environ. 



   Dans l'explication du tableau ci-dessus, on/suppose dans l'exploitation d'une fonderie   crue   l'opérateur désire couler une section ou une pièce de fonderie de 25 mm. d'épaisseur ayant une résistance à la traction d'environ 3400 kg. au cm2. 

 <Desc/Clms Page number 18> 

 



  La première opération consiste à charger le cubilot avec un mélange ayant une valeur de recarbonisation allant de 2,505 à   1,50%;   ce qui donne une valeur de carbure con- stitutionnelle de 9,52 mm. environ. Dans la pratique, cette gamme de valeurs de recarbonisation est de préf- érence obtenue en utilisant un acier mélangé de 60% à 80%. 



  Après que la valeur de carbure constitutionnelle de 9,52 mm. est obtenue, l'opération suivante consisté à graphiter le métal fondu quand il coule du cubilot ou dans la poche de coulée à la valeur de carbure traitée qui est sensible- ment de 4,76 mm. En maintenant la valeur de carbure con- stitutionnelle par recarbonisation et la valeur de carbure traitée par graphitage comme exposé dans cet exemple, le fer, lorsqu'il est moulé en une section de 25 mm. a une résistance à la traction résultante de 3400 kg. au cm2 environ. 



   Lorsqu'on coule des barres de sections inusuelle- ment fortes à la fonderie, les valeurs de carbure con- stitutionnelles correctes sont parfois obtenues en élevant la valeur de   recarbonisatlon   plus haut que celle indiquée dans le tableau ci-dessus. A titre   dillustration,   il est nécessaire Savoir une valeur de recarbonisation de   2,50%   à 2,00% lorsqu'on travaille avec des sections de 300 mm. et plus. 



   Bien qu"on ait décrit l'invention avec certains détails, il est évident que cette description n'a été donnée qu'à titre d'exemple et que l'on peut apporter de nombreuses modifications aux détails du procédé, aux 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 opérations entreprises, aux matières utilisées et aux différentes valeurs de coins établissant   L'équilibre   de carbure sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (1)

1. RESUME 1. procédé pour la fabrication ae pièces coulées, carac- EMI19.1 térisa par le. 5vlâeicm '" 'un ..lù as matières lieuières sur une :'00513 'iù.i fournit une valeur de carbura constitutionnel pre- âéterir¯ûe, par le trit:.ant dU".01al1.;e fondu ':oui possède la valeur ue carbure usirà?, de jianière ,.u'i7. présente une valeur aa carbure "tràité" aiff8rents, et pue le ràglage du rapport des valeurs de carbure constitutionnel et traité l'une relati- vement à l'autre eten rapport avecl'épaisseur de la pièce à couler.

   2..Procédé pour la fabrication de pièces coulées suivant l, caractérisé par la détermination de la constitution struc- turale en se référant à un équilibra ae carbure aéterminé tel que mesuré au moyen de la quantité de oémentite libre en pré- sence, et par la décomposition de la cémentite libre, de maniè- re que la structure finale contienne du carbone libre dans une matrice entièrement perlitique.

   3. procédé pour la fabrication de pièces coulées suivant 1, caracttérisé par la sélection d'un mélange de fer et d'acier d'une valeur de r ecarbonisation connue etpar la fusion de ce mélange avec un rapport d'austénite et d'eutectique qui assure- EMI19.2 ra un passage au travers de la tsinpôrature solidus à une vites- <Desc/Clms Page number 20> EMI20.1 se ':lui proolira une valeur de carbure "constitutionnel" de plus d'un sixiême de la section moyenne ae la ièc2 couler.

   4. procédé pour 1 fabrication de rièc:s cculées suivant 1 et a, caractérise r l'opération de décomposition de la cé- menti te libre et le graphitage u ==tml fondu a uns valeur 4a carbure a>1 est en rapport direct vec l'épaisseur ai le, pièce EMI20.2 à couler. EMI20.3

   5. Procédé pour lu i'¯brie;.;.tioLl ,.e ,tJi;'C.'6 cùulÇ85 suivant 1 à zij, caractérise par la fusion u .udln '3 ",fin -e fournir une valeur ae carbure constitutionnel, par 1 couler ù'un coin d'essais se ai.ensionn standards comMe ùoeiit 'iui, 10r6'il est cassé en ;eux, exhibera &ur les faces Js cGssure, entre la fonte ¯rise et la fonte rlànche, a-p li-2 4 Q<3....è;;ircation n'une longueur telle qu'elle est incluse cLan.: une c:,.-.. ¯ ,;1 a une valeur minimum de plus i' un sixième ds 1 action moyenne Je la pièce d'essai, et par le 6rQit5e drs ..r,tir ¯.''. conclues qui a pour ?ffet olue, lorsque les waitiùrss jrphitées sjnt cou- lées en un coin 'cel ':!.u récrit et casse en -9:lX, les faces .Je Cè:l.66ure exhib2.::J.t ù-ié plus é,r¯l1da ,s.ntita e L'Out:

   ;,rise et une plus petite ,iu;n;.ité -le l'onte -la..cll ",V2C ;'ü<:o li¯ne ae as- .ct¯on l1o;l':211e t lus C0..u;;e ,,-;.l2 clle exàità, sur la pièce ('essai :.¯ ...t10.1¯¯ : ?ii r¯i..7...r ii=u .3. :ï;roc......e pour 1.à fabrication ....'2 ,;"i":'c::s co 1==s en .:0..::-= suivetnt 5, cürczctSri .:. c ",.1;': le lo..v"l¯ li2 d",.......l'c.;;.- tion visible ;l..:..l" ic coin lta.,.;,rCi '-'.d:::è6 Gac±"ir ..... c:;li-ci, lorsqu'il est fait de matières tretitées, 28t .. Cûc lO..üeïlr telle :.:...'"Ue est 1 5 1if 9 Tùié ëi.ú..: ane "';QW!l2 3 yt.c est ::'¯l rapport direct vec l'épaisseur de la pièce coulée, le rapport iax va- leurs dininia ae la 5ae étant, pour la nouvelle lina de dé- <Desc/Clms Page number 21> marcation, plus petit que un à six.

   7. Procédé pour la fabrication de pièces coulées en fonte, caractérisé par la sélection et la fusion d'un mélange (le matiè- res ferreuses, afin de donner une valeur de coin de carbure constitutionnel incluse dans une gamme possédant une valeur mi- nimum de plus d'un sixième as la section moyenne de la pièce à couler et une valeur maximum de moins de deux et demi fois les valeurs maxima de coin de carbure traité ci-après, par le gra- phitage du métal fonou à une valeur de coin de carbure traité incluse dans une gamme qui est en rapport direct avec l'épais- seur de la pièce a couler, le ait rapport, aux valeurs minima de la dite damne de carbure traité,

   étant plus grand que un à dix pour des pièces coulées ayant une épaisseur allant jusqu'à environ trente cinq millimètres d'épaisseur, et étant plus grand que un à aouze pour des pièces coulées allant d'environ trente cinq a cent millimètres d'épaisseur, et plus grand que un à seize pour des pièces coulées de plus de cent millimètres d'é- paisseur, et le dit rapport, aux valeurs maxima de la dite gam- me ae carbure truité avec l'épaisseur de la pièce à couler, n'étant pas plus grand que un à trois.

   8. Procédé pour la fabrication de piècas coulées en fon- te, caractérisé par la sélection du mélange de matières ferreu- ses d'une valeur ae recarbonisation d'environ 2,50% à 1,50%, par la fusion de mélange, afin de donner une valeur de coin de carbure constitutionnel incluse dans une gamme qui possède une valeur minimum d'au moins 9,52 mm. pour des pièces coulées ayant une épaisseur d'environ 5 millimètres, 14,28 mm. pour des pièces coulées d'environ 50 mm. d'épaisseur, 15,87 mm. pour des pièces coulées d'environ 75 mm. d'épaisseur et 19,04;

   à 42,86 mm. pour aes pièces coulées ayant environ 100 mm. ou <Desc/Clms Page number 22> EMI22.1 plus d'épaisseur, par le graphit-ge du métal fondu à une va- leur de coin ae carbure traité incluse dans une ¯,aL=e ayant des v aleur s maxima ne dépassant pa s u n tiers de l'épaisseur de la pièce à couler et des valeurs s :inir4a d'au =oins 1,76 mm. pour des pièces coulées ayant une épaisseur d'environ 5 w1. , 6,34 mà. pour des pièces coulées ayant e¯:viron 50 .:L.. n'épais- seur, 9,5e 1.. pour des pièces coulées -.y.# environ 75 m.... d'épaisseur et 11,11 aa, à 15,87 :,...., pour es pièces coulées ayant environ loo mm. ou plus u'62,aiE:seur, 1-3 u¯,ximu..i s v a- leurs s i e coin de carbure constitutionnel étant moindre que deux et de)Li fois les valeurs ke coin -o carbure irrité maxi- mum définies ci-dessus.

   9. Procédé pour la fabrication ne pièces coulées en fonte, caractérisé par la sélection d'un =élàgé -e ferrez- ses d'une valeur de recarbonisaticii t euviton 1,,5C à 0,50% par la fusion " ,i. û..;:l 3y , afin ùe e ..0 rLî i une- valeur ue coin de carbure constitutionnel i-icluse clu±Lz u-e zaza possédant une valeur minimum à'au ioins environ d,5: .. pour aas pièces coulées c':ûviron 5 tL#. c.'épaisseur, 11,11 ma. pour des piè- ces coulées u.'environ jo zz. ..taraisseur, 1,5 . pour d3s pièces coulées d'environ 75 tépsisear, 15,87 mu. a 3°,l.sî pour a * pièces coulées .' environ 100 NEL. ou plus d' épaisseur, par le rvütac cu zesta- fondu :- ui.;-- valsir de coin ,. car-burn Lraiù6 iiaelase -a7,e- ;.'tt:

   ¯ EL-e 0z:.zè(àLt des v=.l3urs s #axiLa ne .,asca,--t pas un tiers 11--p iz--eur de la piêcs =L couler, et es val#..rs .ini .¯',;u ùlo 1,is i =vii on =,ôE ma. pou ù.2s pie 03 s coulées de 5 ;-. 'à9ai#ieur, =,7d m i .Pour as pièces coulées 'eavirou. jo ..'caiss¯;r, ,34 hi..:. pour des pièces coulées d'environ 75 L. i '=ç*iEs #"àr , 7,Sa L.

   1,.Fs . pour ces JlcC3s c;0;18s uy,n c¯11'tra!i lu0 ou <Desc/Clms Page number 23> plus d'épaisseur, le maximum ae s valeurs de gamme de coin de carbure constitutionnel étant inférieur à deux et demi fois les valeurs de coin de carbure traité maxima définies ci-dessus.

   10. procédé pour la fabrication de pièces coulées en fon- te, caractérisé par la fusion de mélanges choisis ae matières ferreuses, afin ue donner une valeur de coin de carbure cons- titutionnel incluse dans une gamme ayant des valeurs minima de 8,35 mm. pour aes pièces coulées a'environ 25 mm. d'épais- seur, 11,11 mm. pour des pièces coulées d'environ 50 mm. d'é- paisseur, 14,28 mm. pour ces pièces coulées d'environ 75 mm. d'épaisseur et 15,87 à 34,13 mm. pour des pièces coulées d'en- viron 100 mm.

   ou plus d'épaisseur, par le graphitage du métal fondu à une valeur de coin de carbure traité incluse dans une gamine lui se trouve rapport direct avec l'épaisseur de la pièce à couler, le ditrapport étant, pour des valeurs minima de la Lite gamme de carbure traité, plus grand que un à dix pour des pièces coulées ayant une épaisseur allant d'environ 25 à 40 mm. , et étant plus grand que un à douze pour des pièces coulées comprises dans une gamme allant d'environ 5 à 40 mm. à environ cent mm. d'épaisseur et plus grand que un à seize pour des pièces coulées ayant plus d'environ 100 mm.

   d'épaisseur, et le dit rapport n'étant pas pour des valeurs maxima de la dite gamme de carbure traité, avecl'épaisseur de la pièce à couler, plus grano qu'un à trois, le maximum aes valeurs de la gamme de carbura constitutionnel étant inférieur a deux et demi fois la valeur de coin de carbura traité spéci- fiée ci-dessus.

   Il.- procède pour la fabrication de pièces coulées en fonte, suivant 7, caractérise par le graphitage du métal fondu à une valeur de coin de carbure traité iúcluse dans une gamme <Desc/Clms Page number 24> EMI24.1 qui est en rapport direct avec l'ée.i&sur d= la pièce à couler, le ait rapport ét¯L, pour a"s valeurs L-inidia c 1....ita -3 , L"la8 ne carbure traité, plus r: ¯. ,ua u-i s ûix pour ,s oièc=s cou- 1--es ;: uns épaiss-ur allait jusqu'à. an/iron ,a*runtc .illiniè- tres et le rapport n'étant pas, a u¯¯e valeur i-axi>uxà --e là :ita -Wjzin-- -1 e#rbur9 traits, plas àr>-i u-a à trois.

   1., 1,ou.,r la fabrication ri,:c-4s cwales en fonts , suivant 7, caractérisé ,r 19 ir#pniiigw âa tal fc&u a une valeur à5 caul d? carbure traité i.icluzde c.=-# .1-,e U-Lue ui est en rapport direct avec c 1 '< p#1 #soar la pièce à couler, le nit rapport étan -ux valeurs iuiniùc, dz 1 ,-3 etrbur.- traité, plus cdrcznd tze un à Louze pour ces pièces coules d'une épaisseur allant 'e=-viron ,jJaàca=1t= .illi,.;.tres s environ crût millimètres, et le rapport n'étant pas, à la valeur maximum. de la gauie de carbure traité -vec J-'épaisseur des pièces cou- lées, plus G Ibàl5 jul-aa à trois.

   13. Procédé, pour la fabrication ke pièces coulées en fonte, suivant 7, caractérisé par le yachitage au natal fondu à ui-e valeur de coin de carbure traité incluse dans une éné-ne qui est en rapport direct avec c 1T épaissur la pièce a couler, le dit rapport étant, à c..2s valeurs ini:a de carbura traité, plus grand ue un à ssize pour des pièces coulées ayant une épais- saur de plus d'environ 100 un. , et le rapport n'étant pas, à des valeurs r...agima ue la gaine de carbure traité avec l'épais- seur Je la pièce coulée, plus rLrid ,:'un a trois.

   1-1. Procedê pour lu fabrication ae pièces coulées en fon- ta, suivant 7, caractérisé par le é éiapiiit #sa a.J zaal fondu pour une PiÙcz atessai sous ùiie roi-# en coj- st,..aru, co: décrit, par la cassure en deux #e 1# J7.C¯ d'essai pur l'ob- servation sur la face ae cassure, c.'une ,tlautlt3 plus r-e de route 7,-rise et d'une quantité plus petite de ia,,t# Gl.:ilC.t: <Desc/Clms Page number 25> avec une nouvelle ligne de démarcation plus courte que celle exhibée sur la pièce d'essai faite de matière fondue non gra- phitée et par le réglage du graphitage ou du traitement, de manière que la nouvelle ligne ae démarcation ait une longueur incluse dans une garnie quiest en rapportdirect avecl'épais- seur de la pièce à couler.

   15. Procédé pour la fabrication de pièces coulées, en substance comme décrit et destiné aux buts énoncés.