<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Traitement de la fonte tt i6811 atllïàdb à -66t%ê fin
EMI1.2
'La prêtent* iâtentiûn si apport* il t* LU a rtt <te ire fonte, à des matières utilisées pour ce traitant a pîtâ p a ni ni*
EMI1.3
librement à l'inoculation de la font *
EMI1.4
L'inoculation est le deze kt,ur3 pouf 3t( l'addi- tion à la fonte en fusion d'une ttfetiere qui trotte* 1* fomatton du graphite aux dépens des tarboâetb Pr6sêftts et 0& 04ti4gàtîâïi *ou* une forme de lamelles rêpàttïoo tu hesurd. têt ,ttlti Utilisé contiennent en général dit dilldt=4 et c'eat à là 614$blûtièh ai ée llciua qu'est dû l'effet d1.r 110 ibtît ajoutés lé #199 favorablement au ter fondu dans le 6hen&l du <!Mbil<&1 et tant de préférence broyés à une gyanUleittetrie hoti aiii 1(1 a ah ni inférieure à 60 mesh.
Les fontes les plut sensibles à l'inoculation àêüoï
<Desc/Clms Page number 2>
à bas carbone équivalent de l'ordre de 3,7 ou moins.
Beaucoup de ces fontes sont obtenues à partir de charges contenant
30% ou davantage de mitraille d'acier doux. Le graphite de ces fon- tes tend à se séparer au refroidissement plus tard qu'il ne le fait dans les fontes à haut carbone obtenues à partir de fontes en gueuses et de bocage. Lorsqu'il se sépare ainsi tardivement, le graphite prend habituellement une forme très fine dite graphite de surfusion. Le graphite apparaît également en formation dendri- tique aux joints de grains plutôt que sous forme de lamelles ré- parties au hasard, comme dans le cas des fontes ordinaires.
Le graphite de surfusion aux joints de grains empêcha d'atteindre les propriétés mécaniques Maxima, en particulier en ce qui con- cerne la résilience. En outre, les fontes qui se solidifient en donnant du graphite de surfusion sont beaucoup plus sensibles à la. trempe et suscitent souvent des difficultés au cours de l'usinage.
La formation de graphite de surfusion et les inconvé- nients qui en résultent peuvent être évités en ajoutant un inocu- lant à la fonte en fusion dans le chenal. Il est rarement nécessai- re d'ajouter l'inoculant en quantités supérieures à 160 onces par tonne (45,4 kg/ 1016 kg) soit 0,45. Les fours de fusion élec- triques permettent d'atteindre des températures de surchauffe plus élevées que celles que donnent les cubilots. Le graphite de surfusion se forme plus facilement lorsque la température de sur- chauffe augmente. Dans ces conditions, l'inoculation est davantage nécessaire.
Des fontes inoculées sont le siège de moins de ten- sions internes et sont donc moins susceptibles de présenter des criques et accusent moins de codifications dimensionnelles à l'usinage. n outre, les propriétés mécaniques sont non seulement améliorées mais de plus varient moins d'une ceulée à l'autre.
Il en est ainsi parce que les fontes inoculées ne sont pas aussi facilement influencées par d'inévitables modifications mineures de la composition et des conditions de la fusion.
De nombreux éléments et composés ajoutés à de la toute
<Desc/Clms Page number 3>
en fusion ayant une composition de base appropriée produisent l'ef- fet d'inoculation. Le choix de l'agent à utiliser dépend d'un exa- men détaillé des facteurs prix, quantité, facilité de dissolution,. efficacité et autres effets éventuels.
L'inoculant idéal favorise la formation de graphite la- mellaire réparti au hasard tout en supprimant la formation de ce- mentite. Du point de vue de l'obtention d'une résistance élevée, l'inoculant doit favoriser la formation de la perlite et non de la ferrite moins résistante. En outre, l'inoculent doit don- ner des résultats reproductibles indépendamment du type de four uti- lise pour faire la fonte et doit s'adapter aux modifications nor- males des propriétés de la fonte associées aux variations nor- males des conditions de fusion. Le silicium et L'aluminium qu'on trouve dans de nombreux inoculants tendent à faire disparaître la perlite et à stabiliser la ferrite.
Le ferro-silicium seul servant d'inoculant ne dor.ne pas . des résultats constants et auxquels on puisse se fier, étant donné que son effet d'inoculation dépend, comme on ,1';1 montré, d'impure- tés qu'il contient (par exemple de l'aluminium et du calcium) plutôt que du ferro-silicium lui-même. Le ferro-silicium pur est un inoculant médiocre.
Le bore et le chrome stabilisent la cémentite tandis que le nickel et le manganèse stabilisent l'austénite et ont un effet opposé sur la cémentite. Le nickel et le cuivre décomposent tous deux la cémentite sans dégrader la perlite en ferrite.
Des inoculants qu'on utilise en pratique sont le sili- ciure de calcium, le ferro-silicium seul ouassocié avec de l'alu- miniue, et des alliages de silicium, de manganèse et de zirconium.
L'effet de l'inoculation tend à s'atténuer ou à disparaî- tre si la fonte en fusion est abandonnée après le traitement. Cette atténuation est plus rapide aux températures élevées et plus lente lorsque la température est plus basse. La disparition complète de. l'effet aux températures régnant dans les poches de coulée peut
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
8tf. tvha lente, surtout pi la température baisse de Manière cont.
EMI4.2
nuC, l.'ot'fet 1 e l'inoculation s'atténue aussi moins rapidement lorsqu'on utilise des s:
rl,lpb11f1!1Mts plus complexes que le ferro silicium simple pe plus, les résultats obtenus avec des graphltif s an ta couplets sont plus surs et moins erratiques que ceux vbo tenus avec le toprowalltage pur, Des .a,urs qu influencent l'apparition du graphite
EMI4.3
EMI4.4
4e surfusion sont s (1) Augmentation de l'aptitude de la fonte à la trempe dan 1a msure ou elle eit affectée par la cOll1pos1... tion* 4'.,'dtre par une forte teneur en carbone q911:f.nÓ , (2) Ref;ro1/,Us3a4en'ç rapide (a) s'actions ul1noes, (b) basses températures de coulée.
(3) Diminution 9 la teneur en carbone total et/ou
EMI4.5
augmentation de la proportion de mitraille d'acier dans la charge.
EMI4.6
. (4) Elévation de la température de fusion au-delà de 15650, Çeest-4-dire surchauffe.
0) Pesr4 d'oxydation pendant la fusion.
Lu capacité da le fonte à subir la surfusion et z donner du rph1t$ de surfusion dépend de l'influence dea facteurs 1 .
(Quantité 4* inoculant nécessaire est d'autant plus grande que cette capacité est plus élevée, par exemple 1
EMI4.7
FQe qLe ouMIot Addition néce3sa1re contenant c4rbo * 2Snïé2OM5îr?* contnant crbo- (pour-cent du métal) 3ft2q e 3,!!? 0,20 3#01 3,0 0,30 e#75 3eoq 0,40 2,50 à ge75 0,50
EMI4.8
Ur.e fonte 4 3$95-, de carbone total coulée en section de bzz pouce bzz dot) ou surQhAq3tée à 162000 peut nécessiter une
EMI4.9
quantité plus grande d'inoculant que celle qui est indiquée perce
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
que les facteurs 2 (a) et '4 peuvent être Plub tottt..
La peau de la pièce coulée présente au? quelques millièmes de pot<<!'<t du graphite de surfusion dont la pr4ieno ne peut btee évitée La.quantité d'inoculant à utiliser dépend de$ p1at' ouivente t
EMI5.2
(1) La nature et la composition de 1* inoculant
EMI5.3
(2) La composition chimique de la fonte MUNiite au ttfâi*
EMI5.4
tement.
EMI5.5
(1) La section des pièce. coulées Presque tous les rocédé8 d'inoculation utilisent Uri atilieu inoculant contenant du silicium Le principe est alors de couler une fonte à carbone équivalent aussi faible que * pt'1l#' le travail à exécuter et d'ajouter un inoculant adôuéi$sa4t i ô 3P obtenir l'us1nabil1 té et les propriétés Mécaniques ddottèdgo On' exemple extrême est l'utilisation d'un inoculant de ce genre1
EMI5.6
pour transformer la fonte blanche en fonte grise sans recuit*
EMI5.7
Toutefois, il est possible de travailler en sens inverse et 4t
EMI5.8
durcir un alliage à haut carbone équivalent z. l'aidé l'ik lytowldtt stabilisant ou durcissant. On a déjà proposé aussi la doubla 1be.
EMI5.9
letton' qui recourt simultanément aux deux tr1tément8.
On a proposa d'utiliser le carbone lui*i4tnio obpk4t iu+ï lant, mais les résultats obtenus sont trs vatlablé8 4t la t étape*. rature du métal doit être très élevé , ce qui fait q11 cf ptdc4..
EMI5.10
n'est pas appliqué en pratique*
EMI5.11
Il convient de remarquer que les inoculant$ otd1hâi.. ont en mme temps un effet désoxydant et on trouva que le
EMI5.12
élément utilisés et lex u 3. caut ont une dation diturt-i cative sur l'efficacité aveo laquelle un inoculant et4pJ.:i 'C je' 41110'.;
EMI5.13
EMI5.14
verses fonctions, comme indiqué c1de!su..
On a découvert à présent avec sur1Ie que 11itl0b d'une quantité sensible de carbone et de Pi'6t'noe 4e g<'ahiè &. un inoculant classique quelconque donne un produit oyant d p1"Cfit priâtes de loin supérieures à celles obtenues à l'aide des . 1
EMI5.15
lants classiques ou du graphite seul*
<Desc/Clms Page number 6>
Suivant l'invention, un inoculant pour la tonte comprend un inoculant connu associé à une proportion sensible de carbone* Suivant l'invention, 10 à 50% de l'inoculant total sont du carbone. Les proportions inférieures à 10% ont un effet de moins en moins marqué,, et l'effet obtenu avec de très faibles propor- tions uevient négligeable.
D'autre part, les proportions supérieures à 50% tondent à diluer trop fort l'agent inoculant con- nu, et l'effet atténué qu'on obtient pour de telles proportion de carbone est dû, croit-on, au fait que le carbone masque l'inoculant connu qui ne peut dès. lors exercer son action sur le métal fondu.
Le carbonn utilisa se présente de préférence nous fora$ de graphite et on préfère qu'il ait une pureté élevée et une densité élevée et soit sensiblement exempt de soufre. Il est néan- moins possible d'utiliser avec un certain succès du carbone de qualité inférieure, par exemple du coke et d'autres formes anal*,,, gués.
Il s'est avéré que l'effet d'inoculation des composition contenant du carbone suivant l'invention est très élevi et assure des avantages très importants. Les principaux parmi ceux-ci sont : (a) La quantité d'alliages inoculant! relativement oné- reux tels que le ferro-silicium ou l'alliage silicium- manganèse-zirconium nécessaire pour obtenir un ef- fet d'inoculation est sensiblement réduite,, ce qui assura un avantage économique important.
(b) La quantité élevée de carbone entretient une atmos- phare fortement réductrice, ce qui augmente de façon importante l'efficacité des éléments incorporés à l'inoculant en vue surtout d'une désoxydation.
(c) La tendance à l'atténuation de l'effet d'inoculation, comme indiqué ci-dessus,, est fort réduite.
(d) De nombreux inoculants classiques donnent naissance
<Desc/Clms Page number 7>
à un laitier liquide qui adhère aux parois des po- ches et autres organes analogues et qui est diffici- le à éliminer, mais les inoculant, contenant du car* bone suivant l'invention donnent naissance à un lai- tier sec qu'il est beaucoup plus facile d'éliminer.
L'efficacité d'un inoculant n'est pas appréciée avec beaucoup de certitude par une analyse élémentaire. L'effet est le mieux apprécié par l'essai dit "du coin". Cet essai est basé sur le fait que différents types et compositions de fontes accusent habituellement des différences très marquées entre leurs tendances à la trempe lorsqu'elles sont refroidies rapidement depuis' l'état fondu. Cette tendance à la trempe dépend des conditions de la fusion, de la composition chimique en particulier er. ce qui cou- cerne la teneur en carbone et en silicium, ainsi que de l'épais- seur de la pièce coulée.
Par exemple, dans de:: pièces coulées d'épaisseur normale, une fonte peut n'accuser aucune trempe et une autre peut donner une pièce à cassure complètement blanche, tandis qu'une qualité intermédiaire donnerait une pièce ayant une cassure partiellement grise et partiellement blanche. Par conséquent, en coulant une fonte dans des conditions soigneusement réglées en ce qui concerne l'épaisseur et: d'autres paramètres, on dispose d'un moyen rapide pour apprécier si cette font* convient pour cer- tains types de pièces coulées.
@ En vue de réduire au minimum le temps nécessaire pour exécuter l'essai et les dépenses qu'il implique, le coin choisi doit être aussi petit que le permet l'obtention d'un repport raisonnable cassure grise; cassure blanche dans le cils de la fonte particulière utilisée. Il existe huit formats nornalisés de coin allant de A le plus petit à H le plus grand, comme indiqué au ta- bleau 1. Le tableau 1 donne également le temps nécessaire pour l'essai.
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
<tb>
Coin <SEP> Base <SEP> (b) <SEP> Hauteur <SEP> (h) <SEP> Longueur <SEP> (1) <SEP> Temps <SEP> néces-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> @ <SEP> @ <SEP> aire <SEP> pour
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pouces <SEP> mm <SEP> Pouces <SEP> mm <SEP> Pouces <SEP> mm <SEP> l'essai
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1/4 <SEP> 6 <SEP> 7/16 <SEP> 11,1 <SEP> 2 <SEP> 1/4 <SEP> 57,1 <SEP> 35 <SEP> seconde*
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1/2 <SEP> 12,7 <SEP> 7/8 <SEP> 22,2 <SEP> 4 <SEP> 101 <SEP> 40 <SEP> secondez
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> 3/4 <SEP> 19 <SEP> 1 <SEP> 1/2 <SEP> 38 <SEP> 5 <SEP> 127 <SEP> Impute
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 25,4 <SEP> 2 <SEP> 1/4 <SEP> 57,1 <SEP> 5 <SEP> 127 <SEP> 1 <SEP> 1/2 <SEP> minute
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> E <SEP> 11/2 <SEP> 38 <SEP> 3 <SEP> 3/8 <SEP> 85,
7 <SEP> 6 <SEP> 152 <SEP> 3 <SEP> minutes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 51 <SEP> 4 <SEP> 3/4 <SEP> 120,6 <SEP> 6 <SEP> 152 <SEP> 10 <SEP> minutes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 21/2 <SEP> 63,5 <SEP> 61/2 <SEP> 165,1 <SEP> 8 <SEP> 203 <SEP> 15 <SEP> minutes <SEP> - <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 76,2 <SEP> 81/2 <SEP> 215,9 <SEP> 8 <SEP> 203 <SEP> 20 <SEP> minutes,
<tb>
Une fonte pour pièces coulées minces a d'habitude des teneurs en carbone total et en silicium élevées pour éviter la. formation de régions trempée 3 dans la pièce coulée. Par conséquent de telles tontes n'accuseraient que peu ou pas de trem- pe dans les éprouvettes et on choisira donc un des petits coin A, B ou C pour l'essai.
D'autre part, pour essayer une fonte con,, venant pour des pièces coulées plus épaisses qui doivent être plus résistantes ou plus dures et qui donneraient une cassure complè- tètent blanche sur de petites éprouvettes, on doit utiliser les coins plus grands D, E, F, etc.
Pour réduire au minimum les modifications de l'état du sable, il est recommandé que les coins soient coulés dans des moult,: en sable à l'huile stable à l'humidité. Pour la coulée, les moules peuvent être placés dans un châssis et soutenus par du sa- ble légèrement tassé.
Une éprouvette du métal a essayer est coulée dans un moule en coin de la dimension appropriée. La température de cou- lée doit être normalisée et elle est de préférence vérifiée à l'ai- de d'un pyromètre. Lorsque le métal s'est solidifié, le coin est retiré du moule au rouge sombre à environ 600 C et trempé dans l'eau. La base doit entier le première dans l'eau et la pièce doit
<Desc/Clms Page number 9>
être déplacée rapidement dans l'eau pour éviter les projections par la vapeur. la sortie de l'eau, le coin est cassé sur une enclume.
La cassure présente clairement une région blanche vers la pointa. Les dimensions en mm de la base de la cassure sont la mesure utilisée.
Une composition particulière suivant l'invention com- prend en poids;
EMI9.1
ferro-isilicium 40%
Mitraille d'électrodes au carbone 50%
EMI9.2
Alliage zirconium, t'er, silicium
EMI9.3
8111ic1ure de calcium 5%
Les exemples suivants illustrent l'utilisation de la composition dite composition A pour la facilita EXEMPLE I...
De la tonte en fusion au sortir du cubilot ôst traitât par (a) 40 onces par tonne (11,3 kg/1016 kg) -de composition A
EMI9.4
(b) 70 onces par tonne (19,9 kg/1016 kg) de silicium d< c.l01U. contenant 1#5% d-ealutainium.
En soumettant les produits à l'essai du coin trenipé, on obtient pour (a) la valeur de 3 mm et pour (b) la valeur de 12 mm, EXEMPLE II.-
De la fonte en fusion ayant une teneur en carbone équl*
EMI9.5
valent de 4,13 et contenant z de carbone, 2,4% de '1111um, oit de-phosphore et 0,7 de manganèse est traita* par un inocu- lant. LChaJ'S!...d1L.cubl1ot -est de 10 on. (509 kg) eoapl"etu1i1t 30 de fonte a bas phosphore, 55% de mitraille d'usine et 15% d'acier.
Le métal fondu à 1430 C est traité de la manière suivante t (a) à l'aide de 1 livre pour 1000 livres de métal (1 kg pour 1000 ) de composition A, (b) à l'aide de 2 livres pour 1000 de métal ( 2 kg pour
1000) d'un inoculant consistant essentiellement en un alliage de silicium, de manganèse et de zirconium /
<Desc/Clms Page number 10>
comprenant les traces de calcium et d'aluminium.
En soumettant le mutai non inocula à l'essai du coin trempé, on obtient une valeur de 6 mm. Après le traitement (a) la valeur ast ramenée à 2 mm, tandis qu'après le traitement (b) elle n'est ramenée qu'à 3 mm.
EXEMPLE II
De la fonte n 17 est utilisée pour couler des blocs- cylindre, d'automobiles. Lorsqu'on ajoute 1 livra pour 1000 de métal (1 kg pour 1000 ) d'un inoculant classique, l'essai du coin trempé indiqua une réduction de la vap)ur de 6 mm à 5 mm.
Toutefois, lorsque la fonte est traitée par un poids égal de com- position A la valeur est réduite à 3 mm.
REVENDICATIONS.
EMI10.1
-------¯¯-------..--.-¯-----
1. Composition d'inoculation pour la tonte, caractéri- sée en ce qu'elle comprend un inoculant connu associé à une pro- portion appréciable de carbone.