FR2997962A1 - Alliage inoculant pour pieces epaisses en fonte - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un alliage inoculant pour le traitement de pièces épaisses en fonte à base de ferro-silicium, contenant entre 0,005 et 3% en masse de Terres Rares, caractérisé en ce qu'il contient également entre 0,2 et 2% en masse d'Antimoine.

Description

La présente invention se rapporte à un alliage inoculant pour le traitement de la fonte. La fonte est un alliage fer-carbone bien connu et largement utilisé pour la fabrication de pièces mécaniques. La fonte est obtenue par mélange des constituants de l'alliage à l'état liquide à une température comprise entre 1320 et 1450 °C avant coulée dans un moule et refroidissement de l'alliage obtenu. Lors de son refroidissement, le carbone peut adopter plusieurs structures physico-chimiques dépendant de plusieurs paramètres.

Lorsque le carbone s'associe au fer et forme du carbure de fer Fe3C (également appelé cémentite), la fonte résultante est appelée fonte blanche. La fonte blanche présente la caractéristique d'être dure et cassante, ce qui n'est pas souhaitable pour certaines applications. Si le carbone apparaît sous forme de graphite, la fonte résultante 15 est appelée fonte grise. La fonte grise est plus tendre et peut être travaillée. Pour obtenir des pièces en fonte possédant de bonnes propriétés mécaniques, il faut donc obtenir une structure de la fonte comprenant le maximum de carbone sous forme graphite et limiter le plus possible la formation de ces carbures de fer qui durcissent et fragilisent l'alliage. 20 En l'absence de tout traitement particulier d'inoculation, le carbone a toutefois tendance à s'associer au fer pour former du carbure de fer. Il est donc nécessaire de traiter la fonte à l'état liquide de manière à modifier les paramètres d'association du carbone et obtenir la structure souhaitée. A cette fin, la fonte liquide subit un traitement d'inoculation visant à 25 introduire dans la fonte des composants graphitisants ou des supports à la graphitisation couramment appelés germes qui vont favoriser, lors du refroidissement de la fonte dans le moule, l'apparition de graphite plutôt que de carbure de fer. De manière générale, les composants d'un inoculant sont donc des 30 éléments favorisant la formation de graphite et la décomposition du carbure de fer pendant la solidification de la fonte. On peut citer, à titre d'exemple, le carbone, le silicium, le calcium, l'aluminium,... Bien évidemment, un inoculant peut être conçu pour remplir d'autres fonctions et comprendre à cette fin d'autres composants présentant un 35 effet particulier. La fonte peut également subir des traitements additionnels préalables ou subséquents.

On peut ainsi notamment souhaiter, selon les propriétés recherchées, que le graphite formé soit sphéroïdal, vermiculaire ou lamellaire. L'une ou l'autre forme graphitique pourra être obtenue de manière préférentielle par un traitement particulier de la fonte à l'aide de composants spécifiques. Ainsi, par exemple la formation de graphite sphéroïdal peut être favorisée par un traitement dit nodulisant visant principalement à apporter à la fonte du magnésium en quantité suffisante pour que le graphite puisse croître de manière à former des particules rondes (sphéroïdes ou nodules).

Ces composants nodulisants sont généralement ajoutés sous forme d'alliage spécifique (alliage nodulisant) préalablement au traitement inoculant de la fonte au cours d'un traitement particulier. Ainsi, l'alliage nodulisant permet essentiellement d'influer sur la forme des nodules de graphite, tandis que le produit inoculant vise à 15 augmenter le nombre de ces nodules et homogénéiser les structures graphitiques. On peut encore citer l'addition de produits désulfurant, ou de produits permettant de traiter spécifiquement certains défauts de la fonte en fonction de la composition initiale du bain de fonte liquide, tels que les micro-20 retassures et les piqûres, susceptibles d'apparaître lors du refroidissement. Ces traitements peuvent s'effectuer en une ou plusieurs fois et à différents moments de la fabrication de la fonte. La plupart des inoculants sont classiquement fabriqués à partir d'un alliage ferro-silicium de type FeSi45, FeSi65 ou FeSi75 avec ajustement de la 25 chimie suivant la composition visée de l'inoculant. Il peut également s'agir de mélanges de plusieurs alliages. Il convient de noter que l'efficacité d'inoculation de la pièce en fonte dépend également de son épaisseur (ou bien de la vitesse de solidification). Dans les zones de faibles épaisseurs, refroidissant plus vite, on 30 notera un risque plus élevé de formation de carbures. Inversement dans les zones de plus fortes épaisseurs, le refroidissement sera plus lent (2 à 4 heures) et favorisera la formation de graphite. Il s'ensuit que les pièces avec des zones d'épaisseurs différentes 35 pourront avoir des structures physico-chimiques différentes d'une zone à l'autre, ce qui n'est pas souhaitable.

En outre, le contrôle de la germination dans les zones de forte épaisseur reste difficile et peut conduire à l'obtention d'une structure non-uniforme. Pour les pièces de fortes épaisseurs, quand le procédé d'inoculation n'est pas maîtrisé, la formation de graphite dégénéré et/ou du graphite « chunky » peut réduire les propriétés mécaniques de la fonte. Pour résoudre ces défauts, le fondeur procède généralement à l'ajout d'Antimoine pur dans le métal liquide. L'ajout d'antimoine pur dans le métal liquide pose des problèmes 10 de précision car le taux d'introduction est très faible (de l'ordre de 10 à 30g par tonne de fonte liquide). Le rendement d'addition de l'antimoine pur est compris entre 50 et 80% et la quantité introduite utile est donc difficilement contrôlable. Si la quantité n'est pas suffisante, du graphite dégradé peut se former dans la structure. 15 Réciproquement, si la quantité introduite dépasse l'objectif, l'antimoine va avoir tendance à faire croître fortement la proportion de perlite, phase non souhaitée dans les structures ferritiques. Dans le cas d'ajout d'antimoine pur, le fondeur doit en outre associer des Terres Rares (abrégées en TR ou RE pour « Rare Earths ») afin 20 d'obtenir une amélioration maximale de la forme du graphite. Pareillement, si la quantité de Terres Rares est insuffisante, la pièce présentera un défaut de graphite de type « spiky ». Réciproquement, si la quantité de Terres Rares est trop fortement dosée, le défaut de graphite sera plutôt de type « chunky », ce qui se produit essentiellement lorsque les matières premières utilisées sont 25 relativement pures Ces défauts de graphite, de type « spiky » ou « chunky » dégradent les propriétés mécaniques de la fonte, et notamment la résistance à la traction et la résistance au choc de la pièce formée. L'introduction d'antimoine pur dans la fonte liquide provoque en 30 outre sa vaporisation et entraîne ainsi un fort dégagement gazeux. Il a été mesuré qu'avec l'ajout d'antimoine pur, le seuil de dégagement d'antimoine dans l'environnement de travail était supérieur à 0,5 mg/m3, valeur limite d'exposition (VLE fixée par la réglementation). Les opérateurs doivent donc travailler avec un respirateur contre les particules de type N95 ou plus.

Le traitement des pièces de faibles épaisseurs a déjà fait l'objet de développements d'inoculants spécifiques. Les documents FR 2 511 044, FR 2 855 186 et EP 0 816 522 décrivent un tel inoculant pour pièces minces. Un tel inoculant selon ces documents pour pièces minces 5 comprend notamment un alliage inoculant à base de ferro-silicium et comprenant entre 0,005 et 3% en masse de Terres Rares, notamment du Lanthane, ainsi qu'entre 0,005 et 3% en masse de bismuth, plomb ou antimoine dans un ratio Terres Rares / (Bismuth + Plomb + Antimoine) compris entre 0,9 et 2,2; le bismuth étant particulièrement préféré, les descriptions de 10 ces documents ne portant que sur le bismuth. Parmi les autres documents mentionnant l'utilisation d'antimoine, on peut citer les documents suivants. Le document W02006/068487 décrit un inoculant comprenant un composant modificateur de phase (fonction inoculante) associé à un agent de 15 modification de la structure du graphite qui peut être de l'antimoine. Il convient de noter que cet agent de modification de structure est utilisé en mélange avec le composé inoculant (ferrosilicium) et non sous forme alliée. L'antimoine est en outre clairement mentionné comme étant un promoteur de perlite, phase qui, comme mentionnée précédemment, n'est généralement pas souhaitée. La 20 quantité d'antimoine utilisée est comprise entre 3 et 15%, ce qui correspond à une quantité importante probablement à l'origine de la proportion de perlite formée. Le document JP 2 200 718 décrit un inoculant consistant en un mélange de ferrosilicium, antimoine, siliciure de calcium et terres rares. 25 L'antimoine n'est pas utilisé sous forme alliée. Le document JP57067146 décrit un alliage à base de ferrosilicium comprenant entre 5 et 50% en masse d'antimoine et jusqu'à 10% de terres rares. Outre la proportion élevée d'antimoine, cet alliage est utilisé comme inhibiteur de perlite, et non comme inoculant. 30 Il existe également plusieurs articles et documents traitant d'une fonction nodulisante (forme du graphite) de l'antimoine, ce qui n'est pas le but fondamentalement recherché et ne résout pas le problème de l'inoculation (nombre et qualité des nodules). En outre, il s'agit fréquemment d'une utilisation de l'antimoine sous une forme mélangée et non alliée. 35 Il existe donc un besoin pour un alliage inoculant permettant d'améliorer le traitement des pièces épaisses.

Pour ce faire, la présente invention vise un alliage inoculant pour le traitement de pièces épaisses en fonte à base de ferro-silicium, contenant entre 0,005 et 3% en masse de terres rares, caractérisé en ce qu'il contient également entre 0,2 et 2% en masse d'antimoine.

Ainsi, il a en effet été constaté de manière inattendue que l'antimoine allié à des terres rares dans un alliage à base de ferrosilicium selon les proportions revendiquées permettait une inoculation efficace, et avec stabilisation des sphéroïdes, de pièces épaisses sans les inconvénients de l'antimoine pur évoqués précédemment.

Notamment, l'introduction d'antimoine sous forme d'alliage permet d'atteindre un rendement élevé d'utilisation de l'antimoine, de l'ordre de 97 à 99%. La quantité utile introduite est donc beaucoup plus précisément connue. L'augmentation du rendement permet ainsi une économie des produits et simplifie la gestion des ajouts de produits, ce y compris pour les 15 terres rares. Grâce à cette augmentation de rendement et à la réduction simultanée des émissions gazeuses dans l'atmosphère, les conditions de travail sont également améliorées pour les opérateurs responsables des ajouts. L'utilisation d'un alliage selon l'invention permet de limiter le 20 dégagement gazeux d'antimoine entre 0,1 et 0,2 mg/m3 et l'utilisation d'un masque respirateur n'est plus nécessaire. On notera également que l'association antimoine / terres rares allonge le temps d'évanouissement de l'antimoine de manière importante. L'effet produit dure donc plus longtemps dans le processus de fonderie 25 complet. On notera que le temps d'évanouissement de l'antimoine est même supérieur au temps d'évanouissement du bismuth dans les alliages inoculants pour pièces minces. L'alliage selon la présente demande, lorsqu'ajouté en poche ou au four, peut permettre ainsi de remplacer voire de supprimer une inoculation 30 additionnelle au jet ou tardive. L'alliage selon la présente demande permet également particulièrement de limiter grandement voire d'éviter la formation de défauts de graphite de type « chunky » ou « spiky », mais également d'améliorer la forme du graphite en assurant une nodularité supérieure à 95% tout en rapprochant 35 les sphéroïdes de la sphère parfaite. 2 99 7962 6 L'alliage selon la présente demande permet d'assurer ainsi une matrice ferrite/perlite homogène suivant les différentes épaisseurs de la pièce fabriquée, ce qui améliore notamment les conditions d'usinage ultérieur de la pièce. 5 De manière préférentielle, le rapport Antimoine sur Terres Rares sera supérieur à 1,4, de préférence à 1,6, et inférieur à 2,5; de préférence inférieur à 2. Selon une première variante de réalisation, l'alliage inoculant comprend également du magnésium. Il s'agira alors d'un nodulisant à effet 10 inoculant additionel. Il a notamment été constaté de manière inattendue que contrairement au bismuth déjà utilisé, l'antimoine permettait d'obtenir un meilleur rendement du magnésium introduit dans la fonte. Concernant le bismuth, il est connu que ce dernier accélère la décantation du magnésium dans la fonte et que celle-ci perd donc plus de magnésium actif servant à la transformation du graphite lamellaire en graphite sphéroïdal. La meilleure assimilation de l'antimoine sous la forme d'un nodulisant selon l'invention permet d'assurer une bonne stabilité du magnésium résiduel entre 1350°C et 1580°C.

Selon une deuxième variante de réalisation, l'alliage inoculant ne contient pas de magnésium. Préférentiellement, le ratio terres rares sur antimoine est compris entre 0,9 et 2,2. De manière préférentielle, la proportion en masse d'antimoine est 25 supérieure à 0,3%, préférentiellement supérieure à 0,5%, de préférence encore supérieure à 0,8%. De manière préférentielle, la proportion en masse d'antimoine est inférieure à 1,5%, de préférence inférieure à 1,3%. Avantageusement, les terres rares comprennent du Lanthane, de 30 préférence uniquement du lanthane. De manière préférentielle, la proportion en masse de terres rares est supérieure à 0,2%, de préférence supérieure à 0,3%. De manière préférentielle, la proportion en masse de terres rares est inférieure à 1,2%, de préférence inférieure à 1%. 35 La présente invention se rapporte également à l'utilisation de l'inoculant selon l'invention.

Selon une première variante d'utilisation, ledit inoculant est introduit sous forme de poudre. Il convient de noter à ce titre que les produits décrits documents FR 2 511 044 et EP 0 816 522 avaient l'inconvénient de présenter une dégradation de leur granulométrie dans le temps lors du stockage de l'inoculant. L'inoculant selon l'invention a montré une grande stabilité dans la granulométrie des grains dans certaines conditions. Selon une deuxième variante de réalisation, ledit inoculant est introduit sous la forme d'un insert solide placé dans un moule de coulée.

De manière préférentielle, l'utilisation de l'inoculant selon l'invention vise la fabrication de pièces en fonte présentant des parties d'épaisseurs supérieures à 6mm, de préférence des parties d'épaisseurs supérieures à 20mm, et de manière encore plus préférentielle des parties d'épaisseurs supérieures à 50mm.

La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description et des exemples qui suivent. L'inoculant selon l'invention sera typiquement être utilisé dans le cadre d'une inoculation d'un bain de fonte. Il pourra également être utilisé en pré-conditionnement de ladite fonte ainsi qu'en tant que nodulisant le cas 20 échéant. Dans le cadre d'une utilisation typique d'un inoculant, la composition d'un alliage inoculant selon l'invention pourra comprendre par exemple : Elément Quantité (% masse) Si 45 - 80 Ca 0,5 - 4 Al 0,5 - 3 Sb 0,2 - 2 Terres Rares 0,2 - 3 (notamment Lanthane) Fer Solde 25 Alliage inoculant - composition 1 Bien évidemment, l'inoculant pourra également comprendre des éléments additionnels apportant des effets particuliers en fonction des propriétés recherchées. Cela pourra être plus particulièrement le cas dans le cadre d'un traitement de pré-conditionnement de la fonte.

A titre d'exemple, l'alliage inoculant pourra ainsi présenter la composition suivante : Elément Quantité (% masse) Si 45 - 80 Ca 0.5 - 8 Al 0.5 - 3 Sb 0.2-2 Terres Rares 0.2 - 3 (notamment Lanthane) Ba 2-15 Mn 2-6 Zr 2 - 6 Fer Solde Alliage inoculant - composition 2 Un traitement d'inoculation consistera typiquement en l'ajout de 0,05 (préférentiellement au moins 0,1%) à 0,8% en masse de l'inoculant au bain de fonte, notamment dans les conditions suivantes données à titre d'exmples : - en fin de fusion au four à induction - avant un traitement nodulisant au magnésium, et plus particuilèrement entre 1 et 5 minutes avant ce traitement - en couverture d'un traitement ultérieur de type « Sandwich » ou « Tundish-cover ». - dans un four de coulée - lors d'un transvasement entre deux poches (tranfert et coulée, notamment). - l'inoculant de préconditionnement pourra notamment être ajouté sous la forme d'un fil fourré.

La granulométrie de l'inoculant selon l'invention pourra être adaptée en fonction de ses modalités d'ajout. A titre d'exemples, on peut citer : - Ajout en four à induction : granulométrie jusqu'à environ 40 mm, - Ajout entre le four à induction et la poche de coulée : granulométrie comprise entre environ 10 et environ 30 mm. - Ajout en bassin de coulée : granulométrie comprise entre environ 0,4 et environ 2 mm. - Ajout avant coulée dans le moule : granulométrie comprise entre environ 0,2 et environ 0,5 à 2 mm. - Ajout sous forme d'insert inoculant placé dans le moule de coulée : inserts de 20g, 40g, 60g, 80g, 300g, 800g, 2kg, 5kg, 10kg, 20kg et 50kg, par exemple. L'alliage inoculant pourra également être ajouté avec succès en 15 tant qu'inoculant avant remplissage du moule de coulée ou en inoculation en poche ou tardive, après ajustement de la chimie de l'alliage (notamment Ba entre 1,5 et 5% masse et Ca entre 0,5 et 2% masse). En fonction de l'état métallurgique de la fonte après traitement avec l'alliage inoculant selon la présente demande, il est possible de supprimer 20 l'étape post-inoculation. En effet, le maintien prolongé de l'effet d'inoculation dans le temps avec l'action de l'antimoine permet de réduire de manière importante les traitements d'inoculations tardives voire permettre de les supprimer. Avec par exemple l'addition d'un inoculant contenant le couple Bi / TR, l'effet d'inoculation perd 30 % sur les 4 premières minutes. Ainsi l'ajout 25 d'un inoculant en phase tardive devient une obligation pour récupérer 100 % de l'effet d'inoculation à atteindre. Ce n'est pas le cas avec un inoculant selon la présente demande. Dans le cadre d'une utilisation en tant que nodulisant avec fonction inoculante additionnelle, la composition de l'alliage comprendra également du 30 magnésium. A titre d'exemple, la composition d'un tel alliage nodulisant avec fonction inoculante pourra être la suivante : Elément Quantité (% masse) Si 30 - 60 Ca 0,2 - 5 Al 0,2 - 3 Sb 0,1-2 Terres Rares 0,1 - 3 (notamment Lanthane) Mg 3-12 Fer Solde Alliage nodulisant avec effet inoculant - composition 3 La granulométrie du nodulisant (notamment avec fonction inoculante) selon l'invention sera adaptée en fonction de la taille des poches de 5 traitement. Par exemple, pour des poches de 100 à 500kg de fonte, on privilégiera une granulométrie comprise entre environ 0,4 et environ 2mm, voire jusqu'à 7mm. Pour des poches de 500 à 1000kg de fonte, on privilégiera une granulométrie comprise entre environ 2 et environ 7mm, ou entre environ 10 et environ 30mm. Pour des poches de plus de 1000kg de fonte, on privilégiera 10 une granulométrie comprise entre environ 10 et environ 30mm. Des exemples d'utilisation vont maintenant être donnés. Exemple 1: fonderie A - pièce d'épaisseur 8 mm. 15 Référence de fonderie (A1) Conformément à l'art antérieur, la fonte liquide a été traitée par ajout dans le four à induction d'antimoine pur dans une proportion de 30g d'antimoine pour une tonne de fonte liquide. 20 La fonte a ensuite subit un traitement de nodulisation à l'aide d'un alliage nodulisant de type FeSiMg comprenant un tiers d'un alliage FeSiMg comprenant 2% de terres rares et deux tiers d'un alliage FeSiMg ne comprenant pas de terres rares. La fonte a enfin subit un traitement d'inoculation par ajout dans le 25 bassin de coulée de 0,1°A en masse d'un alliage FeSiMnZr et 0,1°A d'un alliage FeSiAl, les alliages inoculants étant ajoutés sous la forme d'insert inoculant dans le moule.

Utilisation d'un alliage inoculant selon l'invention (A2) Un alliage inoculant selon la composition 2 mentionnée ci-dessus et contenant (en proportion massique) : Si = 65% Si, Ca = 1,76% Ca, Al = 1,23%, Sb = 0,15%, TR = 0,16%, Ba = 7,9%; a été utilisé dans une proportion 5 de 0,15% en masse de fonte. L'étape d'ajout d'antimoine pur a été supprimée et le traitement nodulisant a été simplifié en utilisant uniquement l'alliage nodulisant FeSiMg ne contenant pas de terres rares. 10 Résultats comparatifs Al (Référence) A2 (Demande) Nodularité du graphite 95% 98% Matrice de la fonte (`)/0 perlite) 8% 3% Allongement 15% 18% La fonderie A traitée avec un inoculant selon la présente demande a montré une augmentation de l'allongement en traction sur des éprouvettes de 15 contrôle pour une nuance EN-GJS-400-15. Exemple 2 : fonderie B - pièce d'épaisseur 200 mm. 20 Référence de fonderie (B1) Conformément à l'art antérieur, la fonte liquide a été traitée par ajout dans le four à induction d'antimoine pur dans une proportion de 20g d'antimoine pour une tonne de fonte liquide. La fonte a ensuite subi un traitement de nodulisation à l'aide d'un 25 alliage nodulisant de type FeSiMg comprenant 1`)/0 en masse de terres rares et introduit dans la fonte sous la forme d'un fil fourré. La fonte a enfin subit un traitement d'inoculation par ajout dans le bassin de coulée de 0,15% en masse d'un alliage FeSiBiTR. 30 Utilisation d'un alliage inoculant selon la demande (B2) Un alliage inoculant selon la composition 2 mentionnée ci-dessus et contenant comme précédemment : Si = 65% Si, Ca = 1,76% Ca, Al = 1,23%, Sb = 0,15%, TR = 0,16%, Ba = 7,9%; a été utilisé dans une proportion 5 de 0,15% en masse de fonte. L'étape d'ajout d'antimoine pur a été supprimée et le traitement nodulisant a été simplifié en utilisant uniquement un alliage nodulisant FeSiMg ne contenant pas de terres rares (également introduit sous forme de fil fourré). 10 Résultats comparatifs B1 (Référence) B2 (Demande) Nodularité du graphite 91`)/0 97% Matrice de la fonte (`)/0 perlite) 4% 3% Défaut Graphite 15% 0% « Chunky » Résilience à -20°C 7 J 12 J Sur les résultats de résistances aux chocs, la fonte B2 a obtenu des résultats conformes aux exigences. 15 Exemple 3 : fonderie C - pièces minces (épaisseur inférieure à 6mm). 20 Référence de fonderie (C1) Conformément à l'art antérieur, la fonte liquide a été traitée par ajout dans le four à induction d'antimoine pur dans une proportion de 25g d'antimoine pour une tonne de fonte liquide. La fonte a ensuite subit un traitement de nodulisation à l'aide d'un 25 alliage nodulisant de type FeSiMg comprenant 6,7% en masse de magnésium ainsi que 1,2% de calcium et 0,98% de terres rares. La fonte a enfin subit un traitement d'inoculation tardive par ajout 0,12% en masse d'un alliage FeSiMnZrBa présentant une granulométrie comprise entre 0,2 et 5mm.

Utilisation d'un alliage inoculant selon la demande avec fonction nodulisante (C2) Un alliage nodulisant avec fonction inoculante selon la composition 5 3 mentionnée ci-dessus a été utilisé. Comme pour les exemples précédents, l'étape d'ajout d'antimoine pur a été supprimée. Le traitement nodulisant a été effectué à l'aide d'un alliage de type FeSiMg selon la composition 3 de la présente demande et comprenant 6,4% 10 en masse de magnésium ainsi que 1,3% de calcium, 0,6% d'antimoine et 1,2% de terres rares. Une inoculation complémentaire a été effectuée selon une méthode d'inoculation tardive avec 0,09% d'un alliage FeSiAlCa et 0,009% d'un alliage FeSiMnZrBa. 15 Résultats comparatifs Cl (Référence) C2 (Demande) Nodularité du graphite 93% 98% Matrice de la fonte (`)/0 perlite) 15% 4/5% Défaut Graphite 4% 0% « Chunky » En utilisant un nodulisant selon la présente demande on note une 20 disparition des défauts de graphite « chunky » sur toutes les pièces contrôlées. Ainsi, l'inoculation additionnelle (inoculation tardive) a pu être faite en utilisant une inoculant plus économique de type FeSiAlCa. 25 Exemple 4 : fonderie D - pièces massives. Référence de fonderie (D1) Conformément à l'art antérieur, la fonte liquide a été traitée par ajout dans le four à induction d'antimoine pur dans une proportion de 30g 30 d'antimoine pour une tonne de fonte liquide.

La fonte a ensuite subit un traitement de nodulisation à l'aide d'un alliage nodulisant de type FeSiMg comprenant 9,1% en masse de magnésium ainsi que 1,4% de calcium et 1,1°A de terres rares. La fonte a enfin subit un traitement d'inoculation par ajout d'un 5 insert de 10kg par tonne de fonte d'un alliage inoculant FeSiMnZr. Utilisation d'un alliage inoculant selon la demande (D2) Un alliage inoculant selon la composition 2 mentionnée ci-dessus et contenant : Si = 65% Si, Ca = 1,76% Ca, Al = 1,23%, Sb = 0,15%, TR = 10 0.16%, Ba = 7,9%; a été utilisé sous forme d'insert de 10kg comme pour la référence. Comme pour les exemples précédents, l'étape d'ajout d'antimoine pur a été supprimée. Le traitement nodulisant a été effectué à l'aide du même alliage 15 que pour la référence, à savoir en utilisant un alliage nodulisant de type FeSiMg comprenant 9,1% en masse de magnésium ainsi que 1,4% de calcium et 1,1% de terres rares. Résultats comparatifs 20 D1 (Référence) D2 (Demande) Nodularité du graphite 92% 97% Matrice de la fonte (% perlite) 5/10% 0/5% Défaut Graphite 2% 0% « Chunky » Résistance à la traction 370 MPa 420 MPa Allongement 18% 22% Résistance au choc à - 10 J 14J 20°C La fonte D permet d'élaborer une nuance de fonce EN-GJS-400- 18-LT utilisée notamment dans le secteur éolien. L'utilisation de l'inoculant selon la demande a permis d'augmenter la résistance aux chocs de manière 25 importante.

Exemple 5: fonderie E - pièces minces et traitement nodulisant. Référence de fonderie (El) ) La fonte liquide a subi un traitement de nodulisation à l'aide d'un alliage nodulisant de type FeSiMg comprenant 9,1% en masse de magnésium ainsi que 0,8% de bismuth et 0,7% de terres rares. La fonte a ensuite subit un traitement d'inoculation selon une méthode d'inoculation tardive par ajout de 0,18% d'un alliage FeSiMnZr 10 présentant une granulométrie comprise entre 0,2 et 5mm. Utilisation d'un alliage inoculant selon la demande avec fonction nodulisante (E2) Un alliage nodulisant selon la composition 3 mentionnée ci-dessus 15 a été utilisé. L'alliage utilisé est un alliage de type FeSiMg comprenant 9,1% de magnésium ainsi que 0,75% d'antimoine et 0,5% de terres rares. La fonte a ensuite subit un traitement d'inoculation additionnel selon une méthode d'inoculation tardive par ajout de 0,17% d'un alliage FeSiMnZr présentant une granulométrie comprise entre 0,2 et 5mm. 20 Résultats comparatifs El (Référence) E2 (Demande) Nodularité du graphite 91`)/0 95% Défaut Graphite 2% 0% « Chunky » Rendement Mg 54% 69% Comme évoqué précédemment, on constate que le fait de 25 remplacer le bismuth par de l'antimoine a augmenté le rendement du magnésium dans la fonte E.

Exemple 6: Fonderie D sur pièces massives. La référence de fonderie (F1) et l'essai (F2) utilisant un alliage inoculant selon la demande ont été réalisés conformément à l'exemple 4 et la 5 fonderie D en inoculant des pièces massives. Résultats comparatifs F1 (Référence) F2 (Demande) Rendement Sb 67% 98% 10 On constate que grâce au rendement élevé obtenu, il est possible de mieux maîtriser la quantité d'antimoine ajoutée. La fonderie F2 a permis une économie importante en diminuant de 31,5% les doses d'antimoine à ajouter. Exemple 7: Fonderie D sur pièces massives. 15 La référence de fonderie (G1) et l'essai (G2) utilisant un alliage inoculant selon la demande ont été réalisés conformément à l'exemple 4 et la fonderie D en inoculant des pièces massives. 20 Résultats comparatifs G1 (Référence) G2 (Demande) Dégagement de Sb en 8 heures 0,7 mg/m3 0,1 mg/m3 On constate que grâce à l'inoculant selon la présente demande, le dégagement d'antimoine est fortement limité et très inférieur au seuil 25 réglementaire de 0,5 mg/m3. Les conditions de travail en sont améliorées.

Exemple 8 : fonderie H - pièce d'épaisseur 150 mm. Référence de fonderie (H1) Conformément à l'art antérieur, la fonte liquide a été traitée par 5 ajout dans le four à induction d'antimoine pur dans une proportion de 15g d'antimoine pour une tonne de fonte liquide. La fonte a ensuite subit un traitement de nodulisation à l'aide d'un fil fourré nodulisant (diamètre 13 mm, 32 % de Mg, 1,2 % de TR, 230 g /m de poudre) 10 La fonte a enfin subit un traitement d'inoculation tardive par ajout au jet de coulée 0,15% en masse d'un alliage FeSiMnZr. Utilisation d'un alliage inoculant selon la demande (H2) Un alliage inoculant selon la composition 1 [contenant Si = 64% Si, 15 Ca = 1,64% Ca, Al = 1,15%, Sb = 0,5%, TR = 0,3%] mentionnée ci-dessus a été utilisé dans une proportion de 0,2% en masse de fonte. L'étape d'ajout d'antimoine pur a été supprimée et le traitement nodulisant a été simplifié en utilisant uniquement un alliage nodulisant FeSiMg ne contenant pas de terres rares (également introduit sous forme de fil fourré).

20 Résultats comparatifs H1 (Référence) H2 (Demande) Nodularité du graphite 87% 98% Matrice de la fonte (`)/0 perlite) 3% 3% Défaut Graphite 19% 0% « Chunky » Résilience à -20°C 4 J 14 J Sur les résultats de résistances aux chocs, la fonte H2 a obtenu 25 des résultats conformes aux exigences. Bien que l'invention ait été décrite avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Alliage inoculant pour le traitement de pièces épaisses en fonte à base de ferro-silicium, contenant entre 0,005 et 3% en masse de Terres Rares, 5 caractérisé en ce qu'il contient également entre 0,2 et 2% en masse d'Antimoine.
2. 2. Alliage inoculant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également du magnésium et constitue un alliage nodulisant. 10
3. 3. Alliage inoculant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il ne contient pas de magnésium.
4. 4. Alliage inoculant selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 3, caractérisé en ce que le ratio terres rares sur antimoine est compris entre 0,9 et 2,2.
5. 5. Alliage inoculant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la proportion en masse d'antimoine est supérieure à 20 0,3%, préférentiellement supérieure à 0,5%, de préférence encore supérieure à 0,8%.
6. 6. Alliage inoculant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la proportion en masse d'antimoine est inférieure à 25 1,5%, de préférence inférieure à 1,3%.
7. 7. Alliage inoculant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les terres rares comprennent du Lanthane, de préférence uniquement du lanthane. 30
8. 8. Alliage inoculant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la proportion en masse de terres rares est supérieure à 0,2%, de préférence supérieure à 0,3%. 35
9. 9. Alliage inoculant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la proportion en masse de terres rares est inférieure à 1,2%, de préférence inférieure à 1°A.
10. 10. Utilisation d'un inoculant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit inoculant est introduit sous forme de poudre.
11. 11. Utilisation d'un inoculant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit inoculant est introduit sous la forme d'un insert solide placé dans un moule de coulée.
12. 12. Utilisation d'un inoculant selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la fabrication de pièces en fonte présentant des parties d'épaisseurs supérieures à 6mm, de préférence des parties d'épaisseurs supérieures à 20mm, et de manière encore plus préférentielle des parties d'épaisseurs supérieures à 50mm.15