La fonte est un alliages de fer et de carbone dont la teneur en carbone est supérieure à 2 %. Son utilité découle de sa température de fusion relativement basse. Les constituants de l’alliage affectent sa couleur lorsqu’il est fracturé : la fonte blanche contient des impuretés de carbure qui permettent aux fissures de passer directement à travers, la fonte grise contient des flocons de graphite qui dévient une fissure qui passe et initient d’innombrables nouvelles fissures lorsque le matériau se brise, et la fonte ductile contient des « nodules » sphériques de graphite qui empêchent la fissure de progresser davantage.
La composition de la fonte en général
Le carbone (C), de 1,8 à 4 % en poids, et le silicium (Si), de 1 à 3 % en poids, sont les principaux éléments d’alliage de la fonte. Les alliages de fer à plus faible teneur en carbone sont connus sous le nom d’acier.
La fonte a tendance à être cassante, à l’exception des fontes malléables. Avec son point de fusion relativement bas, sa bonne fluidité, sa coulabilité, son excellente usinabilité, sa résistance à la déformation et à l’usure, la fonte est devenue un matériau d’ingénierie avec une large gamme d’applications et est utilisée dans les tuyaux, les machines et les pièces de l’industrie automobile, comme les culasses, les blocs-cylindres et les carters de boîte de vitesses. Elle résiste aux dommages causés par l’oxydation mais est notoirement difficile à souder.
Les différents types de fontes
La fonte grise
La fonte grise est caractérisée par la forme en flocons des molécules de graphite dans le métal. Lorsque le métal est fracturé, la rupture se produit le long des flocons de graphite, ce qui lui donne la couleur grise à la surface du métal fracturé. Le nom de fer gris vient de cette caractéristique.
Il est possible de contrôler la taille et la structure matricielle des flocons de graphite pendant la production en ajustant la vitesse de refroidissement et la composition. La fonte grise n’est pas aussi ductile que les autres formes de fonte et sa résistance à la traction est également plus faible. Cependant, elle est un meilleur conducteur thermique et possède un niveau plus élevé d’amortissement des vibrations. Sa capacité d’amortissement est 20 à 25 fois supérieure à celle de l’acier et à celle de toutes les autres fontes. La fonte grise est également plus facile à usiner que les autres fontes, et ses propriétés de résistance à l’usure en font l’un des produits en fonte les plus vendus.
Nos produits de paysage dur sont fabriqués en fonte grise. L’amortissement des vibrations et la résistance à l’usure sont des propriétés qui en font le matériau idéal pour de nombreuses applications de voirie. La fonte grise brute produit également une patine qui la préserve de la corrosion destructrice, même à l’extérieur.
Le fer blanc
Avec la bonne teneur en carbone et un taux de refroidissement élevé, les atomes de carbone se combinent au fer pour former du carbure de fer. Cela signifie qu’il y a peu ou pas de molécules de graphite libres dans le matériau solidifié. Lorsque le fer blanc est cisaillé, la face fracturée apparaît blanche en raison de l’absence de graphite. La structure microcristalline du cémentite est dure et cassante, avec une résistance élevée à la compression et une bonne résistance à l’usure. Dans certaines applications spécialisées, il est souhaitable d’avoir du fer blanc à la surface du produit. On peut y parvenir en utilisant un bon conducteur de chaleur pour faire partie du moule. Cela permettra d’extraire rapidement la chaleur du métal en fusion de cette zone spécifique, tandis que le reste du moulage se refroidit plus lentement.
La fonte malléable
La fonte malléable est une classe de fonte dont les propriétés de résistance mécanique sont intermédiaires entre celles des fontes grises et ductiles. Les microstructures offrent des propriétés qui rendent les fontes malléables idéales pour les applications où la rigidité et l’usinabilité sont requises et pour les composants qui nécessitent une certaine ductilité ou qui doivent être malléables pour pouvoir se plier ou fléchir dans certaines conditions sans se fissurer.
C’est possible. Elles sont souvent utilisées comme matériaux de choix pour les petites pièces moulées à section mince ou pour les pièces moulées qui, comme les autres fontes, présentent des carbures refroidis en surface en raison des taux de refroidissement plus rapides dans les sections plus minces.