La fonte est un alliage ferreux obtenu par refonte de la fonte brute dans un four à calandre jusqu'à ce qu'elle se liquéfie. La fonte en fusion est coulée dans des moules ou des coulées pour produire des produits en fonte aux dimensions requises. Selon l'application de la fonte, les éléments d'alliage ajoutés au four diffèrent. Les éléments d'alliage les plus couramment ajoutés sont le carbone, suivi du silicium. Les autres éléments d'alliage ajoutés sont le chrome, le molybdène, le cuivre, le titane, le vanadium, etc.
La microstructure de la fonte peut varier en fonction des éléments d'alliage ajoutés, de la variation de la solidification de la fonte et du traitement thermique utilisé. En fonction de l'application et des propriétés mécaniques souhaitées, les pièces en fonte peuvent être classées comme suit.
Fonte blanche
Lorsque la fonte blanche est fracturée, on observe des fissures de couleur blanche en raison de la présence d'impuretés de carbure. La fonte blanche est dure mais cassante. Elle a une faible teneur en silicium et un point de fusion bas. Le carbone présent dans la fonte blanche précipite et forme de grosses particules qui augmentent la dureté de la fonte. Elle est résistante à l'abrasion et rentable, ce qui la rend utile dans diverses applications telles que les barres de levage et les revêtements de coquilles dans les broyeurs, les surfaces d'usure des pompes, les billes et les anneaux des pulvérisateurs de charbon, etc.
La fonte grise est la fonte la plus polyvalente et la plus utilisée. La présence de carbone entraîne la formation de flocons de graphite qui ne permettent pas aux fissures de passer lorsque le matériau se casse. Au contraire, lorsque le matériau se brise, le graphite crée de nombreuses nouvelles fissures. La fonte fracturée est de couleur grisâtre, d'où son nom. Les flocons de graphite confèrent à la fonte grise une faible résistance aux chocs. Elles manquent également d'élasticité et ont une faible résistance à la traction.
Cependant, le graphite confère à la fonte une excellente usinabilité, des caractéristiques d'amortissement ainsi que de bonnes propriétés lubrifiantes, ce qui la rend utile dans de nombreuses applications industrielles. La microstructure de graphite de la fonte a une matrice composée de ferrite, de perlite ou d'une combinaison des deux. La fonte grise en fusion est plus fluide et se dilate bien pendant la solidification ou la congélation de la fonte. C'est ce qui les rend utiles dans des industries telles que l'agriculture, l'automobile, les usines textiles, etc.
La fonte malléable est essentiellement de la fonte blanche qui subit un traitement thermique pour transformer le carbure en graphite. La fonte ainsi obtenue présente des propriétés différentes de celles de la fonte grise et de la fonte blanche. Dans le cas de la fonte malléable, la structure du graphite est formée de particules sphéroïdales de forme irrégulière plutôt que de flocons qui sont généralement présents dans la fonte grise. La fonte malléable se comporte donc comme un acier à faible teneur en carbone. Le retrait est considérable, ce qui entraîne une réduction de la production de fonte ainsi qu'une augmentation des coûts. La fonte malléable peut être facilement identifiée par ses limites émoussées.
La fonte ductile est un autre type d'alliage ferreux utilisé comme matériau d'ingénierie dans de nombreuses applications. Pour produire de la fonte ductile, une petite quantité de magnésium est ajoutée à la fonte en fusion, ce qui modifie la structure du graphite qui se forme. Le magnésium réagit avec l'oxygène et le soufre contenus dans la fonte en fusion, ce qui entraîne la formation de graphite en forme de nodule, d'où le nom de fonte nodulaire. Comme la fonte malléable, la fonte ductile est flexible et présente une relation linéaire entre la contrainte et la déformation. Elle peut être coulée en différentes tailles et épaisseurs.