La fonte est l'un des alliages ferreux les plus utilisés. Elle est fabriquée à partir de fonte brute par le procédé de coulée, d'où son nom. La fonte brute est placée dans un four avec d'autres éléments d'alliage et fondue jusqu'à obtention d'un mélange liquide. Ce mélange est ensuite coulé dans des moules aux dimensions requises et laissé à se solidifier. Le solide ainsi obtenu est la fonte, utilisée dans de nombreux secteurs industriels.
1. Bonne aptitude au coulage (faible Tm, bonne fluidité)
2. Bonne usinabilité (fontes en graphite)
3. Propriétés antivibratoires
4. Concentration à faible stress
5. Sensibilité
Types de fonte Les propriétés de la fonte varient selon les éléments d'alliage ajoutés. On peut moduler ces propriétés en faisant varier la composition de ces éléments. Les principaux éléments d'alliage sont le carbone et le silicium. Selon leur proportion, la fonte est classée en fonte grise ou fonte blanche. La différence réside dans la couleur de la pièce après fracture.
La fonte blanche, lorsqu'elle se fracture, laisse la fissure traverser la pièce. En revanche, la fonte grise dévie la fissure, mais en amorce simultanément de nombreuses autres en raison de sa structure graphitique. Riche en silicium, la fonte grise possède une structure graphitique qui lui confère des caractéristiques propres à la fonte. Plus dure, la fonte blanche est moins usinable que la fonte grise. Elle contient également moins de silicium et des impuretés de carbure.
De plus, la fonte peut être classée en fonte malléable et fonte ductile. La fonte blanche, chauffée, voit ses propriétés se modifier ; on parle alors de fonte malléable. L’ajout d’éléments d’alliage comme le magnésium ou le cérium à la fonte brute en fusion permet d’obtenir une fonte ductile, dont la structure diffère de celle des autres fontes.
La fonte grise présente de bonnes propriétés de fonderie, un bon amortissement des vibrations, une bonne résistance à l'usure, une bonne usinabilité et une faible sensibilité aux entailles. Cependant, sa résistance à la traction et son allongement sont très faibles, ce qui limite sa production à des pièces métalliques aux exigences mécaniques peu élevées, telles que des capots de protection, des couvercles, des carters d'huile, des volants, des châssis, des planchers, des marteaux, des petites poignées, des bases, des châssis, des boîtes, des couteaux, des bâtis, des paliers, des tables, des roues, des couvercles, des pompes, des vannes, des tuyaux, des volants d'inertie, des blocs-moteurs, etc. En revanche, les fontes grises de qualité supérieure peuvent supporter des charges plus importantes et offrent un certain degré d'étanchéité ou de résistance à la corrosion, ce qui est bénéfique pour les pièces moulées plus critiques telles que les cylindres, les engrenages, les bâtis, les volants d'inertie, les bancs, les blocs-cylindres, les chemises de cylindre, les pistons, les boîtes de vitesses, les roues de frein, les plaques d'accouplement, les vannes moyenne pression, etc. (Voir iron-foundry.com).
Force La fonte offre une résistance supérieure à moindre coût. Elle présente également une résistance et une ductilité accrues, et est plus rigide que le fer pur. Sa robustesse en fait un matériau de choix pour diverses industries. Elle possède un point de fusion bas et une grande fluidité.
Castabilité La fonte est utilisée dans de nombreux secteurs industriels en raison de sa facilité de mise en œuvre. Elle peut être moulée en diverses formes et dimensions selon les besoins industriels. Son faible coût de production et le peu d'outillage nécessaire en font un matériau de fabrication avantageux.
Usinabilité La fonte se travaille facilement pour obtenir des produits finis. Les propriétés d'un métal, telles que sa dureté, sa résistance à la traction et sa microstructure, influent sur son usinabilité. De ce fait, elle est utilisée dans de nombreux secteurs industriels pour la fabrication d'une grande variété de produits.
Faible coût et durabilité La fonte permet de réaliser d'importantes économies à long terme. Elle ne nécessite que peu ou pas d'entretien pendant une longue période. Son utilisation dans l'industrie permet d'éviter des remplacements inutiles. De plus, les produits en fonte peuvent être intégrés aux systèmes existants, minimisant ainsi les coûts de remplacement. La fonte est également plus malléable que d'autres métaux.
1.1. Composition chimique (C, Si, Mn) : Si → fontes à graphite, Mn → fonte blanche
2. Vitesse de refroidissement
vjaht -> fonte blanche, fonte refroidie
vjaht -> fonte grise
3. Modification
Mg, Ts, Ca -> fonte à graphite sphéroïdal
4. Alliage
Mn -> résistance à l'usure
Si -> résistance à la corrosion
Cr -> résistance aux hautes températures
Ni -> résistance à la corrosion, avec Cr, Si résistance à l'usure