Fonte (métallurgie) - Définition

Fonte grise

Famille des fontes où le carbone se trouve sous forme de graphite. La structure graphitique du carbone est obtenue par un refroidissement très lent de la fonte, ou l'ajout de composants graphitisants comme le silicium.

Fonte GL (graphite lamellaire)

C'est la plus courante des fontes grises. Le graphite s'y trouve sous forme de lamelles.

Les principales qualités des fontes GL sont :

• facilité d'usinage ;
• très bonne résistance à la corrosion et à la déformation à chaud ;
• très bonne absorption des vibrations ;
• stabilité dimensionnelle (réalisation de machine outil silencieuse et stable géométriquement) ;
• excellente coulabilité ;
• prix du métal peu élevé ;

Les principaux défauts :

• relativement fragile comparé aux aciers et au fonte GS

Les principales utilisations :

• toutes pièces mécanique (différentes grades de résistance) ;
• bâtis de machines outils, bonne résistance aux vibrations ;
• tuyaux et canalisation (il est possible de couler des tubes de grande taille via le coulage par centrifugation).

Fonte GS (graphite sphéroïdal, aussi appelée fonte ductile)

Fonte dans laquelle le graphite se trouve sous forme de nodules (sphéroïdes). Cette microstructure particulière est obtenue par l'ajout de magnésium dans la fonte peu de temps avant le moulage (si la fonte est maintenue en fusion, elle perd les spécificités des fontes GS au bout d'une dizaine de minutes). Le magnésium s'évapore mais provoque une cristallisation rapide du graphite sous forme de nodules. Cette micro-structure lui donne des caractéristiques mécaniques proches de l'acier.

Obtention d'une fonte GS

Une fonte GS est une fonte à graphite dans laquelle l'ajout d'un agent modificateur empêche par des mécanismes complexes et pas totalement compris à l'heure actuelle, la cristallisation du graphite qui se produit normalement sous forme de lamelle. Ce retard à la solidification provoque alors l'apparition du graphite sous forme de nodules plus ou moins sphériques. L'agent modificateur actuellement utilisé est le magnésium. Du fait de son avidité en soufre, il faut une fonte de base à bas taux de soufre pour éviter la formation du sulfure de magnésium: Mg + S → MgS. Paradoxalement, une fonte totalement désulfuré ne donne pas une fonte à graphite sphéroïdal. C'est pourquoi après avoir désulfuré la fonte, du soufre est réintroduit généralement sous forme de pyrite (FeS) a hauteur de 0,05 %.

La présence de phosphore fait chuter les caractéristiques de ductilité et de résilience.

Structures des fontes à graphite sphéroïdal

La structure des fontes dépend des éléments d'addition et de la vitesse de refroidissement, ces paramètres dépendent fortement de l'épaisseur des pièces. Cette structure influence fortement les caractéristiques mécaniques.

On distingue :

• les fontes à matrice ferritique ;
• les fontes à matrice perlitique ;
• les fontes à matrice austénitique ;
• les fontes à matrice bainitique ou ADI.

Principales qualités des fontes GS

• résistante
• ductile
• bonne coulabilité
• soudabilité*

(* préciser les conditions car ce n'est pas sa principale qualité : je dirai soudable simplement...)

Principaux défauts

Principales utilisations

• pièces mécaniques : carter, chape de liaison, bras de suspension, ...
• Industrie automobile : pièce de liaison au sol (ex : bras de suspension)
• Canalisations

Fonte GV (graphite vermiculaire)

Fonte dans laquelle le graphite se trouve sous forme comprise entre les lamelles et les sphères. Cette microstructure particulière est obtenue par l'ajout de magnésium à teneur plus faible que pour les fontes à graphite sphéroïdal (généralement aux environs de 0,020 % contre 0,035 % mini pour les FGS). Il est également possible d'obtenir ce type de fonte en partant d'une fonte à graphite sphéroïdal et en bloquant la transformation des germes de graphite par apport de très faibles doses de titane. La microstructure des fontes vermiculaires allie les avantages de la fonte lamellaire (coulabilité, absorption des vibrations) sans les inconvénients ( fragilité ) et les avantages de la fonte GS (résistance mécanique). Le principal désavantage est la difficulté d'obtenir la structure souhaitée et de contrôler que l'on a bien obtenu cette structure.

Les propriétés mécaniques sont :

Principales utilisations

• bloc moteur véhicule industriel : camion, automobile