La fonte grise, la fonte ductile et la fonte malléable sont trois principaux types de matériaux en fonte. Ils diffèrent considérablement en termes de microstructure, de caractéristiques de performance et de processus de fabrication, principalement en raison de différences dans la morphologie du graphite. Voici une comparaison détaillée :
1. Fonte grise
• Morphologie du graphite : graphite en paillettes (surface de fracture grise).
• Microstructure : Les paillettes de graphite sont dispersées dans une matrice de ferrite ou de perlite ; la concentration des contraintes se produit facilement aux extrémités des flocons de graphite.
• Caractéristiques de performances :
ºAvantages : Bonnes performances de moulage, résistance à l'usure, amortissement des vibrations (les flocons de graphite absorbent les vibrations) et usinabilité ; faible coût.
º Inconvénients : Faible résistance, mauvaise plasticité (presque pas de ductilité), grande fragilité ; la résistance à la traction est bien inférieure à la résistance à la compression.
• Applications : bancs de machines-outils, blocs moteurs, disques de frein, boîtiers de soupapes et autres composants nécessitant un amortissement des vibrations et une résistance à l'usure.
2. Fonte Ductile (ou Fonte Nodulaire)
• Morphologie du graphite : graphite sphéroïdal (obtenu par traitement de sphéroïdisation au magnésium ou au cérium, etc.).
• Microstructure : Le graphite sphéroïdal a moins d'effet coupant sur la matrice, ce qui entraîne une utilisation à haute résistance de la matrice (ferrite, perlite ou un mélange).
• Caractéristiques de performances :
ºAvantages : Haute résistance, bonne plasticité et ténacité (l'allongement peut atteindre 10 % à 25 %), résistance à la traction proche de celle de l'acier, tout en conservant les propriétés de résistance à l'usure et d'amortissement des vibrations.
º Inconvénients : exigences élevées en matière de processus de coulée (nécessite un traitement de sphéroïdisation), coût plus élevé que la fonte grise.
• Scénarios d'application : vilebrequins, engrenages, tuyaux, pièces de châssis automobile et autres composants devant résister à des charges dynamiques.
3. Fonte malléable
• Morphologie du graphite : graphite nodulaire (formé par recuit de fonte blanche).
• Microstructure : Le graphite est aggloméré, avec un effet de coupe moindre sur la matrice que le graphite en paillettes, mais plus faible que le graphite sphéroïdal.
• Caractéristiques de performances :
ºAvantages : Ténacité et plasticité plus élevées (allongement généralement de 5 à 15 %), supérieures à la fonte grise et pouvant résister à certains impacts.
º Inconvénients : processus de fabrication complexe (nécessite un long recuit), coût élevé et épaisseur de paroi limitée.
•Classement :
º Fonte malléable Blackheart (matrice ferritique) : Bonne ténacité, utilisée pour les raccords de tuyauterie et les pièces automobiles.
º Fonte malléable Whiteheart (surface décarburée) : bonne soudabilité, utilisée pour les pièces à parois minces-.
º Fonte malléable perlitique : haute résistance, utilisée pour les pièces-résistantes à l'usure.
• Scénarios d'application : raccords de tuyauterie, outils agricoles, pièces ferroviaires et autres-pièces à parois minces aux formes complexes nécessitant de la robustesse.
Recommandations de sélection
• Nécessité d'amortissement des vibrations et faible coût → Fonte grise.
• Besoin de résistance et de ténacité → Fonte ductile (peut remplacer certaines pièces en acier).
• Pièces à parois minces-avec des formes complexes nécessitant de la ténacité → Fonte malléable (particulièrement courante dans les raccords de tuyauterie).
Bien que ces trois matériaux appartiennent tous à la famille des fontes, leurs propriétés et applications diffèrent sensiblement en raison des différentes formes de graphite. En raison de ses excellentes performances globales, la fonte ductile est devenue le matériau de fonte le plus utilisé dans l’industrie moderne.
