Propriétés mécaniques des alliages de fonte-ferreux

La fonte est produite en faisant fondre le fer et en versant le fer fondu dans un moule, puis en permettant au fer de durcir à la forme désirée. Ce processus s’appelle la coulée. Les propriétés mécaniques décrivent comment les matériaux réagissent aux forces appliquées. Les alliages sont des métaux avec des quantités variables d’autres éléments mélangés pour modifier leurs propriétés.

Phases de fer

Les atomes de fer peuvent être disposés en un certain nombre de structures cristallines différentes. La fonte peut également contenir des quantités variables d’atomes de carbone. Les différentes structures cristallines sont appelées phases. Chaque phase du fer a des propriétés légèrement différentes. Les principales phases du fer sont la ferrite, la perlite, l’austénite, la cémentite, la bainite et la martensite. Chaque phase a une structure cristalline légèrement différente et contient des proportions de carbone légèrement différentes.

Éléments d’alliage

Les éléments d’alliage sont tous les autres éléments de la fonte qui ne sont pas métalliques. Le principal élément d’alliage de la fonte est le carbone. D’autres éléments sont également présents dans les types de fonte, et sont capables de provoquer un changement majeur dans les propriétés mécaniques, même si les éléments d’alliage ne sont présents qu’en petites concentrations. Outre le carbone, les principaux éléments d’alliage de la fonte sont le silicium, le soufre, le manganèse, le nickel, le chrome, l’étain et le molybdène.

Propriétés mécaniques

Certaines propriétés mécaniques importantes sont la résistance, la ténacité, la dureté, la plasticité, l’élasticité, l’élasticité, la fragilité et la ductilité. La résistance est une mesure de la capacité d’un matériau à résister à une contrainte, qui est une force appliquée sur une zone de la surface du matériau. La ténacité est une mesure de la capacité d’un matériau à changer de forme sans se fracturer. La dureté est la capacité d’un matériau à résister aux rayures. La plasticité est la mesure dans laquelle un matériau subit un changement de forme non réversible lorsqu’une force lui est appliquée. L’élasticité est la mesure dans laquelle un matériau reprend sa forme originale lorsqu’il a été déformé par l’action d’une force. La fragilité est une mesure de la tendance d’un matériau à se fracturer à l’impact par une force. La ductilité mesure la facilité avec laquelle un matériau se déforme lorsqu’il est étiré.

Fonte grise

Il existe deux principaux types de fonte. Il s’agit de fonte grise et de fonte blanche. La fonte grise est la plus courante et est utilisée dans les applications où la résistance n’est pas critique. C’est parce que la fonte grise est bon marché et relativement facile à fabriquer. Il contient des fragments de graphite et des niveaux élevés de silicium. Les fontes grises les moins chères et les plus résistantes ont une structure cristalline ferritique. Les fontes grises plus chères et plus résistantes ont une concentration plus élevée de nodules de graphite. La fonte grise est hautement ductile et plastique, donc facile à mouler en différentes formes.

Fonte blanche

La fonte blanche contient moins de silicium que la fonte grise. Il se compose de nodules de structure cristalline de cémentite incrustée dans l’austénite et ne contient pas de nodules de graphite. La fonte blanche est plus dure que la fonte grise, mais moins résistante. Cela signifie qu’il est plus résistant aux rayures mais moins résistant à la fracture à l’impact. La fonte blanche est également fragile, ce qui la rend impropre à de nombreuses utilisations. En raison de sa résistance aux rayures et à la dureté, la fonte blanche est utilisée dans les roulements à billes et les hélices de pompes.