La fonte ductile, qui porte d'autres noms tels que la fonte nodulaire, la fonte à graphite sphéroïdal ou la fonte SG, est généralement utilisée pour produire des pièces moulées. La fonte nodulaire obtient du graphite nodulaire grâce à un traitement de sphéroïdisation et d'inoculation, ce qui améliore efficacement les propriétés mécaniques de la fonte, en particulier la plasticité et la ténacité, afin d'obtenir une résistance supérieure à celle de l'acier au carbone. La fonte nodulaire est un matériau en fonte à haute résistance développé dans les années 1950. Ses propriétés globales sont proches de celles de l'acier. Grâce à ses excellentes propriétés, la fonte ductile a été utilisée avec succès pour couler des composants présentant des forces, une résistance, une ténacité et une résistance à l'usure complexes. La fonte nodulaire s'est rapidement développée pour devenir un matériau de fonte juste derrière fonte grise et largement utilisé. Le soi-disant « remplacement du fer par l'acier » fait principalement référence à la fonte ductile. La fonte ductile est souvent utilisée pour produire des pièces pour vilebrequins et arbres à cames pour automobiles, tracteurs et moteurs à combustion interne, ainsi que des vannes moyenne-pression pour machines générales.
La fonte ductile n'est pas un matériau unique mais fait partie d'un groupe de matériaux qui peuvent être produits pour avoir une large gamme de propriétés grâce au contrôle de la microstructure. La caractéristique commune à ce groupe de matériaux est la forme du graphite. Dans les fontes ductiles, le graphite se présente sous forme de nodules plutôt que de paillettes comme c'est le cas dans la fonte grise. La forme pointue des flocons de graphite crée des points de concentration de contraintes dans la matrice métallique et la forme arrondie des nodules le fait moins, inhibant ainsi la création de fissures et offrant la ductilité améliorée qui donne son nom à l'alliage. La formation de nodules est obtenue par l'ajout d'éléments nodulisants, le plus souvent du magnésium (notez que le magnésium bout à 1 100 degrés et que le fer fond à 1 500 degrés) et, moins souvent maintenant, du cérium (généralement sous forme de Mischmetal). Le tellure a également été utilisé. L'yttrium, souvent un composant du métal Misch, a également été étudié comme noduliseur possible.
Propriétés mécaniques de la fonte ductile (nodulaire) |
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| Article selon DIN EN 1563 | Unité de mesure | FR-GJS-350-22-LT | FR-GJS-400-18-LT | FR-GJS-400-18 | FR-GJS-500-7 | FR-GJS-600-3 | FR-GJS-700-2 | FR-GJS-800-2 |
| FR-JS 1015 | FR-JS 1025 | FR-JS 1020 | FR-JS 1050 | FR-JS 1060 | FR-JS 1070 | FR-JS 1080 | ||
| Résistance à la traction | Rm min.MPA | 350 | 400 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
| Limite d'élasticité de 2 % | Rp0,2 min.MPA | 220 | 240 | 250 | 320 | 370 | 420 | 480 |
| Élongation | A % | 22,0 | 18,0 | 18,0 | 7,0 | 3,0 | 2,0 | 2,0 |
| Dureté | HB | 110-150 | 120-160 | 140-190 | 170-220 | 200-250 | 230-280 | 250-330 |
| Structures | principalement ferritique | principalement ferritique | principalement ferritique | ferritique + perlite | ferritique + perlite | principalement de la perlite | tout en perlite | |
| Contrainte de cisaillement | σaB MPa | 315 | 360 | 360 | 450 | 540 | 630 | 720 |
| Torsion | TtBMPa | 315 | 360 | 360 | 450 | 540 | 630 | 720 |
| Modules d'élasticité | EGPa | 170 | 170 | 170 | 175 | 175 | 175 | 175 |
| Nombre de Poisson | v – | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 | 0,280 |
| Résistance à la compression | σdBMPa | – | 700 | 700 | 800 | 870 | 1000 | 1150 |
| Résistance à la fracture | Klc MPa·√m | 31 | 30 | 30 | 25 | 20 | 15 | 14 |
| Densité | g/cm3 | 7,1 | 7,1 | 7,1 | 7,1 | 7,2 | 7,2 | 7,2 |
Pièces moulées en fonte ductile sont les éléments de fonderie en fonte ductile. Chez RMC Foundry, la fonte ductile pouvait être coulée et coulée par de nombreux procédés de coulée, notamment le moulage au sable, moulage de coquille, moulage de précision, moulage à mousse perdue et moulage sous vide, en fonction de l'utilisation exacte ou des exigences particulières des pièces moulées souhaitées.
Au stade de la conception des pièces moulées, une équipe de projet spéciale doit être constituée pour mener Analyse des modes de défaillance de conception et de leurs effets (DFMEA). L'équipe du projet est généralement composée de concepteurs de produits, de concepteurs de processus de coulée et de professionnels de la protection de l'environnement. Le contenu principal de l'analyse DFMEA doit inclure si les exigences de qualité de coulée pour la structure de la pièce, le processus de coulée pour la structure de coulée et le processus de coulée pour les exigences de protection de l'environnement sont tous satisfaits.
Caractéristiques de performance des pièces moulées en fonte ductile
• La fluidité et le retrait linéaire de la fonte ductile sont très proches de ceux de la fonte grise
• La tendance au retrait volumique et à la formation de contraintes internes est supérieure à celle de la fonte grise, qui est sujette au retrait et aux fissures.
• La résistance, la plasticité et le module élastique de la fonte ductile sont supérieurs à ceux de la fonte grise, avec une bonne résistance à l'abrasion.
• L'absorption des chocs est pire que la fonte grise
Caractéristiques structurelles des pièces moulées en fonte ductile
• Généralement conçu pour avoir une épaisseur de paroi uniforme, et éviter si possible les sections épaisses.
• Pour certaines pièces moulées d'épaisseur et de grande section, il convient d'adopter une structure creuse ou une structure à nervures renforcées.
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Fonte ductile (nodulaire) |
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GB/T1348-1988 |
ISO 1083:1987(E) |
ASTM A536-84 (2004) |
EN 1563 :-1997 |
JIS G5502-2001 |
ГОСТ7293 |
| QT400-18 | 400-18 | 60-40-18 F32800 | GJS-400-18 JS1020 | FCD400-18 | вч40 |
| QT400-15 | 400-15 | 60-42-10 F32900 | GJS-400-15 JS1030 | FCD400-15 | вч40 |
| QT450-10 | 450-10 | 65-45-12 F33100 | GJS-450-10 JS1040 | FCD450-10 | вч45 |
| QT500-7 | 500-7 | 70-50-05 | GJS-500-7 JS1050 | FCD500-7 | вч50 |
| QT600-3 | 600-3 | 80-60-03 F34100 | GJS-600-3 JS1060 | FCD600-3 | вч60 |
| QT700-2 | 700-2 | 100-70-03 F34800 | GJS-700-2 JS1070 | FCD700-2 | вч70 |
| QT800-2 | 800-2 | - | GJS-800-2 JS1080 | FCD800-2 | вч80 |
| QT900-2 | 900-2 | 120-90-02 F36200 | GJS-900-2 JS1090 | - | вч90 |