Brevet FR2380552A1 — publié le 19780908

La présente invention concerne un procédé pour la détermination de la teneur en carbone et de ltéquivalent carbone de fontes nodulaires ou vermiculaires. On a déjà proposé de déterminer certaines propriétés de fontes en fusion à partir de l'étude de la course de refroidissement dQment enregistrée d'échantillons de ces fontes. Cette méthode était basée sur le fait qu'il existait une relation entre la température d'arrêt liquidus d'une fonte et son équivalent carbone. Plus récemment, il a été découvert qu'il existait également une relation entre les températures liquidus et solidus métastable et la teneur en carbone d'une fonte (Foundry, Management and Technology, juillet 1974, pages 80 à 83). La température eutectique austénite-cémentite est généralement nommée la température solidus. La détection exacte et nette des paliers solidus et liquidus dans. une courbe de refroidissement d'une fonte hypereutectique exige que l'échantillon se solidifie à l'état de fonte blanche. Pour cette raison, la méthode connue dont question ciavant n'a pu être appliquée à ce jour qu'aux fontes hypoeutectiques et hypereutectiques non nodulaires et non vermiculaires. En ce qui concerne l'analyse de fontes hypereutectiques, on a déuà proposé (brevet britannique 1.221.129) d'ajouter à leurs échantillons un élément favorisant la stabilisation du carbure dans le but de retarder la formation du graphite. Un tel élément peut être le tellure, le bismuth, le cérium, le magnésium et similaires, cet élément étant ajouté dans une quantité ne dépassant pas 0,40% du poids de l'échantillon. L'interaction du magnésium avec le tellure lors du traitement de la fonte a fait l'objet d'une étude parue dans la revue Russian Castings Production (1970, 3, pages 146-147) de laquelle il apparaît que le tellure, même additionné en faibles quantités à la fonte, peut avoir un effet de dénodularisation de par sa combinaison avec le magnésium. Par ailleurs, l'effet inhibitoire du tellure et.du sélénium ainsi d'ailleurs que du soufre et de l'oxygène sur la formation du graphite sphéroidale dans les fontes a récemment été décrit dans la revue Imono (47,1976, 12,836-). Aucune des études mentionnées ci-avant ne permet toutefois d'obtenir de façon aisée et certaine la solidification d'un échantillon de fonte hypereutectique nodulaire ou vermiculaire à ltétat de fonte blanche. Le but de l'invention est de fournir une solution à ce problème. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un procédé consistant à lier la majorité des atomes de magnésium et de cérium au moins, présents dans l'échantillon étudié, dès le début de la mesure de la température, afin de permettre l'action catalytique connue en soi du tellure ajouté audit échantillon. Pour plus de clarté, l'invention est décrite en détail ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une courbe de solidification d'un échantillon d'une fonte hypereutectique nodulaire, obtenue conformément à l'invention; la figure 2 représente une courbe de solidification d'un échantillon de la même fonte, obtenue d'une manière traditionnelle; et la figure 3 représente un creuset d'échantillonnage permettant l'application du procédé selon l'invention. Le procédé conforme à l'invention consiste donc à fixer dans un échantillon de fonte hypereutectique nodulaire ou vermiculaire la majorité des atomes de magnésium et de cérium afin de permettre l'action catalytique du tellure, ajouté à cet effet à l'échantillon, la formation du telluride de magnésium ou de cérium étant ainsi évitée. Cette fixation du magnésium et du cérium peut être obtenue, conformément à l'invention, par l'adjonction à l'échan- tillon d'un excédent de tellure, de sélénium, d'oxygèneou de soufre, considérés isolément ou en mélanges, à l'état pur ou en combinaisons ( surtout pour ce qui concerne l'oxygène et le soufre). Il va de soi qu'on pourra choisir des composés capables de libérer aussi bien un que plusieurs éléments actifs. Si l'on choisit le tellure comme agent de fixation du magnésium ou du cérium et comme catalyseur, il faut en ajouter une quantité supérieure à 0,40% en poids de l'échantillon. En effet, les fontes nodulaires ou vermiculaires contiennent généralement jusqu'à 0,06% de magnésium, ce qui requerrait théoriquement 0,32% de tellure pour fixer le magnésium tout en conservant une quantité suffisante de tellure que pour obtenir l'effet catalytique recherché. Comme il s'est avéré en pratique que le rendement du tellure n'était que de 75% au mieux, ceci amène donc à devoir prendre une quantité de tellure supérieure à 0,40%. Si l'on prend du sélénium comme agent de fixation, la quantité minimale à introduire dans le creuset d'échantillonnage est de-0,30%, ceci également pour une question de rendement, la quantité minimale théorique étant de 0,20%. Quant au soufre, la quantité optimale à introduire dans le creuset d'échantillonnage se situe entre 0,08 et 1,00%. Les quantités citées ci-dessus garantissent une fixation suffisante des atomes de magnésium et de cérium dans toutes les compositions courantes de fontes modulaires ou vermiculaires. La fixation du magnésium et du cérium par l'oxygène peut, elle, être obtenue par l'introduction dans le creuset d'échantillonnage d'oxydes appropriés, se décomposant à la température de la fonte en fusion à analyser Du point de vue économique, il est certain que des quatre éléments couverts par l'invention, le soufre occupe une position privilégiée. En outre, son point de fusion et d'ébullition est nettement plus bas que ceux du tellure et du sélénium, de sorte qu'il diffusera plus rapidement dans l'échantillon. I1 est évident qu'en cas d'utilisation du sélénium, du soufre et de l'oxygène, la quantité usuelle de tellure (de l'ordre de 0,1%) sera également introduite dans le creuset d'échantillonnage. La figure 1 indique clairement les avantages du procédé selon l'invention, lorsqu'on la compare avec la figure 2. Dans cet exemple comparatif, deux échantillons d'une même fonte hypereutectique nodulaire (composition: C:3,8%, Si : 2,1%; P : 0,04%) ont été étudiés. Au premier échantillonnage on a ajouté 0,40% de fleur de soufre et 0,08% de tellure tandis qu'au second on a ajouté uniquement 0,08% de tellure. Dans la courbe de la figure 1, on reconnaît aisément le palier 1 appelé "arrêt du liquidus", ainsi qu'un deuxième palier 2, dénommé "arrêt solidus" ou "arrêt eutectique métastable". Le palier 1 correspond à la température d'arrêt liquidus (TL), tandis que le palier 2 correspond à la cristallisation eutectique (TE). La connaissance des températures (TL et TE) correspond dant à ces deux paliers permet de déduire 1 t équivalent carbone et la.teneur en carbone de la fonte analysée, par des méthodes de calcul connues. Dans l'exemple de la figure 2, les températures d'arrêt liquidus et d'arrêt solidus sont totalement indiscernables de par les phénomènes de surfusion propres à la solidification à l'état de fonte grise. Le creuset utilisé lors de l'enregistrement des courbes de solidification des figures 1 et 2 est représenté à la figure 3. Il est d'un type connu en soi, par exemple tel que décrit dans la demande de brevet français n0 76 31286. Brièvement, il comporte un creuset proprement dit 3 équipé d'un thermocouple 4 à faible inertie thermique. Une perle de tellure 5, additionnée d'un liant approprié, adhère au fond du creuset. Préalablement à l'enregis- trement de la figure 1, une deuxième perle 6, contenant le soufre, a également été déposée sur le fond du creuset. I1 s'est en effet averé qu'il était préférable de maintenir le tellure et le soufre séparés l'un de l'autre de manière à obtenir, avec certitude, la fixation du magnésium et du cérium avant la diffusion du tellure. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la détermination de la teneur en carbone et de l'équivalent carbone d'un échantillon de fonte, initialement à l'état fondu, par la méthode consistant à enregistrer la courbe de solidification blanche, afin d'y détecter les. paliers du liquidus et de l'eutectique métastable, ceci à l'aide d'un creuset équipé d'un thermocouple ou similaire, dans lequel est versé l'échantillon, du tellure étant additionné à ce dernier pour favoriser sa solidification blanche, caractérisé en ce qu'il consiste à lier la majorité des atomes de magnésium ou de cérium au moins, présents dans l'échantillon, afin de permettre l'action connue en soi du tellure, jusqu a l'enregistrement net et certain de la température eutectique métastable. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer la majorté des atomes de magnésium ou de cérium au moins par du tellure, la quantité de tellure introduit dans le creuset n'étant pas inférieure à 0,40%. 3.- Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer la majorité des atomes de magnésium ou de cérium au moins par du soufre. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste a fixer la majorité des atomes de magnésium ou de cérium au moins par du sélénium. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer la majorité des atomes de magnésium ou de cérium au moins par de l'oxygène. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le soufre, le sélénium et l'oxygène sont ajoutés à l'état pur ou sous forme de mélanges, d'alliages ou de composés chimiques qui se décomposent dans le métal en fusion. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 3 à 5, caractérisé en ce que le tellure et l'élément de fixation du magnésium ou du cérium sont préalablement disposés dans ledit creuset sous forme de dépôts, perles ou couches mutuellement distinctes.