Brevet FR2416957A1 — publié le 19790907

La présente invention concerne les fontes pour lsobten- tion de moulages sans couche superficielle blanche (blanchiment superficiel). D'après le certificat d'auteur d'invention No. 380 736 délivré en URSS on connait une fonte dont la composition pondérale est la suivante carbone de 3,5 à 4,3% silicium de 0,1 à 2,9% manganèse de 0,05 à 0,8% aluminium de 0,03 à 0,2% calcium de 0,005 à 0,08% magnésium de 0,01 à 0,1 soufre, phosphore et fer : le reste. Les moulages réalisés avec une telle fonte présentent une couche superficielle blanche à basses propriétés mécaniques, et sont difficilement usinables, Pour cette raison, les moulages constitués d'une telle fonte sont soumis à un recuit dans des fours de traitement thermique, afin d'élever les propriétés mécaniques de leur couche superficielle et d'améliorer leur usinabilité. Le recuit en question permet d'élever les propriétés mécaniques de la couche superficielle et l t usinabilité des moulages, mais il entraine une altération des propriétés du métal de base et une augmentation notable du prix de revient des moulages. On a tenté de créer une fonte de moulage permettant d'éviter l'apparition d'une couche de fonte blanche à la surface des moulages. Une telle fonte fait l'objet du certificat d'auteur dtinvention No. 377 394 délivre en URSS. Sa composition pondérale est la suivante carbone de 2,8 à 4,Ô% silicium de 0,3 à 0,9% manganèse de 0,2 à 1,2% lanthane de 0,0002 à 0,1% cérium de 0,0005 à 0,1% néodyme de 0,0001 à 0,1% praséodyme de 0,00005 à 0,1% l'un des éléments suivants samarium, gadolinium, terbium, europium, dysprosium, holmium, erbium, thulium ytterbium, lutétium ....... de 0,00015% à 0,1% soufre ....,.....,,..,jusqu"à 0,15% phosphore .0....00...00jusqu'à 0,30% fer le reste Cette fonte permet d'obtenir, sans couche blanche superficielle, des moulages d'une épaisseur de 4 nun ou plus mais elle est chère, car elle contient des métaux des terres rares. En outre, une telle fonte ne permet pas de réaliser des moulages de forme compliquée, comportant des parties à épaisseur de paroi inférieure à 4 mm, et coulés dans des moules métalliques ou d'autres moules à refroidissement rapide. Par suite de l'augmentation de la production de moulages en moules métalliques (coquilles) et de la tendance à réduire constamment les quantités de métal mises en oeuvre dans les produits, la nécessité de réaliser des moulages sans couche blanche superficielle devient de plus en plus pressante. L'absence d'une telle fonte fait surgir des difficultés notables lors de l'usinage des moulages et augmente leur coût de fabrication0 Le but de l'invention est de supprimer les difficultés indiquées. On s'est proposé pour cela de créer une fonte dans la composition de laquelle entreraient des constituants dont le genre et les pourcentages seraient choisis de manière à assurer l'obtention de moulages sans couche blanche superficielle, à réduire leur sont, à améliorer les conditions d'usinage des moulages en fonte, tout en employant des constituants peu coûteux, La solution consiste en une fonte pour l'obtention de moulages sans couche blanche superficielle, du type contenant du carbone, du silicium, du manganèse, de l'aluminium, du calcium, du phosphore, du soufre et du fer, ladite fonte étant caractérisée, d'après l'invention, en ce qu'elle contient en outre du cérium, la composition pondérale de ladite fonte étant la suivante carbone de 2,8 à 4,0% silicium de 1,5 à 2,6% manganèse de 0,2 à 1,2% aluminium de 0,06 à 0,6% calcium de 0,04 à 0,1% soufre jusqu'à 0,20% cérium de 0,01 à 0,05% phosphore jusqu'à 0,30cl fer le reste Le choix et les pourcentages indiqués des constituants permettent d'élaborer une fonte donnant des moulages sans couche blanche superficielle. En outre, les constituants de la fonte sont relativement bon marché et relativement répandus. Une teneur moindre de la fonte en silicium accroît son aptitude à la formation d'une couche blanche. A des teneurs plus élevées de la fonte en silicium les propriétés mécaniques de celle-ci s'altèrent. Quand les taux d'aluminium et de calcium sont inférieurs aux valeurs conformes à l'invention, la fonte a tendance à blanchir. L'augmentation des taux d'aluminium et de calcium audessus des limites supérieures indiquées a pour effet d'altérer la qualité de la fonte élaborée a A des teneurs en cérium inférieures au minimum indiqué, l'aptitude de la fonte à la graphitisation diminue, tandis que des teneurs en cérium plus élevées que le maximum indiqué contribjuent à la formation de la couche blanche superficielle. Une teneur en manganèse plus faible que le minimum indiqué a pour conséquence d'altérer les propriétés mécani ques des moulages, tandis que des taux de manganèse supérieurs au maximum indiqué favorisent la formation de la couche blanche superficielle. A des taux de phosphore et de soufre plus élevés que les maxima respectifs indiqués, la qualité de la fonte s'altère. Pour une meilleure compréhension de l'invention, divers exemples concrets mais non limitatifs de compositions de fonte conformes à l'invention sont détaillés dans le Tableau 1 ci-après. TABLEAU 1 Composition chimique (pourcentages en poids) Type de sili- manga- céri- alumi- sou- cal- phos- Tofonte carbone cium nèse um niu, fre cium phore fer tal Exemple I 2,8 1,5 0,2 0,01 0,06 0,1 0,04 0,1 95,19 100 Exemple II 3,4 2,0 0,7 0,02 0,15 0,15 0,07 0,02 93,30 100 Exemple III 4,0 2,6 1,2 0,05 0,6 0,20 0,1 0,3 90,95 100 Les essais ont été exécutés comparativement à une fonte connue pour l'obtention de moulages sans couche blanche superficielle, dont la composition pondérale était la suivante carbone 3,5% silicium 0,6% manganèse 0,7% lanthane 0,001% cérium 0,01% néodyme 0,001% praséodyme 0,00001% lutétium O,0002% soufre 0,05% phosphore 0,2% fer le reste L'aptitude à la formation d'une couche blanche a été évaluée d'après l'épaisseur maximale de la couche blanche dans une éprouvette technologique en forme de coin, moulée dans du sable vert. Les résultats de ces essais sont indiqués dans le Tableau 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Type de fonte Connue Exemple Exemple Exemple I II III épaisseur de la partie blanche du coin (mm) 4,2 1,1 0,0 1,8 Les essais effectues témoignent donc du fait que l'invention permet de diminuer notablement l'aptitude de la fonte à la formation d'une couche blanche, ce qui permet de supprimer le recuit et d'améliorer l'usinabilité des moulages. La diminution de l'aptitude à la formation d'une couche blanche est obtenue, dans la présente invention, en augmentant dans la fonte les taux des éléments graphitisants, tandis que l'abaissement du coût de la fonte résulte du remplacement rationnel des éléments d'alliage coûteux par des éléments moins chers. On a ainsi pu obtenir des moulages de forme compliquée, comportant des parties d'épaisseur inférieure à 4 mm, et ne présentant aucune couche blanche superficielle0 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui ntont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit, REVENDICATION Fonte pour l'obtention de moulages sans couche blanche superficielle, du type contenant du carbone, du silicium, du manganèse, de l'aluminium, du calcium, du phosphore, du soufre et du fer, caractérisée en ce qu'elle contient en outre du cérium, la composition pondérale de ladite fonte étant la suivante carbone de 2,8 à 4,0% silicium de 1,5 à 2,6% manganèse de 0,2 à 1,2% aluminium de 0,06 à 0,6% calcium de 0,04 à 0,10% soufre jusqu'à 0,20% cérium de 0,01 à 0,05,' phosphore jusqu'à 0,30% fer le reste.