Brevet FR2486099A1 — publié le 19820108

La présente invention concerne un agent de trai- tement et un procédé de fabrication de fonte à graphite vermiculaire. L'expression "fonte à graphite vermiculaire" désigne une fonte dans laquelle le graphite lamellaire a été modifié pour obtenir une forme plus courte et plus arrondie que celle du graphite de la fonte grise normale. Cette forme modi- fiée de graphite est aussi connue sous d'autres noms tels que "quasi-lamellaire" et "compact". La fonte à graphite vermiculé est habituellement fabriquée par traitement du métal fondu par le magnésxium, en présence de titane et d'un ou plusieurs éléments des terres rares. Habituellement, le magnésium est ajouté sous forme d'un ferrosilicium à 5 % de magnésium, contenant du cérium, et le titane est ajouté sous forme de ferrotitane ou de titane métallique. On peut aussi ajouter le cérium et un autre élément des terres rares sous forme de mischmétal. La quantité de titane nécessaire par rapport à la quantité de magnésium ajoutée dépend de l'épaisseur du mou- lage particulier fabriqué, et les critères fixés pour la fabrication de moulages minces tels que des collecteurs d'échappement, sont donc différents de ceux qui sont fi- xés pour la fabrication de moulages épais tels que les lin- gotières. Cependant, d'une manière générale, lorsque la quantité de magnésium est comprise entre 0,015 et 0,035 %, la quantité de titane nécessaire est de l'ordre de 0,08 à 0,10 % du côté de la limite inférieure de la plage alors que, pour la limite supérieure de la plage, la quantité de titane nécessaire dépasse 0,15 %. La formation de la structure convenable pour le graphite, lorsque le magnésium, le titane et l'élément des terres rares sont ajoutés séparément, peut être difficile, si bien qu'il peut facilement se former une fonte contenant un excès de titane ou ayant une structure à graphite sphé- roidal du fait de la présence d'une quantité de titane in- suffisante par rapport à la quantité présente de magnésium. On peut remédier à ces inconvénients par utilisa- tion d'alliages spéciaux contenant du Magnésium, du ti- tane et des éléments des terres rares, et le brevet bri- tannique n0 1 427 445 décrit la fabrication et la mise en oeuvre de tels alliages. On constate selon l'invention qu'on peut fabri- quer efficacement et de façon fiable une fonte à graphite venaiculaire sans que la fabrication d'un alliage spécial de traitement soit nécessaire, par mise en oeuvre d'un mélange comprimé contenant de la poudre de fer, du magné- sium, du titane et un élément des terres rares. Ainsi, l'invention concerne un agent de traite- ment d'un métal fondu, formé par compression d'un mélange contenant, sous forme particulaire,du fer, du magnésium, du titane et un élément des terres rares. Elle concerne aussi un procédé de fabrication de fonte a graphite vermiculaire comprenant le traitement de fonte fondue par un agent comprimé de traitement formé à partir de fer, de magnésium, de titane et d'un élément des terres rares, sous forme particulaire. On peut utiliser divers types de poudres de fer, par exemple l'éponge de fer, la poudre de fer et la poudre d'acier. Lors de l'utilisation d'éponge de fer, la pureté doit être de préférence de 98 % au moins puisque les impuretés (essentiellement l'oxyde de fer et l'alumine) ont tendance à réagir avec le magnésium. La poudre de fer a de préférence une dimension partlculaire inférieure à 0,5 mm. Le magnésium peut être présent sous forme d'un métal pur ou d'un alliage à teneur élevée en magnésium. La dimension particulaire la plus avantageuse pour le magnésium est inférieure à 2,0 mm et de préférence à 0,7 mm. Le titane peut être présent sous forme de titane métallique ou d'un alliage, par exemple de ferrotitane. Le titane a avantageusement une dimension particulaire analo- gue à celle du magnésium. L'élément des terres rares peut être ajouté sous forme métallique, par exemple sous forme de mischmétal, sous forme d'un sel d'un élément des terres rares, par exemple d'un fluorure, ou sous forme d'un alliage tel qu'un sili- ciure. Les agents de traitement selon l'invention peuvent être avantageusement sous forme de briquettes, de comprimés ou de pastilles qui peuvent être préparés par des procédés connus comprenant la compression d'un mélange des différents éléments, à pression élevée. Les agents peuvent être.pré- parés à l'aide d'une presse verticale ou horizontale classi- que à pastiller; un procédé avantageux comprend la com- pression de la composition entre des cylindres tournant en sens inverses. Du carbone, par exemple sous forme cristalline de graphite, peut être ajouté au mélange afin que la com- pressibilité soit améliorée et que l'obtention de la masse volumique voulue soit facilitée. L'addition de carbone fa- cilite aussi la dispersion de l'agent de traitement dans la fonte fondue, car il empêche le frittage des particules de poudre de fer. L'addition d'un liant au mélange, par exemple une gomme ou une résine synthétique ou naturelle, peut être souhaitable afin que les différents éléments ne pré- sentent pas un phénomène de ségrégation au cours du mélange et afin que la liaison de l'agent de traitement soit faci- litée. L'incorporation d'une certaine quantité de cal- cium à la composition, comme décrit dans le brevet français ne 2 372 897, est souhaitable afin que la réactivité du magnésium soit réduite. Le calcium est ajouté avantageuse- ment sous forme de siliciure de calcium. Les agents de traitement selon l'invention ont de préférence une masse volumique qui dépasse 4,3 g/cm afin que, lorsqu'on les utilise pour le traitement de fonte par coulée du métal sur les briquettes ou comprimés posés sur le fond de la poche, ils restent suffisamment longtemps dans le métal fondu pour qu'ils assurent le traitement, sans flotter trop rapidement à la surface. 248Q99 L'agent de traitement a de préférence la compo- sition pondérale suivante magnésium 1,O - 10,0 % titane 1,0 20,0 % élément des terres rares 0,05 % - 4,0 % calcium 0,1 - 10,0 % fer le reste Comme indiqué précédemment, la'quantité de ti- tane nécessaire par rapport à la quantité présente de ma- gnésium, pour l'obtention d'une structure à graphite vermi- culaire, dépend de l'épaisseur du moulage fabriqué. La - composition réelle de l'agent de traitement peut donc varier beaucoup entre les limites indiquées précédemment. Comme la préparation des agents de traitement selon l'in- vention est simple par rapport d celle des alliages spé- ciaux connus, la formation de toute une série d'agents de traitement ayant des compositions chimiques différentes correspondant à différents types de moulages, est avanta- geuse. Le poids des briquettes ou comprimés d'agent de traitement utilisés pour le traitement de fonte fondue défend de la composition de la fonte mais il est en général compris entre 0î5 et 3,0 % du poids de la fonte. Après le traitement à l'aide des briquettes ou comprimés, on procède habituellement à une inoculation de la fonte, par exemple avec du ferrosilicium. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention. On prépare une composition destinée à la fabri- cation de fonte à graphite compact, par mélange des élé- ments suivants, dans les proportions pondérales indiquées: éponge de fer 68,0 % magnésium 5,0 % fluorure d'un élément des terres rares 0,5 % titane 9,5 % siliciure de calcium 17,0 % 2486Q99 Au cours du mélange, on ajoute une résine phénol- formaldéhyde à raison de 2 % du poids de la composition. On met alors la composition sous forme de bri- quettes à l'aide d'une machine de briquetage à cylindres tournant en sens inverses, appliquant une pression de 5.108 Pa. On traite de la fonte ayant une teneur en car- bone de 3,5 % et une teneur en silicium de 2,0 % avec les briquettes à raison de 1,5 % par rapport au poids de la fonte, par coulée de la fonte sur les briquettes, au fond d'une poche. La fonte subit ensuite une inoculation par du ferrosilicium à raison de 0,5 % par rapport au poids de la fonte, et elle est ensuite coulée sous forme de barreaux d'essai de 2,5 cm de diamètre. L'examen montre que la fonte a une structure entièrement à graphite vermiculaire. REVENDICATIONS 1. Age.nt de traitement d'un métal fondu, caractérisé en ce qu'il contient un mélange comprimé de fer, de magné- sium, de titane et d'un élément des terres rares, sous forme particulaire. 2. Agent selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient, en pourcentages pondéraux 1,0 à 10,0 % de magnésium 1,0 à 20,0 % de titane 0, 05 à 4,0 % d'élément des terres rares, 0,1 à 10,0 % de calcium, et le reste de fer. 3. Agent selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que sa masse volumique est supérieure à 4,3 g/cm3. 4. Procédé de fabrication de fonte à graphite vermicu- laire, caractérisé en ce qu'il comprend le traitement de la fonte fondue par un agent de traitement comprimé formé de fer, de magnésium, de titane et d'un élément des ter- res rares, sous forme particulaire. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce: que la quantité utilisée d'agent de traitement est com- prise entre 0,5 et 3,0 % du poids de la fonte.