Brevet FR2554022A1 — publié le 19850503

La présente invention concerne une pièce coulée dans du sable ayant des épaisseurs de parois plus grandes que mm, en fonte de fer avec du graphite sphéroidal, ayant au maximum 1 % en masse de silicium (Si), de préférence 0,2 à 0,6 % de silicium. On connaît des fontes de fer (CH-PS 508 729) ayant une teneur en silicium d'au maximum 1 % en masse, toutes les données en % étant indiquées comme des pourcentages en masse. Pour précipiter le carbone en tant que graphite pendant le processus de durcissement, cette fonte de fer comprend de 1 à 3 % d'aluminium ( Al), qui remplace partiellement le sili- cium en tant qu'élément de graphitisation. Il est connu que le silicium et l'aluminium ont pour conséquence un effet de fragilisation dans la texture de la matière première. Pour obtenir une ténacité aussi grande que possible, il est donc nécessaire de maintenir aussi faible que possible les propor- tions de silicium et d'aluminium dans la fonte de fer. Le problème qui est à la base de la présente invention est donc de produire une fonte de fer à graphite sphéroldal dont la teneur en silicium est nettement inférieure à 1 %, sans lui ajouter un autre élément d'alliage, et surtout aucun aluminium, pour la graphitisation. Selon la présente invention, ce problème est résolu en ce qu'elle est exepte d'aluninium, en dehors d'impuretés, c'est-à-dire de quantités inférieures à 0,1 %, en ce que sa texture à l'état de coulée est exempte de carbure, et en ce que finalement, après des traitements thermiques, au moins l'une des textures fondamentales suivantes: ferrite, perlite, bainite et/ou martensite, est présente. Un procédé pour sa fabrication est caractérisé en ce qu'on ajoute à la masse fondue, après le traitement au Mg nécessaire pour la formation du graphite sphéroldal, juste avant le durcissement, un allia- ge d'inoculation par leqoel on ajoute à la masse fondue 0,1 à 0,2 % en masse de Si, et en ce que, après le durcissement, on réalise un traite- ment thermique pour produire la texture mentionnée. "Juste avant le durcissement" signifie que l'inoculation a lieu au plus tôt pendant que la masse fondue s'écoule de la poche de cou- lée, en conséquence, par exemple dans le moule, dans le jet de coulée ou dans le bassin de coulée. Cette inoculation relativement tardive provoque l'obtention d'une précipitation du graphite, même sans les quantités jusqu'ici habituelles d'éléments de gra- phitisation. Avantageusement, l'addition de Si a lieu en ajoutant à la masse fondue 0,15 à 0,3 % de ferro-silicium, contenant 80 % de Si (FeSi80). Le traitement au Mg de la masse fondue nécessaire pour la formation de graphite sphé- roidal peut être réalisé avec du Mg pur; du Ni-Mg; du Cu-Mg ou un fort pourcentage de FeSi-Mg. A l'état de coulée de la pièce,on se trouve généralement dans une texture perlitique sans carbure primaire. La texture nécessaire est obtenue par des traitements thermiques qui sont connus en soi pour la production de cette texture. La pièce est alors, par exemple, chauffée depuis l'état de coulée dans la gamme austénitique, c'est-à-dire à 700 - 950 C, elle y est maintenue dans cette gamme de 0,25 à 10 heures et ensuite, elle est refroidie avec une vitesse nécessaire pour la texture désirée. Une texture ferritique peut alors être obtenue par un refroidissement lent du four jusqu'au maximum 20'C/h, tandis que la perlite est produite lors du refroidis- sement à l'air. On obtient de la bainite par une conversion isotherme entre 250 et 450 C, dans un bain de sel, d'huile ou de plomb. Un problème additionnel est constitué en outre par le fait de produire à partir de la fonte de fer mentionnée, ayant une teneur faible en Si, une pièce dans laquelle on obtient une texture de traitement martensitique en effectuant un traitement de revenu à des températures différentes, sans en venir à des précipitations de graphite secondaire. A cet effet, on procède de manière que pour produire une texture de traite- ment martensitique avec une rigidité et une extensibilité déterminées, la pièce est trempée depuis la gamme austénitique dans de l'air, dans de l'huile ou dans de l'eau et ensuite, en fonction de la rigidité et de l'extensibilité désirées, elle est soumise à un revenu à une température entre 400 et 720 C. Une combinaison déterminée de rigidité et d'exten- sibilité peut alors être obtenue en choisissant de façon ap- propriée les températures de revenu. La présente invention va maintenant être expliquée plus en détail, à la lumière d'un exemple de réalisation dans lequel une pièce est fabriquée avec une texture de traitement martensitiqUe pure. Dans un four à induction qui est muni d'un revête- ment acide ou basique, on fond des quantités égales de fer brut à faible teneur en silicium et des riblons d'acier non allié, qui ont respectivement une teneur maximale en Si de 0,2 %, et on les chauffe à une température de 1550 C, en ajoutant un agent carburant, par exemple du graphite pour atteindre la teneur en carbone désirée dans la composition finale de la matière fondue indiquée ci-après. A cette température, le traitement par Mg de la matière fondue, nécessaire pour la formation du graphite sphéroidal, a lieu en ajoutant à la matière fondue par plongée 0,5 % de l'alliage d'addition FeSi-Mg-40 (contenant environ % de Mg). Ensuite, la matière fondue traitée par Mg est fondue dans un moule à sable pour donner la pièce coulée, et selon la présente invention, une inoculation a lieu pendant le pro- cessus de coulée; comme moyen d'inoculation, on se sert de 0,2 % de FeSi-80, qui contient 80 % de Si. On prélève de la matière fondue coulée,pour effectuer une analyse, un échantillon à l'aide duquel on détermine la composition finale suivante de la matière fondue (en % en masse): C 3,4 - 3,7 Si 0,4 - 0,6 Mn 0,1 - 0,2 Mg 0,04 - 0,06 P max. 0,08 S max. 0,01 La piece, après refroidissement à l'état de coulée, a une texture perlitique qui ne contient aucun carbure primaire. En tant que traitement thermique, on effectue tout d'abord un chauffage à 900 C dans la gamme austénitique qui va à peu près de 720 à 1145 C. La pièce est maintenue à la température mentionnée 0,25 h, des temps de maintien de 0,1 à 1 h étant cependant permis généralement. Depuis la gamme austénitique, la pièce est trempée dans de l'huile, et il en résulte une texture martensitique. Ensuite, on effectue un traitement de revenu à des températures de 400 à 720 C, le choix de la température de revenu ayant lieu de manière connue en fonction des proprié- tés mécaniques recherchées, en particulier la rigidité et la plasticité, et en réalisant un refroidissement dans le four ou à l'air. La texture de la pièce soumise au traitement thermique décrit est une texture de traitement thermique purement martensitique qui est exempte de précipitations secondaires de graphite, ses propriétés mécaniques étant alors les suivantes en fonction des températures de revenu: 0,2 % de limite de RpO2 N/mm2 300 - 900 dilatation Rp02 traction Résistance à lam N/mm2 500 - 1200 Allongement à A 12 - 2 la rupture 5 Dureté Brinell HB 200 - 350 Energie de choc sur A 12 - 2 éprouvette entaillée- V REVENDICATIONS 1. Pièce coulée dans le sable ayant des épaisseurs de paroisplus grandesque 10 mm en fonte de fer à graphite sphéroidal ayant au maximum 1, 0 % en masse de silicium (Si), de préférence 0,2 à 0,6 % de Si, caractérisée en ce qu'elle est exempte d'aluminium (Al),endehors d'impuretés,c'est-à-dire dequantités inférieuresà O,1 %,ence que sa texture à 1 'état de coulée est exmapte de carbure, et en oe que finalement, après des traitements thermiques, au moins l'une des textures fonda- mentales suivantes: ferrite, perlite, bainite et/ou marten- site, est présente. 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée, à part les impuretés, par: Vanadium (V) 0 - 0,5 % en masse Chrome (Cr) 0 - 0,5 % en masse Manganèse (Mn) 0 - 1,0 % en masse Nickel (Ni) 0 - 10 % en masse Cuivre (Cu) 0 - 3,0 % en masse Molybdène (Mo) 0 - 1,0 % en masse en tant qu'éléments d'alliage. 3. Procédé pour fabriquer une pièce selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute à la masse fondue, après le traitement de Mg nécessaire pour la formation du graphite sphéroldal, juste avant le durcissement, un alliage d'inoculation par lequel on ajoute à la masse fondue 0,1 à 0,2 % en masse de Si, et en ce que, après le durcissement, on réalise un traitement thermique pour produire la texture mentionnée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce est chauffée depuis l'état de coulée dans la zone austénitique, et maintenue dans cette zone de 0,25 à 10 heures (h), et ensuite est refroidie avec une vi- tesse adaptée à la texture désirée. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour produire une texture de traitement thermique martensitique, sans séparation du graphite secondaire, on trempe la pièce à partir de la zone austénitique dans l'air, dans l'huile ou dans l'eau et ensuiteen fonction de la rigi- dité et de l'extensibilité désirées,on la soumet à un revenu à une température entre 400 et 7200C.