La fonte ductile, également appelée fonte sphéroïdale ou fonte nodulaire, est un groupe d'alliages de fer dotés d'une microstructure unique qui leur confère une résistance, une flexibilité, une durabilité et une élasticité élevées. Elle contient plus de 3 % de carbone et peut être pliée, tordue ou déformée sans se rompre grâce à sa structure en lamelles de graphite. La fonte ductile présente des propriétés mécaniques similaires à celles de l'acier et est bien plus robuste que la fonte standard.
Les pièces moulées en fonte ductile sont créées en versant de la fonte ductile en fusion dans des moules, où elle refroidit et se solidifie pour obtenir les formes souhaitées. Ce procédé de moulage permet d'obtenir des objets métalliques solides et d'une excellente durabilité.
Qu’est-ce qui rend la fonte ductile unique ?
La fonte ductile a été inventée en 1943, une amélioration moderne de la fonte traditionnelle. Contrairement à la fonte, où le graphite se présente sous forme de paillettes, la fonte ductile présente du graphite sous forme de sphéroïdes, d'où le terme « graphite sphéroïdal ». Cette structure permet à la fonte ductile de résister à la flexion et aux chocs sans se fissurer, offrant ainsi une résilience bien supérieure à celle de la fonte traditionnelle, sujette à la fragilité et aux fractures.
La fonte ductile est principalement fabriquée à partir de fonte brute, une fonte de haute pureté contenant plus de 90 % de fer. La fonte brute est privilégiée pour sa faible teneur en éléments résiduels ou nocifs, sa composition chimique homogène et ses conditions optimales de laitier pendant la production. Cette matière première est l'une des principales raisons pour lesquelles les fonderies de fonte ductile privilégient la fonte brute à d'autres sources comme la ferraille.
Propriétés de la fonte ductile
Différentes nuances de fonte ductile sont créées en manipulant la structure de la matrice autour du graphite lors de la coulée ou par un traitement thermique supplémentaire. Ces légères variations de composition visent à obtenir des microstructures spécifiques, qui déterminent à leur tour les propriétés de chaque nuance de fonte ductile.
La fonte ductile peut être considérée comme un acier contenant des sphéroïdes de graphite. Les caractéristiques de la matrice métallique entourant les sphéroïdes de graphite influencent considérablement les propriétés de la fonte ductile, tandis que le graphite lui-même contribue à son élasticité et à sa flexibilité.
Il existe plusieurs types de matrices dans la fonte ductile, les suivantes étant les plus courantes :
- 1. Ferrite– Matrice en fer pur, hautement ductile et flexible, mais peu résistante. La ferrite présente une faible résistance à l'usure, mais sa grande résistance aux chocs et sa facilité d'usinage en font un composant précieux des nuances de fonte ductile.
- 2. Perlite– Composite de ferrite et de carbure de fer (Fe3C). Relativement dur et doté d'une ductilité modérée, il offre une résistance élevée, une bonne résistance à l'usure et une résistance modérée aux chocs. La perlite offre également une bonne usinabilité.
- 3. Perlite/Ferrite– Structure mixte composée de perlite et de ferrite, la matrice la plus courante dans les nuances commerciales de fonte ductile. Elle combine les caractéristiques des deux, offrant un équilibre entre résistance, ductilité et usinabilité.
La microstructure unique de chaque métal modifie ses propriétés physiques :
Nuances courantes de fonte ductile
Bien qu'il existe de nombreuses spécifications différentes pour la fonte ductile, les fonderies proposent généralement 3 nuances courantes :
Avantages de la fonte ductile
La fonte ductile offre plusieurs avantages aux concepteurs et aux fabricants :
- • Il peut être facilement moulé et usiné, réduisant ainsi les coûts de production.
- • Il présente un rapport résistance/poids élevé, permettant d'obtenir des composants durables mais légers.
- • La fonte ductile offre un bon équilibre entre robustesse, rentabilité et fiabilité.
- • Sa coulabilité et son usinabilité supérieures le rendent adapté aux pièces complexes.
Applications de la fonte ductile
Grâce à sa résistance et sa ductilité, la fonte ductile offre un large éventail d'applications industrielles. Elle est couramment utilisée dans la tuyauterie, les pièces automobiles, les engrenages, les carters de pompe et les embases de machines. Sa résistance à la rupture la rend idéale pour les applications de sécurité, telles que les bornes et la protection contre les chocs. Elle est également largement utilisée dans l'industrie éolienne et d'autres environnements soumis à de fortes contraintes où durabilité et flexibilité sont essentielles.
Date de publication : 25 avril 2024
