Choisissez l'acier moul\u00e9 lorsque la pi\u00e8ce doit subir des chocs, des flexions ou une pression interne et c\u00e9der avant de se rompre ; choisissez la fonte lorsque la coulabilit\u00e9, l'usinage, l'amortissement des vibrations ou le prix d\u00e9cident \u2014 et gardez la fonte ductile sur la liste, car elle couvre la plupart du terrain entre les deux. La ligne entre les familles est le carbone : en dessous d'environ 2 %, l'alliage est de l'acier, au-dessus c'est de la fonte, et ce seul chiffre d\u00e9termine presque chaque ligne de la comparaison ci-dessous.<\/p>\n\n\n\n
L'acier moul\u00e9 est un alliage fer\u2013carbone contenant moins d'environ 2 % de carbone, coul\u00e9 en forme au lieu d'\u00eatre lamin\u00e9 ou forg\u00e9 \u2014 et dans les nuances que vous sp\u00e9cifierez r\u00e9ellement, le carbone est plafonn\u00e9 \u00e0 0,25\u20130,35 %. Il est maintenu aussi bas intentionnellement : un carbone plus \u00e9lev\u00e9 fissure lors du traitement thermique et du soudage. En retour, vous obtenez un comportement d'acier corroy\u00e9 dans une forme moul\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n
Trois sp\u00e9cifications ASTM couvrent presque tout ce que acier au carbone<\/a> nous coulons. A27 est la sp\u00e9cification \u00e0 usage g\u00e9n\u00e9ral, avec une r\u00e9sistance minimale \u00e0 la traction de 60 \u00e0 70 ksi (415 \u00e0 485 MPa) et un allongement minimal de 22\u201324 %. A216 couvre les pi\u00e8ces sous pression \u2014 corps de vannes, brides, raccords \u2014 pour un service \u00e0 haute temp\u00e9rature ; le WCB offre une traction de 70\u201395 ksi (485\u2013655 MPa) avec une limite d'\u00e9lasticit\u00e9 minimale de 36 ksi (250 MPa).<\/p>\n\n\n\n A148 prend le relais lorsque la pi\u00e8ce est soumise \u00e0 des contraintes plus fortes, atteignant une traction de 150 ksi. Le compromis est la ductilit\u00e9 : \u00e0 la nuance 150-135, l'allongement minimal est tomb\u00e9 \u00e0 7 %, et la t\u00e9nacit\u00e9 chute avec lui. Un acier moul\u00e9 plus r\u00e9sistant n'est pas simplement un meilleur acier moul\u00e9.<\/p>\n\n\n\n La fonte est l'alliage fer\u2013carbone au-dessus d'environ 2 % de carbone \u2014 typiquement 2 \u00e0 4 % \u2014 et le carbone que le m\u00e9tal ne peut pas maintenir en solution sort pendant la solidification sous forme de graphite. Ce carbone abaisse \u00e9galement le point de fusion, donc la fonte se coule environ 400 \u00b0F plus froid que l'acier au carbone et s'\u00e9coule plus loin dans un moule avant de se figer.<\/p>\n\n\n\n Dans la fonte grise, le graphite forme des lamelles. Elles rendent le m\u00e9tal bon march\u00e9 \u00e0 couler et facile \u00e0 usiner, et elles sont aussi la raison pour laquelle il est cassant : chaque pointe de lamelle est un initiateur de fissure pr\u00eat \u00e0 l'emploi.<\/p>\n\n\n\n La fonte ductile est la m\u00eame fonte de base trait\u00e9e avec du magn\u00e9sium dans la poche afin que le graphite pr\u00e9cipite sous forme de sph\u00e9ro\u00efdes au lieu de lamelles. Un nodule rond ne d\u00e9marre pas une fissure comme le fait une pointe de lamelle, donc la pi\u00e8ce moul\u00e9e conserve la coulabilit\u00e9 et l'usinabilit\u00e9 de la fonte et gagne une v\u00e9ritable ductilit\u00e9 : 18 % d'allongement minimal dans la nuance de base contre environ z\u00e9ro pour la grise.<\/p>\n\n\n\n Fonte grise<\/a> est achet\u00e9e selon ASTM A48, qui classe uniquement sur la r\u00e9sistance \u00e0 la traction et laisse la chimie \u00e0 la fonderie ; le num\u00e9ro de classe est la traction minimale en ksi \u00e0 partir d'une barre d'essai coul\u00e9e s\u00e9par\u00e9ment, donc la classe 35 signifie 35 000 psi. Fonte ductile<\/a> est achet\u00e9e selon A536, dont les noms de nuances indiquent traction\u2013limite d'\u00e9lasticit\u00e9\u2013allongement : 60-40-18 signifie 60 ksi de traction, 40 ksi de limite d'\u00e9lasticit\u00e9, 18 % d'allongement, et les nuances vont jusqu'\u00e0 120-90-02.<\/p>\n\n\n\n La diff\u00e9rence qui d\u00e9cide pour la plupart des pi\u00e8ces est le mode de rupture : l'acier moul\u00e9 s'\u00e9tire de 22\u201324 % avant de se rompre, la fonte grise ne le fait essentiellement pas, et la fonte ductile \u00e0 18 % se situe bien plus pr\u00e8s de l'acier que de la grise. C'est pourquoi le tableau divise la fonte en ses deux formes de travail<\/a> \u2014 la traiter comme un seul mat\u00e9riau rend les lignes de t\u00e9nacit\u00e9, de ductilit\u00e9 et d'amortissement incorrectes.<\/p>\n\n\n\n Chaque valeur de r\u00e9sistance et d\u2019allongement ci-dessus est un minimum provenant d\u2019une barre d\u2019essai coul\u00e9e s\u00e9par\u00e9ment, et un r\u00e9sultat de barre d\u2019essai repr\u00e9sente la qualit\u00e9 du m\u00e9tal, pas n\u00e9cessairement les propri\u00e9t\u00e9s de la pi\u00e8ce coul\u00e9e elle-m\u00eame. Dans une section \u00e9paisse, attendez-vous \u00e0 moins.<\/p>\n\n\n\n La ligne de retrait semble invers\u00e9e \u00e0 quiconque a aliment\u00e9 une pi\u00e8ce en acier moul\u00e9, mais elle est correcte. Lorsque la fonte grise se solidifie, le graphite pr\u00e9cipitant hors du bain se dilate, et cette dilatation compense la majeure partie ou la totalit\u00e9 de la contraction liquide-solide \u2014 la fonte grise \u00e0 haute teneur en carbone pr\u00e9sente essentiellement un retrait de solidification net nul. L\u2019acier moul\u00e9 \u00e0 faible teneur en carbone se r\u00e9tracte d\u2019environ 3 % \u00e0 la solidification sans rien pour compenser, il porte donc des masselottes que la fonte grise n\u2019a souvent pas.<\/p>\n\n\n\n La ligne de fluidit\u00e9 n\u2019est pas un r\u00e9glage que vous pouvez augmenter. L\u2019acier au carbone coule d\u00e9j\u00e0 \u00e0 2850\u20133100 \u00b0F contre une limite r\u00e9fractaire du sable d\u2019environ 3000\u20133330 \u00b0F, et le Steel Founders\u2019 Society<\/a> est direct : la dur\u00e9e de vie du fluide n\u2019augmente pas avec la surchauffe. L\u2019\u00e9cart provient du liquidus plus \u00e9lev\u00e9 et du comportement de solidification de l\u2019acier ; une paroi mince qui se remplit en fonte grise ne devient pas remplissable en acier en coulant plus chaud.<\/p>\n\n\n\n L\u2019amortissement est une propri\u00e9t\u00e9 de la fonte grise, pas une propri\u00e9t\u00e9 de la fonte. L\u2019 American Foundry Society<\/a> place la capacit\u00e9 d\u2019amortissement de la fonte ductile \u00e0 0,14 contre 1,0 pour la fonte grise \u2014 meilleure que l\u2019acier, mais loin de la fonte grise. Un carter en fonte ductile sp\u00e9cifi\u00e9 pour sa silencieusit\u00e9 d\u00e9cevra.<\/p>\n\n\n\n Sp\u00e9cifiez l\u2019acier moul\u00e9 lorsque la pi\u00e8ce subit des chocs, des flexions ou une pression interne et doit se d\u00e9former plut\u00f4t que se fracturer ; la fonte grise lorsque la charge est compressive ou statique et que la pi\u00e8ce doit \u00eatre bon march\u00e9, silencieuse et facile \u00e0 usiner ; la fonte ductile pour les carters et corps entre les deux, o\u00f9 vous voulez la majeure partie de la ductilit\u00e9 de l\u2019acier au prix et avec la coulabilit\u00e9 de la fonte.<\/p>\n\n\n\nQu'est-ce que la fonte<\/h2>\n\n\n\n
Acier moul\u00e9 vs Fonte : Diff\u00e9rences cl\u00e9s<\/h2>\n\n\n\n
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\n \nPropri\u00e9t\u00e9<\/th>\n Acier moul\u00e9<\/th>\n Fonte grise<\/th>\n Fonte ductile<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n \n Teneur en carbone typique<\/td>\n 0,25\u20130,35 % max dans les nuances A27 et A216 (2 % est le plafond m\u00e9tallurgique)<\/td>\n 2\u20134 %<\/td>\n 2\u20134 %, trait\u00e9 au magn\u00e9sium<\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance \u00e0 la traction<\/td>\n 60\u201370 ksi min (A27) ; 70\u201395 ksi (A216 WCB) ; jusqu'\u00e0 150 ksi (A148)<\/td>\n Num\u00e9ro de classe = ksi minimal (Classe 35 = 35 000 psi)<\/td>\n 60\u2013120 ksi sur les nuances A536<\/td>\n<\/tr>\n \n T\u00e9nacit\u00e9<\/td>\n Excellente<\/td>\n Faible \u2014 les lamelles de graphite nucl\u00e9ent des fissures<\/td>\n Bonne<\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance aux chocs<\/td>\n Excellente<\/td>\n Mauvaise<\/td>\n Bonne<\/td>\n<\/tr>\n \n Ductilit\u00e9 (allongement min.)<\/td>\n 22\u201324 % (A27 60-30, A216 WCB)<\/td>\n Quasi nulle ; pas de limite de proportionnalit\u00e9<\/td>\n 18 % (60-40-18) jusqu'\u00e0 2 % (120-90-02)<\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance \u00e0 l'usure<\/td>\n Bonne ; augmente avec le carbone<\/td>\n Excellente<\/td>\n Bonne<\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance \u00e0 la compression<\/td>\n Environ \u00e9gale \u00e0 la traction<\/td>\n 3\u20134\u00d7 sa r\u00e9sistance \u00e0 la traction<\/td>\n \u00c9lev\u00e9e<\/td>\n<\/tr>\n \n Coulabilit\u00e9<\/td>\n Plus difficile<\/td>\n Excellente<\/td>\n Bonne<\/td>\n<\/tr>\n \n Fluidit\u00e9 \u00e0 l'\u00e9tat fondu<\/td>\n Plus faible ; se coule \u00e0 2850\u20133100 \u00b0F (1565\u20131700 \u00b0C)<\/td>\n La plus \u00e9lev\u00e9e des fontes ; se coule \u00e0 2450\u20132700 \u00b0F (1340\u20131480 \u00b0C)<\/td>\n \u00c9lev\u00e9e ; m\u00eame plage de coul\u00e9e que la grise<\/td>\n<\/tr>\n \n Retrait lors de la coul\u00e9e<\/td>\n Environ 2 % de sur\u00e9paisseur de retrait ; environ 3 % de retrait de solidification<\/td>\n Environ 1 % de sur\u00e9paisseur de retrait ; l'expansion du graphite compense le retrait de solidification<\/td>\n Environ 1 % de sur\u00e9paisseur de retrait<\/td>\n<\/tr>\n \n Usinabilit\u00e9<\/td>\n Moderate<\/td>\n Excellente<\/td>\n Bonne<\/td>\n<\/tr>\n \n Soudabilit\u00e9<\/td>\n Bonne tant que le carbone reste bas<\/td>\n Difficile<\/td>\n Difficile<\/td>\n<\/tr>\n \n Amortissement des vibrations<\/td>\n La plus faible des trois<\/td>\n Excellente (r\u00e9f\u00e9rence 1,0)<\/td>\n 0,14 par rapport \u00e0 la grise \u2014 plus proche de l'acier<\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance \u00e0 la chaleur<\/td>\n Bon ; A216 est con\u00e7u pour un service sous pression \u00e0 haute temp\u00e9rature<\/td>\n Bonne<\/td>\n Bonne<\/td>\n<\/tr>\n \n Co\u00fbt typique<\/td>\n Le plus \u00e9lev\u00e9<\/td>\n Lowest<\/td>\n Entre<\/td>\n<\/tr>\n \n Applications typiques<\/td>\n Corps de vannes et brides sous pression ; pi\u00e8ces structurelles soumises \u00e0 des chocs<\/td>\n Socles de machines, contrepoids, volants d\u2019inertie<\/td>\n Pompes, carters hydrauliques et de bo\u00eetes de vitesses ; supports de paliers ; corps de vannes<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table><\/figure>\n\n\n\n Lequel choisir<\/h2>\n\n\n\n