Proprietățile fontei ductile

Fonta ductilă se distinge de fonta cenușie obișnuită prin proprietățile sale mecanice remarcabile (elasticitate, rezistență la impact, alungire...). Acestea se datorează formei sferoidale a particulelor de grafit.

Definiția fierului

Clasificarea produselor feroase poate fi stabilită în funcție de conținutul de carbon al metalului de bază:

• fier: 0 până la 0,1% C,
• oțel: 0,1 până la 1,7% C,
• fontă sau fontă ductilă: 1,7 până la 5% C

Sub 1,7% carbon, solidificarea produce un material monofazic austenitic, cu carbonul prezent în structură în soluție solidă. Peste 1,7% carbon, carbonul nu poate fi dizolvat în totalitate în structura fierului și, prin urmare, se solidifică sub formă de fază secundară, fie ca grafit (C pur), fie carbură de fier (Fe3C). Fierul este un material multifazic, cu structură complexă: cei mai comuni constituenți sunt ferita (Feα) și perlita (Feα + Fe3C). Alte elemente prezente în fier în proporții foarte mici au un efect asupra structurii, proprietăților mecanice și turnării metalului. Siliciul (de obicei 1-3%) joacă un rol special și face din fier, în realitate, un aliaj ternar: fier, carbon, siliciu.

Diferite tipuri de fontă

Termenul „fontă” acoperă o gamă largă de aliaje Fe-C-Si. De obicei, acestea sunt clasificate în grupe în funcție de starea grafitului, făcându-se o diferențiere suplimentară pe baza structurii matricei metalice (feritică, perlitică).

EFECTUL FORMEI GRAFITULUI 

În așa-numitele „fonte cenușii”, grafitul este prezent sub formă de lamele, de unde și denumirea lor metalurgică: fonte cu grafit lamelar. Prin concentrarea tensiunilor anormale în anumite puncte, fiecare lamelă poate iniția apariția fisurilor.

Metalurgiștii au încercat, așadar, să reducă sau să elimine acest efect prin modificarea dimensiunii sau distribuției lamelelor. Într-o primă etapă, adoptarea procesului de centrifugare pentru turnarea țevilor din fontă cu grafit lamelar („țevi din fontă cenușie”) a dus la o îmbunătățire apreciabilă, prin obținerea unor lamele de grafit foarte fine. Un progres decisiv a fost realizat în 1948, când cercetările din SUA și Marea Britanie au condus la descoperirea fontei cu grafit sferoidal, cunoscută sub numele de fontă ductilă.

Grafitul nu mai există sub formă de lamele, ci precipită sub formă sferoidală. Astfel, posibilitatea propagării fisurilor este eliminată. Precipitarea grafitului sub formă sferoidală se obține prin adăugarea controlată a unei cantități mici de magneziu în fonta de bază, anterior desulfurizată.

Proprietățile fontei ductile

Fonta ductilă își datorează proprietățile mecanice remarcabile formei sferoidale a grafitului:

• rezistență la tracțiune,
• rezistență la impact,
• limită elastică ridicată,
• elongație bună.

Aceste proprietăți sunt îmbunătățite și mai mult prin controlul analizei chimice și tratamentul termic al matricei metalice.

Fonta ductilă păstrează calitățile tradiționale ale fontei, rezultate din conținutul ridicat de carbon:

• rezistență la compresiune,
• rezistență la abraziune,
• prelucrabilitate,
• rezistență la oboseală.

Tuburi și fitinguri din fontă ductilă Saint-Gobain PAM

Toate tuburile și fitingurile PAM sunt fabricate din fontă ductilă, în conformitate cu standardele EN 545 și ISO 2531.

Nota 1:

Prin acord între producător și client, se poate măsura limita elastică convențională la 0,2 % (Rp0,2). Aceasta nu trebuie să fie mai mică de:

• 270 MPa când A ≥ 12 % pentru DN 40 până la 1000 sau ≥ 10 % pentru DN > 1 000 ;
• 300 MPa în toate celelalte cazuri.

Comparație între proprietățile diferitelor tipuri de fontă pentru tuburi turnate

Duritatea Brinell nu trebuie să depășească 230 HB pentru tuburi și 250 HB pentru fitinguri și accesorii. Pentru componentele sudate, este admisibilă o duritate Brinell mai mare în zona afectată de căldură adiacentă sudurii.