La fonte ductile possède d'excellentes propriétés complètes, combinant la résistance de l'acier avec la coulabilité du fer. Il présente une bonne usinabilité, un bon amortissement des vibrations et une bonne résistance à la fatigue, tandis que son coût est inférieur à celui de l'acier forgé et de l'acier allié. Actuellement, la fonte ductile est largement utilisée dans la construction automobile, les équipements de machines, les réseaux de canalisations municipaux, les chemins de fer et l'aviation, devenant ainsi la deuxième plus grande variété de fonte après la fonte grise, et est saluée comme un matériau modèle pour « remplacer l'acier par du fer ».
Bref historique/Premières origines
Le concept de fonte ductile n’est pas propre à l’industrie moderne. Des recherches archéologiques ont révélé que dès la période des Royaumes combattants (il y a environ 2 000 ans), les artisans chinois maîtrisaient déjà la technique de création de fonte à graphite sphéroïdal grâce à un processus appelé « adoucissement de la fonte ». Des structures de graphite sphéroïdal uniformément réparties ont également été observées dans des artefacts en fer découverts sous la dynastie Han. Cela indique que les anciens ferronniers chinois, grâce à une pratique à long terme-, avaient déjà découvert les principes d'utilisation de la morphologie du graphite pour améliorer les propriétés de la fonte. Bien qu'aucune théorie scientifique systématique n'ait encore été formulée à cette époque, cette découverte démontre la compréhension précoce de l'humanité du processus de graphitisation de la fonte.
Inventions modernes et industrialisation
La naissance de la technologie moderne de la fonte ductile remonte généralement au milieu du -20e siècle. En 1947, le britannique H. Morrogh a divulgué pour la première fois publiquement une méthode permettant d'obtenir du graphite sphéroïdal en ajoutant du cérium (Ce) à la fonte, une découverte qui a marqué le début de l'industrie moderne de la fonte ductile. Presque simultanément, AP Ganganebin et d'autres de l'International Nickel Corporation (INCO) aux États-Unis ont découvert indépendamment que l'ajout de magnésium (Mg) au fer en fusion suivi d'un traitement d'inoculation pouvait produire une fonte à graphite sphéroïdal de haute performance.
Pendant et après la Seconde Guerre mondiale, en raison de la pénurie de chrome, un matériau stratégique, la fonte ductile, en remplacement des alliages de fonte-résistants à l'usure, a rapidement attiré l'attention de l'industrie. En 1948, la Grande-Bretagne et les États-Unis ont commencé la production industrielle de fonte ductile, initialement principalement destinée à la fabrication de pièces et de tuyaux automobiles. La Chine a développé et mis en production avec succès la fonte ductile en 1950. En 1951, le professeur Wang Zunming a développé avec succès un agent sphéroïdisant de magnésium de terres rares, résolvant des problèmes tels que le risque élevé d'explosion de vapeur de magnésium et le faible taux d'absorption, favorisant ainsi le développement rapide de la technologie de la fonte ductile en Chine. Après des décennies de développement, la fonte ductile est devenue l'un des matériaux d'ingénierie les plus utilisés.tériaux dans le monde.
Processus de production
Le cœur de la production de fonte ductile réside dans l’obtention de graphite sphéroïdal, comprenant principalement la fusion, le traitement de sphéroïdisation, le traitement d’inoculation et la coulée. La fusion utilise généralement un cubilot ou un four à induction, nécessitant du fer fondu pur avec une composition précise. En termes de conception de la composition chimique, la teneur en carbone et en silicium est généralement conçue pour être hypereutectique afin de faciliter la sphéroïdisation du graphite.
Le traitement de sphéroïdisation est une étape cruciale dans la production de fonte ductile. Des alliages de magnésium ou de magnésium de terres rares-sont généralement ajoutés au fer fondu en tant qu'agents sphéroïdisants pour éliminer les effets nocifs du soufre et favoriser la sphéroïdisation du graphite. Ensuite, un traitement d'inoculation est effectué, en ajoutant des agents inoculants tels que le ferrosilicium pour augmenter le nombre de noyaux de graphite, affiner les sphéroïdes de graphite et empêcher la formation de fonte blanche. Pendant la coulée, étant donné que la fonte ductile se dilate considérablement pendant la solidification, elle est sujette aux cavités de retrait et à la porosité ; par conséquent, un principe de solidification séquentielle est souvent utilisé dans la conception des colonnes montantes. De plus, l'application de la technologie de coulée continue (telle que la coulée continue horizontale) peut produire des profilés en fonte ductile avec une microstructure plus dense et des propriétés plus uniformes, avec une efficacité de production élevée et un faible coût.
Valeur ou impact
L’invention et l’application de la fonte ductile ont eu un impact profond sur l’industrie moderne. Il a réussi à résoudre la contradiction entre la résistance et la ténacité de la fonte, revitalisant ainsi ce matériau ancien. En tant que matériau idéal pour remplacer l'acier par le fer, la fonte ductile a remplacé l'acier forgé et moulé coûteux dans de nombreuses applications, réduisant ainsi considérablement les coûts de fabrication. Dans le même temps, il conserve les excellentes propriétés de coulée de la fonte, permettant la fabrication de pièces de forme complexe-et difficiles-à forger-, enrichissant considérablement les possibilités de conception mécanique. L'application généralisée de la fonte ductile a non seulement entraîné des progrès technologiques dans des secteurs tels que l'automobile, les machines et la construction, mais a également apporté une contribution significative à la conservation de l'énergie, à la réduction des émissions et au développement de la science des matériaux.
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