MATERIALE METALICE

Curs 6

FONTE DE TURNATORIE

Cristalizarea fontelor

Fonte de primă fuziune – de afinare

de a doua fuziune – turnătorie

Elementele de aliere modifică concentraţia / temperatura punctelor

E, C, S

puternic grafitizante - Si, Ni, Cu

slab grafitizante – P

slab antigrafitizante – Mo, W

puternic antigrafitizante – Mn, Cr, V

Constanta de grafitizare - kg : kgSi=1; kgMn=-0.2; kgP=0.1; kgAl=0.5

Cristalizarea fontelor

Pentru viteză constantă de răcire – structura determinată numai de

compoziţia chimică

Diagrama Maurer: structura fontelor cu 2.5-3.5%C, în probe cilindrice

(Φ50) turnate în nisip, în funcţie de conţinutul de Si

Fonta pestrita Fonta cenusie

Cristalizarea fontelor

Viteza de răcire în intervalul intervalul de grafitizare determină structura

Depinde de grosime

variaţia de temperatură

constantele fizice de material (c, ρ, k…)

Diagrama Greiner - Klingenstein

Clasificarea fontelor de a doua fuziune

După forma grafitului !!!

Fonte cenuşii grafit lamelar obişnuit

(l / g > 50, l=lungime, g=grosime)

modificat (l / g = 25-50)

vermicular (l / g = 2-10)

coral (l / g = 2-4)

Fonte maleabile – grafit in cuiburi (l / g = 1.5-2)

Fonte cu grafit nodular (l / g ≈ 1)

Fonte cenuşii Fonte cenuşii nemodificate – cele mai utilizate (~ 70%)

Compoziţie: 2.8 – 3.5% C (general); 0.5 – 3.5% Si; 0.1 – 1% P;

0.02 – 0.15% S; 0.2-1%Mn

Rm = 100-450MPa; HB = 100-300; A<1.2% (0.5%)

Mărimea grafitului – esenţială pentru rezistenţa (şi tenacitatea) fontei: grafit fin → fonta mai tenace

Matricea metalica (la marcile standardizate): F + P, P,

[+ eutectic fosforos]

Cresterea cantitatii de perlita – cresterea rezistentei

Eutectic fosforos – ternar, între Feα, C, P;

favorizeaza turnabilitatea dar fragilizeaza

Fonte cenuşii

Fluiditatea depinde de poziţia faţă de punctul eutectic;

Efecte: Si (0.33) < P (0.5) < C (1)

Contracţia totală: 0.7 – 1% pentru fontele de rezistenţă mică

1 – 1.3% pentru fontele de rezistenţă mare

Fonte cenuşii cu grafit lamelar modificate Rm > 250MPa

Modificatori pt. fontele cenusii: BN, AlN, TiS, SiO2, Al2O3, CaO – germeni eterogeni

Practic: ferosiliciu, silicocalciu, …

Fonte cenuşii

a, b, d – difera prin capacitatea de germinare (racire diferita, particule pt. germinare eterogena)

c – la fonte hipereutectice

d, e – fonte hipereutectice; e numai prin germinare eterogena;

Fonte cenuşii

Grafit interdendritic punctiform Grafit interdedritic orientat

Fonte cenuşii

Fonte cu grafit vermicular

Masă F + P prin aliere cu Ni, Cu, Mn sau normalizare

Modificare: efect dublu cu elemente nodulizante şi germeni eterogeni

Turnabilitate bună (comparabilă cu a Fc): fluiditate mare, volum mic de retasură, tendinţă mică de fisurare la cald

Rm = 300 – 650 MPa; A = 1 – 10%

Capacitatea de amortizare a vibraţiilor comparabilă cu Fgn

Destinaţie: lingotiere, armături, blocuri motoare (Diesel)

Fonte cu grafit vermicular

Fonte cu grafit coral

Grafit de formă arborescentă

Masă predominant feritică; Obţinere prin răcire rapidă (forme de grafit

sau metalice) pentru conţinut de sulf <0.02% sau răcire normală la

<0.002%S; favorizat de Zr

Rm > 300 MPa, A > 1% (comparabile cu cele cu grafit vermicular)

Fonte cu grafit coral

FONTE MALEABILE

Contin grafit sub forma aglomerata neregulata – in CUIBURI (GM)

Se obtin prin tratament termic – RECOACERE DE MALEABILIZARE –

aplicat unor fonte albe

Clasificare – dupa aspectul casurii

(tipul de tratament de obtinere a grafitului)

Fonte maleabile cu miez negru – F + GM ; P + GM

Fonte maleabile cu miez alb – F + P + GM

FONTE MALEABILE

FONTE MALEABILE

Fonte maleabile cu miez alb

2.5 - 3.25%C; 0.5-0.7%Si, 0.3-0.5%Mn; maleabilizarea in mediu oxidant

Recoacerea de maleabilizare:

prima etapa de maleabilizare –

descompunerea cementitei libere

(cementita secundara,

cementita ledeburitica);

Rm = 270 – 570 MPa

A = 3 – 16%

200 – 250 HB

FONTE MALEABILE

Fontele maleabile cu miez negru

2.2 - 3%C; 0.8 – 1.5%Si; 0.3 – 0.5%Mn , maleabilizare in mediu neutru

Cele mai folosite - pret de tratament, compromis favorabil intre Rm / A

Recoacerea de maleabilizare:

etapa 1 - descompunerea cementitei libere

etapa 2 – descomp. cementitei din perlita

Rm = 300 – 550 MPa

A = 1 – 10%

150 – 320 HB

FONTE MALEABILE

Fonte maleabile cu miez perlitic

~ 2.7%C, maleabilizare – prima etapa, mediu neutru

Cele mai rezistente fonte maleabile:

Rm = 450 – 650 MPa

Ductilitate mica: A = 2 – 4%

FONTE CU GRAFIT NODULAR

Fonte cu ~3.5% C, cu grafitul in noduli obtinut prin modificare

Modificatori: Mg, Ce, ... – formeaza pelicule pe suprafata grafitului

Cea mai favorabila forma de grafit

(efectul minim de concentrare a tensiunilor)

Rm = 370 – 700 MPa; A = 2 – 18%; 140 – 300 HB

STANDARDIZAREA FONTELOR DE TURNĂTORIE

SR EN 1560:1999 – “Turnătorie – sistem de simbolizare pentru fonte. Simbolizare alfanumerică şi numerică”

Simbolizarea alfanumerică

EN-GJ 5 6 7 8 9 - 10 11 12 - 13 14 - 15

5: L, S, V, M, N (fără), Y (special)

[6]: A, F, P, M, L (ledeburită), Q(călită), T(călită+revenită), B(fontă maleabilă cu miez negru), W(fontă maleabilă cu miez alb)

7 8 9: Rm [MPa]

[10 11 12]: [alungire] / [modul de prelevare - S (separat); U (ataşate separat); C (probă prelevată din piesă)]

[13 14]: temperature de determinare a rezilienţei - RT, LT

[15]: Condiţii suplimentare D (brută); H (tratată termic); W (sudabilă): Z (alte condiţii suplimentare)

Ex. EN-GJL – 150; EN-GJS-350-22C-LT; EN-GJS-450-07S-RT-H

STANDARDIZAREA FONTELOR DE TURNĂTORIE

Simbolizarea numerică a fontelor

EN-J L/S/V/M/N/Y – 1 2 3 4

1: 1 (rezistenţa la tracţiune); 2 (duritate); 3 (compoziţie chimică)

2 3: număr corespunzător mărcii

4: condiţii specifice – 1 (probă turnată separat); 2 (probă ataşată); 3 (probă prelevată din piesă); 4 (rezilienţa la temperatura ambiantă); 5 (rezilienţa la temperatură scăzută); 6 (sudabilitate); 7 (brută); 8 (tratament termic); 9 (condiţii suplimentare)

Ex. EN-GJL-150 = EN-JL-1010; EN-GJMW-350-4 = EN-JM-1010

STANDARDIZAREA FONTELOR DE TURNĂTORIE

Simbolizarea în funcţie de duritate

Poz. 7 8 9 = HB, HV, HR…

Ex. EN-GJL-100 = EN-GJL-HB-155; EN-GJN-HV-350

STANDARDIZAREA FONTELOR DE TURNĂTORIE

Standardizarea fontelor cenusii

SR EN 1561:1999 (fonte cu grafit lamelar) EN-GJL- Rm [MPa]

Ex. EN-GJL-100, 150, ..., 350

STANDARDIZAREA FONTELOR DE TURNĂTORIE

Standardizarea fontelor maleabile

SR EN 1562:1999 I – fonte decarburate (miez alb)

II – fonte nedecarburate (~ miez negru)

I. EN-GJMW- Rm [MPa] – A [%]

Ex. EN-GJMW-350-4, EN-GJMW-550-4

II. EN-GJMB- Rm [MPa] – A [%]

Ex. EN-GJMB-300-6; EN-GJMB-550-4

STANDARDIZAREA FONTELOR DE TURNĂTORIE

Standardizarea fontelor cu grafit nodular

SR EN 1563:1999: EN-GJS- Rm [MPa] – A [%]

Ex. EN-GJS-350-22, EN-GJS – 400-18, EN-GJS-600-03,

EN-GJS-900-2