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Caractéristiques de la fonte ductile

Saint-Gobain PAM

La fonte ductile

La fonte ductile se distingue des fontes grises traditionnelles par ses remarquables propriétés mécaniques (élasticité, résistance aux chocs, allongement...). Celles-ci sont dues à la forme sphéroïdale des particules de graphite.

Définition des fontes

Une classification des produits ferreux peut être établie en fonction de la teneur en carbone dans le métal de base :

  • fer : 0 à 0,1% de C,
  • acier : 0,1 à 1,7% de C,
  • fonte : 1,7 à 5% de C

En dessous de 1,7 % de carbone, la solidification génère de l’austénite, matériau monophase, dans la structure duquel tout le carbone est en solution solide.
Au dessus de 1,7% de carbone, celui–ci ne peut être dissous en totalité dans la structure de fer et, de ce fait, se solidifie sous forme d’une deuxième phase soit de graphite (C pur), soit de carbure de fer (Fe3C). La fonte est un matériau multi-phases, à structure complexe : les constituants les plus courants sont la ferrite (Feα) et la perlite (Feα + Fe3C).
D’autres éléments, présents dans la fonte dans des proportions très faibles, ont une influence sur la structure et les propriétés mécaniques et de fonderie du métal. Le silicium (habituellement de 1 à 3 %) joue un rôle particulier et fait en réalité de la fonte un alliage ternaire : fer, carbone, silicium.

Différents types de fontes

Le terme de “fonte” recouvre une large variété d’alliages Fe–C–Si. Il est d’usage de les classer en familles selon l’état du graphite, avec une différenciation supplémentaire due à la structure de la matrice métallique (ferrite, perlite, etc).

Influence de la forme du graphite

Dans les fontes grises, le graphite se présente sous forme de lamelles, d’où leur nom métallurgique de fontes à graphite lamellaire (ou fonte FGL). Chacune de ces lamelles de graphite peut, sous une concentration d’efforts anormaux en certains points, entraîner une amorce de fissure.
Les métallurgistes ont donc cherché à diminuer ou à supprimer ces effets en jouant sur la taille de ces lamelles ou leur disposition.
La centrifugation a permis d’obtenir des lamelles très fines qui augmentent sensiblement les qualités mécaniques de la fonte.
Un pas décisif a été franchi en 1948, lorsque les recherches faites aux USA et Grande-Bretagne ont permis d’obtenir une fonte à graphite sphéroïdal (ou fonte FGS), plus connue sous le nom de fonte ductile.
Le graphite n’est plus disposé en lamelles, mais cristallisé sous forme sphérique. Les lignes de propagation des ruptures possibles sont ainsi éliminées.
La cristallisation du graphite sous forme de sphères est obtenue par introduction contrôlée d’une petite quantité de magnésium dans une fonte de base préalablement désulfurée.

Caractéristiques de la fonte ductile

La fonte ductile doit ses remarquables caractéristiques mécaniques à la forme sphéroïdale du graphite qu’elle contient :

  • résistance à la traction,
  • résistance aux chocs,
  • haute limite élastique,
  • allongement important.

Ces caractéristiques peuvent être encore améliorées par la maîtrise de l’analyse chimique et du traitement thermique de la matrice métallique.
La fonte ductile conserve cependant les qualités mécaniques traditionnelles des fontes, provenant de leur forte teneur en carbone :

  • résistance à la compression,
  • aptitude au moulage,
  • résistance à l’abrasion,
  • usinabilité,
  • résistance à la fatigue.

La fonte ductile Saint-Gobain PAM

Tous les tuyaux, raccords et accessoires de canalisation pour l’adduction d’eau Saint-Gobain PAM sont fabriqués avec une fonte GS conforme à la norme EN 545 et à la norme ISO 2531.

Propriétés de la fonte ductile
Type de piècesRésistance
en traction minimum
Rm
MPa
Allongement minimum
après rupture
A
%
DN 40 à 2000DN 40 à 1000DN 1100 à 2000
Tuyaux centrifugés420107
Tuyaux non centrifugés,
raccords et accessoiress
42055

 

Note 1 :
Par accord entre le fabricant et le client, la limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % (Rp0,2) peut être mesurée. Elle ne doit pas être inférieure à :
- 270 MPa lorsque A ≥ 12 % pour les DN 40 à 1 000 ou ≥ 10 % pour DN > 1 000 ;
- 300 MPa dans les autres cas.

Caractéristiques comparées des fontes pour tuyaux centrifugés

La dureté Brinell ne doit pas excéder 230 HB pour les tuyaux et 250 HB pour les raccords et accessoires. Pour les composants fabriqués par soudage, une dureté Brinell plus élevée est admise dans la zone affectée thermiquement par la soudure.

comparaison fonte grise ductile gs
Légende: 
Caractéristiques comparées de la fonte grise et fonte ductile

A voir aussi

Le terme de “fonte” recouvre une large variété d’alliages de fer, carbone et silice. Les tuyaux et canalisations en fonte ductile PAM sont la référence pour les réseaux d'eau et d'assainissement.