Technologie de trempe et de revenu des pièces moulées en fonte ductile
L'austénitisation est la première étape de la trempe des pièces moulées en fonte ductile. La température d'austénitisation est de 860-880 °C et le temps de maintien est d'une heure pour chaque pièce de 25 mm d'épaisseur, soit le même temps que la normalisation et le recuit. Une fois l'isolation terminée, la pièce refroidit rapidement à l'air. Après la trempe, les pièces moulées doivent être revenues à temps afin de réduire les contraintes de trempe et d'améliorer la ténacité plastique de la pièce.
La pièce moulée doit présenter une structure matricielle d'origine adéquate avant la trempe. Il est essentiel de veiller à ce qu'elle ne contienne pas trop d'eutectique de carbure et de phosphore. Si les carbures ne se dissolvent pas complètement à la température de trempe, l'interface carbure-austénite est généralement le point d'amorçage des fissures. La présence de ces carbures augmente considérablement le risque de fissures de trempe. Avant la trempe, les pièces moulées contenant des carbures doivent être chauffées à une température de recuit de graphitisation ou de normalisation à haute température, puis maintenues à chaud pour éliminer les carbures. La matrice la plus adaptée aux pièces moulées trempées est une structure eutectique fine et homogène, principalement composée de perlite. Cette microstructure est facile à austénitiser et permet d'obtenir une structure trempée uniforme.
La dureté de la fonte nodulaire est liée à la teneur en carbone de l'austénite. Le tableau 8-4 présente la relation entre la température d'austénitisation et la teneur en carbone des pièces moulées en fonte ductile contenant 3,321 TP3T de carbone, 2,521 TP3T de silicium et 0,291 TP3T de manganèse.
L'augmentation de la température d'austénitisation augmente la teneur en carbone de l'austénite, ce qui entraîne une augmentation de l'austénite résiduelle après trempe, ce qui provoque un grossissement de la martensite et une diminution de la dureté de trempe. Une température de trempe plus basse permet de maintenir la teneur en carbone de l'austénite à un niveau inférieur. Après trempe, on obtient une martensite fine en aiguilles, mais une austénitisation incomplète empêche d'atteindre la dureté de trempe. Grâce à l'effet combiné de la martensite à haute teneur en carbone et de l'austénite résiduelle, la dureté de trempe maximale est atteinte à différentes températures de chauffage.
De plus, afin d'éliminer la majeure partie de la ferrite et d'obtenir une teneur en carbone appropriée pour l'austénite, la température de trempe est de 25 à 40 °C au-dessus de la limite supérieure de transformation eutectoïde.
La plage de température eutectoïde de la fonte nodulaire est modifiée par le silicium. Par conséquent, la température de trempe des pièces moulées en fonte ductile est affectée par la teneur en silicium. La température limite supérieure de transformation eutectoïde est de 835-845 °C lorsque la teneur en silicium est à la limite supérieure de la teneur conventionnelle. Par conséquent, la température de trempe peut être choisie entre 860 et 880 °C, et lorsque la teneur en silicium est inférieure à 2%, elle peut être abaissée à 840 et 860 °C. La dureté de trempe de la fonte nodulaire peut atteindre 60-62 (HRC).
L'effet de certains éléments d'alliage sur le point critique de transformation EUTECTOÏDE de la fonte ductile doit être pris en compte lors de la trempe.
La pièce moulée doit être revenue après la trempe. La contrainte de trempe est réduite, la ténacité des pièces moulées est améliorée et les propriétés mécaniques des matériaux sont optimisées. La stabilité de la trempe de la fonte ductile est élevée ; la température et la durée de revenu de la fonte ductile doivent donc être supérieures à celles de l'acier.
Afin de réduire les contraintes de transformation de phase et la température de revenu fragile de 150 à 260 °C, un refroidissement à l'air (ou à l'huile) de 2 à 3 heures est effectué. Après revenu, la matrice est composée de martensite et d'austénite résiduelle, d'une dureté HRC50 environ. La température de revenu à basse température ne doit pas dépasser 250 °C. La fragilisation des pièces moulées par revenu est évitée.
Les pièces moulées en fonte ductile présentant une bonne résistance et une bonne ténacité doivent être revenues à 350 °C ou 400 °C pour obtenir de la martensite revenue et de l'austénite résiduelle. Ce type de revenu est appelé revenu à haute température ou trempe et revenu. Après revenu, la pièce moulée peut atteindre une résistance et une ténacité élevées. Il s'agit d'une méthode de traitement thermique courante pour la fonte ductile, qui présente de bonnes propriétés mécaniques.
L'effet de la température de revenu sur les propriétés mécaniques de la fonte ductile re MG après trempe à l'huile à 880 °C est illustré à la figure 8.7. Les compositions des pièces moulées sont les suivantes : C 3,53, Si 2,05%, mn 0,75%.
La trempe austénitique peut être appliquée aux pièces moulées en fonte ductile.