MATERIALE METALICE Curs 6 FONTE DE TURNATORIE
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
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 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