Clasificarea Fontelor

Fontele sunt aliaje ale fierului cu carbonul care contin peste 2,11 % C si isi termina solidificarea cu un palier eutectic. Se caracterizeaza prin proprietati de turnare bune si fragilitate mare (nu se prelucreaza prin deformare plastica). Fragilitatea se datoreaza prezentei în structura a cementitei, în cazul fontelor albe, in proportie de peste 25 %, sub forma de masa de baza in eutectic cu o retea continus sau a prezentei grafitului, in cazul fontelor cenusii, care nu este susceptibil la deformare plastica.

Dupa aspectul casurii, fontele se clasifica în trei mari categorii:

– fontele albe, care prezinta in structura carbonul legat sub forma de Fe3C. Ele cristalizeaza la fel ca si otelurile dupa sistemul metastabil Fe–Fe3C;

– fontele cenusii, la care majoritatea carbonului este liber, sub forma de grafit, aspectul cenusiu este dat de grafit care în ruptura proaspata se detaseaza sub forma unui praf moale si unsuros, de culoare neagra. Fontele cenusii cristalizeaza dupa sistemul stabil;

– fontele pestrite care au in structura zone de fonta alba, alaturi de zone de fonta cenusie. Structura obtinuta in urma solidificarii este determinata de compozitia chimica a fontei si de viteza de racire.

Intr-o piesa, prin variatiia vitezei de racire de la o zona la alta, se pot obtine toate cele trei tipuri de structuri.

Fig.1. Diagrama de echilibru Fe-C

2.Fonte cenusii cu grafit nodular

Aparitia fontelor nodulare în 1947–1948 reprezinta o noua etapa in dezvoltarea teoriei si practicii turnarii metalelor.

Fonta cu grafit nodular a fost elaborata pentru prima data in cadrul cercetarilor efectuate de International Nickel Co (Inco). Ea are avantajul unor caracteristici mecanice superioare, datorita formei grafitului.

In vederea compactizarii grafitului se foloseste ca element modificator antigrafitizant Mg care mareste subracirea. El se introduce in fonta lichida la 1450°C, sub forma de feroalaj ce contine adeseori siliciu (Fe–Mg–Si) si elemente desulfurante si nodulizante (Ce, pamanturi rare). Exista mai multe teorii care explica nodulizarea grafitului. Cea mai frecvent utilizata considera ca nodulizarea se produce prin modificarea tensiunii superficiale a germenilor de grafit, modificare care favorizeaza cresterea uniforma a acestora.

Compozitia chimica a fontelor pentru nodulizare este 3,1–3,7 %C, 2–2,7 %Si, 0,15 – 0,3 %Mn, P < 0,12 % si S < 0,02 %.

Efectul de modificare dureaza 5 – 30 min, timp in care trebuie efectuata turnarea fontei, la 1400–1450 °C.

Fontele nealiate au r = 380 – 900 MPa, d = 2 – 17 %, duritate relativ mare (HB = 140–300) si rezilienta satisfacatoare. Microstructura fontelor nodulare poate fi cu masa metalica de baza feritica, ferito-perlitica (structura ochi de taur – fig.5.48) sau perlitica. Fontele nodulare au proprietati magnetice bune, fluiditate buna, contractie liniara mica.

Caracteristici mecanice si microstructuri ale fontelor cu grafit nodular

Marca fontei r [MPa] d[%] Duritatea HB Microstructura

Fgn 370–17 370 17 140–180 ferita

Fgn 420–12 420 12 150–200 ferita

Fgn 450–5 450 5 160–220 ferita + perlita

Fgn 500–7 500 7 170–240 perlita + ferita

Fgn 600–2 600 2 210–280 perlita

Fgn 700–2 700 2 230–300 perlita

Alierea fontelor nodulare cu Ni si Cu si tratamentul termic asigura valori superioare ale proprietatilor. In cazul fontelor aliate, tratate termic, se poate ajunge la r = 1500 MPa.

Se simbolizeaza cu Fgn urmat de rezistenta la tractiune, in MPa si alungirea în procente.

Fontele nodulare se folosesc la fabricarea organelor de masini supuse la oboseala, la uzare si la socuri puternice, cum sunt: arbori motor, roti dintate, piese pentru motoare si masini agricole, corpuri si capace de prese hidraulice, corpuri pentru ciocane. [5]