Știința materialelor

STRUCTURILE FONTELOR ALBE ŞI CENUŞII

1. Consideraţii generale

Grupul aliajelor Fe-C cunoscute sub denumirea de fonte.

fonte albe- au conţinuturi relativ ridicate de carbon (2,11 –6,67%),fie dizolvatîn ferită şi separat sub formă de cementită (Fe3C) şi facparte din sistemul Fe – Fe3C;

fonte cenuşii - dizolvat în ferită şi separat sub formăde grafit şi facparte din sistemul fier – grafit.

2. Fonte albe

- aspectului argintiu pe care îl prezintă în suprafeţele de rupere, conţinutul de C 2,11 – 6,67%. Factorii care favorizează obţinerea fontelor albe sunt viteza de răcire la solidificare, care este mai mare decât cea corespunzătoare echilibrului termodinamic, precum şi un conţinutapreciabil de Mn şi redus de Si.

După conţinutul în carbon, fontele albe pot fi împărţite în trei clase:

Fonte albe hipoeutectice, conţin 2,11 – 4,3%C şi au structura la temperatura ambiantă alcătuită din perlită, cementită secundară şiledeburită transformată. / Fonte eutectice, conţin 4,3%C şi au structura alcătuită, la temperatura ambiantă, din amestec mecanic, denumit ledeburită transformată. /Fonte albe hipereutectice, conţin 4,3 6,67%C şi au structura alcătuită,la temperatura ambiantă din cementită primară şi ledeburită

Fazele existente în structura metastabilă a fontelor albe:

a) imediat după solidificare:

- soluţia solidă de C în Feγ (Austenită, A);

- cementită, Fe3C (primară Cem şi eutectică Ceme).

b) La temperatura ambiantă:

- soluţia de C în Feα (ferită, F);

- cementita Fe3C (primară Cem’, eutectică Ceme, secundară

Cem’’, eutectoidă Cemeu, terţiară Cem’’’).

Din asocierea în diferite moduri a acestor faze rezultă constituenţiifontelor albe: perlita (eutectoid), ledeburita (eutectic) şicementita.Eutecticul se solidifică la 1148C având 4,3%C şi este alcătuitdin cementită eutectică şi austenită saturată în C. Fontele albe de interes practic sunt dure (350 –600 HB) şi deosebit de fragile, fiind lipsite de alungire.

Fontele albe sunt folosite, în general, la elaborarea fontelor cenuşii şi a oţelurilor, sau pentru turnarea pieselor rezistente la uzurăprecum şi la turnarea pieselorsupuse tratamentului de maleabilizare.

3. Fonte cenuşii cu grafit lamelar

-aspectului cenuşiu-închis pe care îl prezintă în suprafeţele de rupere şifac parte din sistemul stabil (fier - grafit). Factorii care favorizează obţinerea lor sunt viteza mică de răcire la solidificare şi prezenţa Si şi Al în topitură, în cantităţi bine determinate. Rezultatele experimentale arată că fontele cenuşii cu grafit lamelar sunt, de fapt, aliaje ternare Fe-C-Si, elementul decisiv în obţinerea carbonului liber (grafit) fiindsiliciul. Spre deosebire de fontele albe, fontele cenuşii se clasifică numai după structura masei metalice de bază.

+Fosfor (0,1-0,2%P)=>eutecticul fosforos(1,96%C şi 6,89%P) la 953C. La conţinuturi +, eutecticul fosforos se repartizează sub formă de reţea celulară micşorând caracteristicile de plasticitate şi mărindu-le pe cele de duritate. La conţinuturi mai reduse, fosforul influenţează favorabil proprietăţile de turnare ale fontei, mărind fluiditatea acesteia.

După structura masei metalice se deosebesc următoarele tipuri de fonte cenuşii cu grafit lamelar:

- feritică ( ferită şi grafit) - perlitică( perlită lamelară şi grafit) - ferito-perlitică (perlito-feritică) = ferită, perlită şi grafit - fontă cenuşie fosforoasă (perlită, eutectic fosforos şi grafit) - fontă pestriţă, la care se evidenţiază atât aspecte structurale specifice fontelor albe (perlită, cementită şi ledeburită) cât şi fontele cenuşii (perlită şi grafit)

Particularitati:preţuri scăzute, bune proprietăţi tehnologice (de turnare) şi slabe caracteristici de exploatare (în special cele de plasticitate). Elaborarea se efectuează în agregate simple şi economice (cubilouri), la temperaturi coborâte (circa 1420C). Se dizolvă cantităţi reduse de gaze. Ele prezintă contracţie foarte mică la solidificare (sub 1,5%) şi deci goluri de contracţie (retasuri) în cantităţi reduse, fiind în acelaşi timp foarte fluide, motiv pentru care se pot turna în piese cu pereţi foarte subţiri (≥2mm). Duritatea 160 – 200 HB, precum şi prezenţa grafitului în structură, conduc la un comportament optim în procesul de prelucrare prin aşchiere.Rezistenţa de rupere la tracţiune este relativ redusă (100 – 350N/mm2), alungirea şi tenacitatea fiind apropiate de zero. Fontele cenuşii se disting prin rezistenţă la compresiune şi capacitate de amortizare a vibraţiilor, motiv pentru care sunt utilizate la execuţiabatiurilor maşinilor unelte. Fontele cenuşii cu grafit lamelar sunt cele mai ieftine aliaje Fe-C şi, datorită caracteristicilor tehnologice superioare, sunt utilizate pe scară largă la turnarea unui sortiment bogat de piese: elemente de radiatoare pentru încălzire, fitinguri, conducte pentru transportul apelor reziduale, băi, batiuri pentru maşini unelte, carcase pentru reductoare şi cutii de viteze, chiulase şi galerii de evacuare pentru motoare cu explozie, etc