Dans l’ingénierie des matériaux, les fontes sont une classe d’alliages ferreux avec une teneur en carbone supérieure à 2,14 % en poids. En règle générale, les fontes contiennent de 2,14 % en poids à 4,0 % en poids de carbone et de 0,5 % en poids à 3 % en poids de silicium. Les alliages de fer à faible teneur en carbone sont connus sous le nom d’ acier. La différence est que les fontes peuvent profiter de la solidification eutectique dans le système binaire fer-carbone. Le terme eutectique est grec pour «fusion facile ou bien», et le point eutectique représente la composition sur le diagramme de phase où la température de fusion la plus basse est atteinte. Pour le système fer-carbone, le point eutectiquese produit à une composition de 4,26 % en poids C et à une température de 1148 °C.
Solidification de la fonte
La fonte est l’un des alliages les plus complexes utilisés dans l’industrie. En raison de la teneur plus élevée en carbone, la structure de la fonte, contrairement à celle de l’acier, présente une phase riche en carbone. En fonction principalement de la composition, de la vitesse de refroidissement et du traitement à l’état fondu, la phase riche en carbone peut se solidifier avec formation d’un eutectique stable (austénite-graphite) ou métastable (austénite-Fe3C). La cémentite (Fe3C) est un composé métastable et, dans certaines circonstances, elle peut être amenée à se dissocier ou à se décomposer pour former de la ferrite α et du graphite, selon la réaction:
Fe3C → 3Fe (α) + C (graphite)
Ainsi, deux types de solidification eutectique peuvent se produire. De plus, différentes formes de graphite existent en fonction de la composition chimique et de la vitesse de refroidissement. La formation de graphite est favorisée par la présence de silicium à des concentrations supérieures à environ 1 % en poids. De plus, des vitesses de refroidissement plus lentes pendant la solidification favorisent la graphitisation (la formation de graphite).
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