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La fusion du minerai de fer dans un four le rend plus solide et plus malléable. Les métallurgistes versent le métal fondu dans des moules et le laissent refroidir et se solidifier, produisant de la fonte. La température du four et les matériaux ajoutés, ou "liants", à la fonte en fusion déterminent les caractéristiques exactes du produit fini. La fonte ductile et la fonte malléable sont toutes deux formées par fusion du minerai, mais il existe plusieurs différences entre ces deux types de métaux.
Sens
Vous pouvez marteler un matériau malléable dans une forme différente sans le faire craquer ou se casser. Un matériau ductile peut être étiré en un filament long et fin, tel qu'un fil. Quand il s'agit de fer, ces termes sont quelque peu trompeurs. Les deux types de fer répondent bien au martelage, en plus ils peuvent être étirés en filaments; mais dans le cas de la fonte ductile, cela se produit dans une plus grande mesure.
Développement
Les premières formes de fonte, dites «grises» et «blanches», se sont révélées très cassantes et sujettes à la fissuration sous compression. La fonte malléable, une amélioration significative, était plus facile à façonner et moins cassante. Jusqu'en 1943, la forme dominante de fonte est restée, quand Keith Dwight Millis du laboratoire de recherche de l'American International Nickel Co. a développé la fonte ductile, un métal encore plus résistant et plus flexible.
Production
Pour produire de la fonte malléable, les fondeurs fondent le minerai de fer et le refroidissent rapidement en le versant dans des moules. Ils les réchauffent à environ 926,5 degrés Celsius pendant jusqu'à 100 heures, avant de les laisser refroidir lentement. Au cours de ce processus de revenu ou de «recuit», les ouvriers ajoutent du minerai d'hématite. La fabrication de la fonte ductile est plus simple. À mesure que les fondeurs fondent le minerai de fer, ils ajoutent du cérium, du sodium ou du magnésium. L'alliage résultant est fondu dans des moules qui sont ensuite laissés à refroidir.
Composition
Le processus de sonnerie de la fonte malléable provoque la formation de petites particules de carbone de forme irrégulière. Ils confèrent au métal plus de résistance et de flexibilité que la fonte des périodes antérieures. Dans la fonte ductile, les matériaux ajoutés lors de la fusion aident à former des sphères de carbone plus régulières. Cette composition sphéroïde donne au métal moins de défauts internes, le rendant plus fort et lui permettant d'être courbé, tordu et étiré avec plus de succès que malléable.
Moulage
Lorsque la fonte malléable est coulée et moulée, elle se rétracte considérablement en refroidissant. Les métallurgistes de la fonderie doivent recouvrir le moule avec le minerai fondu, appelé «alimentateur», pour obtenir la forme désirée. La fonte ductile se rétracte beaucoup moins que la fonte malléable lorsqu'elle se solidifie dans le moule. Cette absence de retrait rend la fonte ductile moins susceptible de former des défauts internes et des points faibles causés par le processus de coulée que la fonte malléable.
Propriétés
Les métallurgistes peuvent extraire un échantillon d'essai de 5 cm de fonte ductile, 18 à 30% plus long que la longueur d'origine. En revanche, la fonte malléable n'est que 10% plus longue. La fonte ductile a une «limite élastique» plus élevée que la fonte malléable, ce qui signifie qu'elle peut supporter des charges plus élevées et des températures plus élevées. Cependant, selon la fonderie américaine Kirkpatrick, la fonte malléable est le meilleur choix lorsqu'il s'agit de mouler des pièces minces ou des feuilles.
Coût
La fonte ductile utilise moins d'alimentation en métal. Elle nécessite également moins de chauffage que la fonte malléable et consomme donc moins d'énergie. Ces considérations montrent qu'il est beaucoup moins coûteux pour les fabricants de produire de la fonte ductile plutôt que malléable.
Les usages
Les deux types de fer sont solides, durables et adaptés à l'usinage de nouvelles formes. La fonte ductile est utilisée pour fabriquer des tuyaux et des pièces automobiles, telles que des vilebrequins, des essieux de camions et des moyeux de roues. La fonte malléable convient tout à fait aux situations où elle doit être aplatie et martelée. Les métallurgistes l'utilisent généralement pour les articles en «fer forgé», tels que les supports et les portails.