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La fonte du minerai de fer dans un four le rend plus résistant et plus malléable. Les métallurgistes coulent le métal en fusion dans des moules et le laisser refroidir et se solidifier pour produire la fonte. La température du four et les matériaux ajoutés, ou "liants", au fer fondu déterminent les caractéristiques exactes du produit fini. La fonte de minerai forme à la fois du fer malléable et du fer malléable, mais il existe plusieurs différences entre ces deux types de métal.
Signification
Un matériau malléable peut être martelé dans une forme différente sans se fissurer ou se fissurer. Un matériau ductile peut être étiré en un long filament fin tel qu'un fil. En ce qui concerne le fer, ces termes sont quelque peu trompeurs. Les deux types de fer répondent bien au martèlement, de plus ils peuvent être allongés en filaments; mais dans le cas de la fonte ductile, cela se produit dans une plus grande proportion.
Développement
Les premières formes de fonte, dites "grises" et "blanches", se sont avérées très fragiles et sujettes aux fissures sous compression. Le fer malléable, une amélioration significative, était plus facile à mouler et moins fragile. Jusqu'en 1943, il demeurait la forme dominante de la fonte, tandis que Keith Dwight Millis du laboratoire de recherche de l'American International Nickel Co. développait la fonte ductile, un métal encore plus résistant et plus flexible.
La production
Pour produire le fer malléable, les ouvriers de la fonderie ont fondu le minerai de fer et l'ont refroidi rapidement en le coulant dans des moules. Ils les réchauffent à environ 926,5 degrés Celsius pendant 100 heures avant de les laisser refroidir lentement. Pendant ce processus de trempe, les ouvriers ajoutent du minerai d'hématite. La fabrication de la fonte ductile est plus simple. Lorsque les fondeurs font fondre le minerai de fer, ils ajoutent du cérium, du sodium ou du magnésium. L'alliage obtenu est coulé dans des moules qui reposent ensuite pour refroidir.
La composition
Le processus de recuit du fer malléable provoque la formation de petites particules de carbone de forme irrégulière. Ils donnent au métal plus de force et de souplesse que la fonte des périodes précédentes. Dans la fonte ductile, les matériaux ajoutés pendant la fusion aident à former des sphères de carbone plus régulières. Cette composition sphéroïde confère au métal moins de défauts internes, ce qui le rend plus résistant et lui permet d'être plié, tordu et étiré avec plus de succès que le matériau malléable.
Moulage
Lorsque le fer malléable est coulé et moulé, il se rétracte considérablement en refroidissant. Les métallurgistes de fonderie doivent recouvrir le moule avec le minerai fondu, appelé "alimentateur", pour obtenir la forme souhaitée. La fonte ductile se rétracte beaucoup moins que la fonte malléable, car elle se solidifie dans le moule. Cette absence de rétraction rend la fonte ductile moins susceptible de former des défauts internes et des points faibles causés par le processus de coulée par rapport à la fonte malléable.
Propriétés
Les métallurgistes peuvent extraire un échantillon d’essai de 5 cm de fonte ductile, soit 18 à 30% de plus que la longueur initiale. En revanche, la fonte malléable ne s'étire que de 10%. La fonte ductile a une "limite d'élasticité" plus élevée que la fonte malléable, ce qui signifie qu'elle peut résister à des charges et à des températures plus élevées. Cependant, selon la fonderie américaine Kirkpatrick, la fonte malléable est le meilleur choix lorsque vous souhaitez façonner des pièces ou des feuilles minces.
Coût
La fonte ductile utilise moins d’alimentateur en métal. Il nécessite également moins de chauffage que le fer 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 de la fonte malléable.
Utilisations
Les deux types de fer sont forts, durables et bons pour l'usinage dans de nouveaux formats. La fonte ductile est utilisée pour fabriquer des tubes et des pièces automobiles, tels que des vilebrequins, des arbres de camions et des moyeux de roues. La fonte malléable convient parfaitement aux situations dans lesquelles elle doit être aplatie et façonnée par martelage. Les métallurgistes l'utilisent généralement pour les articles en "fer forgé" tels que les supports et les portes.