Fabricarea Pieselor din Fontă prin Turnare

A. Sisteme de echilibru ale fontelor turnate

Fontele tehnice sunt aliaje complexe Fe – C – X (X = Si, Mn, P, S elemente de aliere) care-şi modifică sistemul de echilibru în funcţie de compoziţia chimică, viteza de răcire şi tipul tratamentului de modificare. În fig.1.462 este prezentată diagrama binară Fe – C cu cele două stări de echilibru suprapuse, respectiv, transformare în sistem stabil Fe – Grafit şi metastabil Fe – Fe3C iar în tabelul 1.205, parametrii caracteristici ai celor două diagrame de fază.

Fig.1.462. Diagramele de fază Fe – C (grafit) şi Fe – Fe3C (cementită)

sistem stabil; sistem metastabil

Tabelul 1.205

Parametrii caracteristici ai diagramelor de fază

Fe – C(grafit) şi Fe – Fe3C (cementită)

Reacţia* Conţinutul de carbon, % Temperatura

oC Tipul reacţiei

Sistemul stabil Fe–C (grafit) 0 2 862 Fierbere

g ↔ L

L ↔ Feδ 0 1 538 Topire

Feδ ↔ Feγ 0 1 394 Alotropică

Feγ ↔ Feα 0 912 Alotropică

L + ss Feδ-C ↔ ss Feγ-C [0,09; 0,16; 0,53] 1 493 Peritectică

ss Feγ-C ↔ ss Feα-C + C (grafit) [0,021; 0,65; 100) 740 Eutectoidă

L ↔ ss Feγ-C + C (grafit) [2,11; 4,2; 100) 1 153 Eutectică

g ↔ C (grafit) 100 3 827 Sublimare

Sistemul metastabil Fe–Fe3C (cementită) [0,022; 0,76; 6,67) 727 Eutectoidă

ss Feγ-C ↔ ss Feα-C + Fe3C (cementită)

L ↔ ss Feγ-C + Fe3C [2,14; 4,3; 6,67) 1 147 Eutectică

L ↔ Fe3C 6,67 1 252 Congruentă

* g – gaz; L – lichid; ss Feα-C, Feδ-C, ss Feγ-C – soluţie solidă de carbon în Feα, Feδ şi, respectiv, Feγ

Pentru a caracteriza o fontă tehnică utilizând sistemul binar Fe – C se utilizează carbonul echivalent (CE) sau saturaţia în carbon (Sc) care înglobează echivalenţa în carbon a principalelor elemente din compoziţia chimică a acesteia. Datorită influenţei dominante pe care o are siliciul (coeficient de echivalenţă relativ ridicat şi conţinut mult mai ridicat faţă de celelalte elemente din compoziţia de bază), fontele tehnice nealiate sau cu un grad redus de aliere sunt considerate ca făcând parte din sistemul ternar Fe – C – Si. În acest caz, pentru analiza transformărilor de fază care au loc în timpul încălzirii sau răcirii se pot utiliza secţiuni prin diagrama ternară Fe – C – Si la conţinutul de siliciu corespunzător, considerat constant (fig.1.463). Lucrul cu sisteme ternare este însă mai dificil, motiv pentru care, de regulă, se preferă analiza pe sistemul binar utilizând carbonul echivalent (CE) şi gradul de saturaţie în carbon, Sc. În acest sens, pentru fontele nealiate, se utilizează relaţiile:

CE = Ct + 0,31 - %Si + 0,33 - %P – 0,027 - %Mn + 0,4 - %S, % (1.490)

în care Ct este conţinutul total de carbon din fontă.

AFS, Ductile Iron Handbook, vol. I-II, 1989.

ARTHUR, E.H, ş.a – Coming Technology for cast iron production, CIATF Technical Forum 99, p.11 – 20.

ATAS Verifier “User's Guide” NovaCast Ronneby - Sweden.

BRATU, C., SOFRONI, L., NICA, GH. – Termofizica solidificării pieselor turnate, Ed. Performantico, Iaşi, 1997.

CEES VAN DE VELDE – The Solidification of Ductile Iron, website paper, 2004.

CRIS ECOB – Fişe tehnice, 1998, ELKEM, Norvegia.

CHIŞAMERA, M., RIPOŞAN, I. – Sulphur inoculation of Mg-treated cast iron –an efficient possibility to control graphite morphology and nucleation ability, Advanced Materials Research vols. 4-5 (1997), pg. 293-300.

CHIŞAMERA, M. – Cercetări privind elaborarea fontelor cu grafit compact destinate turnării pieselor solicitate la şoc termic, Teza de doctorat, Bucureşti, 1988.

Chişamera, M.,Gheorghe, I. – Cercetări privind diferite posibilităţi de obţinere a fontelor cu grafit vermicular, revista Metalurgia, 35 (1983), nr.4, pg.185-189.

CHIŞAMERA, M. ,RIPOŞAN, I. ; STAN, S ş.a – Carbon Recovery and inoculation effect of carbonic materials in cast iron processing, WFC 06, 4 -7 June, Harrogate, UK

CHIŞAMERA, M. ,RIPOŞAN, I., STAN, S ş.a – CaC2 – bearing desulfurization agents for cast iron and Pig iron (hot metal) treatments – Arab Foundry Symposium (ARABCAST 2000), p.8 – 12.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., BOIA N. - Interaction between Slag and Acid Lining, with Reducing Addition, at Iron Melting in Induction Furnaces. Revista de Turnătorie (Romanian Foundry Journal) (RO), ISSN 1224-2144, No. 4, 1996, pp. 6-10.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., STAN S.- Remove of Mn from Cast Iron with Chlorine Containing Agents. Revista de Turnătorie (Romanian Foundry Journal) (RO), ISSN 1224-2144, No. 2, 1997, pp. 21-27.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I. - Sulphur Inoculation of Mg-treated Cast Iron-An efficient way the control graphite morphology and nucleation ability. Fifth International Symposium on the Physical Metallurgy of Cast Iron, October 1994, Nancy, France; Advanced Materials Research, Vol. 4-5, 1997, pp.293-300.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., M. BARSTOW - Sulfur Inoculation of Mg-treated Cast Ion-an efficient possibility to obtain Compacted Graphite Cast Iron and to improve Graphite Nucleation ability in Ductile Iron. AFS Transactions (SUA), 1996, Vol. 104, pp. 581-588. Recenzii/Indexari: Metals Abstracts CSA/METADEX 1998-51-0678.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., BARSTOW M. - The Importance of Sulfur to Control Graphite Nucleation in Cast Irons. AFS Inoculation Conference, 6-8.04.1998, Chicago, USA, Paper no 3.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., STAN S, IGNAT S., BALI M. - CaC2-Bearing Desulphurization Agents for Cast Iron and Pig Iron (Hot Metal) Treatments. Arab Foundry Symposium (ARABCAST 2000), Nov. 2000, Alexandria, Egypt, Paper No. 8.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., STAN S - Mottled Austempered Cast Irons (Mn-Cr-Ni system) obtained by Mg-FeSi and Modifying Iron Grits (MIG) for Magnesium Treatment at Higher Wear Resistance. International Conference “ADI-Foundry’s Offer for Designers and Users of Castings” – 23-24.11.2000, Krakow, Poland, III-25-32.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., STAN S, BARSTOW M., KELLY D.- Experience Producing Compacted Graphite Cast Irons by Sulfur Addition after Magnesium Treatment. AFS Transactions (SUA), 2002, Vol.110, pp. 851-860. Recenzii/Indexări: Metals Abstracts CSA/METADEX 2005-51-05273.

CHIŞAMERA M., RIPOŞAN I., STAN S, BARSTOW M., KELLY D, NARO R. - Magnesium – Sulfur Relationship in Ductile and Compacted Graphite Irons as Influenced by Late Sulfur Additions. AFS Transactions (USA) 2003, Vol.111, Paper 03-093 [The BEST OPERATING PAPER AWARD]. Recenzii/Indexari: Metals Abstracts CSA/METADEX 2005-51-08686.

COSNEANU, C. ş.a. – Elaborarea aliajelor de turnătorie în cuptoare electrice prin inducţie, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1974.

Maşinostroenie, 1966, pg. 68.

JENTSCH, A. – Influenţa adaosurilor de carburare asupra microstructurii, calităţii şi costurilor de producţie ale pieselor turnate din fontă, revista de Turnătorie 5,6/2006, pg.15-20.